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유럽의 대형 히트펌프①
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- 16가지의 성공적인 프로젝트
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유럽히트펌프협회(EHPA)
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유럽히트펌프협회(EHPA)가 유럽 주요국의 산업체 및 지역난방 등에 적용된 대형 히트펌프 프로젝트를 조사, 발표했다. 그중 성공적인 16가지 사례를 통해 유럽 내 대형 히트펌프 시장 동향 및 경제적, 기술적 성장 가능성을 전망해본다. 이번 호에서는 독일 베르크하임, 노르웨이 드람멘, 덴마크 스키에른의 지역난방 시스템 등에 사용된 대형 히트펌프의 현황을 살펴보도록 한다.
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대형 및 산업용 히트펌프의 기술적 잠재 가능성 히트펌프는 그 용량이 100KW를 초과할 경우 대용량으로 간주된다. 대용량 히트펌프는 단일 기계 에서 35MW를 공급하는 최대 유닛을 사용해 1에서 다수 메가와트 범위까지 쉽게 도달할 수 있다.
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현재 시중의 히트펌프 기술은 단계 당 약 50K로 공급원과 흡수원 사이에 최대 100°C의 열을 공급할 수 있다. 100°C 이상의 애플리케이션에 히트펌프를 사용하는 것은 여전히 어려움이 따른다. 기본 원리는 알려져 있고 이러한 온도 수준의 시제품은 존재하지만 표준 제품으로 아직 출시되지는 않았다.
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대형 히트펌프 부문에 관한 관심의 증가를 비롯해 현재 연구 개발 프로젝트의 수준을 고려할 때, 전망은 낙관적이며, 보다 새롭고 더 뛰어난 제품이 시장의 기대를 모으고 있다. 150°C 이상 온도의 히트펌프 적용을 위한 기존 솔루션 없이, 이 부분은 현재의 잠재적 가능성 평가에 포함되지 않았다.
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이를 바탕으로, 산업에서의 히트펌프 적용의 잠재적 가능성을 결정하기 위해 Eurostat( 유로스태트 : 유럽공동체 통계기관)에서 제공한 데이터를 평가했다. EU-28에 대한 지난 2012년 데이터에 따르면, 산업에서는 최종 에너지 3,200TWh를 사용하고 있으며 약 2,000TWh의 열을 필요로 한다.
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그림 2는 이러한 열 수요의 구분을 보여준다. 이 평가는 주로 화학, 종이, 식품/담배, 목재 산업에서 최대 68TWh의 100°C의 온도 범위에서 히트펌프에 대한 현실적으로 실현 가능한 가능성을 보여준다(그림 2의 파란색 막대 참조). 온수 및 공간 난방 부문을 추가하면 74TWh가 추가로 나타난다(그림 2 의 주황색 막대 참조). 기술의 진보로 100°C~150°C 온도 범위에서 32TWh의 추가 잠재력을 확보할 수 있다(그림 2의 남색 막대 참조).
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산업 전체 열 수요의 174TWh 또는 8.7%가 히트펌프를 통해 제공될 수 있다. 위 그래프에서 회색으로 표시된 더 높은 온도 범위는 히트펌프 기술이 접근하기 어렵다. 이 평가의 결과는 히트펌프 적용의 현실적인 잠재 가능성을 보여준다. 기술적 잠재력은 훨씬 더 크지만 간혹 실용적인 요인들로 인해 전부 활용될 수는 없다.
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Wolf와 Blesl이 실시한 더 상세한, 모델 기반의 분석 결과, 유럽연합 28개국 전역의 산업에서 사용되는 히트펌프의 기술적 잠재력은 1,717PJ(477TWh)이며 경제적 및 실용적 요인을 적용할 경우, 단 270(75TWh) 또는 15%에 한해 활용 가능하다는 결론을 내렸다. [2] 따라서, 모델 기반의 접근은 더 큰 기술적 잠재력을 이끌어내지만 경제적 잠재력은 훨씬 더 낮다. 히트펌프 운영의 경제적 관점에 영향을 주는 주요 요인은 다음과 같다.
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• 화석 연료 비용
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• 전력비
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• 이자율
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• 히트펌프 시스템의 효율성
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• 열 공급 및 열 수요의 동시 가용성, 냉난방 동시 수요
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• 투자 비용 차이
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화석 연료와 전력의 상대적 비용이 히트펌프 시스템의 효율보다 작으면 히트펌프 사용으로 운영 비용을 절감할 수 있다. 다소 왜곡된 에너지 가격으로, 많은 정부가 전력비 자체를 통해 전력 시스템을 친환경화 하는 비용을 회수함에 따라 이는 갈수록 더 어려워 진다. 동시에, 화석 연료 비용은 그 사용에 따르는 환경의 부정적 영향을 반영하고 있지 않다.
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따라서 열 공급의 상대적인 비용은 화석 연료에 유리하게 작용한다. 에너지 수요 감소와 CO2 배출 사이에는 직접적인 관계가 있기 때문에 수요 감소의 경제적 잠재력을 키우면 산업으로부터 나오는 CO2 배출량도 줄일 수 있다. 이 연구는 총 86,2Mt의 CO2 배출을 잠재적으로 감소시킬 수 있고 그 중 21,5Mt(25%)가 경제적으로 실행 가능하다는 결론을 내렸다.
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_x000D_유럽의 대형 히트펌프①
_x000D_- 16가지의 성공적인 프로젝트
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_x000D_유럽히트펌프협회(EHPA)
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_x000D_유럽히트펌프협회(EHPA)가 유럽 주요국의 산업체 및 지역난방 등에 적용된 대형 히트펌프 프로젝트를 조사, 발표했다. 그중 성공적인 16가지 사례를 통해 유럽 내 대형 히트펌프 시장 동향 및 경제적, 기술적 성장 가능성을 전망해본다. 이번 호에서는 독일 베르크하임, 노르웨이 드람멘, 덴마크 스키에른의 지역난방 시스템 등에 사용된 대형 히트펌프의 현황을 살펴보도록 한다.
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_x000D_대형 및 산업용 히트펌프의 기술적 잠재 가능성 히트펌프는 그 용량이 100KW를 초과할 경우 대용량으로 간주된다. 대용량 히트펌프는 단일 기계 에서 35MW를 공급하는 최대 유닛을 사용해 1에서 다수 메가와트 범위까지 쉽게 도달할 수 있다.
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_x000D_현재 시중의 히트펌프 기술은 단계 당 약 50K로 공급원과 흡수원 사이에 최대 100°C의 열을 공급할 수 있다. 100°C 이상의 애플리케이션에 히트펌프를 사용하는 것은 여전히 어려움이 따른다. 기본 원리는 알려져 있고 이러한 온도 수준의 시제품은 존재하지만 표준 제품으로 아직 출시되지는 않았다.
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_x000D_대형 히트펌프 부문에 관한 관심의 증가를 비롯해 현재 연구 개발 프로젝트의 수준을 고려할 때, 전망은 낙관적이며, 보다 새롭고 더 뛰어난 제품이 시장의 기대를 모으고 있다. 150°C 이상 온도의 히트펌프 적용을 위한 기존 솔루션 없이, 이 부분은 현재의 잠재적 가능성 평가에 포함되지 않았다.
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_x000D_이를 바탕으로, 산업에서의 히트펌프 적용의 잠재적 가능성을 결정하기 위해 Eurostat( 유로스태트 : 유럽공동체 통계기관)에서 제공한 데이터를 평가했다. EU-28에 대한 지난 2012년 데이터에 따르면, 산업에서는 최종 에너지 3,200TWh를 사용하고 있으며 약 2,000TWh의 열을 필요로 한다.
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_x000D_그림 2는 이러한 열 수요의 구분을 보여준다. 이 평가는 주로 화학, 종이, 식품/담배, 목재 산업에서 최대 68TWh의 100°C의 온도 범위에서 히트펌프에 대한 현실적으로 실현 가능한 가능성을 보여준다(그림 2의 파란색 막대 참조). 온수 및 공간 난방 부문을 추가하면 74TWh가 추가로 나타난다(그림 2 의 주황색 막대 참조). 기술의 진보로 100°C~150°C 온도 범위에서 32TWh의 추가 잠재력을 확보할 수 있다(그림 2의 남색 막대 참조).
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_x000D_산업 전체 열 수요의 174TWh 또는 8.7%가 히트펌프를 통해 제공될 수 있다. 위 그래프에서 회색으로 표시된 더 높은 온도 범위는 히트펌프 기술이 접근하기 어렵다. 이 평가의 결과는 히트펌프 적용의 현실적인 잠재 가능성을 보여준다. 기술적 잠재력은 훨씬 더 크지만 간혹 실용적인 요인들로 인해 전부 활용될 수는 없다.
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_x000D_Wolf와 Blesl이 실시한 더 상세한, 모델 기반의 분석 결과, 유럽연합 28개국 전역의 산업에서 사용되는 히트펌프의 기술적 잠재력은 1,717PJ(477TWh)이며 경제적 및 실용적 요인을 적용할 경우, 단 270(75TWh) 또는 15%에 한해 활용 가능하다는 결론을 내렸다. [2] 따라서, 모델 기반의 접근은 더 큰 기술적 잠재력을 이끌어내지만 경제적 잠재력은 훨씬 더 낮다. 히트펌프 운영의 경제적 관점에 영향을 주는 주요 요인은 다음과 같다.
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_x000D_• 화석 연료 비용
_x000D_• 전력비
_x000D_• 이자율
_x000D_• 히트펌프 시스템의 효율성
_x000D_• 열 공급 및 열 수요의 동시 가용성, 냉난방 동시 수요
_x000D_• 투자 비용 차이
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_x000D_화석 연료와 전력의 상대적 비용이 히트펌프 시스템의 효율보다 작으면 히트펌프 사용으로 운영 비용을 절감할 수 있다. 다소 왜곡된 에너지 가격으로, 많은 정부가 전력비 자체를 통해 전력 시스템을 친환경화 하는 비용을 회수함에 따라 이는 갈수록 더 어려워 진다. 동시에, 화석 연료 비용은 그 사용에 따르는 환경의 부정적 영향을 반영하고 있지 않다.
_x000D_따라서 열 공급의 상대적인 비용은 화석 연료에 유리하게 작용한다. 에너지 수요 감소와 CO2 배출 사이에는 직접적인 관계가 있기 때문에 수요 감소의 경제적 잠재력을 키우면 산업으로부터 나오는 CO2 배출량도 줄일 수 있다. 이 연구는 총 86,2Mt의 CO2 배출을 잠재적으로 감소시킬 수 있고 그 중 21,5Mt(25%)가 경제적으로 실행 가능하다는 결론을 내렸다.
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