나카이 토시히로(Nakai Toshihiro)

시즈오카가스 영업총괄부 저탄소시스템

이번 시즈오카가스가 기획한 시스템은 종래의 설비나 행동 양식의 연장으로는 일본 정부가 내건 CO2 25% 삭감을 달성하는 것은 도저히 불가능할 것이라는 생각에 근거했다. 즉, 향후 장기 수명화가 조건이 될 주택에 현시점에서 생각할 수 있는 가장 최신의 에너지 시스템을 도입해 에너지 사업자가 주거자에게 에너지 이용에 대한 매니지먼트를 실시함으로써 무리 없이 에너지 절약을 추진할 수 있게 해, 50년 후 50% 삭감에도 대응할 수 있는 주택을 건축할 수 없을까 하는 발상에서 시작됐다.

건설 장소는 이전에 시즈오카가스의 지점이 있던 미시마시의 키요스미쵸(미시마역에서 차로 10분 정도)의 자사 소유지(1,800평)로 설정하고, 미시마시 건설부에 개발 행위에 대한 신청 준비를 2009년 10월부터 시작했다. 미시마시는 환경선진도시를 표방하고 있어 신세대 주택가구로의 컨셉에 공감해 심사도 매우 순조롭게 진행되었으며 2010년 4월에 개발허가를 받을 수 있었다.

이 과정 중 가장 눈에 띄는 사실은 민간의 개발 행위에 대해 행정과 도쿄전력의 협력으로 전선의 지중화를 실현할 수 있었던 것을 들 수 있다. 이에 따라 본 가구에서 북쪽을 올려다보면 웅장한 후지산을 볼 수 있다(그림 1). 이러한 순서를 거쳐 2010년 4월 말부터 조성 공사에 착수함과 동시에 에너지 시스템의 설계와 주택의 판매 계획 결정을 실시하기 위한 작업이 개시되었다.

22구획 가구 형성 계획의 개요

이번 프로젝트에서는 각 가구에 에너지 공급 설비로 파나소닉이 만든 1kW ‘에너지 팜(가정용 연료전지)’과 ‘태양광발전(3kW 상당)’을 표준 설치하고, 이것에 ‘가시화 시스템’으로서 파나소닉 전기공업제인 ‘라이피니티(Lifinity)’를 설치하기로 했다. 전력의 공급 면에서는 태양광발전의 전력을 최대한 이용하면서 부족한 부분을 에너지 팜에서 보충해 전력의 지산지소를 도모하는 것과 동시에 계통과 한층 더 제휴를 강화함으로써 안정된 전력을 얻는 시스템으로 구성되어 있다.

이 주택 내에서 전력의 공급 상황과 사용 상황을 한눈에 파악할 수 있는 시스템이 라이피니티이다(그림 2). 일반적으로 에너지 절약이 수 퍼센트 진행된다고는 하지만 에너지 사용량이 가시화됨에 따라 실시간으로 상황을 파악하는 것이 필요하다. 장래를 놓고 봤을 때 TV 화면에서 항상 볼 수 있는 시스템으로 발전시키는 것을 고려중이다.

또한 전 22구획 중에서 2구획에 12kWh 상당의 축전지를 설치하기로 했다. 축전지는 이토츄 상사로부터 애나델제인 Li-이온 축전지를 시즈오카 가스가 구입해 주택에 설치하기로 했다. 여기에서는 Li-이온 전지의 성능이나 동작 등을 고객과 함께 검증을 해 나가게 된다. 현재는 태양광발전의 ‘매입 제도’가 있기 때문에 매전할 때의 경제성이 강조되고 있지만, 향후 태양광발전이 정부 목표대로 보급되고 더욱이 ‘전량 매입’이라는 제도 설계가 이루어지면 역조류시키기 위해서 송전망 등의 인프라 정비가 필요하게 될 것이라는 점이 문제시되고 있다.

그러나 주택 내에 축전지를 설치함으로써 태양광발전으로 발전한 전력을 ‘시공을 뛰어 넘는’ 이용이 가능해진다. ‘시공을 뛰어 넘는다’는 것에는 두 가지 의미가 있다. 하나의 의미는 주간에 발전한 전력을 야간에 이용할 수 있어 타임 디퍼렌셜(Differential)을 채운다고 하는 것, 그리고 또 다른 하나는 축전지에 모아둘 수 있었던 전력을 주택 이외에서 이용하는 것도 가능해지기 때문에 공간을 뛰어넘는 이용이 가능해지는 것이다. 이 대처에 따라 축전지를 각 가정에 설치해야 할 것인지, 아니면 전주에 설치해야 할 것인지, 하나의 방향성을 찾아낼 수 있다고 생각한다. 이 외에도 플러그 인 하이브리드 차나 전기 자동차가 보급됐을 경우를 상정해 전기 자동차에 축전 가능한 전력량 등을 측정할 수 있을 것으로 예상된다.

특히 이번에 사용하는 애나델사의 Li-이온 전지는 차 탑재용인 전지를 전용으로 하고 있다. 이토츄상사가 NEDO 사업으로 츠쿠바시에서 진행하고 있는 자동차용 축전지의 2차 이용(열화후정치용으로서 이용하는 시스템)도 지켜보며 각종 데이터를 수집할 예정이다. 또한 Li-이온 전지의 제어에 관해서도 어떤 타이밍에 축전 또는 방전을 시킬 지가 향후의 연구과제가 될 것이다.

특히 에너지 팜과 태양광발전의 두 가지 분산형 전원을 설치했을 경우에는 불안정하게 발전하는 태양광발전에서 연료전지와 축전지로 어떻게 안정화 시킬 수 있을까 하는 점이 포인트가 될 것으로 보인다.

에너지 시스템의 최후로는 에너지 팜의 특징인 발전과 함께 만들어 내는 급탕 기능을 최대한 끌어내기 위해서 각 가구에는 마루 난방과 욕실 의류 건조기를 설치하고 있다. 이에 따라 일반적으로 가정 내의 에너지 소비의 30%를 차지한다고 하는 급탕 분야에서 CO2의 배출을 크게 억제할 수 있고 나아가서는 에너지 팜의 능력을 충분히 살릴 수 있다(그림 3).

에너지 매니지먼트 시스템이란?

이상과 같은 시스템에 대해 소프트웨어적 대처로서 에너지 매니지먼트 서비스를 실시하는 것도 이번 사업의 중점 중 하나라고 할 수 있다. 그러나 이는 무엇보다 에너지 공급 사업자로서의 장래성을 찾아내고 싶은 대처이다. 앞서 기술한 것처럼 가정 내에서의 에너지 이용 상황이 주택 내에서 ‘가시화’되는 것도 중요하지만, 이것을 평가하는 구조가 필요하다.

구체적으로는 각 가구의 에너지 이용 상황 데이터를 라이피니티로 수집하고 가정 내 라우터를 경유해 인터넷 회선으로 시즈오카가스에 데이터가 전송 되는 시스템을 구축, 시즈오카가스에서는 집적된 데이터를 해석하고 평가하는 서비스를 실시한다.

평가 방법으로는 이상적인 에너지 이용 형태에 대해서의 비교와 전년과의 비교, 열전비율의 평가 등을 실시하면서 태양광발전이나 에너지 팜이 유효하게 이용되고 있는지를 어드바이스 하는 것이지만, 단지 그것만으로는 지속적인 모델이 될 수 없기 때문에 당사가 각 가구의 에너지 절약에 의해 삭감된 CO2를 매입하는 제도를 창설했다. 이것은 경제산업성이 주도하는 ‘국내 크레딧 제도’를 이용해 CO2에 경제적인 가치를 주어 고객에게 에너지 절약의 노력을 보다 더 재촉하기 위한 인센티브로 하기로 했다. 통상 이러한 배출량의 산정에 있어서는 매월 에너지 사용량 등을 세세하게 체크할 필요가 있지만, 본 시스템은 자동적으로 당사에 데이터가 축적되기 때문에 사업자 측에서도 에너지절약화를 도모하고 있다.

이와 같이 에너지 절약을 위한 설비의 도입과 설비의 사용에 관한 어드바이스 등 소프트웨어적 고객 지원과 더불어 그 성과로서의 ‘CO2 저감’에 경제적인 가치를 준다고 하는 비즈니스 모델이지만, 지속 가능한 모델이 되기 위해서 새로운 기기의 정보 등도 제공하면서 적당한 설비 갱신도 제안하는 등, 이른바 ‘환경 컨시어지(Concierge)’로서의 기능도 설치하고자 한다.

주택의 판매 상황이 신경 쓰이지만, 전 22구획을 세키스이 하우스(7구획), 아사히 카세이 홈즈(3구획), 미사와홈(3구획), 스미토모 임업(3구획), 파나홈(2구획), 미츠이홈(2구획), 요시카와 건축(1구획), 타나카 건축 공업(1구획)의 각 주택 제조업체가 구입해 고객을 모집했는데, 반응이 굉장히 좋아 모집 개시 1주일 정도 만에 판매가 거의 완료되었다는 결과를 얻었다(그림 4).

에너지 매니지먼트에 있어 예측 기술

앞으로의 장래를 전망해 보면, 우선 키워드로서 ‘예측’을 들겠다. 이 예측에는 두 가지 의미가 있는데 하나는 기후예측, 또 다른 하나는 에너지의 수요예측이다. 기후예측은 당연한 일이지만 태양광발전의 발전량을 예측하는 것으로 다음날이나 그 다음날 또는 주간의 일조 시간을 예측함에 따라 이것을 낭비하지 않는 생활 패턴으로 지낼 수 있다. 또 축전지의 가동 프로그램도 기후예측에 맞춰 제어할 수 있게 될 것이다. 또한 가정 내의 에너지 수요예측은 과거의 생활 패턴과 기후(기온 등)에 의해 미래 가정에서의 에너지 사용량을 방마다 모델 분석하는 것이 가능하지 않을까 생각하고 있다. 이에 따라, 이번에는 에너지 팜의 가동 프로그램도 어느 정도의 정확성을 가지고 주단위로 편성할 수 있지 않을까 생각된다.

2011년 4월부터 개시하는 에너지 매니지먼트의 구조도 이 예측 기술의 진전에 의해 크게 진보될 것이라고 예상하고 있어 장래가 매우 기대되는 분야라고 전망한다.

SOLAR TODAY 편집국 / Tel. 02-719-6931 / E-mail. st@infothe.com

[SolarToday ()]

[저작권자 © 솔라투데이, 무단 전재 및 재배포 금지]