내 집 전체 전기를 저장하려면 얼마나 큰 태양광 배터리가 필요할까?

• 런던 교외의 평범한 가정에서 연간 3,800kWh의 발전량과 동일한 소비량을 기록함
• 계절별로 여유 전기와 부족 전기가 발생하기 때문에, 연간 자급자족을 위해서는 거대한 배터리가 필요함
• 하루 데이터 기준 실제로 9.7kWh 사용에 19.6kWh 발전이지만, 소비 시점이 발전 시점과 달라 13kWh 배터리가 요구됨
• 1년치 실제 계측 데이터를 분석한 결과, 여름 여분을 겨울에 쓰기 위해 약 1,068kWh(MWh) 용량이 필요함
• 현실적으로 개인이 이만한 대용량 배터리를 설치하는 것은 기술적·경제적으로 비현실적이고, 오히려 효율적 설계와 배터리 가격 감소가 중요한 이슈임

집 전체 전기를 저장하기 위해 필요한 태양광 배터리 용량 분석

개요

• 런던 교외의 보통 주택에 설치된 소규모 태양광 패널에서 출발한 실제 사례임
• 연평균 3,800kWh를 발전하며, 가정에서 연평균 3,800kWh를 동일하게 소비함
• 하지만 모든 전기를 동시에 사용하지 않아 계절에 따라 잉여 전기는 여름에 발생하고, 겨울에는 전기 구매가 필요함
• 목표는 완전한 에너지 자급자족을 위해 필요한 배터리 용량을 계산하는 것임

여름 하루의 전력 흐름

• 그래프:
  • 노란선: 태양광 발전량 (일출 후 증가, 정오에 최대, 일몰까지 감소)
  • 빨간선: 가정의 소비 전력 (저녁 7시 요리 시간에 큰 피크 발생)
  • 파란선: 그리드(외부 전력망) 사용/공급 (일출 전엔 수입, 이후엔 공급도 가능, 저녁엔 소비 증가)
• 실제 측정 데이터(일부 시점의 소비W/발전W)로 전력 잉여 또는 부족 여부를 계산함
• 어느 여름 하루에는 가정에서 9.7kWh를 사용, 19.6kWh를 발전하여, 겉보기로는 9.9kWh 배터리면 충분해 보임
• 실제론 소비 패턴과 발전 패턴이 달라, 최대 동시 저장 필요치가 13kWh에 달함

1년치 누적 데이터 분석

• 3월 말~익년 3월 말 기준, 봄부터 발전이 소비를 초과하며 잉여 전력이 누적됨
• Python 코드로 각 일자의 발전/소비 누적 차이를 계산, 전체 배터리 필요 용량을 도출함
• 연간 누적 최대치는 1,068kWh (1MWh) 에 이르며, 이는 가정용 배터리로는 매우 대용량임
• 중간중간 날씨·소비 변동 때문에 일부 시점에는 여전히 외부 전력망 필요함

현실과 한계

• 분석은 일상 생활을 반영하는 개별 데이터에 근거
• 전기차 부담, 가스에서 전기로의 전환 등 변수가 실제 필요 용량에 영향을 끼침
• 현재 기술로는 가정용 수준에서 1MWh급의 배터리 설치는 비현실적임
• 환경 영향, 배터리 효율성, 여유 용량 활용도 등 다양한 실용적 문제가 존재함
• 오히려 패널 업그레이드, 저장 효율 개선, 그리드 분산 전원 활용 등이 더 합리적 해결책에 가까움

경제성 및 미래 전망

• 현 시점에서 1MWh 배터리 구축에는 10만~50만 파운드의 비용이 필요함
• 유지비, 공간, 각종 인허가 추가 비용 발생
• 다행히도 최근 리튬이온 배터리 가격이 10년 새 90% 하락했으며, 나트륨이온 배터리 등 신기술은 더 빠른 가격 하락을 예고함
• 향후 가정 배터리 비용이 대략 8,000파운드까지 내려갈 수 있음
• 분산 태양광+배터리는 비용 절감, 에너지 자립, 부지 논란 최소화 등의 장점을 가짐

결론

• 현재로서는 집마다 1MWh급 배터리 보유는 실현 가능성 낮음
• 그러나 기술 혁신과 가격 하락을 감안하면 태양광+대용량 배터리에 기반한 자급자족형 주택이 머지 않은 미래에 보급될 가능성 있음
• 가정용 태양광 시스템은 영국의 날씨에서도 충분한 효과와 경제성을 제공함
• 모든 주택이 연간 생산·소비 잉여까지 자체 저장하는 "밝고 태양찬란한 미래"가 현실이 될 수 있음