에너지연구소 No. 07 / 2017. 12. 20 서울시태양광에너지현황과에너지정보플랫폼고찰 조가영책임연구원 Abstract 서울시는전력자립률제고와온실가스감축을위한재생에너지확대필요성에따라 태양의도시, 서울 종합계획을발표하였다. 서울의경우환경적, 지리적인제약으로도입가능한재생에너지원의활용이제한적이다. 이에도시의여건에적합한태양광에너지잠재량을활용, 태양광발전시설을확대하여에너지전환정책을실현하고자한다. 따라서본연구에서는서울시의에너지소비및태양광보급현황을파악하고, 가용부지에태양광잠재량을활용하기위한선행적연구로서울시의구별태양광잠재량과태양광 (Photovoltaic) 설치현황을분석하였다. 또한국내 외의재생에너지데이터정보제공및분석도구들을고찰하여향후태양광발전설비를설치하려는참여자들에게정보를제공할수있는에너지플랫폼을구축하는데활용하고자한다. ( 서울시태양광보급현황 ) - 2016년 12월누적기준, 공공시설 46.9MW(38%), 학교시설 15.7MW(13%) 민간시설 36.8MW(36.8%), 미니발전소에 25.2MW(13%) 보급 - 전국태양광용량별보급용량중 10kW이하비율은 2014년부터 2016년까지각각 3%, 4%, 5% 이며, 서울시의경우 2014년 28%, 2015년 38%, 2016년 27% ( 서울시구별태양광잠재량및설치현황 ) - 태양광발전설비의설치용량상위 10개자치구는강서구 12.5MW, 강동구 11.8MW, 강남구 7.8MW, 송파구 7.0MW, 서초구 6.2MW, 성북구 5.5MW, 성동구 4.8MW, 동대문구 4.6MW, 서대문구 4.4MW, 마포구 4.3MW 순 - 1인당보급률이가장높은강서구의경우, 1인당 0.0207kW/ 명, 면적당 0.0003kW/ m2의설치 ( 국내외태양광에너지정보제공및분석플랫폼 ) - 캐나다의경우, 청정에너지잠재량및소규모송배전발전소를포함한청정에너지프로젝트정보제공 - 미국의경우, 국가연구소및민간부분에서 GIS와, Lidar, DEM(Digital Elevation Model), DSM(Digital Surface Model) 등의수치모델을활용하여건물의태양광잠재량과경제성및효율성분석툴제공 - 일본과국내의경우, 광역지자체에서항공측량기반 DBEM(Digital Building Elevation Model) 을활용하여건물옥상태양광잠재량분석플랫폼제공
서울에너지공사에너지연구소 2017-07 정부는에너지전환정책의핵심계획인 재생에너지 3020(RE 3020) 로드맵 마련, 검토중 산업통상자원부 1) 는현재 7% 에불과한재생에너지발전비중을 2030년까지 20% 높이기위한방안으로태양광 36.5GW(63%) 와풍력 17.7GW(34%) 달성목표계획안마련 - ( 추진전략 ) 1중앙 지방간협력으로입지규제해소 2주민 지자체참여방식보급 3신재생공급역량강화 4신재생인프라확충 5신재생산업육성 전체공급목표 48.7GW 중 28.8GW 는공공주도의대규모재생에너지발전단지구축으로진행 에너지전환정책에있어서나머지 19.9GW를달성할수있는국민참여가관건 - 농가태양광 (10GW), 협동조합, 사회적기업등소규모사업 (7.5GW) 으로추진, 한국형 FIT제도한시적도입 - 도심지역에서는주택, 건물등자가용시설및건물일체형태양광 (BIPV: Building Integrated Photovoltaic System) 모듈확대 (2.4GW) 를통한구축 - 2022년약 50가구당 1가구, 2030년약 20가구당 1가구태양광설치, 156만호도시형태양광보급사업확대를위한국민발전소계획 서울시는재생에너지 3020 을위한첫걸음으로 태양의도시, 서울 프로젝트추진 2022년까지태양광을원전 1기설비용량에해당하는 1GW(1,000MW) 로확대보급하는 태양의도시, 서울 종합계획발표 - ( 현재상황 ) 서울시의경우도시화등환경적, 지리적제약으로도입가능한재생에너지가제한되어있음. 건물의옥상 벽면, 도시기반시설구조물등다양한적용성을보유한태양광중심의재생에너지확대정책발표 - ( 추진전략 ) 1태양광 1백만가구보급을통한미니발전소선도도시로전환, 2건물등도심에설치가능한디자인태양광조성, 3태양광지원센터등태양광산업육성기반구축, 4마곡지구스마트에너지시티및도시재생연계태양광확산, 5시민의투자와참여확대및제도개선 < 표 1> 태양의도시서울, 주요과제및실행방안 구분주요과제실행방안 1 태양광 1백만가구보급 2 시민과함께하는태양광펀드 3 우수디자인의공공태양광확산 4 신규도시개발연계태양광확산 5 태양광산업육성 6 시민참여확대와제도개선 - 주택유형별맞춤형보급정책추진 - 공동주택수익잉여금활용확대 - 소규모통합클라우드펀드조성 - 대규모시설은공모펀드로조성 - 설치가능한공공시설에 100% 설치 - 디자인태양광랜드마크조성 - 마곡지구스마트에너지시티조성 - 도시재생사업연계태양광확산 - 태양광지원센터, 산학연협력체계 - 태양광산업육성기반구축 - 시민의투자 참여모델발굴 확산 - 제도개선을통한발전기반마련 자료 : 서울시 1) 산업통상자원부, 재생에너지 3020 을통한에너지신산업혁신성장추진전략 (2017.11.28.), 재생에너지 3020 이행계획 ( 안 )(2017.12.20.) 02
서울시태양광에너지현황과에너지정보플랫폼고찰 에너지소비및태양광보급현황 서울시에너지소비현황 - 전국의최종에너지소비현황은 2015년기준으로에너지원별비중이석유 (49.1%), 전력 (19.0%), 석탄 (16.0%) 순으로소비, 서울시는석유 (42.9%), 천연및도시가스 (26.25%), 전력 (25.7%) 로 94.9% 의비중을차지함. - 전국은 218,608 천TOE, 서울시의경우 15,189 천TOE로서울은전국의최종에너지소비량의 6.9% 비중을차지함 (2015년기준 ). [ 그림 1] 전국에너지원별최종에너지소비량 [ 그림 2] 서울시에너지원별최종에너지소비량 단위 : 천 TOE, % 단위 : 천 TOE, % 신재생 11,096, 5.1% 신재생 268, 1.8% 열에너지 1,559, 0.7% 열에너지 429, 2.8% 전력천연및도시가스석유제품석탄 41,594, 19.0% 22,115, 10.1% 34,921, 16.0% 107,322, 49.1% 전력천연및도시가스석유제품석탄 101, 0.7% 3,903, 25.7% 3,978, 26.2% 6,510, 42.9% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 자료 : 2016 지역에너지통계연보 ( 에너지경제연구원 ) - 부문별최종에너지소비량 2) 은전국의경우, 산업부문에서 136,724 천TOE(62.5%) 소비, 서울시의경우, 가정 상업부문에서 8,050 천TOE(53%), 공공부문에서 1,000 천TOE(6.6%) 의에너지를소비함. - 전국대비가정 상업부문, 공공부문에서의최종에너지소비량이차지하는비율이 59.6% 로이를위한재생에너지보급방안마련이필요함. [ 그림 3] 부문별최종에너지소비량 (2015년) 단위 : 천 TOE, % 전국 136,724, 62.5% 40,292, 18.4% 36,439, 16.7% 51,152, 2.4% 산업부문 수송부문 서울 1,745, 11.5% 4,394, 28.9% 8,050, 53.0% 1,000, 6.6% 가정상업부문 공공부문 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 자료 : 2016 지역에너지통계연보 ( 에너지경제연구원 ) 2) 최종에너지소비량은 1 차에너지가발전설비를거쳐소비가능한형태로변형된것을말함 03
업무시동주택량기연결서울에너지공사에너지연구소 2017-07 서울시태양광용도별보급현황 - 2016년 12월누적기준, 서울시의태양광발전시설보급현황은공공시설에 731개, 46.9MW(38%), 초 중 고등학교와대학등학교시설에 329개, 15.7MW(13%), 민간시설에 738개, 36.8MW(29%), 미니발전소에 21,823 개, 25.2MW(20%) 보급 - 공공시설의경우업무시설과복지시설에각각 14.8MW, 4.9MW, 공공부지인교통철도및상하수시설에각각 8.9MW, 16MW 설치, 공공임대시설에 2.1MW 규모의태양광보급 - 민간시설의경우, 공동주택부문에주택형태양광 20.8MW(6,568호 ), 건물형태양광 0.6MW(3,504호 ) 가설치, 미니발전소의경우, 계량기연결은 20.7MW, 베란다형 ( 콘센트연결 ) 의경우 3.5MW가설치되어소규모태양광발전시설에 49% 보급 [ 그림 4] 서울시태양광발전시설보급현황 [ 그림 5] 서울시태양광용도별보급용량 태양광발전시설보급현황 단위 : MW 21.4 20.7 단위 : MW 16.0 설공공시설학교시설민간시설미니발전소복4.9 지시설8.9 교통철도상하수2.1 공공임대0.2 기타9.3 초중고6.1 대학0.3 0.6 기종타교시설공14.8 25.2, 20% 36.8, 29% 15.7, 13% 46.9, 38% 산업부문 학교시설 민간시설 미니발전소 상업시설계3.5 콘센트연결1.0 기타14.8 서울시태양광용량별보급현황 - 전국태양광용량보급용량중 10kW이하비율은 2012년 ~2016년에 3~12% 이며, 서울시의경우 2014년원전하나줄이기정책이후, 10kW이하태양광용량설치비율은 2014년에는 28%, 2015년 38%, 2016년에는 27% 를차지함. - 서울시의경우, 소규모 FIT 제도 100kW 이하의태양광시설을대상으로 100원 /kwh 지급, 상업운전후 5년간지급되는제도로전국에비하여소규모태양광비율이증가 < 표 2> 2010 년 ~2013 년태양광용량별보급용량 < 표 3> 2014 년 ~2016 년태양광용량별보급용량 용량 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 전국서울전국서울전국서울전국서울 용량 2014 년 2015 년 2016 년 전국서울전국서울전국서울 10kW 이하 21,064 1,041 32,530 1,620 35,089 797 23,996 412 10~20kW 이하 43,284 2,262 27,649 1,276 83,970 1,894 145,967 3,503 200~1,000kW 이하 58,398 300 8,666 379 78,057 272 134,747 2,606 1,000kW 초과 3,900-11,520 1,301 98,041-226,009 4,999 합계 126,646 3,603 80,365 4,576 295,157 2,963 530,719 11,520 10kW 이하 23,106 4,008 40,096 5,490 245,330 19,428 10~100kW 이하 414,157 5,800 541,584 4,955 1,654,548 25,919 100~1,000kW 이하 259,451 4,481 337,572 4,104 1,479,928 15,230 1,000kW 초과 214,649-214,649-1,121,846 12,565 합계 911,363 14,289 1,133,900 14,548 4,501,652 73,143 04
서울시태양광에너지현황과에너지정보플랫폼고찰 [ 그림 6] 2010 년 ~2013 년태양광용량별보급비율 [ 그림 7] 2014 년 ~2016 년태양광용량별보급비율 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 3% 46% 34% 17% 전국 8% 63% 29% 14% 11% 34% 40% 28% 8% 28% 35% 서울전국서울전국서울전국서울 33% 26% 28% 12% 9% 64% 27% 43% 25% 28% 5% 43% 23% 4% 30% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 3% 45% 28% 24% 전국 41% 31% 48% 30% 19% 28% 38% 34% 28% 37% 33% 25% 4% 5% 서울전국서울전국서울 27% 35% 21% 17% 2010 년 2011 년 2012 년 2013 년 2014 년 2015 년 2016 년 <10kW >10~200kW >200<1,000kW >1,000kW <10kW >10<200kW >100<1,000kW >1,000kW 자료 : 한국에너지공단, 신재생에너지보급통계 (2010 년 ~2016 년 ) 독일의태양광보급현황 - 1999년 ~2003년까지 100,000 roof Programme를통하여 1kWp이상태양광발전시스템설치보조및이율 4.5% 이하정책제공 - 재생에너지법 (EEG : Renewable Energy Sources Act) 의소규모투자촉진을위한조항을통하여 20년동안전력망에공급된 kwh당고정가격보장과기술시장확산을추진, 특히소규모투자와가정에서건물지붕에태양광시스템설치를위하여 PV 시스템의기술혁신촉진하고가격을낮춤. - 2014년이후에는소규모 PV의투자비율이 20% 로점점줄어들었으나, 매년추가되는설비의절대수치와관련하여 10kWp이하의시스템이여전히지배적 - 국민의참여를위해보조금과지원금등전방위적인재정지원과동시에전력네트워크의변화를유발할수있는 ESS(Energy Storage System) 등을활용한분산형공급체계에대한참여방안을마련 [ 그림 8] 독일태양광시스템용량별보급비율 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% > 500kWp > 100 < 500kWp > 10 < 100kWp < 10kWp 0% 11.0 4.2 2000 23.0 4.9 2001 16.0 7.0 2002 19.0 7.5 2003 46.0 14.6 2004 67.0 14.1 2005 60.0 14.1 2006 95.0 13.4 2007 146.0 13.3 2008 160.0 23.8 2009 250.0 29.6 2010 234.0 31.0 2011 186.0 41.2 2012 125.0 26.5 2013 77.0 24.7 2014 48.0 40.1 2015 50.0 27.4 2016 Avg. size [kwp]/install. No. of Annual Installations (values in thousands) Year 자료 : Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE, PHOTOVOLTAICS REPORT 05
서울에너지공사에너지연구소 2017-07 미국의태양광보급현황 - EPAct 2005에근거, 주거용재생에너지세액공제 (RRETC; Residential Renewable Energy Tax Credit) 를도입하여, 주거부문에서태양광설치량이매년 50% 이상성장 - 비주거부문에서는 Walmart, Apple, Amazon 같은기업이참여하여건물옥상등을활용한 community solar 3) 가급속하게확산되며, 2016년과 2017년에설치규모가 2배로성장 - 그럼에도불구하고평균적으로가정의 1.1% 만이태양광발전시스템을소유하거나임대하고있으며단독주택의경우 1.7% 정도설치 - DOE(U.S Department of Energy) 에서는태양광산업의 50% 이상을차지하는간접적인비용 (soft cost) 부문절감을위하여계통연계, 간접비등을저감할수있도록태양광설치프로세스를간소화하여지역장벽을줄임. [ 그림 9] 미국의주거와비주거부분연간태양광설치용량 [ 그림 10] 주거부문태양광설치용량과비율 Yearly U.S. Solar Photovoltaic (PV) Installations Residential PV systems (right axis) Megawatts 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Residential(PV) Non-residential(PV) % of households with PV 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0.0% U.S. households (left axis) Single-family detached houses (left axis) 1,500,000 1,250,000 1,000,000 750,000 500,000 250,000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Cum. # of Res. Pv Systems 자료 : SEIA [ 그림 11] Cumulative Community Solar Installations [ 그림 12] 2017 년 2 분기태양광가격 자료 : DOE Community Solar Installations (MWdc) 500 450 400 350 300 250 200 150 Next 2 Years : Cumulative community solar will increase sevenfold Last 4 Years : 97% of community solar installed 181.1 465.0 100 65.9 50 30.5 39.3 45.0 2.0 2.1 2.5 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 $ / watt-ac $3.00 $2.50 $2.00 $1.50 $1.00 $0.50 $- Residential Q2 2017 Quoted PV Prices Soft Costs (69% of residential installation cost) Commercial PV Module Inverter Electrical BOS Structural BOS Utility-Scale Direct Labor Engineering and Pll Supply Chain, Overhead, Margin 자료 : GTM Research 자료 : SEIA 태양광에너지정보제공플랫폼 서울시태양에너지구별잠재량및설치현황 3) Community Solar 는전력회사서비스영역내설치된태양광발전을비용및지역제한등으로태양광설치가어려운소비자가프로그램에가입하여이용, 발전소에대한인식전환및에너지패러다임전환유도 06
서울시태양광에너지현황과에너지정보플랫폼고찰 - 국내의신재생에너지잠재량통계와자원지도시스템 4) 분석결과, 서울시태양광부존잠재량 5) 은 731,209.06 GWh/Yr, 가용잠재량 6) 은 370,141.71 GWh/Yr. [ 그림 13] 에나타난바와같이자치구별태양광부존잠재량의경우서초구, 강서구, 강남구, 노원구, 송파구순으로, 가용잠재량은강서구, 강남구, 송파구, 서초구, 강동구순으로나타남. - 서울시태양광설치현황은 2016년 12월기준으로 124.6MW이며, 자치구별태양광설치용량은강서구 12.5MW, 강동구 11.8MW, 강남구 7.8MW, 송파구 7.0MW, 서초구 6.2MW 성북구 5.5MW 순 - 태양광설치용량이가장높은강서구의경우에 1인당 0.0207kW/ 명, 면적당 0.0003kW/ m2의설치, 가용잠재량이낮은도봉구의경우 0.0048kW/ 명, 면적당 0.00008kW/ m2의설치 [ 그림 13] 서울시자치구별태양광잠재량및설치용량 1) 서울시구별태양광부존잠재량 2) 서울시구별태양광가용잠재량 3) 서울시구별태양광발전설치용량자료 : 한국에너지기술연구원, 서울시 (2016.12월기준 ) 캐나다, 국가연구위원회 (NRC:Natural Resources Canada) 는재생에너지자원지도 (Clean Energy Resources and Projects(CERP) 를통하여재생에너지잠재량및정보제공서비스 - 재생에너지자원과진행프로젝트현황을한눈에파악할수있는온라인지도로현재계획또는건설중인소규모송배전발전소를포함한청정에너지프로젝트의위치및태양광포함재생에너지잠재량제공 - 공간모델 (Spatial models) 기법을사용하여 144개의기상관측소에서수평면일조량과매월수평면직달일사량과수평면산란일사량을더한수평면전일사량 (GHI: global horizontal irradiance) 을지표면에설치한고정식센서를이용하여측정하여제공 - 태양광잠재량산정을통하여계획되거나시공예정인태양광시스템의전력사용량을추정하는데이용 [ 그림 14] Map of Clean Energy Resouces and project(cerp) 자료 : NRC 4) 한국에너지기술연구원, 신재생에너지자원지도시스템은 GIS 도구를활용하여, 국내 16 개지점의수평면전일사량보간적용, 30 년누적데이터로대상지역의토지피복 (ground coverage) 특성을파악하여각단위면적별 (1 km2 ) 로도달하는일사자원량적용하여산출 5) 부존잠재량은각구별로수평면전일사량값에구별단위면적을곱하여서울시면적전반에존재하는태양에너지전체의부존잠재량을산정 6) 가용잠재량은서울시면적중임야와하천등을제외한사람이살수있는거주지면적에각구별수평면일사량에해당하는값을곱하여가용잠재량산정 07
서울에너지공사에너지연구소 2017-07 미국, 신재생에너지연구소 (NREL : National renewable energy laboratory) 의태양광성능예측및경제성과효율분석 tool 및잠재량제공 - NREL에서는 PVWatts Calculator를구축하여계통연계형태양광에너지시스템의에너지생산및에너지비용을산정, 결정질실리콘과박막태양광모듈에대하여주택소유자, 소규모건물소유주, 설치업체및제조업체참여, 잠재적인 PV 설치의성능을예측 - NREL에서개발한 System Advisor Model(SAM) 은프로젝트관리자와엔지니어, 정책분석가및연구들을위한태양광발전을포함하여재생에너지사업의검토및투자의사결정을지원하는프로그램제공 - LiDAR(Light Detection And Ranging) 방법을이용하여건물옥상태양광잠재량을파악, 고해상도 3차원수치모델 (DEM, DSM) 을사용하여 3D 지도데이터를구축하고이를효과적으로시각화 (visualization) 하여제공 [ 그림 15] 2008 년 ~2016 년미국건물옥상태양광잠재량변화 1) 2008 년건물옥상태양광잠재량 2) 2016 년건물옥상태양광잠재량 3) 2008 년대비 2016 년건물옥상태양광잠재량변화량 자료 : NREL 프로젝트썬루프 (Project Sunroof, Google) 의에너지플랫폼을통한정보제공 - 구글은사용전력의 100% 를신재생에너지로조달하는것을목표로 2009년부터에너지자회사로구글에너지 (Google Energy) 를두고있으며 2015년부터재생에너지와 IT기술을연계시킨사업을추진 - ( 개요 ) 태양광을설치하고싶은가구의주소 (Zip Code) 와월전기요금을입력하면연간일조량, 적절한태양광집열판크기, 태양광패널설치시예상절감비용, 지역태양광패널설치업체정보를확인할수있는에너지플랫폼 - ( 제공내용 ) 2015년에시작, Net Energy Metering 7) 프로그램과연계하여진행중이며, 태양광중요요소를포함지붕방향, 나무의증감, 굴뚝, 근처빌딩에의한음영등을고려하여분석. 우리나라에는서비스되고있지않으며독일에는제공 - ( 분석내용 ) 건물의설치가능한모든부분 ( 지붕, 동, 서, 남, 북벽면 ) 태양광용량, 전기생산량예측값, 시스템의크기및태양광발전량예측값분석 - ( 분석결과 ) 건물단위뿐만아니라지역단위별로도분석가능하며, 미국 50개주의 6,000만개의건물에대하여 79% 의지붕태양광설치가가능하며, [ 그림 16] 과같이뉴욕주를대상으로분석한결과건물에서태양광을이용할수 7) 넷미터링 (Net-Metering) 은소비자가신재생발전설비를이용해전기를생산하고자가소비이후잉여전기를전력망에공급해재판매하는제도이며, 신재생분산전원의이용을확대하기위해도입 08
서울시 태양광 에너지 현황과 에너지 정보 플랫폼 고찰 [그림 16] Project Sunroof를 활용한 뉴욕주 분석 S n it on oo to s S n it on oo to s on rooftops oo to s 1) S n it Sunlight on S n it on oo to s E istin soso s E istin s E istin 2) Existing solar so arrays s e i n o se o income e i n o se o income e i n o se o income 3) Median household income e i n o se o income [그림[그림 17] Project Sunroof를 활용한 뉴욕시 분석 17] Project Sunroof를 활용한 뉴욕시 분석 분석 [그림 17] Project Sunroof를 활용한 뉴욕시 E istin so s [그림 17] Project Sunroof를 활용한 뉴욕시 분석 [그림 17] Project Sunroof를 활용한 주거단위 분석 결과 ) 대 구 분석 2)전기 사용량 용량, 경 3) 정 분석(구매,임대/전력수급계약,대 비교) 1) 설치대상 가구 분석 2)전기요금 사용량 및 권장 용량, 환경영향 3)태양광 패널 재정지원 방안 분석(구매,임대/PPA,대출 방식 비교) ) 대 구 분석 사용량 경 3) 정 분석(구매,임대/전력수급계약,대 비교)비교) ) 대 구 분석2)전기 2)전기 사용량 용량, 용량, 경 3) 정 분석(구매,임대/전력수급계약,대 ) 대 구 분석 2)전기 [그림 사용량 Project 용량, 경 18] Sunroof를 활용, 3) 주거단위 분석 정 분석(구매,임대/전력수급계약,대 비교) [그림[그림 18] Project Sunroof를 활용,활용, 주거단위 분석분석 18] Project Sunroof를 주거단위 [그림 18] Project Sunroof를 활용, 주거단위 분석 있는 부문은 76%로 나타남. 그 외에 태양광을 설치할 수 있는 지역, 기존 태양광 설치 여부, 가계의 수입분포를 경우에도, 전 도에 용 입력, GIS기 정용 알 수 있음. 경우에도, 전사 용 구분 용량 전기 제공 전 도에 용 입력, GIS기 정용 경우에도, 전 도에 용 입력, GIS기 정용 경우에도, 전 도에 용 입력, GIS기 정용 (조세감면 및 인센티브 지원제도) 분석대상지역의 주거와 비주거부분에 대해서 각각 연방/주(州)정부 세액 공제, 도 수 계 기 정용 경우, 전기 비용 제공, 전사 용도 전사 용 구분 용량 전기 전사 용 구분 용량 전기 전사 용 구분 용량 전기 신재생에너지인증서(REC), NYSERDA(New York State Energy Research Authority, 경우 비용대비 수 전기 서 REC계약 에 Development 매 수 회사채, 뉴욕주 정기예 도 수 계 기 정용 경우, 전기 비용 제공, 전사 용도 도 수 계 기 정용 경우, 전기 비용 제공, 전사 용도 8) 도 수 계 기 정용 경우, 전기 비용 제공, 전사 용도 에너지연구개발공사)지원 등의 정보 제공 수 비교 분석 경우 비용대비 수 전기 서 REC계약 에 매 수 회사채, 정기예 경우 비용대비 수 전기 서 REC계약 매 수 회사채, 정기예 비용(so t cost) 기 대량구매 에 대 사 진 경우 비용대비 수 전기 서 REC계약 에 매 수 회사채, 정기예 - 건물단위로 제공되는 정보는 가격정보와 구매, 대여 정보도 연동하여 제공하며, 설치를 원할 경우 해당 지역의 수 비교 분석 수 비교 비교 분석 예 전기 량 예 전기 수 분석 태양광 공급자에게 연결을 해주며, 해당 정보는 지역의 태양광 발전 사업자가 지원 비용(so t cost) 기 대량구매 대 사 진 진 비용(so t cost) 기 대량구매 대 사 2,000 전 분석 서 대 사 기 정 비용(so t cost) 기 대량구매 진 비스, 기계기 전 전량 예측 예 전기 량 예 전기 잠재량 예 전기 량 예 전기 일본, 동경(도쿄도)의 경우 Tokyo Solar Register를 통한 에너지 제공 예 전기 량 태양 예 전기 기 정 2,000 전 분석 서 서 기 정 2,000 전 분석 - 일본의 동경의 경우, 2024년까지 재생가능한 에너지원을 20%까지 늘이기 위해 분산형 전원시스템에 주력하고 기 정 2,000 전 분석 서 비스, 기계기 전 전량 예측 비스, 기계기 전 전량 예측예측 있으며 2020년까지 대도시 건물에 22MW의 태양광을 설치, 전 2024년까지 1GW 태양광을 설치하려는 목표를 비스, 기계기 전량 가지고 있음. - 동경도와 동경환경공사에서 Tokyo Solar Register(Solar Potential Map)을 제작하여 활용, 3차원으로 건물을 분석하여 태양 일사량, 지붕 위 설치가능 공간, 지붕 기울기 및 음영 분석 대한 정보를 결합하여 설치 가능한 시스 템 크기(kW) 및 잠재 발전량(kWh) 제공 8) 계통 공급 전기의 사용을 상쇄하는 새로운 계통 연계형 시스템으로 최대 200kW(소규모 상업 프로젝트의 경우 최대 500kW) 설치에 인센티브를 제공, MW block 접 근법은 메가와트 목표를 주(State)의 특정 지역에 할당하고 목표를 블록으로 나누고 블록당 인센티브를 할당, 실시간으로 인센티브 및 지역별 현황 정보 제공 09-8 -
서울에너지공사에너지연구소 2017-07 국내의경우에도, 전국단위햇빛지도에이용자가주소와건물명을입력, GIS기반으로가정용과발전사업용으로구분하여설치용량과전기료절감효과제공 - 햇빛지도와수익성계산기를제공하며가정용의경우, 전기의절감효과및비용제공, 발전사업용도의경우투자비용대비연평균수익금과전기를생산해서 REC계약시장에판매한수익률과회사채, 정기예금과의수익률을비교분석제공 - 간접적인비용 (soft cost) 을최소화하기위한태양광대량구매를통한설치방법및태양광대여사업진행중이며설치후예상전기료등절감효과제공 - 기상정보와 2,000개소이상발전소패턴을분석하여빈번하게발생하는이상유형감지를통한 O&M 서비스, 기계학습기반의유지관리를통하여태양광발전소의고장여부와이상원인을탐지및발전량예측 < 표 4> 국내 외재생에너지 ( 태양광 ) 정보제공및분석프로그램비교 구분캐나다미국일본국내 주체 NRC( 정부 ) NREL( 정부 ) Google( 민간 ) 명칭 Clean Energy Resources and Projects(CERP) PVWatts Calculator Project Sunroof Tokyo Metropolitan Government( 지자체 ) Tokyo Solar Register KIER( 정부 ) Renewable Energy Resource Map System 서울특별시 ( 지자체 ) Haezoom( 민간 ) 햇빛지도및수익성계산기 입력값청정에너지자원선택주소, 표준기상데이터주소또는 zip 코드주소입력시도, 구, 읍면동선택주소또는건물명 결과값 - 청정에너지원에대한잠재량및프로젝트진행사항정보 - 계통연계태양광 (PV) 에너지시스템의에너지생산량, 월별일사량 - 건물에설치가능한태양광용량 - 필요한시스템의크기및태양광발전량예측값분석 - 전기생산량예측값 - 연간예상일조량 - 연간태양광발전량 - 설치가능한태양광용량 - 건물아이디 - 산출대상가옥면적 - 신재생에너지 ( 태양, 풍력, 수력, 바이오매스, 지열 ) 에대한이론적, 지리적, 기술적잠재량 - 전기료절감누적 - 월간예상발전량 - 투자비용 분석내용 - 청정에너지프로젝트의위치및발전소위치생산용량 - 소규모분산발전소 ( 수소, 바이오매스. 태양광풍력 ) 위치 - 재생에너지잠재량분석 - 청정에너지시험센터, R&D 및실증시설위치 - 표준기상데이터 (TMY2) 에기반한주거및소규모상업용 PV 설치의성능평가 - 시스템용량 (kw), 모듈타입, 시스템손실율, 어레이방식, 설치각도및향 - 구글맵기반의지리정보 - 건물의비중에대한 3D 모델링데이터 - 주변건물이나나무등에의한음영분포 - 해당지역의일사량에영향을미치는기온과운량 - 연간일사량예측데이터 - 일별일사량, 지붕위공간, 지붕기울기, - 음영정보를통한적정시스템용량및잠재발전량제공 - 설치에적합한건물및추후설치가능한건물표시 - Web GIS 기반 - 태양에너지의경우연도별, 월별, 계절별평균데이터비교 - 분포현황분석 - 향별수평면일사량분석 - 에너지자원예측 - 전기판매용태양광발전량및사업수익 - 전기료절감을위한가정용태양광수익 - 정부지원사업과연계 특징 - 청정에너지관련프 - 잠재적인 PV 설치의로젝트, 제목, 담당기성능을예측업, 지역, 비용등진행사항정보제공 - 청정기술벤처기업및창업가정보제공 - 미국외에독일지역분석서비스제공 - 연방정부와분석지역에해당하는각주 ( 州 ) 에독립적으로운영되는인센티브정보연동 - 지붕태양광발전대여계획및사업에활용 - FIT(feed-in tariff) 를활용지붕공간을임대하고자하는사람과투자자연결 - 의사결정시스템서비스를통하여잠재량분석 - 신재생에너지발전단지의최적배치설계를위한평가지표로활용 - 민간의경우태양광대여사업클라우드펀드형식으로운영 - 인공지능 ( 딥러닝기법 ) 을활용한 O&M 서비스제공 10
서울시태양광에너지현황과에너지정보플랫폼고찰 시사점 우리나라의경우 30년이상의누적데이터를통하여신 재생에너지자원잠재량 (potential) 현황을이론적, 지리적, 기술적잠재량으로구분하여제공 9) - 신 재생에너지자원잠재량현황은국내신재생에너지보급계획수립을위한기반자료로활용되며, 현재신재생에너지기본계획에적용 - 재생에너지의경우, 지역의지리적환경및지역의산업등에따라활용가능한에너지원이다르며, 중앙부처및관련기관에분산된데이터는제한적이므로지자체의신재생에너지잠재량정보를보다세분화하여제공하여자료의정책활용도를높여야함. - 도심태양광확산을위하여건물의옥상과벽면을포함한부지를선정시환경적사회적제약조건등을고려한수치를적용하고, 시장잠재량 10) 을파악을통해수요자에게수요처정보를제공하여계획및투자시활용 태양광발전설비를설치하려는참여자들에게정보를제공할수있는에너지플랫폼필요 - 지역자원을활용한재생에너지정책을수립해나가며보급현황을분석하기위하여지역의재생에너지 ( 태양광에너지 ) 보급성과중심으로정량적인데이터축적필요 - 중앙집중식에너지생산과분배방식에서벗어나분산형에너지의기반마련하기위하여에너지를생산, 보존, 저장, 관리하기위한에너지플랫폼을구축필요 - 사물인터넷 (Internet of Things : IoT) 기술을기반으로태양광발전기의전기생산량을확인하며에너지전환의수익을참여자들과공유하고, 지역자산으로활용할수있는기반마련 - 향, 지붕면적, 음영, 설치비, 건물규제등의제약조건과자가소유주택을보유하고있지않은임차인에도참여기회제공을제공할수있는공동소유태양광발전 (Community Solar) 등의개념도입 - 태양광발전소를이용해자신이직접전력을생산하고, 생산한전력을시장에판매함과동시에에너지를사용하는주택, 상가등의소비주체들이플랫폼서비스를통하여연결, 에너지프로슈머증가기대 플렛폼을활용, 누구나태양광에너지를생산할수있는맞춤형원스톱서비스, 지역기반의태양광지원센터운영 - 태양광발전사업에대한관심은있으나경제적, 기술적인어려움을겪고있는잠재사업자에게중간지원조직을통하여공동으로사업을진행할수있는가교역할필요 - 시, 공공기관, 기업, 개인등이소유한유휴부지에태양광발전시설투자에대하여공급자와수요자간매칭이가능하도록상시적으로데이터에기반한시장지원 - 누구나태양광발전사업에참여할수있도록맞춤형정보제공, 햇빛지도, 사업성조회, 우수태양광업체매칭등컨설팅서비스제공 - EPSS(Energy Platform Service Strategy) 프레임워크를통한생태계와플랫폼, 서비스, 전략이원스톱으로연결되는체계구축필요 9) 2016 년신재생에너지백서 ( 한국에너지기술연구원, 신재생에너지자원센터 ) 10) 시장잠재량 (Market Potential) 보급확산을위한비용보조수단을제외한조건에서기술경쟁성, 환경성, 타용도대체등을고려하여적용가능한잠재량 11
서울에너지공사에너지연구소 2017-07 참고문헌 산업통상자원부, 재생에너지 3020 이행계획 ( 안 ), 2017.12. 서울특별시, 2020년태양의도시, 서울보고서, 2017.11. 에너지경제연구원, 2016 지역에너지통계연보, 2016.12. 한국에너지공단, 2010년 ~2016년신 재생에너지보급통계, 2010~2016.12. 한국에너지공단, 2016 신재생에너지백서, 2016.8. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE, Photovoltaics Report. 2017. 7. Google, Project Sunroof data explorer : a description of methodogy and input, https://www.google.com/get/ sunroof, 2017.5. GTM research, U.S. Community Solar Market Outlook 2015-2020, 2015.6. Haezoom, 햇빛지도, 수익성계산기, http://www.haezoom.com KIER(Korea Institute of Energy Research), New&Renewable Energy Data Center, http://kredc.kier.re.kr McKenney, D.W.,et.al, 2008. Spatial insolation models for photovoltaic energy in Canada ; Solar Energy, 82(11), pp.1049-1061. NRC(Natural Resources Canada), Clean Energy Resources and Projects, http://atlas.gc.ca/cerp-rpep/en/ SEIA(Solar Energy Industries Association), Solar Industry Data, 2017. Seoul Metropolitan Government, http://solarmap.seoul.go.kr U.S. DOE(Department of Energy), SunShot, Q4 2016/Q1 2017 Solar Industry Update, 2017.4 U.S. NREL(National renewable energy laboratory), PVWatts Calculator, http://pvwatts.nrel.gov/ U.S. NREL, System Advisor Model (SAM), https://sam.nrel.gov/ U.S. NREL, Rooftop Solar Photovoltaic Technical Potential in the United States: A Detailed Assessment, 2016.1 東京都 ( 東京都環境公社 ), 東京ソ-ラ- 屋根台帳 ( ポテンシャルマップ ), http://tokyosolar.netmap.jp/map/ 책임연구원조가영 공학박사 관심연구분야스마트시티, 건물에너지, 분산형전원 주요저서 태양광발전통합모니터링시스템구축및운영방안 (2016) Design Parameters of Double-Skin Facade for Improving the Performance of Natural Ventilation in High-Rise Residential Buildings(2013) 전화 02-2640-5352 이메일 zeb@i-se.co.kr 에너지연구소 주소서울시양천구목동서로 20 서울에너지공사 1 층 전화 02-2640-5353 / FAX 02-2640-5359 HOMEPAGE www.i-se.co.kr 발행처에너지연구소 발행인박진섭 담당자이재석