[스위스] 제니에너지테크닉사(Jenni Energietechnik AG), 태양광산업의 활성화를 이끈 태양광 발전 설비 기업 20171019
태양광 발전 효율성 극대화와 수요편차를 고려한 기술개발
2024-05-12 오후 1:53:56
□ 스위스 태양광산업의 활성화를 이끈 태양광 발전 설비 기업
◇ 유럽 최초 100% 태양광 주택을 실현한 전문기업
○ 제니에너지테크닉사(Jenni Energietechnik AG)는 스위스에서 태양광기술분야의 가장 큰 기업으로 직원은 현재 70명이다. 기업창립자인 요제프 제니(Josef Jenni)는 1976년 1인기업으로 시작, 태양열발전소용 자체 생산 제어장치를 개발했으며 2년 후 4명의 직원으로 제니에너지테크닉사를 창립했다.
○ 1985년 최초의 태양광 자동차 경주인 투르드솔(Tour de Sol) 아이디어를 내고, 태양광으로 운영되는 자동차를 만들어 대중적으로 유명해졌자.
태양광산업을 활성화하는데 성공했다. 이후 1989년 유럽 최초로 365일 외부 에너지 이용없이 유지되는 100% 태양광 주택단지를 실현하기도 하였다.
○ 태양열을 포함한 신재생에너지 발전 시스템 및 구성요소를 공급하는 기업으로서 태양에너지 설비 설치 방법은 전 세계 표준으로 인정받았다. 현재에도 태양광발전소와 대규모 공장에 설비가 공급된다.
○ 가장 잘 알려진 제품은 온수 보일러가 통합된 태양에너지 저장탱크(Swiss Solar- tank)이며 이 저장탱크는 독점 개발된 것으로 태양열 저장탱크의 기준이 되었다. 기술력이 충분치 않았을 때에는 저장탱크의 크기가 컸다고 한다.
○ 각각 1991년, 1994년, 2004년 Swiss Solar Award를 수상했고, 1995년에는 European Solar Award를 수상했다.
◇ 태양광 발전 효율성 극대화와 수요편차를 고려한 기술개발
○ 태양광 주택의 경우, 태양광을 통해 에너지를 저장하여 온수와 난방으로 활용하고 만약 태양광이 부족한 경우 보조보일러(나무를 태우는 방식)을 사용한다.
날씨가 좋아서 온수 생산이 많을 때는 보조 난방이 필요없지만, 날씨가 좋지 않아 보조 보일러를 이용할 경우 최대 500㎏의 나무가 필요할 때도 있었다.
○ 태양광 발전의 효율을 높이기 위해 가장 중요한 2가지는 첫째, 온도층이 각각 상부는 고온, 하부는 저온으로 구분되는 시스템을 구축하는 것이고 둘째, 지붕에서 모아진 태양열 에너지의 열 손실을 최소화하는 시스템을 구축하는 것으로 제니에너지테크닉사는 이 시스템을 도입했다.
○ 태양광의 경우 계절의 영향을 많이 받고 편차가 크다. 여름에 많이 생산되지만 수요는 겨울에 많다. 따라서 태양광 에너지는 여름에 생산하고 겨울에 사용할 수 있는 기술이 필요하다. 과거에는 여름철에 저장된 에너지를 겨울철에 사용한다는 것에 회의적인 시각이 컸다.
▲ Swiss Solartank®의 Solarsystem[출처=브레인파크]
○ 그래서 2005년 제니에너지테크닉사에서는 기술개발을 위한 실험주택을 만들었고 겨울철에 에너지 저장고의 열이 70도에 이르게 하는 실험에 성공했다.
당시 온수로 가동되는 25㎥짜리 야외수영장을 겨울철에 만들어 이슈가 되는 등 기술개발을 위한 실험이 곧 엄청난 홍보효과까지 거두었다.
○ 이러한 실험을 거쳐 개발된 태양광 주택에는 가구당 15,000~20,000리터의 저장탱크들이 설치되어 있다. 옛 동독지역인 칼 막스시의 오래된 건물에 태양광 설비를 설치하기도 하였다.
○ 앞으로 진행할 프로젝트 중 하나는 한 건물당 8가구가 사는 다세대 주택에 10만 리터 용량의 저장고를 설치, 이용하는 것으로 8인 가구당 100,000리터를 수용할 수 있는 탱크가 사용될 것으로 보고 있다.
◇ 유럽 최초의 100% 태양에너지 주거단지 건설
○ 제니에너지테크닉사가 건설한 100% 태양에너지를 공급받는 유럽 최초의 다세대 주거단지 ‘오버부르크 태양의 집(Oberburger Sonnenhaus)은 1989년 대형 태양전지 패널(118㎥)과 온수탱크 84㎡로 만들어졌다. 처음 10년 동안은 43㎡의 태양전지와 48㎾의 배터리저장공간을 가진 광전지 시스템으로 운영되었다.
○ 2007년 유럽에서 처음으로 태양열 집열식 다세대 주택(Solar-MFH 1)을 완공하였다. 이후 후속 프로젝트로 2015년 100% 태양광 다세대 주택을 완공하였다.
이 후속 프로젝트는 2007년의 사례보다 최적화를 통해 스토리지 볼륨을 205,000ℓ에서 108,000ℓ로, 집열 영역을 276㎡에서 160㎡로 줄여 발코니를 추가로 확장할 수 있었다.
○ 태양의 집(Sonnenhaus)이라는 용어는 지속가능한 태양광 건설의 원칙을 따르고 기준 요구사항을 충족시킨 주택을 가리키는 것으로 기본적으로 여름철에 많은 태양광 에너지를 생산하고 저장하여 태양광이 부족한 시간에 사용할 만큼 오래 저장, 보관할 수 있는 주택을 의미한다. 기존 건물의 개보수도 가능하고 다세대 주택도 가능하다.
○ 태양의 집 표준 조건은 다음과 같다.
• 열전달 계수 표면: 0.18~0.30W/(m2·K)
• 50%이상의 태양광 난방 적용
• 부족한 수요에 대해 재생에너지원 활용 (목재, 펠릿 보일러)
○ 2004년 설립된 태양의 집 연구소(Sonnenhaus Institute)가 관련 시스템과 소비데이터, 교육 등을 담당하고 있고 2016년 기준, 태양의 집 표준(Sonnenhaus standard)에 근거한 주택은 약 2,000채가 있다.
○ 태양의 집은 환경친화성이 높고, 연료비용과 소비로부터 독립적이며 특히 이산화탄소 배출에 중립적인 장점이 있으나 높은 투자비용이 단점으로 꼽히고 있다.
◇ 태양열발전의 상승세가 두드러진 스위스 신재생에너지 시장
○ 스위스의 재생에너지 시장은 지속적으로 성장세를 보여왔다. 주요 재생에너지원으로는 수력, 태양열 등이 있으며, 특히 태양열과 태양광 에너지의 상승세가 두드러진다.
▲ 신재생에너지 전력생산 추이(수력발전 제외)[출처=브레인파크]
○ 신재생에너지 중 전력 생산량은 2015년도 이후 14.1% 증가했으며, 2014년도 최종 에너지 소비 중 신재생에너지 점유율은 21.4%에 달한다. 난방·열로 사용된 에너지 중 신재생에너지의 비율은 18.9%이다.
전기 사용량 중 신재생에너지의 비율은 55.8%에 이른다. 전력생산 주요 에너지원 중 수력발전 비율이 가장 높고, 그 외 재생에너지(태양에너지, 바이오매스, 바이오가스, 풍력, 페기물)가 3.89%다.
◇ 스위스 ‘에너지 전략 2050‘에서 밝힌 재생에너지 활용안
○ 스위스 내 에너지 전문가들은 2050년까지 사용 가능한 재생에너지 중 수력발전이 스위스 최대 전력원이며(총 전력의 50~60% 비중), 기존 댐 등 설비의 확충과 소규모 수력발전소 설립으로 2050년까지 현재보다 10% 공급증가가 가능하다고 보고 있다.
○ 풍력은 스위스 국토면적의 소규모성, 조경보존, 부적당한 지리적 및 기후적 여건(국토가 전면 육지로 둘러 쌓임), 스위스 국민의 부정적 인식 때문에 이용 효율성이 크지는 않다. 일부 산악지대 등 바람이 충분하고 환경에 부정적 영향이 작은 특수상황에서만 이용 가능하다.
○ 태양열(태양광, 태양열시스템 등 포함) 재생에너지 중 스위스 내 이용 증가가 가장 용이한 분야이나 아직까지는 활용도가 낮은 편이다.
그러나 솔라파크, 주택 지붕용 에너지 설비 확충으로 활용도를 크게 제고할 수 있으며, 바이오가스와 지열은 지형적으로 적합한 지역의 경우 바이오가스와 지열의 전력이용이 증가할 수 있다.
○ 이러한 재생에너지의 생산과 이용확대를 위해 스위스 정부는 다양한 지원책을 마련하는데 대표적인 사례는 개인이 태양광 설비를 통해 필요한 전력을 생산하고 본인 소비 이외에 남은 전력을 일정가격으로 국가가 구입함으로써(Kostendeckende Einspeise Vergütung, KEV)), 태양광설비 조달에 소요된 금액의 일부를 지원하는 방식이다.
▲ 제니에너지테크닉사의 태양열 단지[출처=브레인파크]
□ 질의응답
- 태양광 건물의 시설관리는 어떻게 이루어지는지.
"저장소 등 설비같은 경우에는 잘 관리하면 70-100년까지 사용이 가능하다.(전격사용, 물의 압력을 감당할 수 있는 범위내용, 정상적인 사용 조건일 경우)"
- 정부 보조금의 규모는.
"전혀 받지 않았다. 받았더라도 아주 소액이다. 정부 지원은 기술적인 부분의 발전을 위한 지원이지만 지원은 거의 없었다."
- 태양광 건물을 통한 투자수익은.
"5%정도라고 본다. 스위스도 인구감소현상이 있기 때문에, 근방에 빈집이 많다. 태양광에너지를 이용한 새로운 건축물을 만들어내고 있고 아직까지는 수요가 있어 경제성이 있다고 한다."
- 태양광 저장탱크를 건물 안에 지상에 설치한 것과 지하에 설치한 것중 어느 것이 나은가? 외피로 발열을 하는 열 전달은 어떻게 하는지.
"지하에 설치하는 경우에 효율이 더 떨어진다. 내부온도가 대략 100도정도 가까운 경우엔 저장탱크의 1.5㎾ 정도의 열손실이 있다."
□ 일일보고서
◇ 제니사 대표의 기업가정신이 인상적
○ 친환경에너지가 무엇인지도 알기 어려웠던 1976년부터 태양발전시설에 관심을 갖고 사업을 추진한 창립자의 열정 및 노력이 감탄스러웠다.
○ 태양열을 이용한 난방용수 공급장치 개발‧생산 업체라 특별한 높은 기술 수준을 논하고 전략을 탐구하기에는 어려운 점이 있었다. 하지만 제니에너지테크닉사의 대표 Josef Jenni로부터 먼 미래를 내다보는 안목과 실천적 기업가 정신을 배울 수 있는 귀중한 시간이었다.
○ 공학을 전공하여 22세에 창업한 제니 대표는 태양광의 표준을 만들고 신재생·친환경 에너지의 적극적인 홍보마케팅을 펼칠 수 있는 기업가 정신이 우리나라 창업가들에게도 벤치마킹 되는 사례가 되었으면 좋겠다.
◇ 오랜 기간을 견디는 꾸준한 노력의 성과
○ 투자비용 회수기간은 30년이고 사업에 대한 정부지원 없이 독립적으로 회사를 운영해 나갔다는 부분에서 대단하다고 생각을 했다.
○ 40년 전 태양열로 움직이는 자동차를 생산하고, 태양에너지의 가능성을 믿고 한 분야만을 개발하여 성공한 케이스이다.
자동차를 계기로 태양광을 이용한 건물을 짓고 겨울에는 여름에 생산한 열을 비축하여 온수와 난방 문제를 해결하였다. 특히 이 에너지를 사용하여 겨울철 옥외 수영장을 운영하여 이슈가 된 점이 독특했다.
| 제니에너지테크닉사(Jenni Energietechnik AG) | ||||
 |
Lochbachstrasse 22 CH-3414 Oberburg bei Burgdorf Tel: +41 34 420 30 00 www.jenni.ch |
|||
| 방문연수 | 스위스 | 오버부르크 | ||
◇ 유럽 최초 100% 태양광 주택을 실현한 전문기업
○ 제니에너지테크닉사(Jenni Energietechnik AG)는 스위스에서 태양광기술분야의 가장 큰 기업으로 직원은 현재 70명이다. 기업창립자인 요제프 제니(Josef Jenni)는 1976년 1인기업으로 시작, 태양열발전소용 자체 생산 제어장치를 개발했으며 2년 후 4명의 직원으로 제니에너지테크닉사를 창립했다.
○ 1985년 최초의 태양광 자동차 경주인 투르드솔(Tour de Sol) 아이디어를 내고, 태양광으로 운영되는 자동차를 만들어 대중적으로 유명해졌자.
태양광산업을 활성화하는데 성공했다. 이후 1989년 유럽 최초로 365일 외부 에너지 이용없이 유지되는 100% 태양광 주택단지를 실현하기도 하였다.
○ 태양열을 포함한 신재생에너지 발전 시스템 및 구성요소를 공급하는 기업으로서 태양에너지 설비 설치 방법은 전 세계 표준으로 인정받았다. 현재에도 태양광발전소와 대규모 공장에 설비가 공급된다.
○ 가장 잘 알려진 제품은 온수 보일러가 통합된 태양에너지 저장탱크(Swiss Solar- tank)이며 이 저장탱크는 독점 개발된 것으로 태양열 저장탱크의 기준이 되었다. 기술력이 충분치 않았을 때에는 저장탱크의 크기가 컸다고 한다.
○ 각각 1991년, 1994년, 2004년 Swiss Solar Award를 수상했고, 1995년에는 European Solar Award를 수상했다.
◇ 태양광 발전 효율성 극대화와 수요편차를 고려한 기술개발
○ 태양광 주택의 경우, 태양광을 통해 에너지를 저장하여 온수와 난방으로 활용하고 만약 태양광이 부족한 경우 보조보일러(나무를 태우는 방식)을 사용한다.
날씨가 좋아서 온수 생산이 많을 때는 보조 난방이 필요없지만, 날씨가 좋지 않아 보조 보일러를 이용할 경우 최대 500㎏의 나무가 필요할 때도 있었다.
○ 태양광 발전의 효율을 높이기 위해 가장 중요한 2가지는 첫째, 온도층이 각각 상부는 고온, 하부는 저온으로 구분되는 시스템을 구축하는 것이고 둘째, 지붕에서 모아진 태양열 에너지의 열 손실을 최소화하는 시스템을 구축하는 것으로 제니에너지테크닉사는 이 시스템을 도입했다.
○ 태양광의 경우 계절의 영향을 많이 받고 편차가 크다. 여름에 많이 생산되지만 수요는 겨울에 많다. 따라서 태양광 에너지는 여름에 생산하고 겨울에 사용할 수 있는 기술이 필요하다. 과거에는 여름철에 저장된 에너지를 겨울철에 사용한다는 것에 회의적인 시각이 컸다.
▲ Swiss Solartank®의 Solarsystem[출처=브레인파크]
○ 그래서 2005년 제니에너지테크닉사에서는 기술개발을 위한 실험주택을 만들었고 겨울철에 에너지 저장고의 열이 70도에 이르게 하는 실험에 성공했다.
당시 온수로 가동되는 25㎥짜리 야외수영장을 겨울철에 만들어 이슈가 되는 등 기술개발을 위한 실험이 곧 엄청난 홍보효과까지 거두었다.
○ 이러한 실험을 거쳐 개발된 태양광 주택에는 가구당 15,000~20,000리터의 저장탱크들이 설치되어 있다. 옛 동독지역인 칼 막스시의 오래된 건물에 태양광 설비를 설치하기도 하였다.
○ 앞으로 진행할 프로젝트 중 하나는 한 건물당 8가구가 사는 다세대 주택에 10만 리터 용량의 저장고를 설치, 이용하는 것으로 8인 가구당 100,000리터를 수용할 수 있는 탱크가 사용될 것으로 보고 있다.
◇ 유럽 최초의 100% 태양에너지 주거단지 건설
○ 제니에너지테크닉사가 건설한 100% 태양에너지를 공급받는 유럽 최초의 다세대 주거단지 ‘오버부르크 태양의 집(Oberburger Sonnenhaus)은 1989년 대형 태양전지 패널(118㎥)과 온수탱크 84㎡로 만들어졌다. 처음 10년 동안은 43㎡의 태양전지와 48㎾의 배터리저장공간을 가진 광전지 시스템으로 운영되었다.
○ 2007년 유럽에서 처음으로 태양열 집열식 다세대 주택(Solar-MFH 1)을 완공하였다. 이후 후속 프로젝트로 2015년 100% 태양광 다세대 주택을 완공하였다.
이 후속 프로젝트는 2007년의 사례보다 최적화를 통해 스토리지 볼륨을 205,000ℓ에서 108,000ℓ로, 집열 영역을 276㎡에서 160㎡로 줄여 발코니를 추가로 확장할 수 있었다.
○ 태양의 집(Sonnenhaus)이라는 용어는 지속가능한 태양광 건설의 원칙을 따르고 기준 요구사항을 충족시킨 주택을 가리키는 것으로 기본적으로 여름철에 많은 태양광 에너지를 생산하고 저장하여 태양광이 부족한 시간에 사용할 만큼 오래 저장, 보관할 수 있는 주택을 의미한다. 기존 건물의 개보수도 가능하고 다세대 주택도 가능하다.
○ 태양의 집 표준 조건은 다음과 같다.
• 열전달 계수 표면: 0.18~0.30W/(m2·K)
• 50%이상의 태양광 난방 적용
• 부족한 수요에 대해 재생에너지원 활용 (목재, 펠릿 보일러)
○ 2004년 설립된 태양의 집 연구소(Sonnenhaus Institute)가 관련 시스템과 소비데이터, 교육 등을 담당하고 있고 2016년 기준, 태양의 집 표준(Sonnenhaus standard)에 근거한 주택은 약 2,000채가 있다.
○ 태양의 집은 환경친화성이 높고, 연료비용과 소비로부터 독립적이며 특히 이산화탄소 배출에 중립적인 장점이 있으나 높은 투자비용이 단점으로 꼽히고 있다.
◇ 태양열발전의 상승세가 두드러진 스위스 신재생에너지 시장
○ 스위스의 재생에너지 시장은 지속적으로 성장세를 보여왔다. 주요 재생에너지원으로는 수력, 태양열 등이 있으며, 특히 태양열과 태양광 에너지의 상승세가 두드러진다.
▲ 신재생에너지 전력생산 추이(수력발전 제외)[출처=브레인파크]
○ 신재생에너지 중 전력 생산량은 2015년도 이후 14.1% 증가했으며, 2014년도 최종 에너지 소비 중 신재생에너지 점유율은 21.4%에 달한다. 난방·열로 사용된 에너지 중 신재생에너지의 비율은 18.9%이다.
전기 사용량 중 신재생에너지의 비율은 55.8%에 이른다. 전력생산 주요 에너지원 중 수력발전 비율이 가장 높고, 그 외 재생에너지(태양에너지, 바이오매스, 바이오가스, 풍력, 페기물)가 3.89%다.
◇ 스위스 ‘에너지 전략 2050‘에서 밝힌 재생에너지 활용안
○ 스위스 내 에너지 전문가들은 2050년까지 사용 가능한 재생에너지 중 수력발전이 스위스 최대 전력원이며(총 전력의 50~60% 비중), 기존 댐 등 설비의 확충과 소규모 수력발전소 설립으로 2050년까지 현재보다 10% 공급증가가 가능하다고 보고 있다.
○ 풍력은 스위스 국토면적의 소규모성, 조경보존, 부적당한 지리적 및 기후적 여건(국토가 전면 육지로 둘러 쌓임), 스위스 국민의 부정적 인식 때문에 이용 효율성이 크지는 않다. 일부 산악지대 등 바람이 충분하고 환경에 부정적 영향이 작은 특수상황에서만 이용 가능하다.
○ 태양열(태양광, 태양열시스템 등 포함) 재생에너지 중 스위스 내 이용 증가가 가장 용이한 분야이나 아직까지는 활용도가 낮은 편이다.
그러나 솔라파크, 주택 지붕용 에너지 설비 확충으로 활용도를 크게 제고할 수 있으며, 바이오가스와 지열은 지형적으로 적합한 지역의 경우 바이오가스와 지열의 전력이용이 증가할 수 있다.
○ 이러한 재생에너지의 생산과 이용확대를 위해 스위스 정부는 다양한 지원책을 마련하는데 대표적인 사례는 개인이 태양광 설비를 통해 필요한 전력을 생산하고 본인 소비 이외에 남은 전력을 일정가격으로 국가가 구입함으로써(Kostendeckende Einspeise Vergütung, KEV)), 태양광설비 조달에 소요된 금액의 일부를 지원하는 방식이다.
▲ 제니에너지테크닉사의 태양열 단지[출처=브레인파크]
□ 질의응답
- 태양광 건물의 시설관리는 어떻게 이루어지는지.
"저장소 등 설비같은 경우에는 잘 관리하면 70-100년까지 사용이 가능하다.(전격사용, 물의 압력을 감당할 수 있는 범위내용, 정상적인 사용 조건일 경우)"
- 정부 보조금의 규모는.
"전혀 받지 않았다. 받았더라도 아주 소액이다. 정부 지원은 기술적인 부분의 발전을 위한 지원이지만 지원은 거의 없었다."
- 태양광 건물을 통한 투자수익은.
"5%정도라고 본다. 스위스도 인구감소현상이 있기 때문에, 근방에 빈집이 많다. 태양광에너지를 이용한 새로운 건축물을 만들어내고 있고 아직까지는 수요가 있어 경제성이 있다고 한다."
- 태양광 저장탱크를 건물 안에 지상에 설치한 것과 지하에 설치한 것중 어느 것이 나은가? 외피로 발열을 하는 열 전달은 어떻게 하는지.
"지하에 설치하는 경우에 효율이 더 떨어진다. 내부온도가 대략 100도정도 가까운 경우엔 저장탱크의 1.5㎾ 정도의 열손실이 있다."
□ 일일보고서
◇ 제니사 대표의 기업가정신이 인상적
○ 친환경에너지가 무엇인지도 알기 어려웠던 1976년부터 태양발전시설에 관심을 갖고 사업을 추진한 창립자의 열정 및 노력이 감탄스러웠다.
○ 태양열을 이용한 난방용수 공급장치 개발‧생산 업체라 특별한 높은 기술 수준을 논하고 전략을 탐구하기에는 어려운 점이 있었다. 하지만 제니에너지테크닉사의 대표 Josef Jenni로부터 먼 미래를 내다보는 안목과 실천적 기업가 정신을 배울 수 있는 귀중한 시간이었다.
○ 공학을 전공하여 22세에 창업한 제니 대표는 태양광의 표준을 만들고 신재생·친환경 에너지의 적극적인 홍보마케팅을 펼칠 수 있는 기업가 정신이 우리나라 창업가들에게도 벤치마킹 되는 사례가 되었으면 좋겠다.
◇ 오랜 기간을 견디는 꾸준한 노력의 성과
○ 투자비용 회수기간은 30년이고 사업에 대한 정부지원 없이 독립적으로 회사를 운영해 나갔다는 부분에서 대단하다고 생각을 했다.
○ 40년 전 태양열로 움직이는 자동차를 생산하고, 태양에너지의 가능성을 믿고 한 분야만을 개발하여 성공한 케이스이다.
자동차를 계기로 태양광을 이용한 건물을 짓고 겨울에는 여름에 생산한 열을 비축하여 온수와 난방 문제를 해결하였다. 특히 이 에너지를 사용하여 겨울철 옥외 수영장을 운영하여 이슈가 된 점이 독특했다.
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