영국은 탄소배출량 총합 제로(net-zero carbon emissions)를 달성하기 위해 점점 더 야심찬 목표를 설정하고 있는 국가 중 하나이다. 당연히 전력계통을 탈탄소화하고 전통적으로 화석연료를 소비하는 분야에 새로운 친환경에너지를 사용하는 데 관심이 집중되고 있다. 영국 국가통계국에 따르면, 도로운송은 국가 온실가스(GHG) 배출량의 약 5분의 1을 차지한다. 그럼에도 무공해 전기차 비중은 운행 중인 전체 차량의 0.5%에 불과하다.
장거리 주행 중 전기차 충전 불안에 대한 일반 대중의 우려는 차치하더라도, 영국에서 전기차 보급이 계속 저조한 또 다른 이유는 대다수 사람들이 전용 주차장이 없기 때문에 집에서 표준 7 kW 가정용 충전기를 통해 밤새 차량을 충전할 수 없다는 사실이다.
더 많은 일반 대중이 전기차를 구매하도록 장려하기 위해서는 보다 효율적이고 널리 이용 가능한 충전 시스템을 도입해 주유소의 ‘빠른 주유’ 환경과 유사한 거점 시설을 제공해야 한다. 그럼으로써 EV 운전자는 일반적으로 100 kW 이상의 전력을 제공하는 급속충전기를 통해 몇 분 안에 자동차를 완전 충전할 수 있다는 확신을 갖게 될 것이다.
이러한 신뢰를 제공하기 위해서는 급속 EV 충전소를 인구 밀집 지역에서 가까운 거점이나 도심 등 방문자가 많은 곳에 설치해야 한다. 다만, 각 거점이 많은 EV 급속충전기로 구성된다는 점을 감안할 때 모든 급속충전기를 동시에 사용할 경우 총부하가 상당할 것이다. 이미 혼잡한 도시 전력망 내에 만연한 용량 제한을 감안할 때 한 변전소에서 제공하는 것은 불가능할 수 있다.
“급속 EV 충전소는 인구 밀집 지역 근처에 위치한 거점에 설치되어야 한다.”
상당한 전력망 보강 및 새로운 변전소 건설 비용을 절약하기 위해서, DC Share 프로젝트는 부하 프로파일(load profiles)이 다른 여러 배전 변전소의 상호 연결을 시험하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 통해 가용한 예비 용량을 언제든지 추출할 수 있으며, 예비 용량은 AC에서 DC로 변환된 후 상호 연결된 변전소가 과부하 될 경우 망을 보강하거나 또는 급속 EV 충전소에 전력을 공급하기 위해 DC 케이블 링을 통해 이동한다. 예를 들어, 4개의 배전 변전소를 1 MW의 평균 예비 용량으로 상호 연결하면 값비싼 시설을 교체 없이 최대 10개의 급속(100 kW) 충전기를 연결할 수 있다.
따라서
DC Share 프로젝트의 목표는 여유 전력을 기존 배전 시설에서 추출하여 많은 수의 급속 EV 충전소에 제공하고 특정 변전소에 과부하가 걸릴 경우 전력망 동등화를 지원할 수 있음을 입증하는 것이다. 이러한 로컬 DC 링은 태양열 및 풍력 발전 또는 배터리 저장 시스템과 같은 미래 분산 에너지 자원(Distributed Energy Resource, DER)의 연결도 가능하게 할 것이며, 이 모든 것이 혼잡한 도시 환경에서 필요한 곳에 전력을 공급하고 저장하는 데 도움이 될 수 있다.
2020년 7월, DC Share는 시범 설비를 영국 서머싯 주 톤턴에 둘 것이라고 발표했다. 이 설비는 2022년 시운전에 들어가 12개월 간의 평가 기간을 거쳐 장기적인 상업적 사용 단계로 넘어가게 된다. [
AEM]
※ 이 글은 리카르도(Ricardo)에서 발행하는 Ricardo Quarterly Review(Q3 2020)에 소개된 마이클 피지의 칼럼을 번역한 것입니다.
DC Share
잠재 용량을 활용해 제한된 도시에서 급속 충전 가능
전기차(EV)를 계속 이용하려면 ‘주유소’와 같은 시설에서 급속 충전을 하는데 필요한 전력을 제공하는 혁신적인 솔루션이 필요하다. DC Share 프로젝트에서는 EV 급속충전기가 AC 변전소 사이의 새로운 DC 망에 연결된다. 기존 AC 변전소 사이에 충전 부하를 공유함으로써 새로운 AC 변전소를 건설할 필요 없이 급속 충전 거점이 연결될 수 있다. 이것은 도시 지역에서 급속 충전 거점을 설치해야 하는 문제를 해결하고 전력망 용량을 보다 원활하게 활용할 수 있도록 해준다.
영국의 청정성장전략은 2030년까지 전기차를 대중화시키는 것이다. 이를 달성하려면, 사용자가 몇 분 안에 EV를 완전 충전할 수 있다는 사실을 알고 안전한 EV로 이동하도록 권장해야 한다. 또한 엄청난 전력 수요를 통제하기 위한 망 강화 비용을 관리해야 한다.
DC Share 솔루션은 EV에 DC 연결을 활용하는 방법이다. DC Share는 부하 프로파일이 다른 4개의 보조 변전소를 선택하여 AC를 DC로 변환한 다음 15개의 급속(50-100 kW) 충전기가 직접 연결되는 DC 링으로 전달한다. 이를 통해 여유가 있는 변전소에서 전력을 끌어올 수 있다. 또한 예비 용량이 있는 변전소가 부하가 많은 변전소를 지원할 수 있으므로 보강이 필요 없다. 전체 망을 관리하기 위해 SMART 컴퓨팅 시스템이 제공된다.
영국의 ‘Road to Zero Strategy’는 2050년까지 거의 모든 도로운송을 무배출로, 2040년까지 내연기관 자동차 및 밴의 판매를 중단한다고 규정하고 있다.
AEM_Automotive Electronics Magazine
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