산업 에너지 절약에 있어서 PVT 태양열 시스템의 적용 가능성

에너지 전환을 배경으로 산업 기업들은 이중적인 압력에 직면해 있습니다. 한편으로는 에너지 비용이 지속적으로 상승하고, 다른 한편으로는 탄소 감축 목표가 점점 더 엄격해지고 있습니다. 전 세계 에너지 소비량의 3분의 1을 차지하는 산업 부문에서 화석 연료 의존도를 줄이는 것은 기업의 장기적인 경쟁력 유지를 위한 핵심 과제가 되었습니다.

지난 10여 년간 태양광과 태양열 온수 기술은 산업 플랜트에 어느 정도 적용되어 왔습니다. 그러나 두 방식 모두 한계가 있습니다. 태양광 발전 효율이 제한적이고, 온도 상승은 태양 전지의 성능을 저하시킵니다. 태양열 온수기는 열 에너지를 공급할 수 있지만, 기업의 전력 수요를 충족시키기는 어렵습니다. PVT(Photovoltaic and Solar Thermal Integration) 기술은 이러한 간극을 정확히 메웁니다. 발전과 난방을 결합하여 에너지의 종합적인 이용 효율을 향상시킵니다.

산업 분야에서 PVT의 장점은 특히 두드러집니다. 그 이유는 간단합니다. 대부분의 공장은 넓은 지붕 면적을 가지고 있어 설치에 적합합니다. 또한, 기업은 안정적인 전력 공급뿐만 아니라 다량의 중저온 온수 공급을 필요로 합니다. 이러한 수요는 PVT의 출력 특성과 매우 일치합니다. 섬유 날염과 염색을 예로 들어 보겠습니다. 염색 VAT, 헹굼, 세팅 공정은 모두 다량의 온수를 소비하며, 그 온도는 대부분 70~90℃에 이르는데, PVT 시스템은 이러한 온수를 정확하게 공급할 수 있습니다. 한편, 태양광 발전 시스템은 공장 장비, 조명, 사무 공간에 전력을 공급하여 상호 보완적인 역할을 합니다.

맥주 및 음료 산업 또한 대표적인 수혜 산업입니다. 당화 포트 가열에는 지속적이고 안정적인 열 공급이 필요하고, 발효 작업장에서는 정밀한 온도 제어가 요구됩니다. 병과 항아리 세척에도 온수가 필수적입니다. 공장 옥상에 PVT를 설치하면 보일러에 사용되는 천연가스를 부분적으로 대체할 수 있을 뿐만 아니라 냉각 시스템의 전력 부담도 줄일 수 있습니다. 유럽의 한 양조장을 예로 들면, 약 500제곱미터 면적의 PVT 시스템은 연간 온수 수요의 3분의 1을 충족시켜 약 6만 달러의 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.

화학 및 제약 산업의 적용 시나리오는 더욱 다양합니다. 반응 용기 가열, 증류 또는 용매 회수 등 80~120℃의 고온수 또는 열매체유가 필요합니다. 이러한 산업에서 PVT 시스템은 열 에너지를 공급할 뿐만 아니라 피크 전력 소비를 줄여 기업의 전력망 부담을 덜어줍니다. 이러한 산업의 에너지 소비량은 상대적으로 높고 PVT가 보일러를 완전히 대체할 수는 없지만, 기본적인 에너지 소비를 크게 줄이고 탄소 배출 감축에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.

에너지 효율 측면에서 기존 태양광 시스템은 태양 에너지의 약 20%만 활용할 수 있는 반면, PVT(태양광 발전)의 종합 활용률은 일반적으로 60%를 초과합니다. 즉, 동일한 지붕 면적에서 PVT는 단일 태양광 시스템보다 두 배 이상의 유효 에너지를 생산할 수 있습니다. 경제적 이점 측면에서, 지역 재생에너지 보조금이나 탄소 배출 감축 효과를 합치면 PVT 시스템의 투자 회수 기간은 일반적으로 3년에서 6년 사이입니다.

물론 PVT에도 어려움이 없는 것은 아닙니다. 장비 초기 투자 비용이 상대적으로 높고, 시스템 설계 및 유지 보수에 대한 전문적인 요구 사항도 높습니다. 또한, 주로 저온 및 중온 공정에 적용됩니다. 400℃를 초과하는 고온 산업 분야의 경우, 기존 보일러나 중앙 난방 시스템이 여전히 필요합니다. 그러나 이러한 제약에도 불구하고 식품, 섬유, 양조, 제약 등의 산업 분야에서 PVT가 널리 보급되는 데에는 아무런 제약이 없습니다.

향후 개발 방향은 두 가지 측면에 집중될 것으로 예상됩니다. 하나는 더 효율적인 선택적 코팅 및 더 안정적인 열교환 매체와 같은 재료 및 공정 개선입니다. 두 번째는 에너지 저장 시스템과의 통합입니다. PVT는 전기 및 열 에너지 저장을 통해 주간 최대 생산 기간에 에너지를 저장하고 야간이나 흐린 날에도 안정적으로 에너지를 방출할 수 있으며, 이는 특히 산업 기업에 매우 중요합니다.

전반적으로 PVT는 먼 미래가 아닌, 점차 성숙해 가는 솔루션입니다. PVT는 기업의 에너지 비용 절감, 탄소 배출량 감축, 그리고 에너지 안보 강화에 도움을 줄 수 있습니다. 친환경 전환을 추구하는 산업 사용자에게 PVT는 시도해 볼 만한 가치가 있습니다.