더운 날씨에 기온이 오르면 많은 사람이 선풍기나 에어컨을 재빨리 가동합니다. 이러한 냉각 시스템은 전기 그리드에 큰 부담을 줄 수 있으며, 이는 일부 발명가가 에너지를 저장하고 사용할 수 있는 버전을 만들도록 영감을 주었습니다.
냉방은 건물에서 전 세계 전기 수요의 20%를 차지하는데, 지구 온난화와 더 많은 세계가 냉방 기술로 전환함에 따라 이 비중은 증가할 것으로 예상됩니다. 최대 수요 시간 동안 에어컨은 다음을 차지할 수 있습니다. 전체 수요의 절반 이상 오늘날 세계 일부 지역에서는 전력망에 접속할 수 없습니다.
에너지 저장을 통합한 새로운 냉각 기술은 재생 가능 전기가 공급되고 수요가 낮을 때 스스로 충전하고, 전력망에 스트레스가 가해질 때에도 냉각 서비스를 제공하여 도움이 될 수 있습니다.
Nostromo Energy의 설립자이자 최고기술책임자인 야론 벤 눈은 “우리는 문제를 받아들여 이를 솔루션으로 전환합니다.”라고 말했습니다.
Nostromo Energy의 시스템 중 하나인 IceBrick은 기본적으로 거대한 얼음 큐브 트레이입니다. 물과 글리콜로 만든 용액을 식혀 물로 채워진 개별 캡슐을 동결하는 데 사용합니다. 하나의 IceBrick은 수천 개의 이러한 용기로 구성될 수 있으며, 각각 약 1/2갤런 또는 약 2리터의 물을 담을 수 있습니다.
단열재는 건물을 식히는 데 사용할 때까지 캡슐을 얼린 상태로 유지합니다. 그런 다음 얼음을 사용하여 물-글리콜 혼합물의 온도를 낮추고, 이는 건물의 냉각 시스템에서 순환하는 물을 식힙니다. Ben Nun은 이 모든 것이 기존 장비에 추가 기능으로 작동하도록 설계되었다고 말합니다.
Nostromo는 2023년 로스앤젤레스의 Beverly Hilton 호텔에 미국에 첫 시스템을 설치했습니다. 용량은 1.4메가와트시이며, 인근 Waldorf Astoria에도 서비스를 제공합니다. 이 설비에는 약 150,000파운드의 얼음에 해당하는 40,000개의 캡슐이 들어 있습니다. 보통 밤에 시작하여 정오경에 끝나며 10~12시간 동안 충전됩니다. 그러면 그리드 수요가 높고 태양열 전력이 해가 지면서 감소하는 오후 늦은 시간과 저녁 사이에 냉각 전력을 방전할 준비가 됩니다.
IceBrick을 사용하면 사이클 중에 비효율적으로 일부 에너지가 손실되므로 냉각에 필요한 총 전기가 증가합니다. 그러나 Ben Nun은 피크 시간 동안 에너지 수요를 줄여 건물 소유주의 비용을 절감하는 것이 목표라고 말합니다. 그는 이 회사가 캘리포니아에서 이러한 시스템 200개를 완전히 자금 지원하기 위해 미국 에너지부 대출 프로그램 사무소에서 일부 자금을 지원받아 약 3억 달러의 자금을 확보하는 과정에 있다고 덧붙였습니다.
건물 소유주는 이러한 개별 에너지 저장 솔루션을 통해 즉시 이익을 얻을 수 있지만, 그리드에 도움이 되는 실질적인 잠재력은 시스템을 서로 연결할 때 나타난다고 벤 넌은 말합니다.
그리드가 극도로 스트레스를 받을 때, 공익사업 회사는 때때로 일부 지역에 대한 전기 공급을 차단해야 하며, 그곳 사람들은 가장 필요할 때 전기 없이 방치됩니다. 그리드의 요구에 맞게 조정할 수 있는 기술은 이러한 순차적 정전에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
이런 종류의 접근 방식은 새로운 것이 아닙니다. 많은 상업용 유닛에는 냉각수나 다른 냉각 유체를 보관하는 대형 탱크가 있어 건물의 온도를 즉시 낮출 수 있습니다. 하지만 Nostromo의 기술은 액체를 냉각하는 것이 아니라 동결 및 용융 공정을 사용하기 때문에 훨씬 적은 재료로 더 많은 에너지를 저장할 수 있다고 Ben Nun은 말합니다.
스타트업 Blue Frontier는 건조제를 사용하는 냉각 시스템을 구축하여 이 분야에서 차별화를 꾀했습니다. 이러한 소재는 종종 새 신발과 가방에 제공되는 실리카 비즈의 작은 팩처럼 습기를 빨아들일 수 있습니다. 하지만 이 회사는 이러한 비즈 대신 농축 소금 용액을 사용하고 있습니다.
Blue Frontier의 냉각 장치는 얇은 건조제 층 위로 공기 흐름을 통과시켜 공기에서 수분을 끌어냅니다. 그런 다음 그 건조한 공기는 증발 냉각 프로세스(땀이 피부를 식히는 방식과 유사)에 사용됩니다.
Blue Frontier의 설립자 겸 CEO인 다니엘 베츠는 건조제 냉각 시스템이 오늘날 시중에 나와 있는 기존의 증기 압축 에어컨보다 더 효율적일 수 있다고 말합니다. 하지만 이 시스템은 특정 시간에 충전하고 다른 시간에는 냉각을 제공할 수 있는 기능도 갖추고 있습니다.
건조제 냉각의 에너지 저장 측면에서 핵심은 재충전입니다. 스펀지와 마찬가지로 건조제는 짜내야 하기 전에 제한된 양의 물만 흡수할 수 있습니다. Blue Frontier는 일반적으로 열 펌프를 사용하여 소금 용액의 물을 증발시켜 더 농축시켜 이를 수행합니다. 재충전 시스템은 지속적으로 작동하거나 전기가 저렴하거나 재생 에너지가 더 많이 제공되는 기간에 맞춰 시간을 조정할 수 있는 버스트 방식으로 작동할 수 있습니다.
이러한 에너지 저장 기술의 이점은 그리드의 부담을 덜어주기 위해 사람들이 냉각 시스템을 끄거나 끄지 않아도 된다는 것입니다.
Blue Frontier는 오늘 고객과 함께 여러 시스템을 테스트하고 있으며 곧 대량 생산할 수 있기를 바라고 있습니다. 그리고 상업용 건물이 첫 설치를 받고 있지만, Betts는 이 기술을 주택과 다른 건물에도 도입하는 데 관심이 있다고 말합니다.
비영리 에너지 싱크탱크인 Rocky Mountain Institute의 탄소 없는 건물 프로그램 책임자인 Ankit Kalanki는 이러한 유입 기술을 연구하는 회사가 직면한 한 가지 과제는 비용을 너무 많이 추가하지 않고도 대량의 에너지를 효과적으로 저장하는 방법을 찾는 것이라고 말합니다. 에어컨과 같은 냉각 기술은 이미 비싸기 때문에 향후 솔루션은 시장에서 경쟁력 있는 가격을 책정해야 합니다. 하지만 전 세계적으로 냉각 수요가 증가하고 있으므로 이러한 요구를 충족하는 데 도움이 되는 새로운 기술에 대한 상당한 기회가 여전히 있다고 그는 덧붙입니다.
냉방에 대한 엄청난 에너지 수요 증가를 충족시키기 위해서는 에어컨에 대한 재고만으로는 충분하지 않습니다. 지금부터 2050년까지 3배 증가. 그렇게 하고 배출량을 줄이려면 여전히 훨씬 더 많은 재생 에너지 용량과 그리드에 거대한 배터리 설비가 필요합니다. 하지만 에어컨 시스템에 유연성을 추가하면 탄소 제로 그리드에 도달하는 데 필요한 투자를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
Ben Nun은 냉각 시스템이 온난화되는 기후에 대처하는 데 도움이 될 수 있지만 현재 옵션에는 문제가 있다고 말합니다. “자신은 식힐 수 있지만 지구는 계속 덥힙니다.”
