※ EV3 주행거리 (mediaAUTO & 김한용의 MOCAR)
여러 시승기에서 기아의 대중 전기차인 EV3에대한 호평이 쏟아지고 있습니다.
디자인과 같은 외적인 모습 외에도, 스마트회생제동, 공조시스템과 낮은 전력소모량, 전기차 특유의 넓은 공간 등 전기차에서만 나올 수 있는 여러 기능들이 기존 전기차보다 진일보한 모습을 보여주면서 전기차가 나가야 할 방향성을 제시해주고 있다는 평가를 받고 있습니다.
특히 전기차는 기존 내연기관과는 다르게 하나의 전자기기와 같은 모습을 보여주면서 세대가 거듭될 수록 매우 빠른속도로 진화해가고 있음을 EV3를 통해 경험할 수 있어 다음 전기차의 혁신이 어떠할지에 대한 궁금증을 자아내게 만들기 충분합니다.
과거 스마트폰이 세대를 거듭할수록 놀랄만한 하드웨어/소프트웨어의 발전을 빠르게 이룬 것과 같이 앞으로 전기차도 계속해서 진화를 거듭할 것입니다.
이번 EV3 시승기에서 특히 눈길을 끄는 것은, EV3의 전비였습니다.
시승회에 참여한 여러 단체에서 전비를 측정하였는데 kwh당 6대후반에서 많게는 7.8km까지 나오는 모습을 보여주었습니다.
Kwh당 7.8km의 전비는 EV3의 배터리 용량이 81.4kwh(롱레인지 기준)임을 감안할 때 이론상 635km의 주행거리가 가능하다는 것으로 이는 전기차의 최대 문제점으로 지적되었던 짧은 주행거리가 더 이상 큰 문제가 되지 않을 수 있음을 보여주었습니다.
특히 EV3는 고급전기차가 아닌 대중전기차임을 감안할 때 550 - 600km의 실주행거리는 매우 고무적이라 할 수 있습니다.
이번 EV3는 전기차가 대중차로 갈 수 있는 가능성을 보여주었다는 점에서 매우 의미 있는 차량이며 앞으로 나올 전기차들에 대한 기대를 높이는 계기가 될 것으로 보여집니다.
https://www.youtube.com/watch?v=jBXXWGlPPbQ
https://www.youtube.com/watch?v=cTS8UWSzPZc
여러 시승기에서 기아의 대중 전기차인 EV3에대한 호평이 쏟아지고 있습니다.
디자인과 같은 외적인 모습 외에도, 스마트회생제동, 공조시스템과 낮은 전력소모량, 전기차 특유의 넓은 공간 등 전기차에서만 나올 수 있는 여러 기능들이 기존 전기차보다 진일보한 모습을 보여주면서 전기차가 나가야 할 방향성을 제시해주고 있다는 평가를 받고 있습니다.
특히 전기차는 기존 내연기관과는 다르게 하나의 전자기기와 같은 모습을 보여주면서 세대가 거듭될 수록 매우 빠른속도로 진화해가고 있음을 EV3를 통해 경험할 수 있어 다음 전기차의 혁신이 어떠할지에 대한 궁금증을 자아내게 만들기 충분합니다.
과거 스마트폰이 세대를 거듭할수록 놀랄만한 하드웨어/소프트웨어의 발전을 빠르게 이룬 것과 같이 앞으로 전기차도 계속해서 진화를 거듭할 것입니다.
이번 EV3 시승기에서 특히 눈길을 끄는 것은, EV3의 전비였습니다.
시승회에 참여한 여러 단체에서 전비를 측정하였는데 kwh당 6대후반에서 많게는 7.8km까지 나오는 모습을 보여주었습니다.
Kwh당 7.8km의 전비는 EV3의 배터리 용량이 81.4kwh(롱레인지 기준)임을 감안할 때 이론상 635km의 주행거리가 가능하다는 것으로 이는 전기차의 최대 문제점으로 지적되었던 짧은 주행거리가 더 이상 큰 문제가 되지 않을 수 있음을 보여주었습니다.
특히 EV3는 고급전기차가 아닌 대중전기차임을 감안할 때 550 - 600km의 실주행거리는 매우 고무적이라 할 수 있습니다.
이번 EV3는 전기차가 대중차로 갈 수 있는 가능성을 보여주었다는 점에서 매우 의미 있는 차량이며 앞으로 나올 전기차들에 대한 기대를 높이는 계기가 될 것으로 보여집니다.
https://www.youtube.com/watch?v=jBXXWGlPPbQ
https://www.youtube.com/watch?v=cTS8UWSzPZc
※ 2024년 6월 중국 전기차 생산량 & 판매량
2024년 6월 중국 자동차 생산과 판매는 각각 2,507,000대와 2,552,000대로 전년동월대비 2.1%, 2.7% 감소하였으며, 전월대비로는 5.7%와 5.6%증가하였음.
이 중 6월 전기차 생산과 판매량은 각각 1,003,000대와 1,049,000대로 전년동월대비 28.1%, 30.1% 증가하였으며, 전월대비로는 6.7%, 9.84% 증가하였음.
6월 중국의 전기차 침투율은 41.1%였음.
2024년 중국의 자동차 산업은 중국정부의 소비 촉진 정책에 힘입어 2023안정적인 모습을 보여주고 있으며, 특히 전기차 시장의 성장세가 양호한 모습을 보여주고 있음.
자료인용 : Minsheng Securities 발간 “6월 중국 전기차시장 동향” (2024. 07. 26)
2024년 6월 중국 자동차 생산과 판매는 각각 2,507,000대와 2,552,000대로 전년동월대비 2.1%, 2.7% 감소하였으며, 전월대비로는 5.7%와 5.6%증가하였음.
이 중 6월 전기차 생산과 판매량은 각각 1,003,000대와 1,049,000대로 전년동월대비 28.1%, 30.1% 증가하였으며, 전월대비로는 6.7%, 9.84% 증가하였음.
6월 중국의 전기차 침투율은 41.1%였음.
2024년 중국의 자동차 산업은 중국정부의 소비 촉진 정책에 힘입어 2023안정적인 모습을 보여주고 있으며, 특히 전기차 시장의 성장세가 양호한 모습을 보여주고 있음.
자료인용 : Minsheng Securities 발간 “6월 중국 전기차시장 동향” (2024. 07. 26)
※ 2024년 6월 중국 배터리 탑재량 및 업체별 점유율
2024년 6월 배터리 탑재량은 42.10Gwh였음. 이 중 상위 15개 업체의 누적 점유율은 99.53%였으며, CATL과 BYD 두 업체의 시장점유율이 70.38%였음.
시장 점유율 순위를 보면, CATL이 45.06%로 1위였으며, BYD가 25.32%로 2위를 차지하였음.
3위는 CALB가 7.32%, 4위는 EVE 3.99%, 5위는 Guoxuan(Gotion Hitech) 3.46% 순이었음.
중국 배터리 시장은 CATL과 BYD와 같은 상위업체로의 집중이 점점 심해지고 있음.
자료인용 : Minsheng Securities 발간 “6월 중국 전기차시장 동향” (2024. 07. 26)
2024년 6월 배터리 탑재량은 42.10Gwh였음. 이 중 상위 15개 업체의 누적 점유율은 99.53%였으며, CATL과 BYD 두 업체의 시장점유율이 70.38%였음.
시장 점유율 순위를 보면, CATL이 45.06%로 1위였으며, BYD가 25.32%로 2위를 차지하였음.
3위는 CALB가 7.32%, 4위는 EVE 3.99%, 5위는 Guoxuan(Gotion Hitech) 3.46% 순이었음.
중국 배터리 시장은 CATL과 BYD와 같은 상위업체로의 집중이 점점 심해지고 있음.
자료인용 : Minsheng Securities 발간 “6월 중국 전기차시장 동향” (2024. 07. 26)
※ 리튬배터리 용량 및 성능 저하의 원인
리튬이온배터리의 용량 및 성능 저하는 일반적으로 다양한 부반응 과정이 함께 작용한 결과로 여러 물리적 화학적 매커니즘과 관련되어 있음.
리튬이온배터리의 용량 및 성능저하의 주요 원인은,
1. 음극에서 리튬이온이 분리될 때 리튬이온의 활성화로 인해 이온의 손실이 발생하게 됨.
리튬석출(결정화, 덴드라이트)은 리튬이온이 전극 표면에 리튬이온을 증착하는 과정에서 발생하며 리튬석출은 음극에서 리튬이온 저장량의 손실을 초래해 배터리 용량을 감소 시킴.
흑연 음극에 리튬이온이 삽입되는 속도가 너무 느리거나 너무 빠르면 리튬이온의 분리현상으로 인한 이온손실이 발생할 수 있음.
2. SEI 막의 성장은 활성 리튬이온 손실을 초래함.
SEI 막은 음극 표면에 형성된 패시베이션 막으로 이온전도성을 가지며 전자의 통과를 방지하고 전해질이 음극에 침투하는 것을 방지하는 역할을 함.
리튬배터리는 첫번째 충전(first formation)에서 전극과 전해액이 접촉하면서 전해액의 분해반응이 나타나면서 음극 표면에 SEI막이 형성됨.
이후 충방전 사이클 과정에서 SEI막의 분해와 재생이 반복적으로 발생함.
SEI막의 생성은 전해액 내 활성 리튬이온을 소비하기 때문에 SEI 막의 두께가 두꺼워지면 배터리 전극 반응의 활성화를 감소시켜 배터리 용량을 감소시킴.
SEI 막의 성장(증가)은 배터리 노화의 주요 원인 중 하나임.
3. 집전체의 부식은 배터리의 내부 저항을 증가시킴.
과방전은 구리 집전체가 음극활 물질 표면을 손상시켜 음극에서의 리튬이온의 삽입과 탈리를 방해하고, SEI막을 두껍게 만들어 배터리의 내부 저항을 증가시킴.
4. 전극활물질의 손실은 배터리 용량 감소를 초래함.
리튬이온배터리가 장시간 사용되는 과정에서 리튬이온이 양극과 음극에서 반복적으로 탈리 및 삽입을 하게 되는데, 이는 양극과 음극이 반복적으로 수축과 팽창을 하게 만듦.
이는 전극에 스트레스를 주어 전극활물질의 격자구조를 붕괴 또는 변형시켜 배터리의 용량을 감소시킴.
5. 전해액의 분해는 배터리 내부 저항을 증가시킴.
전해액은 충방전 사이클이 반복되고 시간이 지남에 따라 산화 및 분해 반응을 일으켜 리튬이온의 전달 능력을 약화시키고 배터리의 내부 저항을 증가 시킴.
6. 분리막의 열화는 단락 또는 배터리 용량 저하를 초래함.
분리막은 충방전 과정에서 다이어프램이 열화 됨. 다이어프램의 열화는 주로 리튬이온의 통로인 기공을 막히게 하여 출력의 감소 및 임피던스의 증가를 야기시킴.
분리막 열화의 원인은 전해액의 분해로 인해 생긴 부산물이나 활물질이 분리막의 기공을 막거나, 음극의 덴트라이트가 분리막을 손상키는 과정에서 발생함.
또한 고온 및 장시간의 사이클로 인해 분리막이 구조적으로 열화 되기도 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
리튬이온배터리의 용량 및 성능 저하는 일반적으로 다양한 부반응 과정이 함께 작용한 결과로 여러 물리적 화학적 매커니즘과 관련되어 있음.
리튬이온배터리의 용량 및 성능저하의 주요 원인은,
1. 음극에서 리튬이온이 분리될 때 리튬이온의 활성화로 인해 이온의 손실이 발생하게 됨.
리튬석출(결정화, 덴드라이트)은 리튬이온이 전극 표면에 리튬이온을 증착하는 과정에서 발생하며 리튬석출은 음극에서 리튬이온 저장량의 손실을 초래해 배터리 용량을 감소 시킴.
흑연 음극에 리튬이온이 삽입되는 속도가 너무 느리거나 너무 빠르면 리튬이온의 분리현상으로 인한 이온손실이 발생할 수 있음.
2. SEI 막의 성장은 활성 리튬이온 손실을 초래함.
SEI 막은 음극 표면에 형성된 패시베이션 막으로 이온전도성을 가지며 전자의 통과를 방지하고 전해질이 음극에 침투하는 것을 방지하는 역할을 함.
리튬배터리는 첫번째 충전(first formation)에서 전극과 전해액이 접촉하면서 전해액의 분해반응이 나타나면서 음극 표면에 SEI막이 형성됨.
이후 충방전 사이클 과정에서 SEI막의 분해와 재생이 반복적으로 발생함.
SEI막의 생성은 전해액 내 활성 리튬이온을 소비하기 때문에 SEI 막의 두께가 두꺼워지면 배터리 전극 반응의 활성화를 감소시켜 배터리 용량을 감소시킴.
SEI 막의 성장(증가)은 배터리 노화의 주요 원인 중 하나임.
3. 집전체의 부식은 배터리의 내부 저항을 증가시킴.
과방전은 구리 집전체가 음극활 물질 표면을 손상시켜 음극에서의 리튬이온의 삽입과 탈리를 방해하고, SEI막을 두껍게 만들어 배터리의 내부 저항을 증가시킴.
4. 전극활물질의 손실은 배터리 용량 감소를 초래함.
리튬이온배터리가 장시간 사용되는 과정에서 리튬이온이 양극과 음극에서 반복적으로 탈리 및 삽입을 하게 되는데, 이는 양극과 음극이 반복적으로 수축과 팽창을 하게 만듦.
이는 전극에 스트레스를 주어 전극활물질의 격자구조를 붕괴 또는 변형시켜 배터리의 용량을 감소시킴.
5. 전해액의 분해는 배터리 내부 저항을 증가시킴.
전해액은 충방전 사이클이 반복되고 시간이 지남에 따라 산화 및 분해 반응을 일으켜 리튬이온의 전달 능력을 약화시키고 배터리의 내부 저항을 증가 시킴.
6. 분리막의 열화는 단락 또는 배터리 용량 저하를 초래함.
분리막은 충방전 과정에서 다이어프램이 열화 됨. 다이어프램의 열화는 주로 리튬이온의 통로인 기공을 막히게 하여 출력의 감소 및 임피던스의 증가를 야기시킴.
분리막 열화의 원인은 전해액의 분해로 인해 생긴 부산물이나 활물질이 분리막의 기공을 막거나, 음극의 덴트라이트가 분리막을 손상키는 과정에서 발생함.
또한 고온 및 장시간의 사이클로 인해 분리막이 구조적으로 열화 되기도 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ 미국 캘리포니아 태양광 발전 순부하의 급격한 하락 (Duck Curve가 Canyon Curve로 변화)
최근 미국에서 AI 데이터센터로 인해 ESS가 크게 주목을 받고 있지만, 전체 전력시스템 측면에서 ESS는 필수불가결한 요소입니다.
캘리포니아의 시간별 순부하량을 나타내는 그래프는 2024년 3월 마이너스를 기록하는 모습을 보여주었으며, 이제 그래프곡선을 Duck Curve가 아닌 Canyon Curve라고 이를 지칭하게 되었습니다.
미국에서 신재생에너지의 발전단가가 빠르게 하락하였고, 특히 태양광 발전 설치 증가가 크게 늘어나면서 낮시간대 순부하가 마이너스를 기록하면서 더 이상 ESS는 전력시스템의 보조가 아닌 필수가 되고 있습니다.
순부하가 마이너스가 되면 기존 전력원(화력, 가스, 원전, 수력 등)은 가동을 중단하여야 하는데 현실적으로 기저전력원인 화력과 원전, 수력은 가동을 중단할 수가 없습니다.
이럴 경우 초과된 신재생 발전을 즉각적으로 전력계통으로부터 차단해야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않습니다.
때문에 전체 전력시스템의 밸런스를 맞춰 줄 수 있는 ESS의 필요성은 이제는 선택이 아닌 필수가 되어가고 있는 상황입니다.
앞으로 태양광을 비롯한 신재생에너지 발전은 더욱 증가하게 될 것이고, 이에 따라 ESS의 필요량 또한 크게 증가할 수 밖에 없는 구조로 전력시스템이 변화하고 있습니다.
AI데이터 센터보다 근본적으로 변화하는 전력시스템의 구조가 ESS 수요의 핵심입니다.
-----
신재생에너지 발전(특히 태양광)의 간헐성으로 인해 전력 시스템은 전력의 수요와 공급 밸런스를 맞추기 위해 기존 전원의 출력을 신재생에너지의 출력에 맞춰 실시간으로 조정해야 하며, 이를 순부하(순부하 = 총부하 – 신재생에너지 출력)라고 함.
태양광 발전의 증가에 따라 낮 시간대 미국 캘리포니아 전력시스템의 순부하는 해마다 감소하였고, 이러한 순부하 곡선이 오리를 닮아 덕커브(Duck Curve)라고 지칭하였음.
2024년 3월 캘리포니아 지역의 정오 순부하가 마이너스를 나타내기도 함에 따라 이를 Canyon Curve라고 지칭되고 있으며 이제는 낮 시간대의 전력 시스템 운영에 중대한 도전을 가져오게 되었음.
순부하가 0보다 낮으면, 태양광 및 풍력 전력만으로도 모든 전력 수요를 충족할 수 있음을 의미하며 이를 ESS를 통해 저장하지 않는다면 잉여 태양광전력을 폐기해야 하고, 더 나아가 기존 전력시스템에 큰 무리를 줄 수 있음.
현재 캘리포니아의 에너지 소비는 천력망 차단과 같은 공간적 차원의 제한 뿐 아니라 에너지저장(ESS)의 부족과 같은 시간적 차원의 제한에 직면하고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
최근 미국에서 AI 데이터센터로 인해 ESS가 크게 주목을 받고 있지만, 전체 전력시스템 측면에서 ESS는 필수불가결한 요소입니다.
캘리포니아의 시간별 순부하량을 나타내는 그래프는 2024년 3월 마이너스를 기록하는 모습을 보여주었으며, 이제 그래프곡선을 Duck Curve가 아닌 Canyon Curve라고 이를 지칭하게 되었습니다.
미국에서 신재생에너지의 발전단가가 빠르게 하락하였고, 특히 태양광 발전 설치 증가가 크게 늘어나면서 낮시간대 순부하가 마이너스를 기록하면서 더 이상 ESS는 전력시스템의 보조가 아닌 필수가 되고 있습니다.
순부하가 마이너스가 되면 기존 전력원(화력, 가스, 원전, 수력 등)은 가동을 중단하여야 하는데 현실적으로 기저전력원인 화력과 원전, 수력은 가동을 중단할 수가 없습니다.
이럴 경우 초과된 신재생 발전을 즉각적으로 전력계통으로부터 차단해야 하는데, 이는 현실적으로 쉽지 않습니다.
때문에 전체 전력시스템의 밸런스를 맞춰 줄 수 있는 ESS의 필요성은 이제는 선택이 아닌 필수가 되어가고 있는 상황입니다.
앞으로 태양광을 비롯한 신재생에너지 발전은 더욱 증가하게 될 것이고, 이에 따라 ESS의 필요량 또한 크게 증가할 수 밖에 없는 구조로 전력시스템이 변화하고 있습니다.
AI데이터 센터보다 근본적으로 변화하는 전력시스템의 구조가 ESS 수요의 핵심입니다.
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신재생에너지 발전(특히 태양광)의 간헐성으로 인해 전력 시스템은 전력의 수요와 공급 밸런스를 맞추기 위해 기존 전원의 출력을 신재생에너지의 출력에 맞춰 실시간으로 조정해야 하며, 이를 순부하(순부하 = 총부하 – 신재생에너지 출력)라고 함.
태양광 발전의 증가에 따라 낮 시간대 미국 캘리포니아 전력시스템의 순부하는 해마다 감소하였고, 이러한 순부하 곡선이 오리를 닮아 덕커브(Duck Curve)라고 지칭하였음.
2024년 3월 캘리포니아 지역의 정오 순부하가 마이너스를 나타내기도 함에 따라 이를 Canyon Curve라고 지칭되고 있으며 이제는 낮 시간대의 전력 시스템 운영에 중대한 도전을 가져오게 되었음.
순부하가 0보다 낮으면, 태양광 및 풍력 전력만으로도 모든 전력 수요를 충족할 수 있음을 의미하며 이를 ESS를 통해 저장하지 않는다면 잉여 태양광전력을 폐기해야 하고, 더 나아가 기존 전력시스템에 큰 무리를 줄 수 있음.
현재 캘리포니아의 에너지 소비는 천력망 차단과 같은 공간적 차원의 제한 뿐 아니라 에너지저장(ESS)의 부족과 같은 시간적 차원의 제한에 직면하고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS산업의 방향성 : 1. 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제
2024년 버크셔 해서웨이 주총에서 워렌 버핏은 “아직 태양광이 주요 전력원이 되지 못한 이유는 에너지 저장 문제가 해결되지 않았기 때문”이라고 말하였음.
신재생에너지로의 전환에 있어 가장 큰 걸림돌은 실제로 에너지 저장문제 이기 때문에, 에너지 저장에 대한 해결책이 나온다면 신재생에너지로의 빠른 에너지 전환이 가능함.
2015년 파리기후변화협약 이후, 각 국가들의 탄소배출감소 정책과 더불어 신재생에너지의 LCOE의 감소로 인해 전세계의 에너지 전환 속도가 가속화되었음.
2023년 중국, 미국, EU의 태양광 및 풍력 발전 비율은 각각 15.6%, 15.6%, 26.5%였으며 이들 국가들은 신재생에너지 발전 비율의 증가와 함께 여러 전력소비에 대한 문제가 발생하고 있음.
현재 중국에서 발생하고 있는 상황을 예로 들어, 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제가 크게 3가지 측면에서 심각하게 나타나고 있는데,
1) 태양광 및 풍력 발전의 증가속도가 예상보다 빠르며,
2) 태양광 및 풍력 이용률이 전력소비의 레드라인인 95%까지 하락하였으며,
3) 일부 성의 태양광 현물 전기가격이 2024년에 6센트까지 하락하였음.
미국 캘리포니아에서도 순부하곡선이 덕커브에서 캐니언커브(Canyon Curve)로 변화되면서 시간 단위에서의 신재생에너지 수용이 한계에 직면하고 있음. (낮시간대의 순부하가 0Mw이하로 하락하기도 함)
유럽의 경우 신재생에너지의 높은 침투율로 인해 2023년부터 전력시장에서 마이너스 전기요금이 급증하고 있음.
ESS의 대규모 증설은 신재생에너지의 발전을 확대시키는 열쇠임.
전력시스템에서 ESS에 대한 수요가 더욱 시급해지고 있는 상황임.
2023년 기준 글로벌 누적 ESS는 289.2Gw이고, 신규설치량은 2019년 7.6Gw에서 2023년 91.3Gw로 빠르게 성장하였지만, 전체 전력시스템에서 ESS가 차지하는 규모는 매우 적은 상황임.
에너지 소비문제를 해결하기 위해서 ESS를 더욱 빠르게 증가시켜야 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
2024년 버크셔 해서웨이 주총에서 워렌 버핏은 “아직 태양광이 주요 전력원이 되지 못한 이유는 에너지 저장 문제가 해결되지 않았기 때문”이라고 말하였음.
신재생에너지로의 전환에 있어 가장 큰 걸림돌은 실제로 에너지 저장문제 이기 때문에, 에너지 저장에 대한 해결책이 나온다면 신재생에너지로의 빠른 에너지 전환이 가능함.
2015년 파리기후변화협약 이후, 각 국가들의 탄소배출감소 정책과 더불어 신재생에너지의 LCOE의 감소로 인해 전세계의 에너지 전환 속도가 가속화되었음.
2023년 중국, 미국, EU의 태양광 및 풍력 발전 비율은 각각 15.6%, 15.6%, 26.5%였으며 이들 국가들은 신재생에너지 발전 비율의 증가와 함께 여러 전력소비에 대한 문제가 발생하고 있음.
현재 중국에서 발생하고 있는 상황을 예로 들어, 신재생에너지와 전력소비에 대한 문제가 크게 3가지 측면에서 심각하게 나타나고 있는데,
1) 태양광 및 풍력 발전의 증가속도가 예상보다 빠르며,
2) 태양광 및 풍력 이용률이 전력소비의 레드라인인 95%까지 하락하였으며,
3) 일부 성의 태양광 현물 전기가격이 2024년에 6센트까지 하락하였음.
미국 캘리포니아에서도 순부하곡선이 덕커브에서 캐니언커브(Canyon Curve)로 변화되면서 시간 단위에서의 신재생에너지 수용이 한계에 직면하고 있음. (낮시간대의 순부하가 0Mw이하로 하락하기도 함)
유럽의 경우 신재생에너지의 높은 침투율로 인해 2023년부터 전력시장에서 마이너스 전기요금이 급증하고 있음.
ESS의 대규모 증설은 신재생에너지의 발전을 확대시키는 열쇠임.
전력시스템에서 ESS에 대한 수요가 더욱 시급해지고 있는 상황임.
2023년 기준 글로벌 누적 ESS는 289.2Gw이고, 신규설치량은 2019년 7.6Gw에서 2023년 91.3Gw로 빠르게 성장하였지만, 전체 전력시스템에서 ESS가 차지하는 규모는 매우 적은 상황임.
에너지 소비문제를 해결하기 위해서 ESS를 더욱 빠르게 증가시켜야 함.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 2. ESS의 균등화저장비용(LCOS)
균등화저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)은 ESS에서 생산된 전력단위(kWh) 당 평균 실질 발전비용으로 총생산비용의 현재 가치를 총발전량의 현재가치로 나누어 계산
LCOS는 ESS의 전체 수명 주기에 걸친 종합비용으로 ESS의 경제성을 판단하는 핵심지표임.
ESS의 LCOS 모델 분석에 있어 리튬가격 외에도 연간 충방전횟수와 배터리의 수명이 중요한 변수임.
1. 배터리 경제성 (전력 현물시장)
이론적으로 전력생산비용과 전력현물시장의 가격차이는 ESS 경제성의 가장 중요한 원천임.
현물시장에서의 직접적인 판매 외에, 임대사업, 보조 서비스 수입, 용량보상, 보조금 등이 ESS의 또 다른 수입원이 되어주고 있음.
2. 배터리 수명
지난 2년간의 조사에 따르면, 중국에서 ESS의 실제 작동 수명은 8년 미만으로 조사되 배터리의 원래 설계수명보다 훨씬 낮았음.
배터리 수명을 향상시키려면 배터리의 소재 혁신과 시스템의 통합 관리 최적화가 필요함.
CATL과 Nio와 같은 기업들은 2024년 장수명 배터리 제품을 출시하는 등 배터리 수명 개선에 대해 더욱 더 큰 관심을 기울이고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
균등화저장비용(LCOS, Levelized Cost of Storage)은 ESS에서 생산된 전력단위(kWh) 당 평균 실질 발전비용으로 총생산비용의 현재 가치를 총발전량의 현재가치로 나누어 계산
LCOS는 ESS의 전체 수명 주기에 걸친 종합비용으로 ESS의 경제성을 판단하는 핵심지표임.
ESS의 LCOS 모델 분석에 있어 리튬가격 외에도 연간 충방전횟수와 배터리의 수명이 중요한 변수임.
1. 배터리 경제성 (전력 현물시장)
이론적으로 전력생산비용과 전력현물시장의 가격차이는 ESS 경제성의 가장 중요한 원천임.
현물시장에서의 직접적인 판매 외에, 임대사업, 보조 서비스 수입, 용량보상, 보조금 등이 ESS의 또 다른 수입원이 되어주고 있음.
2. 배터리 수명
지난 2년간의 조사에 따르면, 중국에서 ESS의 실제 작동 수명은 8년 미만으로 조사되 배터리의 원래 설계수명보다 훨씬 낮았음.
배터리 수명을 향상시키려면 배터리의 소재 혁신과 시스템의 통합 관리 최적화가 필요함.
CATL과 Nio와 같은 기업들은 2024년 장수명 배터리 제품을 출시하는 등 배터리 수명 개선에 대해 더욱 더 큰 관심을 기울이고 있음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 3. 신재생에너지의 LCOE
신재생에너지의 LCOE(Levelized Cost of Electricity)는 기술발전과 생산량 증가 및 비용 감소로 인해 매년 감소하였음.
2009년 글로벌 태양광 전력비용은 2.77위안/Kwh에서 2023년 0.32위안/kwh로 88.5%감소하였고, 글로벌 육상풍력 전력비용은 0.87위안/kwh에서 2023년 0.29위안/kwh로 66.5% 감소하였음.
해상풍력 전력비용도 1.49위안/kwh에서 0.55위안/kwh로 63.4%감소하였음.
신재생에너지의 전력비용은 석탄 및 가스발전보다 낮아졌으며, 이는 최근 수년간 에너지 산업이 기존 화석에너지에서 신재생에너지로 빠르게 대체되었던 원동력이기도 하였음.
2015년 글로벌 신재생에너지(태양광+풍력)의 신규 설치량 규모는 115.2GW에서 2023년 461.8GW로 대폭 증가하였음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
신재생에너지의 LCOE(Levelized Cost of Electricity)는 기술발전과 생산량 증가 및 비용 감소로 인해 매년 감소하였음.
2009년 글로벌 태양광 전력비용은 2.77위안/Kwh에서 2023년 0.32위안/kwh로 88.5%감소하였고, 글로벌 육상풍력 전력비용은 0.87위안/kwh에서 2023년 0.29위안/kwh로 66.5% 감소하였음.
해상풍력 전력비용도 1.49위안/kwh에서 0.55위안/kwh로 63.4%감소하였음.
신재생에너지의 전력비용은 석탄 및 가스발전보다 낮아졌으며, 이는 최근 수년간 에너지 산업이 기존 화석에너지에서 신재생에너지로 빠르게 대체되었던 원동력이기도 하였음.
2015년 글로벌 신재생에너지(태양광+풍력)의 신규 설치량 규모는 115.2GW에서 2023년 461.8GW로 대폭 증가하였음.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 4. 미국, 유럽(EU), 중국의 에너지전환
미국, 유럽, 중국은 글로벌 에너지 전환의 주요 축임.
미국, 유럽, 중국의 2023년 기준 발전량은 각각 4.3조 kwh, 2.7조 kwh, 9.5조 kwh로, 글로벌 총 발전량의 14.5%, 9.2%, 32.1%를 차지하고 있음. 이들 세 지역의 발전량은 글로벌 발전량의 55.8%를 차지하고 있음.
미국의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 발전이며, 2023년 기준 미국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 23.5%, 발전비율은 15.6%임.
유럽의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 유럽(EU기준)의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 44.1%, 발전비율은 26.5%임.
중국의 주요 전력원은 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 중국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 36.0%, 발전비율은 15.6%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
미국, 유럽, 중국은 글로벌 에너지 전환의 주요 축임.
미국, 유럽, 중국의 2023년 기준 발전량은 각각 4.3조 kwh, 2.7조 kwh, 9.5조 kwh로, 글로벌 총 발전량의 14.5%, 9.2%, 32.1%를 차지하고 있음. 이들 세 지역의 발전량은 글로벌 발전량의 55.8%를 차지하고 있음.
미국의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 발전이며, 2023년 기준 미국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 23.5%, 발전비율은 15.6%임.
유럽의 주요 전력원은 천연가스, 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 유럽(EU기준)의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 44.1%, 발전비율은 26.5%임.
중국의 주요 전력원은 석탄, 원자력 및 수력 발전이며, 2023년 기준 중국의 신재생에너지(태양광+풍력)발전 설비비율은 36.0%, 발전비율은 15.6%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 5. 에너지 전환의 관건은 ESS에 있음.
전력시스템에 있어 ESS에 대한 필요가 갈수록 시급해지고 있음.
글로벌 에너지 전환으로 인한 신재생에너지 발전비율이 지속적으로 증가함에 따라 미국, 유럽, 중국을 중심으로 신재생에너지 소비에 대한 문제가 급부상하고 있음.
태양광발전은 햇빛이 비치는 시기에만 발전할 수 있고, 출력피크가 주로 정오에 이뤄지기 때문에 이때 낮은 발전단가의 태양광으로 석탄과 같은 기존 발전원으로부터의 전기를 대체하는 것이 효율적임.
하지만 야간에는 기존 발전원으로 전기생산이 대체되어야 하며, 태양광에서 기존 발전원으로 전기생산이 대체되는 시기에 ESS를 통한 조정이 필요함.
또한 ESS가 야간에 기존 발전원을 좀 더 많이 대체하기 위해서는 방전시간을 좀 더 늘릴 필요가 있음.
CNESA 데이터에 따르면, 2023년 글로벌 누적 ESS 설비의 설치량은 289.2GW이며, 이 중 양수발전이 193.8GW, 용융염 열 저장이 4.0GW, BESS가 91.3GW임.
양수발전은 BESS 이전의 가장 보편적인 ESS였으나, 지리적 문제와 5년이 넘는 건설기간으로 인해 더 이상의 설치량 증가세가 뚜렷하지 않음.
최근 BESS가 새로운 ESS의 주요 설비로 자리잡고 있는데, 2018년 7.6GW에서 2023년 91.3GW로 5년 만에 10배 이상 설치량이 증가하였음.
신재생에너지의 설치증가와 비교하였을 때, ESS의 설치량은 현재 매우 부족한 상황인데 2023년 글로벌 ESS의 누적 설치량은 신재생에너지 누적설치량의 11.9%에 불과하여 향후 보다 빠른 ESS 설치량 증가가 필요함.
중국의 경우, 2060년 중국의 신재생에너지의 발전량 비중이 60%를 초과할 것으로 예측되는데, 이 때 중국에서만 필요한 ESS의 수요가 매년 수천 Gwh 수준에 도달할 것으로 예상되고 있음.
장기적 관점에서 규모의 제한이 없는 ESS의 설치야 말로 향후 발생될 신재생에너지의 효율적 소비에 대한 문제를 해결할 수 있는 답임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
전력시스템에 있어 ESS에 대한 필요가 갈수록 시급해지고 있음.
글로벌 에너지 전환으로 인한 신재생에너지 발전비율이 지속적으로 증가함에 따라 미국, 유럽, 중국을 중심으로 신재생에너지 소비에 대한 문제가 급부상하고 있음.
태양광발전은 햇빛이 비치는 시기에만 발전할 수 있고, 출력피크가 주로 정오에 이뤄지기 때문에 이때 낮은 발전단가의 태양광으로 석탄과 같은 기존 발전원으로부터의 전기를 대체하는 것이 효율적임.
하지만 야간에는 기존 발전원으로 전기생산이 대체되어야 하며, 태양광에서 기존 발전원으로 전기생산이 대체되는 시기에 ESS를 통한 조정이 필요함.
또한 ESS가 야간에 기존 발전원을 좀 더 많이 대체하기 위해서는 방전시간을 좀 더 늘릴 필요가 있음.
CNESA 데이터에 따르면, 2023년 글로벌 누적 ESS 설비의 설치량은 289.2GW이며, 이 중 양수발전이 193.8GW, 용융염 열 저장이 4.0GW, BESS가 91.3GW임.
양수발전은 BESS 이전의 가장 보편적인 ESS였으나, 지리적 문제와 5년이 넘는 건설기간으로 인해 더 이상의 설치량 증가세가 뚜렷하지 않음.
최근 BESS가 새로운 ESS의 주요 설비로 자리잡고 있는데, 2018년 7.6GW에서 2023년 91.3GW로 5년 만에 10배 이상 설치량이 증가하였음.
신재생에너지의 설치증가와 비교하였을 때, ESS의 설치량은 현재 매우 부족한 상황인데 2023년 글로벌 ESS의 누적 설치량은 신재생에너지 누적설치량의 11.9%에 불과하여 향후 보다 빠른 ESS 설치량 증가가 필요함.
중국의 경우, 2060년 중국의 신재생에너지의 발전량 비중이 60%를 초과할 것으로 예측되는데, 이 때 중국에서만 필요한 ESS의 수요가 매년 수천 Gwh 수준에 도달할 것으로 예상되고 있음.
장기적 관점에서 규모의 제한이 없는 ESS의 설치야 말로 향후 발생될 신재생에너지의 효율적 소비에 대한 문제를 해결할 수 있는 답임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
※ ESS의 방향성 : 6. 향후 리튬배터리가 ESS시장을 주도
향후 ESS시장은 리튬배터리 독주체제가 될 것.
기존 양수발전이나 용융염열 발전 ESS를 제외한 신규 ESS로는 리튬배터리, 압축공기저장, 바나듐 액체 흐름 배터리, 흘라이휠 저장 등 다양한 ESS가 있지만,
GNESA가 2023년 발표한 데이터에 따르면 신규 ESS 중 리튬배터리가 차지하는 비중이 96.9%에 달할 정도로 압도적임.
리튬배터리를 사용하는 ESS(이하 BESS)는 설비규모, 기술성숙도, 상업화 등 모든 면에서 절대적인 비교우위를 지니고 있음.
리튬배터리는 에너지 저장시간, 수명, 안전성 등에서 여전히 해결해야 할 점들이 있지만 경제성, 상업화 진행상황 등에서 가장 성숙한 기술로 상당기간 리튬배터리 일극구도가 유지될 것임.
BESS는 설비설치가 간편하고 운용의 유연성이 높은 특징을 가지고 있어, 전력 시스템의 각 단계에 폭넓게 사용할 수 있음.
전원, 전력망, 사용자(상업용, 가정용) 측면 어느 곳에서나 BESS를 사용할 수 있음.
BNEF 데이터에 따르면, 2023년 기준 글로벌 BESS 누적 설치량은 44.4GW/95.9Gwh이며, 이 중 유틸리티용(전원+전력망) BESS설치량이 72%, 상업용이 5%, 가정용이 17%를 차지하고 있음.
현재 중국이 가장 큰 BESS 설치국가이며, 2023년 기준 중국의 누적 BESS 설치량은 22.0GW/46.5Gwh로 글로벌 비중 50%를 차지하고 있음. 미국과 유럽은 각각 17%와 21%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)
향후 ESS시장은 리튬배터리 독주체제가 될 것.
기존 양수발전이나 용융염열 발전 ESS를 제외한 신규 ESS로는 리튬배터리, 압축공기저장, 바나듐 액체 흐름 배터리, 흘라이휠 저장 등 다양한 ESS가 있지만,
GNESA가 2023년 발표한 데이터에 따르면 신규 ESS 중 리튬배터리가 차지하는 비중이 96.9%에 달할 정도로 압도적임.
리튬배터리를 사용하는 ESS(이하 BESS)는 설비규모, 기술성숙도, 상업화 등 모든 면에서 절대적인 비교우위를 지니고 있음.
리튬배터리는 에너지 저장시간, 수명, 안전성 등에서 여전히 해결해야 할 점들이 있지만 경제성, 상업화 진행상황 등에서 가장 성숙한 기술로 상당기간 리튬배터리 일극구도가 유지될 것임.
BESS는 설비설치가 간편하고 운용의 유연성이 높은 특징을 가지고 있어, 전력 시스템의 각 단계에 폭넓게 사용할 수 있음.
전원, 전력망, 사용자(상업용, 가정용) 측면 어느 곳에서나 BESS를 사용할 수 있음.
BNEF 데이터에 따르면, 2023년 기준 글로벌 BESS 누적 설치량은 44.4GW/95.9Gwh이며, 이 중 유틸리티용(전원+전력망) BESS설치량이 72%, 상업용이 5%, 가정용이 17%를 차지하고 있음.
현재 중국이 가장 큰 BESS 설치국가이며, 2023년 기준 중국의 누적 BESS 설치량은 22.0GW/46.5Gwh로 글로벌 비중 50%를 차지하고 있음. 미국과 유럽은 각각 17%와 21%임.
자료인용 : Minmetal Securities 발간 “ESS 산업의 관건은 무엇인가?” (2024. 07. 24)