제가 개인적인 future work의 하나로 생각하고 있던 Solar cell(PV)과 전기차(EV)의 배터리를 쓰는 가정용 전력공급 시스템이 이미 상용화되고 있구요.
앞으로는 이런 시스템이 현재 solar cell system 시장에서 천하통일을 하지 않을까 전망해봅니다.
혹시 미래에 solar cell system, 가정용 UPS system을 설치하려는 분들은 잘 생각해 보시면 좋겠습니다.
그 기능을 나열해 보면,
1. 정전시에는 EV나 separate 배터리에서 전기를 끌여다가 가정에 공급.
2. 낮에는 solar cell로 발전해서 EV나 separate 배터리에 충전하고 남는 전기는 Grid에 공급하다(당연히 utility 회사에 파는 거죠.)
3. 밤이나 특정시간대(특별히 전기요금이 비싼 4PM~9PM, 소위 Duck-curve 시간대)에는 EV(또는 배터리)에서 전기를 빼서 쓴다.
4. 밤에 EV/배터리에 전기가 남을 때는 EV/배터리의 전기를 가정에 공급..
5. 필요시에 Grid전기나 배터리의 전기를 써서 EV에 충전.
특히 발전소 peak demand를 최소비용으로 줄일 수 있는 엄청난 장점때문에, 정부에서 incentive를 주어야 할 것으로 생각합니다.
지급 $5000 정도하는 중고 전기차하나 사서 (24kwh)배터리를 빼내서 하나 연결하고 , 60kwh배터리를 가진 BOLT EV(새거 2만불)를 연결하면 PGE같은 비싼 utility회사에서 완전 독립할 수 있을 것 같습니다.
현재 상품을 발표한 회사중의 하나는 dcbel(www.dcbel.energy)로서 현재 예약을 받고 있고 올 여름에 출시한다는 계획인데요, 2개의 솔라 cell set와 1개의 battery system, 2개의 EV(하나는 충전 전용)를 연결할 수 있습니다. max 20kW solar generation, 15kW EV charging, 7.6/15kW V2H(집으로 전력공급), 7.6kW separate battery충전및 전기 공급 등의 너무 괜찮은 spec입니다. 에어컨을 돌려도 끄떡없는 용량이네요. 가격은 약 6000불인데, 기존에 어차피 설치해야 하는 수천불짜리 solar inverter대신에 장치하는 것이니까 약 3천불정도만 더 투자하면 장착가능합니다.
현재 13kwh에 2만불 하는 파워 월/파워 셀 같은 무지 비싼 시스템은 그냥 망할 것으로 생각됩니다. ( 13Kwh에 2만불, 장난 하나...)
오, 저도 solar panel + battery 시스템 관심 많은데 찾아봐야겠네요. 한가지 맘에 걸리는 것은, EV와 ESS용 배터리 스펙/디자인이 많이 다른데 EV용 배터리를 에너지 저장용으로만 사용한다면 배터리 수명이랑 안정성이 괜찮을까 싶습니다. 나중에 전기차를 이렇게 사용하는 사람이 많아진다면 전기차 회사가 가이드라인을 제공해야할 것 같네요.
어차피 EV용 배터리는 차내부에 있는 charger controller가 충전속도 조절을 하니까 충전은 전혀 문제 없습니다. 최대 충전 속도도 15kw로 매우 작은 편이구요. 배터리를 차에 사용하는 경우가 가장 가혹하게 배터리를 쓰는 경우라서, 제가 보기에는 배터리 수명은 문제 없어 보입니다.
하지만 Charger를 reliable하게 만들어서 과충전을 100% 방지하게 해야겠지요. 이건 뭐 충전장치의 품질문제 인것 같습니다.
네, 충전속도 조절은 잘 될텐데 제가 말씀드리고 싶었던 부분은 아예 용도에 따라 배터리에 들어가는 구성물질이 달라지는 부분입니다. 같은 속도와 조건으로 충방전해도 물질이 달라지면 기대하는 수명이 달라지거든요. 보통 에너지 저장용으로 디자인한다면 무조건 많은 충방전 횟수를 견딜 수 있도록 디자인하지만 자동차용은 다른 부분에서 (e.g. 출력, 비용 - 공정 포함) 많이 타협합니다. 자동차가 굉장히 가혹한 조건인 것도 맞지만 에너지 저장용만큼 수명 위주로만 디자인 된 건 아닙니다. 그래서 자동차용 배터리를 에너지 저장용도로 사용한다면 보장하는 워런티만큼 잘 버티지 못할 수도 있습니다^^;
에너지 저장용으로 쓰면 배터리를 더많이 쓰게 된다는 점을 말씀하시는 건가요?
최근에 많은 EV 통계가 나오고 있는데, 배터리를 더 많이 쓴다고 해서 수명이 눈에 띄게 줄어들지 않는 다는 점이 잘 알려져 있습니다. 이때문에 토요타는 배터리 보증을 60만마일까지 한다고 발표를 했지요. 이것보다는 어떤 방식으로 쓰는지가 관건이지요. (https://www.milemoa.com/bbs/board/6621955)
현재 알려진 배터리 수명의 적은 1.온도, 2. 100%SOC 3.급격한 충전 인데요, 가라지에 보관하면 온도도 잘 조절되고 충전속도도 작아서 큰 문제 없어 보입니다.
만약 배터리를 매일매일 0%까지 방전하고 또 100%충전한다면 문제가 있어 보이구요, 이미 차에서 80%정도까지만 충전하는 기능이 많은 EV에 이미 있구요. 당연히 이경우에도 적용됩니다. 그리고 예를 들에 20%에서 V2H 방전을 멈추는 기능도 당연히 있을것 같습니다. (아직 official한 V2H기능 가진 차를 안써봐서... 현재는 그냥 hacking해서 씁니다.)
13kwh에 2만불이라니 무지막지한 가격이네요.. 6000불이면 상당히 매력적인 가격이군요!!
특히 발전소 peak demand를 최소비용으로 줄일 수 있는 엄청난 장점때문에, 정부에서 incentive를 주어야 할 것으로 생각합니다.
이번 텍사스 정전 사태를 겪어보니 이게 정말 중요한 것 같아요. 앞으로 전기차가 좀 더 보급되면 이제 그린에너지로 가는건 물론이고 각 가정별로 에너지 독립이 이루어질 날도 멀지 않은 것 같습니다. 꼭 태양광이 아니더라도 풍력으로 발전한 전기를 전기차에 저장해도 좋구요..
여기 캘리포니아는 지난 몇해동안 송전설비에 의한 화재때문에 정전이 된것은 물론이고, PGE가 인명손실에 배상해야하는 수십 빌리언의 막대한 비용을 전기요금을 상승시켜 충당하는 계획이 승인되어, 전기료가 더더욱 오를것으로 결정되어 있습니다.
지금 PGE에 대한 불만이 점점 올라가서 저처럼 독립하고 싶은 사람이 한둘이 아니예요.
$5000 정도하는 중고 전기차하나 사서 (24kwh)배터리를 빼내서 하나 연결하고 , : 이게 말처럼 쉽게 빼서 연결할 수 있는건가요? 그리고 중고 전기차 사서 등록도 하고 보험료도 내고 하면 유지비가 들지 않을까요? 앞으로 EV를 활용한 여러가지 전기상품들이 많이 나오겠군요. EV오너이자 So Cal 주민으로 관심이 많습니다. 지금 Solar panel없이 DCbel같은 회사 상품으로 가도 될까요
이미 인터넷에 보시면 Nissan Leaf 배터리를 빼서 여기저기 다른데에 연결해 쓰는 사람들로 북적거립니다. 전기 보트, 다른 전기차, 가정용 등등. (뭐 사람마다 생각이 다르겠지만 제가 볼때는 장난감 1.5V 배터리 연결하는 거와 차이점이 없네요. 물론 BMS, emegency breaker, charger 등등이 따라오지만 )
역시 여기저기 많이 이야기가 나와 있지만, 중고 전기차를 사서 등록하고 유지하는게 아니라, 차를 사서, 다른 모든 부품은 따로 팔고 (이거만 해도 중고차 가격 나온다고 하더라구요.) 배터리만 남겨서 쓰는 거지요.
dcbel 스펙은 보면 solar panel없이 가도 될 것 같습니다. 하지만 5천불이면 약7kw solar panel을 살수 있는데, 구지 solar panle없이 갈 이유가 없지요.
지금 솔라패널과 Tesla PowerWall 알아보던 중인데 솔깃하네요. 솔라패널만 설치하면 ROI가 7~8%까지도 가능할거 같은데 배터리가 너무 비싸요. 그리고 대부분 솔라패널 설치업체들이 패널에 대해서는 네고가 좀 되는데 배터리는 자기들에게도 큰 메리트가 없는지 가격도 안 낮춰주고. 배터리 가격 + 퍼밋 + 설치비 하면 테슬라 파워월 1개 설치하는데 17000불 가까이 달라고 하더라구요
테슬라 파워월 너무 비싸구요, (그리고 1개 설치하면 용량이 너무 적어요.) 다른 업체도 비싸긴 마찬가지.
이거 나오면 다 망할거 같아요.
폭풍님의 굿 아이디어를 벌써 상품화한 회사가 있군요.
결국 요점은 EV 자동차 배터리를 V2H (Vehicle to Home) 으로 피크 시간에 차에서 집에서 빼서 쓰시겠다는 말씀인것으로 압니다. 기존 배터리를 쓰는 건 이미 있던 방식이니까요..
어떻게 하시든 간에 PGE 같은 회사에서 완전 독립은 어렵겠지요. 흐린 날도 있고 하니.. 일단 그들의 Grid 망에 붙는 순간 망 사용료 지불을 피할 순 없겠죠.
그런데, 일단 계산에서는 다 맞는 건가요? 질문이 있습니다.
* 7.6 KW V2H 는 지금 가능한건가요? 자동차 급속 충전도 어려운 기술이고 배터리에 무리를 주는데, 이런 식의 급속 방전도 괜찮나요? 현재 어떤 차량이 어느 정도를 지원하나요? (제가 잠깐 보니 아이오닉 5가 3.6KW 나 지원하네요)
* 에어컨도 문제 없다 하셨는데, 잠깐 찾아보니, 보통 미국 싱글 하우스 AC가 3.5KW 정도 하네요. 솔라 패널들 보통 발전이 장당 300W? 많이 하는 집이 8장 정도 하나요? 8장하고 날씨 아주 좋아도.. 3 x 8 = 2.4KW 정도 밖에 아닌데요? 더운 여름에 낮에 계속 AC 틀면 일단 솔라 만으로도 AC 커버가 다 못되지 않나요? 그럼 전기회사에 파는 건 고사하고 오히려 계속 공급받아야 하는거 아닌가요?
제가 무언가를 미스 하거나 계산 착오가 있을 것 같습니다.
제가 이 미천한 머리로 생각할 수 있었으니, 벌써 뛰어난 분들이 하고 있는 거 겠지요. 어쨋든 혼자 만드는 수고(고생?)를 않 해도 되고, 그냥 사서 쓰는게 편하겠어요.
현재 전기차를 운용해보면 150kW도 문제없이 EV의 배터리가 전기를 밀어줍니다.(BOLT EV의 모터만 150kW) 차에서 겨울에 히터만 켜도 6kW나오는데요. 7.6kW는 그냥 껌으로 들립니다.
여러 집들을 보면 차이가 많이 있는 데, 보통 10kW~15kW 정도의 용량으로 솔라패널을 장착합니다. 그래서 에어컨 돌리는 데는 문제가 없어야 하는데, 간혹 너무 작은 용량을 설치하고, (8kW정도), 집에 에어컨이 큰 경우 (6kW) 에어컨 돌리는데 문제가 있을 수 있지요. 그런데 solar는 아침 8시부터 엄청 많이 발전이 됩니다. 그래서 아침부터 충전했다가 에어컨을 켜는 오후 3시부터는 배터리와 솔라를 같이 써서 에어컨을 돌리면 문제 없겠지요?
배터리 자체는 7.6kW 출력에 전혀 문제 없어요.
문제는 DC인 배터리를 AC로 변환해서 출력해 주는 부분입니다.
이 물건이 가볍게 만들어지기 쉽지 않아서 차량 자체에는 큰 용량을 넣어주기에는 무리가 있습니다.
하지만 이걸 station 용으로 만들어 준다면 다른 문제이죠. 그래서 테크니컬한 부분은 전혀 문제가 없다고 생각됩니다.
하지만... 이걸 매일 1사이클씩 돌리는 모델로 가지고 간다면 배터리 수명이 얼마나 버텨 줄 수 있을지는 모르겠네요.
그리고 워싱턴 같은 동네는 ROI가 안 나오는 작업입니다. ㅠ.ㅠ
저희 집을 보니 평균 하루에 15kwh 정도 씁니다. (전기차 충전때문에 평균보다 많이 씁니다.)
이중에 해가 진후에 쓰는 전기량은 얼마나 될까요? 전기차 충전을 솔라를 써서 낮에 한다면, 아마 5kwh 도 안될껍니다.
60kwh 배터리를 가진 EV기준으로 보면 이거는 8%밖에 안되는 용량이죠. 이렇게 쓴다면 배터리는 30년써도 끄떡없을겁니다.
(저는 여기저기 오래된 랩탑 배터리에서 나오는 Li-ion전지를 많이 쓰고 있는데, 20년 넘게 써도 cell자체는 안망가지더라구요.)
요즘 캘리포니아에 산불때문에 정전을 격은 후에 이런 비상전원 시스템의 공급이 딸립니다. 전기료 절약으로는 ROI가 안나오지만 비상시에 한번만 쓰며 priceless죠.
아주 햇살이 좋던 날의 자료 입니다.
물론 집에 AC같은게 없어서 집에서 사용하는 전력중에 가장 무식하게 나갈때는 집에서 드라이어 돌리는 날이죠.
말씀 하신대로, 밤에 빨래 하고 드라이어 돌리고 하는것 아니라면 밤에는 생각보다는 전기 많이 안 쓰죠.
그리고 60kWh급 배터리로 사용하면 생각보다 오래 사용 가능합니다.
제가 걱정하던건... 초 구형 leaf에 들어간 배터리 같은 놈들이었습니다.
시스템 잘 구성해서 20~80%구간 정도만 사용하면 오래 사용은 가능할것 같습니다.
그리고 캘리포니아는........... ROI 나올꺼에요. 저녁에 충전해서 낮에 되파는 방식을 쓰면요. 다만 배터리 수명은 좀 더 빨리 죽겠죠.
워싱턴이 전 시간 동일한 전기 가격이기 때문에 ROI가 전혀 안 나온다는 것 이었습니다. ㅠ.ㅠ
좋은 자료 고맙습니다. 혹시 솔라 패널의 최대 용량이 얼마인지 물어봐도 될까요?
(그리고 혹시 전기식 드라이어 인가요? 전기차 없이 16kwh면 좀 커보이는데요. 저희집은 충전하는 날만 많이 쓰고, 다른 날들은 10kwh미만이에요.)
구형 Leaf는 24kwh 배터리라서 그나마 괜찮구요.
테슬라 파워월은 용량이 6kwh(파워월1), 13.5kwh(파워월2)라서 이거 뭐 비싼게 문제가 아니라 배터리가 deep cycling이 될 가능성이 커서 배터리 내구성을 걱정해야 할껍니다. (정말 누가 사는지 궁금할 정도로 X같은...)
현재 CA TOU-C plan을 보면 peak(4-9pm)=.44, non-peak=.37인데요(여름철, 너무 비싸네요, 내가 잘 못 본걸까요. https://www.pge.com/tariffs/assets/pdf/tariffbook/ELEC_SCHEDS_E-TOU-C.pdf) 하루 peak time 5시간동안 7.6kW로 전기를 팔면 39kWh, 가격 차이를 보면 하루에 $2.73을 벌수 있습니다.(효율 100%가정) 1년 돌리면 약 $1000 이네요. 이 dcbel시스템의 additional price를 $3000이라고 하면 3년만에 break even하네요.
하지만 39kWh의 전부를 배터리에서 꺼내쓸려면 39/60kwh = 약 65%용량을 cycling하네요. 보통 해가 6-7시정도에 지니까, 전체 팔아먹는 전력의 반을 솔라패널이 담당한다면, 배터리에서 약 20kWh만 cycling하면 되겠죠. 이경우 33%로 보통 차량운행하는 양(약67마일)과 별차이 안나니까 이렇게 하면 문제 없어 보입니다. (하지만 break even도 두배로 들겠죠, 6년)
하하... 오래되어서 기억이 잘 안나네요. 4.xkW급 이었던거 같긴 한데요. 패널 17개 달려 있습니다.
저희집은 리즈 방식으로 집 살때부터 달려 있었던지라 제가 정확한 기억이 안 납니다.
드라이어는 예상하신대로 전기식 드라이어 입니다. 돌릴때 마다 전기가 퍽퍽 사용되네요.
겨울에는 생산은 거의 못하고, 전기 요금만 엄청 나오는 중 입니다. (WA지역 집들이 인슐레이션이 잘 안되서리... )
파워월은 제가 보기에 day-to-day로 쓰라고 만들어 놓은것 같아 보이지는 않아요. 거의 비상용 배터리 수준.
그리고 일반적으로도 가정용 ESS들이 전기 판매를 목적보다는 비상용 개념이 더 강한것 같습니다. Peak때 판매를 하려면 배터리 크기가 커야 하는데, 그럴경우 가격이 엄청 비싸 지니까요.
마침 오늘 MBC 손경제를 듣다보니.
전기차 폐 배터리 이야기가 나오더라구요.
전에 마모에도 글을 올렸지만, 알고보니 리튬 배터리들이 어마어마한 환경오염 주범이더군요. 전기차의 친환경 효율을 확 떨어뜨리는 주범입니다.
그래서, 한국에서 전기차 폐 배터리 재활용 사례가 궁금하더군요. 방송 내용은 결국 아직은 힘들다 이더군요. 일단 기술도 기술이지만, 역시나 단가가 안 맞추어 지나 봅니다. 게다가 폐 배터리 자체에서 독성물질이 흘러 나와서 결국은 거의 폐 방사능 처럼 어떤 곳에 쌓아두고 있다고 하네요.
폐 배터리의 재활용 기술이 제대로 개발되어져서 이런 가정용 충전 설비에 쓰이면 좋긴 하겠네요. 그런데, 과연 시장성을 갖추고, 대중화가 가능할지는 여전히 의문입니다..
** 방송 다시듣기는 MBC 홈피에서 가능합니다.
http://www.imbc.com/broad/radio/fm/economy/notice/index.html?list_id=7112446&list_use=1&bbs_id=economy01&page=1
벌써 폐배터리 재생하는곳 있던데요?
https://youtu.be/xLr0GStrnwQ
현재 한국의 EV 시장은 굉장히 작기 때문에, 한국의 배터리 재생관련 산업은 당연히 초보적인 수준에 머물고 있다고 보시면 됩니다. 초보적인 수준이라는 것이 관련 기술이 전무하다기 보다는 재생을 해야 할 EV 배터리 자체가 상대적으로 별로 없고 수익성이 없기 때문입니다. 물론 최근에 보급률이 가파르게 증가하고 있으니 곧 관련 연구들이 더욱 활발해 지겠죠. 그동안 쓰셨던 내용들을 보면 리튬 배터리에 부정적인 견해를 가지고 계신 것 같고, 실제로 리튬 배터리의 환경 오염은 분명히 연구가 진행되고 있는 부분이기에 충분히 존중합니다만, 말씀하신 것처럼 단순히 리튬 배터리 기술 자체가 환경에 도움이 안된다고 쉽게 결론 내릴 수 있는 부분은 전혀 아닌 것 같습니다. 배터리 재처리 관련 연구를 좀 더 알아보고 싶으시면 한국에서 방송하는 뉴스 보다는 전기차를 정부와 민간에서 활발히 추진중인 EU 쪽에서 나오는 자료들을 보신는게 더 도움이 되실 것 같아요. 그리고 폐배터리에서 나오는 화학물질 오염을 방사능 폐기물과 비교하는 것은 엄청난 비약이신것 같구요.... 결국 돈이 되지 않아 재처리를 하지 않는 것 뿐입니다. 막말로 CO2는 생산하겠지만 배터리에 들어 있는 재료들은 대부분 태워버리면 금속 과 세라믹 복합체로 회수가 됩니다. 그 소재들을 다시 사용하기 위해 분리하려면 또 많은 공정들이 필요하겠지만요 그것 또한 연구가 진행될 내용이겠죠. 참고로 oil refinary는 CO2 뿐만 아니라 수많은 독성 gas들과 토양 및 수질 오염도 있다는 부분도 간과 하시면 안될 것 같구요. 배터리관련 연구들은 결국 시간이 필요합니다. 리튬 이온전지가 전화기에 처음 들어간지 이제 20년 남짓 지났구요, 자동차에 본격적으로 들어가기 시작한지는 10년도 채 되지 않았습니다. 현재의 기술 수준을 제대로 평가하는 것도 분명 중요합니다만, 현재의 기술로 미래의 가능성까지 제단하는 것은 바람직하지 않은 것 같다는게 제 의견입니다.
좋은 정보 감사합니다. 몇년 전에 솔라 패널 설치할까 알아보다가 그다지 구미가 당기지 않아서 포기했는데, 그 이후로 솔라 패널 가격이 미친듯이 빠졌다고 들었어요. 많이 보이던 솔라시티는 어디로 갔나 봤더니 테슬라가 합쳐버린 후 어떻게 되는지 소식도 잘 안 들리고...
정전에 대비한다는 점이 굉장히 매력적이네요.
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