화학 공장에는 공장 곳곳에 스팀을 보내는 배관, 스팀망이 깔려 있습니다. 그런데 스팀은 만드는 양과 쓰는 양이 늘 맞지 않아서, 남는 스팀(잉여 스팀)은 버려지고 짧게 수요가 몰릴 때는 모자랍니다.
이전 글에서 바로 쓰지 못하는 폐열을 버리지 않는 방법 다섯 가지를 살펴봤습니다. 이번에는 그중 “담아 두었다가 쓰는” 방법을 실제로 해내고 있는 공장을 소개합니다.
남는 스팀, 모자란 스팀
노르웨이 포르스그룬에 있는 야라(Yara)의 비료 공장도 같은 고민을 안고 있었는데, 이 공장이 택한 방법은 남는 스팀을 열배터리에 담아 두는 것이었습니다. 열저장 기업 EnergyNest의 설비로, 2023년 1월부터 가동하고 있습니다.
열배터리에 스팀의 열을 저장하는 방법
공장에 스팀이 남으면 그 스팀을 열배터리로 보냅니다. 열배터리 안의 콘크리트 같은 소재에 스팀의 열을 저장하고, 열을 내준 스팀은 물이 됩니다. 스팀이 모자랄 때는 저장해 둔 열로 그 물을 다시 끓여 스팀을 만들고, 공장에 보냅니다.
이 설비는 하루에도 여러 번 열을 담았다가 꺼내기를 반복하는데, 2024년 3월 보도에 따르면 첫해에만 4,000번이 넘었습니다. 낮에 담아 밤에 쓰는 방식이 아니라, 수시로 생기는 짧은 차이를 그때그때 메우는 방식이라는 점이 특징입니다.
숫자로 본 규모
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 위치 | 노르웨이 포르스그룬, 야라 비료 공장 |
| 저장 용량 | 4MWh (모듈 4개) |
| 충전 | 34bar 고압 스팀 |
| 방전 | 5bar 저압 스팀 |
| 가동 | 2023년 1월부터 |
| 절감 효과 | 연간 전력 수입 12GWh, 간접 CO₂ 6,000톤 (회사 발표) |
이 사례가 보여 주는 것
야라의 열배터리는 규모로 보면 크지 않지만, 버리던 스팀도 담아 두면 다시 쓸 수 있다는 것을 실제 공장에서 매일 보여 주고 있습니다.
또 하나는 저장의 쓰임이 꼭 "오늘 남은 열을 내일 쓰는 것"만은 아니라는 점입니다. 몇 분, 몇 시간 단위로 생기는 작은 차이를 메우는 것만으로도, 버려지던 스팀을 줄이고 피크 때마다 따로 스팀을 만들 필요를 줄일 수 있습니다.
결론
야라 비료 공장은 남는 스팀을 버리는 대신 담아 두었다가, 모자랄 때 다시 꺼내 쓰는 방식으로, 스팀이 남는 때와 필요한 때의 시간차를 메우고 있습니다. 폐열을 저장해 쓰는 방식이 이미 실제 공장에서 돌아가고 있는 셈입니다.
GIGAette가 개발하는 IsoTES®도 같은 방향의 기술로, 저장한 열을 꺼내는 동안에도 일정한 온도를 유지하는 것을 목표로 합니다.
우리 공장의 스팀망에서 남고 모자라는 시간이 언제인지 함께 짚어보고 싶으시다면 기술 미팅을 신청해 주세요.
열을 저장하는 세 가지 원리가 궁금하다면, 이 글도 가볍게 읽어 보세요.
출처
- YARA: Steam grid balancing in integrated chemical plant — EnergyNest — 34bar 고압 스팀으로 충전, 5bar 저압 스팀으로 방전, 남는 스팀을 줄이는 스팀망 균형 운전, 강철과 Heatcrete 모듈
- Storing high-temperature heat for commercial clients in Denmark, Norway and Belgium — solarthermalworld.org (2024-03-05) — 2022년 12월 시운전, 2023년 1월 가동, 4MWh(모듈 4개), 첫해 4,000회 이상 충방전
- Norwegian Minister of Energy visits ENERGYNEST’s thermal storage solution at Yara — EnergyNest (2024-10-15) — 가동 중, 연간 전력 수입 12GWh·간접 CO₂ 6,000톤 절감
- 대표 이미지: Mikhail Ilin / Unsplash (색 보정)