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- 칠레나 아르헨티나처럼 해안선이 매우 긴 국가는 풍력 잠재력이 높다.
- 해상풍력: 경험상 두 개의 풍력 터빈은 주풍 방향으로 로터 직경의 5배, 측면 풍향으로 로터 직경의 3배, 즉 약 300미터와 150미터 떨어져 있어야
- 터빈 많아지면 풍속이 점점 감소하고 각 터빈이 더 적은 에너지를 생산한다는 것이 명백

풍력 터빈을 위한 완벽한 위치: 해상 또는 육상

풍력 터빈이 생산하는 전기량은 해당 위치의 풍속에 크게 좌우된다. 무엇보다도, 이른바 지구 표면의 거칠기는 바람이 지면 근처에서 얼마나 생산적으로 부는지에 영향을 미친다. 표면이 더 매끄러울수록 또는 덜 "거칠게" 할수록 바람의 소용돌이가 줄어들고 풍력 터빈이 생산하는 전력은 더 많아진다.

▲ 마스트, 로터, 기술 – 해양 시스템을 구축할 때 구성 요소는 특수 보트를 타고 바다를 가로질러 힘들게 운반되어야 한다. © REpower Systems AG/Jan Oelker

해상 풍력

특히 잔잔한 수면은 높은 풍속을 촉진하며, 이것이 바로 해상 터빈(예: 해안에서 일정 거리 떨어진 바다에 위치한 풍력 터빈)에서 거의 제동되지 않은 풍력이 종종 로터 블레이드에 부딪히는 이유다. 이것이 바로 해상 풍력 발전소가 일반적으로 육상 풍력 발전소보다 훨씬 더 많은 전력을 생산하는 이유다. 예를 들어 북해에 있는 '베자 메이트(Veja Mate)' 공원은 69개의 풍력 터빈으로 400메가와트의 출력을 생성한다. 비교하면 니더작센에 있는 독일 최대 육상 풍력 발전 단지인 "홀트리엠(Holtriem)"은 2024년에 111개의 풍력 터빈으로 약 200메가와트를 생산하는 데 그쳤다. 

▲ 물 위의 풍력 터빈은 흥미로워 보이지만, 그것이 가장 많은 에너지를 생산하는 곳일까? © Bundesverband WindEnergie

Fraunhofer 에너지 경제 및 에너지 시스템 기술 연구소(IEE)의 Power-to-X Atlas도 비슷한 것을 보여준다.

 

칠레나 아르헨티나처럼 해안선이 매우 긴 국가는 풍력 잠재력이 높다. Fraunhofer의 Norman Gerhardt는 "우리의 지도책은 세계 여러 지역에서 대량의 Power-to-X 에너지원이 장기적으로 재생 가능 에너지원에서 생산 및 수출될 수 있음을 보여준다. 비록 위치에 따라 상당한 차이가 있지만"이라고 설명했다.수익성이 높은 해양 공원의 건설, 운영 및 유지 관리는 복잡하다. 예를 들어 시스템을 전력망에 연결하려면 해안에서 바다의 풍력 발전 단지까지 해저 케이블을 설치해야 한다. 시스템 유지 관리도 특수 선박을 이용해 수행해야 한다. 이로 인해 해양 시스템의 비용이 너무 높아 재정적 회수 기간, 즉 전력 수익을 통해 투자 비용을 충당하는 데 필요한 시간이 10~15년이 된다. 이는 육지에 비해 거의 두 배에 달하는 시간이다.

육상 공원에는 많은 공간이 필요

이러한 이유로 독일 풍력 터빈의 대부분은 물 위가 아닌 육지에 위치해 있다. 2023년 말 현재 육상 풍력 터빈은 약 28,000개로 해상보다 육상 풍력 터빈이 거의 20배 더 많다. 61,000 메가와트 이상의 설치 용량을 갖춘 육상 풍력 터빈은 독일 총 발전량의 약 26.5%를 차지했다. 시골 지역의 또 다른 장점은 생산된 에너지를 생산된 곳에서 직접 사용할 수 있다는 것이다.

▲ 너무 많은 풍력 터빈이 함께 있으면 말 그대로 로터에서 바람이 빠져나간다. © Winchell Joshua, U.S. Fish and Wildlife Service

그러나 육상이나 수상뿐만 아니라 수상 풍력 터빈 사이의 거리는 매우 커야 한다. 경험상 두 개의 풍력 터빈은 주풍 방향으로 로터 직경의 5배, 측면 풍향으로 로터 직경의 3배, 즉 약 300미터와 150미터 떨어져 있어야 한다. 그렇지 않으면 풍력 터빈이 서로의 돛에서 바람을 빼앗아 갈 것이다.

막스 플랑크 생지화학 연구소(Max Planck Institute for Biogeochemistry)의 리 밀러(Lee Miller)는 “터빈이 더 많아지면 풍속이 점점 감소하고 각 터빈이 더 적은 에너지를 생산한다는 것이 명백해진다”고 설명했다. 이것이 바로 육상풍력발전소가 많은 공간을 필요로 하는 이유이다. 그러나 이것은 독일에서는 이미 드물고 거주지나 자연 보호 구역 근처의 풍력 발전 금지로 인해 더욱 부족해지고 있다

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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