남아프리카의 정전: 해결책은 태양열 발전소와 대규모 배터리 저장에 있으며 국가 독점은 종식됩니다.

May 16, 2023

프리토리아대학교 기술경영학과 교수

David Richard Walwyn은 차량-그리드 기술 개발 프로젝트를 위해 미국 국립연구재단(National Research Foundation)으로부터 자금 지원을 받았습니다. 해당 프로젝트는 본 글의 내용과 관련이 없습니다.

University of Pretoria는 The Conversation AFRICA의 파트너로서 자금을 제공합니다.

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계속되는 정전으로 인해 남아프리카공화국은 막대한 피해를 입고 있습니다. 전력 위기는 성장의 장벽이며 투자자의 신뢰를 파괴하고 거의 모든 경제 활동에 장애가 됩니다. 이는 생산자와 소매업체의 투입 비용을 증가시켰고 새로운 인플레이션과 이자율 인상을 촉발했습니다.

모든 솔루션에는 배터리 에너지 저장 장치와 연결된 대규모 그리드 연결 태양열 발전소와 같은 새로운 기술의 채택이 필요하기 때문에 분명히 비용이 발생합니다. 그러나 이러한 기술은 비용이 많이 듭니다. 240MWh의 저장 용량을 갖춘 50MW의 광전지 패널로 구성된 태양광 발전소의 비용은 26억 랜드에 달할 것입니다. 배터리는 전체 비용의 약 40%를 차지할 정도로 가장 큰 비용이다.

광전지 패널은 태양 에너지를 전기로 변환하여 배터리 뱅크를 충전하거나 소비자에게 직접 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 그런 다음 배터리는 피크 기간 동안 저장된 에너지를 그리드에 공급합니다.

태양열과 저장장치를 결합하면 생산된 에너지 단위를 비교할 때 여전히 남아프리카 전력 생산량의 80%를 차지하는 석탄보다 비용이 더 많이 듭니다. 그러나 이 기술은 대규모로 피크 전력에만 사용되는 한 소비자가 이미 상당한 양을 채택하고 있는 디젤 발전기 또는 인버터에 연결된 소형 배터리 옵션에 비해 저렴합니다.

나는 남아프리카공화국이 태양광 패널을 갖춘 배터리 저장 장치로 구성된 새로운 시설을 건설함으로써 에너지 위기의 대부분을 해결할 수 있다고 주장합니다. 그러나 에너지 도매 시장의 개혁 없이는 신기술을 사용할 수 없습니다.

에너지 위기에 대한 언론의 관심은 대부분 발전 용량이나 그 부족에 집중되어 있습니다. 그러나 똑같이 중요한 또 다른 원인이 있습니다. 정부가 Eskom(국영 전력 유틸리티)을 분리하고 시장 운영자와 송전 시스템 운영자를 독립 법인으로 만드는 데 실패한 것입니다.

시장 운영자는 에너지 "증권 거래소"입니다. 이는 에너지 생산자, 송전 시스템 및 유통업체 간의 계약을 촉진합니다. 세계의 많은 국가에서는 이미 전력 공급 산업을 재구성하여 그러한 시장을 구축하고 전력 생산자 간의 경쟁을 확대했습니다.

영국, 캐나다, 미국 및 유럽 연합의 많은 국가에서는 이와 같은 시장 개혁을 추진하여 긍정적인 결과를 얻었습니다.

남아프리카공화국은 1998년에 그러한 접근방식을 따를 의사를 밝혔습니다. 그러나 남아프리카공화국은 이 정책을 실행한 적이 없습니다. 대신, 점점 더 비효율적이고 기능 장애가 되는 국영 유틸리티를 유지해 왔습니다. 그 결과, 국가는 발전 용량 부족, 연결 및 송전 용량 부족, 환경 재앙 증가 등을 겪고 있습니다.

Eskom 포털의 사용량 데이터 분석에 따르면 롤링 전력 정전으로 인해 국가의 에너지 환경이 변화된 것으로 나타났습니다.

공급 측면에서 고객은 점점 더 대체 에너지원을 사용하고 있습니다. 안정적인 에너지 공급이 필요한 소비자들은 대안을 마련해 대부분의 경우 디젤 발전기 사용으로 전환하고 있습니다. 디젤 소비량 수치는 알 수 없으나, 전력 부족량을 기준으로 2023년 4월 데이터를 활용해 에스콤과 민자발전사를 제외한 추가 디젤 사용량은 월 6억 6천만 리터 정도인 것으로 추산된다. 전체 운송 부문에서 사용되는 금액과 거의 동일합니다.

수요 측면에서 정전으로 인해 주야간 주기의 다른 시간에 그리드 전력 사용이 변경되었습니다. 이는 주로 리튬 배터리를 사용하여 이루어졌습니다. Eskom은 이미 배터리 스토리지를 재충전하기 위해 1.4GW의 추가 수요가 있거나 그리드에 약 5%의 추가 부하가 있다고 보고했습니다.