메리츠 문경원 연구원
▶ 풍력 발전의 경제성은 지역 의존적
▷ 미국 유럽 등은 육상 풍력 발전의 경제성이 화력 발전을 추월
▷ 반면 한국, 일본 등은 낮은 경제성
→ 격차는 점차 좁혀질 것으로 예상 but 1~2년 내로는 어려움
▶ 풍력 발전의 기술 발전이란 무슨 의미인가?
▷ 태양광 발전의 경우 태양 에너지의 전기 에너지 변환 효율성 증가
▷ 풍력 에너지는 날개 길이의 제곱에 비례, 풍속의 세제곱에 비례
ex) 날개 길이 2배 → 풍력 에너지 4배
▷ 풍력 발전의 역사는 거대화의 역사
▷ 블레이드 길이, 타워 높이 ↑ → 터빈 한 개당 출력 용량 ↑
▷ 블레이드 길이를 늘리는 것은 고난이도 기술
→ 부러지기 쉬움
→ 탄소 섬유를 이용해 강도를 높임
→ 국산화 미비
▷ 풍력터빈 원가 분석
→ 원가 비중 (타워 > 블레이드)
→ 기술적 난이도 (블레이드 > 타워)
→ 육상 풍력 설치 비용 $1,470/kW
= 총 터빈 가격 $1,011/kW + 주변 장치 및 금융 비용 $459/kW (PF 파이낸싱)
▶ 해상 풍력이 중요한 이유
▷ 경제성은 육상 풍력이 더 높음
프로젝트 IRR (내부 수익률)
→ 육상 풍력 8% 이상 / 해상 풍력 4% 정도
▷ 육상 풍력 발전의 어려움
→ 바람이 잘 부는 입지 확보가 어려움
→ 환경 파괴, 소음 등의 민원
▷ 해상 풍력 잠재 발전량 = 전 세계 전력 수요의 18배
→ 재생 에너지 100% 사회로 나아가는데 해상 풍력이 필요
▶ 해상 풍력 발전 단지 구조 및 설치 원가
▷ 해상 풍력에서 새로 발생하는 밸류 체인
▷ 육상과 달리 해상 풍력 발전의 경우 터빈이 차지하는 비중은 30% 정도에 불과
▷ 하부 구조물 및 기초 (15.2%)
▷ 생산된 전기를 육상으로 송전하는 전력 인프라 (25.4%)
→ 해저 케이블 (고가)
▷ 부품 조립, 설치 및 운송 비용 등 (15.6%)
▷ 해상 풍력 설치 비용 $4,444/kW
= 터빈 및 주변 시설 $3,799/kW + 금융 및 기타 비용 $645/kW
▶ 해상 풍력 투자 포인트 = 풍력 터빈 / 하부 구조물 / 전력 인프라 / 설치 사업
▶ 부유식 해상 풍력
▷ 전체 잠재 해상 풍력의 80%는 수심이 60m보다 깊은 바다에 존재
→ 고정식 (X), 부유식 (O)
▷ 설치비용은 부유식이 더 비쌈
▷ 부유식 풍력 발전이 꼭 필요할지는 의문
→ 20% 정도의 잠재 발전량만으로도 충분할 가능성이 높음
▶ 해상 풍력 발전소를 설치하면 해양 생태계가 활성화
▷ 수중 하부 구조는 물고기/산호초의 서식처가 됨
▷ 하부 구조에 강화 유리를 설치하여 관광 상품화도 가능?
▶ 추가적인 투자 팁
▷ 해상 풍력 - 수소 연계를 주목하자
▷ 해상 풍력의 낮은 경제성의 원인?
→ 발전소에서 육상 변전소까지의 계통 연계 및 유지 보수 비용
→ 해법은 '그린 수소' 기술
→ 해상 풍력 발전으로 바닷물을 전기 분해하여 만들어진 수소를 육지로 운송
→ 수소 장거리 운송 비용은 송변전 비용보다 10배 저렴
→ 운송 수단
1) 수소 운반선 2) 가스관
▷ 전세계 사막의 2%에 태양광을 설치하면 전세계 전력 수요를 충당 가능
→ 이것이 실현될 수 없는 이유는 송전 비용
▷ 풍력 발전의 경제성을 재고하기 위한 노력
→ 터빈 평균 수명 = 20년
→ 기존 풍력 발전 터빈을 수리/보수 후 재활용
→ 풍력 발전은 아직 초기 단계
→ 따라서 재활용 보다는 신규 설치 시장 규모가 훨씬 더 큼
▶ 어느 부문의 수익성이 좋은가?
▷ 풍력 밸류 체인 별 수익성
디벨로퍼 (풍력 발전 단지 설계/시행 인가/개발) ＞ 터빈 완성품 업체 (디벨로퍼에 터빈 공급) > 주변 부품 업체 (블레이드, 타워, 베어링, 기어박스 등)
▷ 업스트림으로 갈수록 수익성이 높음
▷ 하부 구조물은 진입 장벽이 높아 마진이 높음
▶ 재생 에너지 전반의 단점
▷ 전기는 저장이 어려워서 소비 패턴에 맞춰 전력 생산을 조절
▷ 화석 연료와는 달리 재생 에너지는 생산 시점을 조절하기 어려움
→ 출력 변동이 심해 전체 전력망에 가하는 부하가 큼
▷ 따라서 ESS (Energy Storage System)가 필수
→ ESS의 핵심은 배터리 (60~70%)
ex) LG 화학, 삼성 SDI 등
→ PCS (직류 → 교류), BMS (배터리 출력 관리) = 전력 기기 업체
ex) 효성 중공업, LS 일렉트릭, 현대 일렉트릭 등
▷ 풍력 발전 유지/보수
→ 재생 에너지 산업의 태동은 2천년 초반
→ 풍력 터빈의 수명이 20년이므로 유지/보수 수요는 발생 초기
→ 발전 업자 입장에서는 비용, 부품 업체 입장에서는 밸류 체인
▶ 타워 상위 업체는 대부분 육상/해상용 모두 생산
▶ 풍력 발전의 수익성을 좌우하는 금리
→ CAPEX가 크고 장기간에 걸쳐 이익이 발생하므로 금리의 영향을 크게 받음
→ CAPEX = Capital Expenditure, 미래의 이윤을 창출하기 위해 지출된 비용
→ 현재의 저금리 상황은 재생에너지에 유리함
▶ 수소 에너지의 밸류 체인
→ 업스트림 (생산) / 미드스트림 (저장 및 운송) / 다운스트림 (활용)
→ 다운스트림에 속한 발전용 연료 전지 설치 업체가 당장 수혜를 볼 듯
▷ 수소 에너지에 대한 정책 지원
→ 정부에서도 REC 가중치를 다른 발전원(태양광, 풍력)에 비해 높게 줌
→ REC?
에너지공단에서 신재생에너지 생산시설에서 전력을 생산한 발전사업자에게 발급해주는 인증서
실제 공급량에 가중치를 곱한 값으로 발급
REC = MWh(발전량) × 가중치
→ 2022년부터 HPS (수소발전 의무화 제도) 도입
→ 발전사에게 일정 비율의 수소연료전지 발전을 의무화
→ 기존 RPS에서 수소 연료전지를 분리하여 기타 친환경 에너지와의 경쟁을 완화
→ RPS (Renewable Portfolio Standard) = 신재생 에너지 공급 의무화 제도
▶ 수소 에너지의 주요 수요처
▷ 수소 발전용 시장 > 수소 차량용 시장
▷ 2040년까지 5백만 톤 이상의 수소 수요 창출 (정부 예상)
→ 4백만 톤 이상은 발전용으로 사용