일부 풍력 터빈이 전기를 생산하지 못하는 이유는 무엇입니까?

외관이 풍차와 비슷해서 많은 사람들이 풍력 터빈을 흔히 "풍차"라고 부릅니다.

풍력 발전은 청정 에너지원입니다. 풍력 터빈이 작동하면 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이 전기는 전압을 높여 전력망에 연결됩니다. 추가적인 전압 조정을 거쳐 수천 가구에 공급됩니다. 국가통계국 자료에 따르면, 2021년 풍력 발전은 화력 및 수력 발전에 이어 전국 3위를 차지했으며, 원자력 및 태양광 발전보다 높은 순위를 기록했습니다. 발전량 기준으로는 3위이지만, 전체 발전량에서 차지하는 비중은 6.99%에 불과해 매우 작습니다. 화력 발전이 71.13%로 압도적인 1위를 차지하고 있으며, 수력 발전은 14.6%를 차지합니다.
정부의 정책적 지원 덕분에 풍력 발전으로 생산된 전기 가격은 화력 발전보다 훨씬 높아 킬로와트시당 약 20센트 더 비쌉니다. 여러 건설 업체들이 투자 경쟁을 벌이면서 중국에서 풍력 발전이 빠르게 발전했습니다. 고속철도를 타거나 고속도로를 달리거나 근처 산봉우리를 올려다보면 어디에서나 풍력 터빈을 볼 수 있습니다. 비록 그 수가 많다고 할 수는 없지만, 적어도 곳곳에 풍력 발전 시설이 활짝 피어나고 있는 것은 분명합니다.

한편, 예리한 관찰력을 가진 사람들은 이상한 현상을 발견했습니다. 풍력 발전은 국가 정책으로 지원받고 환경 친화적이며 에너지 제한도 없는데, 왜 많은 풍력 터빈이 전기를 생산하지 않는 것일까요? 어렵게 건설한 풍력 발전 단지가 그대로 멈춰 있는 것은 자원 낭비가 아닐까요? 아래에서 편집자가 여러분의 의문을 해소하기 위해 설명해 드리겠습니다. 주요 원인은 네 가지입니다.

1. 전력망의 안전을 확보하기 위해 풍력 발전량이 제한될 것입니다.

이론적으로는 풍속이 미터당 3초 정도만 되어도, 즉 약한 바람 조건에서도 풍력 터빈을 전력망에 연결하여 전기를 생산할 수 있습니다. 그러나 현실에서는 풍속이 조건을 충족하더라도 많은 터빈이 가동되지 않고 있으며, 심지어 한 풍력 발전 단지 내 수십 개의 터빈이 멈춰 있는 경우도 있습니다. 이러한 상황은 풍력 발전 단지가 전기를 생산하고 싶지 않아서가 아니라, 전력 배분 당국이 발전을 허용하지 않기 때문에 발생합니다. 이는 주로 전력망의 안전 문제 때문입니다. 풍력 발전 비중이 지나치게 커지면 전력망의 안전한 운영에 잠재적인 위험을 초래할 수 있다는 것입니다.

풍력 발전량이 과다할 때 전력망에 숨겨진 위험이 존재하는 이유는 무엇일까요? 풍력 발전은 바람의 영향을 크게 받아 발전량 변동이 심하고 안정적인 전력 공급이 어렵다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 게다가 풍력 발전으로 생산한 전기는 저장할 수 없습니다. 발전소는 사용자의 전력 소비량만큼만 발전해야 하는데, 소비량이 크게 변동할 경우 발전소는 시의적절하게 발전량을 조절해야 합니다. 현재 이러한 역할은 주로 화력 발전소에서 수행되고 있지만, 풍력 발전으로는 불가능합니다. 따라서 전력망의 안전을 확보하기 위해 전력 배분 부서에서는 풍력 발전량을 조절하고 있습니다.

2. 풍속이 요구 조건을 충족하지 않습니다.

바람이 없으면 풍력 터빈은 작동할 수 없습니다. 풍력 터빈의 최소 풍속 요구 사항은 초속 3미터이며, 이보다 낮으면 충분하지 않습니다. 동시에 과도한 풍속도 바람직하지 않습니다. 즉, 풍력 터빈의 작동에는 최소 풍속 요구 사항뿐만 아니라 최대 풍속 요구 사항도 있습니다. 최소 풍속 요구 사항은 풍력 터빈이 회전할 수 있도록 하기 위한 것이고, 최대 풍속 요구 사항은 풍력 터빈의 안전을 확보하기 위한 것입니다. 풍력 터빈의 최대 허용 풍속에 도달하면 터빈은 회전을 멈추고 날개를 고정하여 자체 관성으로 인한 손상 및 마모를 줄여야 합니다. 그렇지 않으면 풍력 터빈 기둥과 날개가 부러지거나 발전기가 불타는 등의 심각한 사고가 발생할 수 있습니다.

3. 풍력 터빈은 아직 최종적으로 완공되지 않았습니다.

멀리서 보면 풍력 터빈들이 줄지어 세워진 것처럼 보이지만, 실제로는 아직 완공되지 않아 전기를 생산할 수 없는 경우가 많습니다. 표면적으로는 풍력 터빈이 설치된 것처럼 보이지만, 계통 연계 발전에 필요한 조건을 충족하지 못하는 후처리 작업들이 많이 남아 있는 것입니다.

4. 풍력 터빈은 정비 중입니다.

풍력 발전 단지에서 일부 풍력 터빈은 회전하여 전기를 생산하는 반면, 다른 터빈은 멈춰 있는 경우가 흔히 발생합니다. 위에서 언급한 발전량 부족의 원인 외에도, 해당 터빈이 정비 상태에 있을 가능성도 있습니다. 풍력 터빈은 에너지 절약적이고 환경 친화적이지만, 항상 전력망에 연결하여 발전할 수 있는 것은 아닙니다. 풍력 터빈도 작동 중에 마모가 발생하므로 자동차 정비처럼 정기적인 유지 보수가 필요합니다. 풍력 터빈 작동 중 갑작스러운 고장이 발생하면 즉시 가동을 중단하고 수리해야 합니다.

요약하자면, 풍력 터빈은 저탄소 친환경 에너지원이지만, 여러 요인에 제약을 받으며 가동을 중단해야 할 필요가 있습니다. 풍력 터빈이 양호한 상태라 하더라도, 송전 지침에 따라 대기 상태를 유지해야 합니다. 전력 생산 여부에 대한 결정권은 풍력 발전소에 있지 않습니다.