테슬라의 가상 발전소(VPP)를 위한 메가 팩(ESS), 오토비더 시스템

목차

 

1. 테슬라의 메가 팩 ESS(Energy Storage System)

2. 테슬라의 가상 발전소 VPP(virtual power plant)

3. 테슬라의 Auto bidder 시스템

4. 국가와 회사에서 설치하는 메가 팩

5. 테슬라의 가상 발전소에 대한 개인적인 생각

 

1. 테슬라의 메가 팩 ESS(Energy Storage System)

에너지 저장 장치 ESS는 Energy Storage System의 약자로 실시간으로 전력 공급자와 소비자가 정보를 교환하며 전력을 안정적으로 공급하는 역할을 합니다. 태양광, 풍력 등 신재생 에너지 전원과 결합해 전력을 공급할 수 있으며, 전기 요금이 싼 시간에 저장해 두었던 전기를 피크타임에 사용할 수 있도록 하는 장치입니다.

테슬라의 메가 팩과 태양광 발전소 출처: 왼쪽(테슬라) 오른쪽(픽사베이)

테슬라의 메가 팩은 대용량 에너지 저장 장치로 완제품 형태로 트럭의 트레일러에 실려서 배송이 되기 때문에 설치과정이 간단합니다. 메가 팩은 설치기간이 짧고 에너지 저장 및 지원을 제공하는 강력한 배터리로, 전력망을 안정화하고 정전을 방지합니다. 지속 할 수 있는 에너지 기반을 강화하여 지역 사회와 환경을 보호하는 더 깨끗한 전력망을 만들 수 있습니다.

 

테슬라의 메가 팩을 설치하면 태양광 발전과 같은 친환경 에너지를 평상시에 저장을 해두었다가 전력 사용 정점 시간 때 화력 발전소를 추가로 가동하는 게 아니라 메가 팩에서 에너지를 뽑아서 쓸 수 있게 됩니다. 이렇게 하면 기존에는 정점 시간 때마다 화력 발전소를 추가로 가동하면서 미세먼지와 같은 공기오염물질이 나오게 되면서 환경오염을 시킬 수 있던 것을 막을 수 있게 됩니다. 또한 화력 발전소에서는 추가로 전력을 생산하기 위해서는 탈 물질, 즉 석탄이나 가스와 같은 소모품이 필요한데 메가 팩은 무언가를 계속해서 태우는 게 아니라 배터리에 저장되어 있던 에너지를 전력망을 통해 공급하는 것이기 때문에 화력 발전소 대비 유지비용이 적습니다.

 

2. 테슬라의 가상 발전소 VPP(virtual power plant)

VPP의 사전적 의미는 Virtual Power Plant, 수요 반응(DR)사업을 중심으로 전력 사업을 수행하는 회사로 '발전기 없는 발전회사'로 불립니다.

가상 발전소 개념도 출처: KERI

가상 발전소에 대한 정보를 처음 접하신다면 가상 발전소로 지금의 화력 발전소나 원자력 발전소 같은 것들을 당장 대체 할 수 있냐? 라고 질문하실 수 있습니다. 그에 대한 답은 "그렇지 않다" 입니다. 그런데 왜 테슬라의 가상 발전소가 중요한가? 라고 질문하신다면 오늘 이 글이 도움이 되실 것입니다.

 

테슬라가 하는 가상발전소의 목적은 먼 미래에는 화력발전소를 완전히 대체하는 것이겠지만 현재의 목적은 대체가 아닌 보조 역할입니다.

에어컨 실외기와 전력 소비 정점 시간 출처: 왼쪽(픽사베이) 오른쪽(power bi)

사람들은 폭염과 같은 무더위가 지속되면 에어컨을 가동하는데요. 한여름에 점심때쯤 온도가 한창 높아지면 한두 사람이 트는 것이 아니라 거의 모든 사람이 동시에 에어컨을 가동하게 될 겁니다. 평상시에는 화력 발전소가 전력 수요를 어느 정도 감당해주겠지만 수많은 사람이 동시에 에어컨을 가동하게 되면 화력 발전소가 생산하는 전력을 초과할 수도 있습니다. 전력 사용량을 초과하게 되면 정전사태가 발생할 수도 있는데요. 이를 막기 위해서 화력 발전소를 더 가동한다거나 더 건설해야 할 수도 있습니다. 이러한 문제를 막기 위한 해결책은 테슬라의 가상 발전소인 메가 팩을 활용하는 것입니다.

 

테슬라의 메가 팩을 어떻게 가상 발전소로 활용할 수 있는가? 이게 오늘 설명할 내용의 핵심인데요. 앞서 테슬라의 메가 팩은 평상시에는 에너지를 저장을 해두었다가 필요할 때 에너지를 뽑아 쓴다고 말씀드렸습니다. 

메가 팩 가상 발전소 개념도

평상시에는 태양광 발전소와 기존의 화력 발전소와 같은 곳에서 에너지를 공급받아서 충전을 해둡니다. 그러다가 전력 수요가 정점에 이르러서 기존의 발전소로 에너지 수요를 감당하지 못하면 에너지를 다시 정부에 팔 수 있게 됩니다. 메가 팩 하나하나가 작은 발전소 역할을 하게 되는데요. 이것이 메가 팩의 가상 발전소의 핵심이라고 할 수 있습니다. 테슬라에서는 이러한 가상 발전소를 효율적으로 운영하기 위해 Auto bidder를 사용하고 있습니다.

 

3. 테슬라의 Auto bidder 시스템

테슬라의 Auto bidder UI

테슬라의 Auto bidder는 직역하자면 자동 입찰자인데요. Auto bidder는 배터리 자산을 자율적으로 수익화할 수 있는 기능을 제공합니다. Auto bidder는 실시간 거래 및 제어 플랫폼으로 소유자와 운영자가 비즈니스 목표 및 위험 선호도에 따라 수익을 극대화하는 운영 전략을 구성할 수 있도록 합니다.

 

Auto bidder 가할 수 있는 일을 보면

• 가격 예측
• 부하 예측(얼마나 전력이 필요할지)
• 발전량 예측
• 디스패치 최적화
• 스마트 자동 입찰(쌀 때 사서 비쌀 때 파는 것)

쉽게 말씀드리면 테슬라는 AI를 이용해서 주식의 트레이딩과 같은 거래를 함으로써 전력이 쌀 때 사서 에너지를 메가 팩에 비축해 두었다가 전력이 비쌀 때 판매합니다. 이 자동 입찰자 덕분에 메가 팩의 설치 비용을 단기간에 회수할 수 있게 되는데요. 아래의 사진이 대표적인 예입니다.

 

4. 국가와 회사에서 설치하는 메가 팩

설치 비용의 3분의 1을 1년 만에 회수한 남호주 출처: TheGuardian

남호주에서는 테슬라의 메가 팩 설치 비용을 1년 만에 3분의 1을 회수했습니다. 단순 계산으로 3년이면 비용을 회수할 수 있는 건데요. 테슬라 사이트에 나와 있는 메가 팩의 보증기간은 20년이니 3년이 지나고 남는 17년 동안은 메가 팩으로 수익을 실현할 수 있게 됩니다.

테슬라 배터리 농장의 장점을 설명한 기사 출처: Yahoo! finance

테슬라 메가 팩의 장점은 단순히 이른 시간 안에 설치비를 회수할 수 있는 것에만 있는 게 아닙니다. 앞서 테슬라의 메가 팩은 완제품 형태로 배송이 되기 때문에 설치기간이 짧다고 설명해 드렸는데요. 2016년 엄청난 폭풍이 남호주를 강타하여 약 8만번의 낙뢰와 최소 2회의 토네이도가 지역을 휩쓸었고 그로 인해 정전이 발생하게 되었는데요. 이에 일론 머스크는 Tesla가 100일 이내에 회사의 메가 팩을 설치할 수 있다고 장담했고 실제로는 60일 만에 완공했습니다.

 

설치하는 데 불과 2달밖에 걸리지 않은 건데요. 설치 규모에 따라 차이가 있겠지만 다른 지역에도 약 2달 만에 설치를 완료할 수 있고 설치 비용을 회수하는 데 불과 3년밖에 걸리지 않는다면 설치하지 않을 이유가 없어집니다.

가스 화력 발전소 대신 메가 팩을 선택한 캘리포니아 출처: electrek

캘리포니아에서는 전력 피크 문제를 해결하기 위해 가스 화력 발전소를 추가로 짓는 대신 테슬라의 메가 팩을 선택했습니다. 142개의 메가 팩을 설치하는데 소요된 기간은 9개월이 걸렸다고 합니다. 앞으로 이 메가 팩은 기존에 지어질 가스 화력 발전소를 대신하여 전력 피크 수요 시간에 전력망으로 전기를 방출하는 가상 발전소 역할을 하게 될 것입니다.

 

태양광 발전소를 위한 에너지 저장 장치로 테슬라를 선택한 애플 출처:CNBC

테슬라의 메가 팩을 구매하는 것은 국가뿐만이 아닙니다. 친환경 기업이 되고자 하는 애플에서는 대규모 태양광 발전소에서 나오는 전력을 저장할 에너지 저장 장치로 테슬라의 메가 팩을 선택했습니다. 애플에서는 이 시설이 하루에 7천 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 240MWh의 에너지를 저장할 수 있다고 말했습니다. 이 에너지는 애플 본사에 전력을 공급하는 데 사용하게 될 예정이라고 합니다. 애플에서 선택할 수 있는 수많은 업체가 있을 텐데 테슬라를 선택한 것으로 봐서는 테슬라의 AI인 Auto bidder를 이용한 수익성이 타 회사들보다 좋기 때문에 선택받지 않았나 생각합니다.

 

5. 테슬라의 가상 발전소에 대한 개인적인 생각

2022.09.09 - [테슬라] - 테슬라 배터리 데이에서 발표된 기술들과 원가절감

테슬라 배터리 데이에서 발표된 기술들과 원가절감

테슬라의 배터리 데이에서 테슬라는 100% 재생 에너지로의 전환이라는 원대한 계획에 대해서 발표했었는데요. 아직 많은 사람이 테슬라의 에너지 사업을 과소평가하고 있습니다. 언제가 될지 모르겠지만 100%까지는 아니더라도 전체 에너지의 90% 정도가 재생 에너지로의 전환이 된다면 그때쯤 테슬라는 단순한 전기차 제조 회사가 아닌 에너지 기업으로서 사람들에게 인식될 거라고 생각합니다.