발전이란(풍력)2-장,단점

풍력발전의 장,단점

 

●풍력발전의 장점

풍력발전은 태양광발전과 마찬가지로 무진장하게 이용할 수 있는 자연에너지를 이용한 「재생가능에너지」의 하나이다.

일상적으로 발생하는 '바람'을 포착하여 전기에너지로 변환하여 이용한다.

다른 자연에너지발전보다 풍력발전이 우위라고 생각되는 점을 해설한다. 풍력 발전 설비로서 안정된 발전량과 품질을 구하기 어려운 풍력 발전이지만, 많은 이점이 있다

 

◆면적당 출력이 높음

태양광 발전에 비해 풍력 발전은 접지 면적에 대한 발전량을 크게 확보할 수 있다. 메가와트 규모의 태양광 발전 설비를 설치하는 경우, 수천~수만㎡의 설치 면적을 필요로 하지만, 풍력 발전은 자립 폴 1개로 구축한 풍차로 발전하기 때문에, 단위 면적당의 발전량은 크다 된다.

수백 kW 클래스의 대용량 풍차는 블레이드의 크기가 수십 m가 되기 때문에 폴 설치 면적에 대하여 공중에 큰 공간이 필요하다. 3kW 정도의 소형 풍차라면 조명 폴과 동등한 크기로 설치 가능하다.

 

◆유해물질 배출이 없음

풍력발전은 자연스럽게 발생하고 있는 「바람」을 에너지로 하고 있으며, 화석연료의 연소에 수반하는 CO2나 NoX등의 유해물질의 방출이 없다. 공기 환경을 오염시키지 않는 깨끗한 발전 설비로, 환경 부하의 저감에 기여한다.

높은 설비 이용률을 가진 태양광 발전은 일사를 필요로 하는 설비이며, 야간 전혀 발전하지 않고, 우천이나 흐린 하늘 등 일사가 제한되어 있는 시간대의 발전도 행해지지 않는다. 정격 출력에 대해 10~15% 정도의 설비 이용률이 된다.

풍력발전은 바람이 불면 발전한다는 특성에서 24시간을 통해 발전 기회가 있다. 일본 국내의 육상 풍력발전은 설비이용률 20~30% 정도에 머물지만, 해상풍력발전의 신기술이라면 한층 더 10%정도 상하된 설비이용률을 기대할 수 있다.

화력발전이나 원자력발전은 70~80%의 설비 가동률을 가지고 운용되고 있기 때문에, 이들과 비교하면 매우 낮은 수치이지만, 환경 부하가 낮고, 방출하는 CO2가 적다는 이점이 있으므로, 여기에서는 우위성으로 기재한다.

 

◆환경 계발의 기념물로 활용

공기환경을 오염하지 않는 발전설비를 마련하고 있는 사업자로서 주변지역에 환경공헌을 홍보한다는 측면이 있다. 풍력발전설비는 아직도 고비용이 계속되고 있어 설치비용과 발전량이 균형이 없고 감가상각이 불가능하다.

발전설비라도 환경에 배려한 사업자로서 투자하고 있는 것을 어필하고 이미지 업에 연결한다는 것도 가능하다.

 

●풍력발전의 단점

자연에너지를 이용하여 CO2의 발생이 적다고 하는 풍력발전이지만, 수많은 문제점이 있다.

일정 이상의 풍속이 안정적으로 얻어지는 환경이 아니면, 안정 발전이 행해지지 않는다. 풍력발전의 정격출력은 10m/s 정도를 기준으로 하고 있는 것이 일반적으로 국내에서 이만큼의 풍속을 안정적으로 얻을 수 있는 장소는, 산간부나 해상의 일부를 제외하고, 거의 없다.

도심부에서는 바람이 약하고 평균 3m/s 정도의 풍속밖에 얻을 수 없다. 또한 빌딩의 영향으로 풍향도 안정되지 않기 때문에 정격 출력에 대해 10~20% 정도를 발전량으로 전망하는 것이 한계이다.

국내에 태풍이나 강풍이 불었을 경우, 풍차의 과회전에 의한 파손을 피하기 위해, 브레이크 기구를 작동시키고 있다.

이것은 「컷아웃 풍속」이라고 불리며, 풍차의 회전에 대해 강제적인 기계 브레이크를 걸거나, 바람을 보충하지 않도록 날개의 각도를 쓰러뜨리는 등 해, 풍차가 회전하지 않는 조치를 실시해, 본체를 보호하고 있다.

강풍이 불었다고 해도 너무 강하면 발전에는 살리지 않는다는 것이 실정이다.

 

◆안정된 출력을 얻을 수 없음

풍력을 이용한 발전 설비이며, 바람이 강하게 불면 많은 발전이 이루어지고, 무풍이면 발전량은 제로이다. 1년 내내 종합치면 일정한 발전량이 예상되지만, 전기는 '사용하는 순간에 필요한 발전량'을 얻을 필요가 있으며, 풍차만으로 안정된 전력을 얻는 것은 불가능하다.

안정된 전력 이용을 도모하기 위해서는, 화력 발전 등 추종성이 높은 발전 설비를 병렬로 가동시키거나, 축전지에 축전하여 방전하는, 양수 발전을 이용하여 위치 에너지로서 축적하는 등의 궁리가 필요해, 풍력 발전만으로는 자립전원으로서 성립하지 않는다.

풍력 발전에 의한 발전량의 발전량은 이하의 계산식으로 나타낸다.

P = 1/2 ρAV^3

P: 발전량 ρ: 공기 밀도 A: 수풍 면적 V: 풍속

기재된 바와 같이, 풍력에 의한 발전량은 「풍속의 3승에 비례」한다. 풍속이 2배가 되면 발전량은 8배, 3배가 되면 27배나 된다. 풍속이 얻어지지 않는 장소에서는 발전량이 현저하게 저하된다.

 

◆환경 파괴가 심각해진다

풍차의 회전에 의한 진동이나 소음에 거주 환경의 악화가 우려된다. 진동음이나 풍절음을 발생시키는 풍차의 회전이 언제 발생하는지 모르는 환경은 거주 환경의 악화를 일으킨다. 이것이 소송의 원인이 된 사례도 있다.

덴마크 등 다수의 풍력발전설비를 가진 나라에서도 소음이나 진동에 의해 육상에서 해상으로 풍차를 시프트시키고 있다. 풍력발전이 주는 환경에 미치는 영향은 크고 소송위험을 높인다는 위험을 이해해야 한다.

대규모 풍력 발전 설비의 풍차는 수십 미터의 블레이드를 사용해야 하며, 이 회전하는 블레이드에 조류가 접촉하는 '버드 스트라이크'라는 사건도 환경 파괴로 이어진다.