EV는 전력망에 과부하를 주게 되지만, 정말 그럴까요?

거리에서 전기 자동차와 플러그인 하이브리드의 수가 증가함에 따라 일부 사람들은 그러한 차량의 채택 증가가 에너지 그리드에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대해 우려를 표명했습니다. 이 기사에서는 주제에 관한 주요 주장을 나열하고 이에 대해 설명합니다.

전문가들은 EV가 전 세계 자동차 판매의 58%를 차지할 것으로 예상하고 있는데, 현재는 10%인데 비해, 주요 질문은 전기 그리드가 증가하는 수요를 따라잡을 수 있는지 여부입니다. 가장 비관적인 예측은 다음과 같습니다. 영국을 예로 들면 교통부에 따르면 2020년 말 기준 자동차 수는 32,697,000대입니다. 이들 모두가 배터리로 구동되고 일반적인 가정용 충전기 속도인 7kW로 동시에 충전한다면 229GW의 전력이 필요할 것입니다. 이는 현재 국가 전력망 용량인 101GW의 두 배 이상입니다.

그리드로는 앞으로 출시될 모든 EV를 처리할 수 없습니다!

지금 당장 여러분을 안심시켜 드리겠습니다. 예, 에너지 그리드는 EV의 추가 부하를 처리할 수 있습니다. 위에 표시된 것과 같은 계산은 잘못된 가정을 기반으로 하며 불필요하게 경각심을 불러일으킵니다. 위의 예는 실제로 현실에서 재현하는 것이 불가능합니다. 우선, 하룻밤 사이에 대규모 EV 채택을 가정합니다.

그것은 여러 가지 이유로 일어나지 않을 것이지만 무엇보다도 EV 생산을 늘리는 것은 그런 속도로 일어날 수 없습니다. 둘째, 전 세계(또는 특정 국가)의 모든 사람이 동시에 EV로 전환하는 것은 아닙니다. 그것은 말이 되지 않습니다. 사람들은 일반적으로 평소처럼 몇 년 동안 기존 자동차를 유지하고 다음 구매는 EV가 될 수 있습니다. 그리고 모든 사람이 동시에 현재 ICE 자동차를 구입한 것은 아니기 때문에 전 세계에 EV 생산 능력이 충분하더라도 동시에 모든 차량을 EV로 교체하지는 않을 것입니다.

모두 동시에 충전됩니다!

"회의적" 관점에서는 이러한 전기 자동차가 항상 동시에 충전될 것이라고 가정하는데, 이는 거의 불가능합니다. 첫째, 소유자로부터 이에 대한 실제 수요가 없을 것이고, 둘째, 주변에 충분한 충전기가 없을 것이기 때문입니다. 적어도 한동안은 그리드가 생산 용량을 조정할 수 없습니다.

같은 논리로 모든 영국인이 동시에 세탁기를 켜면 약 51.4GW의 전력이 필요합니다. 이는 일일 평균 수요인 30GW를 훨씬 웃도는 수치입니다. 이는 영국의 하루 평균 전력 소비량 전체에 해당하며, 분명히 세탁기는 작은 부분에 불과합니다.

하지만 자동차는 많이 운전되고 EV에는 많은 전력이 필요합니다!

좀 더 현실적으로 접근하려면 자동차의 평균 이동 거리와 EV의 평균 소비량을 조사해야 합니다. 평균적으로 영국의 자동차는 2019년에 약 6,500마일을 주행했습니다. 계산을 단순화하기 위해 평균 EV 소비량은 마일당 0.346kWh라고 가정하겠습니다. 영국의 모든 차량이 전기 자동차라고 가정하면 영국의 자동차 당 연간 소비량은 2,249kWh가 됩니다. 이 수치에 전체 자동차 수를 곱하면 영국의 모든 자동차에 전력을 공급하는 데 필요한 연간 에너지가 73.5TWh가 됩니다. 이는 2019년 국가 전력 생산량의 약 22%에 해당합니다. 22% 추가 그리드 용량은 확실히 200%와는 다른 그림을 그립니다.

다른 국가나 지역을 선택해도 비슷한 결과가 나타납니다. 예를 들어, 유럽 연합에서 2019년에 자동차를 주행한 평균 거리는 11,300km(또는 약 7,021마일)입니다. EU의 모든 자동차가 전기로 전환되고 마일당 평균 0.346kWh를 소비한다는 전제를 받아들인다면, 연간 소비량은 자동차당 2,429kWh가 됩니다. 이 숫자에 해당 지역의 총 승용차량을 곱하면 589.5TWh, 즉 생성된 전력의 약 21%가 됩니다.

미국에서는 이동 거리가 길어서 그 수치가 약간 더 높지만 여전히 걱정할 정도는 아닙니다. 미국인들은 2019년에 자동차 한 대당 평균 14,000마일이 조금 넘는 거리를 운전했습니다. 이는 모든 차량이 전기로 구동되는 상상의 시나리오에서 자동차당 연간 평균 EV 소비량이 약 4,844kWh에 달합니다. 여기에 운영 중인 차량 수에 총 1,354.4TWh 또는 전체 그리드 생산량의 33%를 곱합니다. 이는 미국의 모든 휘발유 차량이 갑자기 전기 자동차로 바뀔 경우 필요하다고 계산된 전기 생산량의 30% 증가와 일치합니다.

돌아다닐 힘이 부족해요!

사용 가능한 데이터 중 어느 것도 우리에게 실제로 우려할 만한 원인을 제공하지 않습니다. 지난 10년은 효율적인 가전제품의 대중화, 산업생산의 감소 등으로 전력 수요가 감소하는 시기였습니다. 2010년대 발전량은 미국에서 3%, 영국에서 무려 18%나 감소했습니다.

또한, 전기차가 대중화되면 내연기관 차량에 대한 수요가 감소할 것이라는 점도 잊지 마세요. 결과적으로 이는 휘발유 생산에 영향을 미쳐 산업 생산 전반의 전력 소비를 낮추는 추세에 기여하게 됩니다. 따라서 모든 산업 부문에서 확보된 전기를 대신 EV에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.

수요에 맞춰 전력 생산량을 늘리는 것은 불가능합니다!

실제로 전력 생산을 늘리는 것은 해당 부문의 급진적인 혁신 없이도 가능성의 영역에 있습니다. 노르웨이가 이에 대한 훌륭한 예이다. 북유럽 국가는 EV 도입에 있어 가장 발전된 국가 중 하나입니다. 현재 차량의 12%가 전기입니다. 노르웨이는 아무런 문제 없이 전기 수요 증가를 처리한 것으로 보입니다. 1990년 이후 소비는 26% 증가했지만 아래 차트에서 볼 수 있듯이 생산은 수요를 충족할 수 있었습니다.

점진적인 채택률은 사람들이 전기 그리드가 EV를 처리할 수 있는지 여부에 대해 걱정해서는 안 되는 또 다른 중요한 이유입니다. 이론적인 예와는 반대로, 마술 지팡이를 휘둘러 그 자리에서 모든 차량을 전기로 바꿀 수는 없습니다. 지난 10년간 전기차 판매량이 급증했다. 영국에서만 등록된 전기 승용차가 2010년 1,544대에서 2021년 3분기에 314,966대로 급증했습니다. 거의 5000% 증가한 수치입니다. 믿을 수 없을 만큼 들리지만 기본 수치를 보면 그 성장은 1,544대에서 시작되었고 314,966대는 여전히 미미한 수준입니다.

전문가들은 가까운 미래에 채택률이 지속적으로 가속화될 것으로 예측합니다. 예를 들어, EY와 Eurelectric은 유럽 자동차 공원이 2030년까지 6,500만 대, 2035년까지 1억 3천만 대에 이를 것으로 예상합니다(그러나 2019년 EU의 전체 자동차 공원은 2억 4,200만 대이므로 그 숫자가 동일하게 유지되더라도 EV는 도로 위 차량의 53%만 차지할 것입니다). 오늘날 유럽 도로에 있는 320만 대의 EV와 비교하면 이는 2,000%와 4,000% 이상 증가한 수치입니다. 하지만 이 시나리오에서는 여전히 도로 위의 모든 자동차가 EV가 되기는 어렵습니다. 그렇다면 당연히 인용된 보고서에서는 그리드가 붕괴되지 않으며 예상되는 EV 수의 대량 증가에도 성공적으로 대처할 것이라고 결론지었습니다.

미국의 경우 US Drive는 상대적 채택 속도에 따라 차량을 다양한 전기 제품과 비교하는 통찰력 있는 연구를 수행하여 EV 채택에 대한 세 가지 시나리오(낮음, 중간, 높음)를 가정했습니다. 세 가지 시나리오 모두에서 그들은 미국 전력망이 과거에 유사한 문제를 처리했기 때문에 새로운 수요를 처리할 수 있다고 결론지었습니다.

피크 소비가 급증합니다!

이 모든 것이 EV 대량 도입으로 인해 예상되는 전력 수요 증가에 문제가 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 가장 큰 걱정은 다른 가전제품과 마찬가지로 피크 시간대에 전력망에 과부하가 걸리는 것입니다. 관리되지 않는 충전은 전원 공급 장치의 품질에 직접적인 영향을 미치고 전압 변동 및 전력 손실로 이어질 수 있습니다.

전력 배급업체는 "라스트 마일"의 더 높은 용량, 특히 더 높은 피크 용량에 투자해야 하지만, 한밤중에 비용을 낮춤으로써 소비자가 피크 시간 외에 충전하도록 장려할 수도 있습니다. 이는 야간 요금이 저렴한 많은 국가에서 이미 시행되고 있지만 특히 EV 사용자를 유인하기 위해 더욱 향상될 수 있습니다.

또 다른 해결책은 에너지 인프라의 효율성을 향상하고 피크타임 수요를 처리하는 더 나은 방법을 도입할 스마트 그리드의 추가 통합입니다. 여기에는 미래에 도입될 수 있는 V2G(Vehicle-to-Grid) 솔루션에 대한 아이디어가 연결되어 있습니다. V2G는 전력 수요가 너무 많을 경우 자동차 배터리가 그리드를 충전할 수 있도록 하는 기술이다.

분명히 V2G는 많은 문제를 야기하기 때문에 오늘날 세계에서는 이런 일이 일어날 수 없습니다. 그중에는 차량에 추가 사이클을 강요함으로써 차량의 리튬 이온 배터리가 더욱 고갈되는 것입니다. 일반적으로 사람들이 그리드 강화 배터리가 아닌 EV로 사용할 수 있도록 EV를 구매하기를 원하는 문제도 있습니다. 그러나 이러한 솔루션은 스마트 그리드 기술과 결합하여 특히 EV가 긴급 상황이나 야간에 전력 공급원으로 필수적인 역할을 할 수 있는 친환경 주택과 같은 폐쇄형 시스템에서 사용될 수 있습니다.

모든 것이 너무 빠르게 움직이고 있어요!

결국 채택 증가의 점진적인 특성을 고려할 때 모든 것은 그리드가 EV를 잘 처리할 수 있다는 것을 나타냅니다(그리고 가장 낙관적인 평가가 사실로 판명되더라도 여전히 점진적입니다). 또한, 여러 연구에 따르면 대규모 전기 자동차 채택이 그리드에 미치는 영향은 관리 가능한 것 이상입니다.

오늘날 세계에서 우리가 없이는 살 수 없는 수많은 전기 제품의 채택으로 인해 과거에 기존 전기 인프라와 유사한 문제를 처리해야 했다는 사실을 잊지 마십시오. 100년 전에는 일반 소비자가 조명을 켜는 것 이상의 용도로 전기를 사용하지 않았지만, 이제 우리는 업무, 여가, 여행 등을 위해 점점 더 전기에 의존하고 있습니다.

때로는 EV 채택이 너무 빠르게 진행되고 있다고 느낄 수 있습니다. 그 어떤 가전 제품의 채택보다 훨씬 더 빠르게, 하지만 그런 일이 20세기에 일어났고 우리는 더 이상 존재하지 않습니다. 풍력, 태양광, 스마트 그리드, 배터리 등 가전제품 혁명이 일어날 당시에는 이러한 것 중 어느 것도 사용할 수 없었으나 지금은 가능합니다.

그러니 우리 모두 함께 심호흡을 하고, 일어나지 않을 재앙에 대해 걱정하지 맙시다. 그리고 아마도 *아마도* - "이것이 그리드에 어떤 의미인지"에 대한 끊임없는 불안 상태에 살지 않고도 EV가 ICE 자동차에 비해 우리에게 제공하는 모든 이점을 누릴 수 있습니다.