아프리카: 전기화 및 에너지 전환이라는 과제를 해결하기 위한 태양 에너지

Jean Marie Takouleu 저 - 2023년 6월 1일 게시 / 2023년 6월 1일 수정

아프리카개발은행(AfDB)에 따르면, 6억 명의 아프리카인들이 여전히 전기를 공급받지 못하고 있습니다. 한 가지 확실한 해결책은 광전지 태양 에너지에 대한 대륙의 잠재력을 활용하는 것입니다. 예를 들어, 국제 재생 에너지 기구(IRENA)는 아프리카 대륙의 태양 에너지 잠재력을 연간 6천만 TWh로 추정합니다. 이에 비해 유럽은 연간 300만 TWh에 달합니다. 북부와 남부 아프리카 국가들은 대륙에서 가장 유리한 위치에 있습니다. 또한 동아프리카, 아프리카의 뿔(Horn of Africa) 및 사헬(Sahel) 지역에도 상당한 태양광 잠재력이 있습니다. 반면 중앙아프리카는 적도 기후와 숲이 우세한 생태계로 인해 태양광선 침투가 줄어들기 때문에 태양에너지 잠재력이 낮습니다.

아프리카 대륙의 잠재력은 아직 충분히 개발되지 않은 상태이지만, 아프리카에 태양 에너지 생산 시설의 배치를 촉진하고 가속화하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있습니다. 예를 들어 Power Africa에 따르면 남아프리카공화국은 IPP(독립 전력 생산자)의 투자에 유리한 정책 덕분에 2,323MWp의 태양광 발전 용량을 설치했습니다. Irena는 태양 에너지 운영 비용이 점진적으로 감소함에 따라 재생 에너지에 대한 투자를 장려하는 정책이 시행된다면 아프리카가 2030년까지 70GW의 태양광 발전 용량을 확보할 수 있을 것으로 추정합니다. 분석 회사인 Rystad Energy에 따르면 현재 대륙에는 12GW의 태양광 발전 용량이 설치되어 있습니다. 이 용량은 다양한 솔루션을 통해 개발되었습니다.

아프리카에서 전개되고 있는 태양 에너지 생산 기술 중에는 열역학적 태양 에너지가 있습니다. 집중형 태양광 발전소(CSP)에서는 거울이 태양 광선을 포착하여 400~1,000°C 사이의 매우 높은 온도를 생성합니다. 이렇게 생성된 열은 보일러에서 물을 증기로 변환하는 데 사용됩니다. 압력을 받으면 증기는 교류 발전기를 구동하는 터빈을 회전시킵니다. 교류를 생산하는 것이 바로 이 장비입니다.

세계에는 세 가지 유형의 열역학적 태양광 발전소가 있습니다. 원통형 수집 공장에서는 긴 거울이 수평 축을 중심으로 회전하여 태양의 경로를 따라갑니다. 광선은 식물에 열을 전달하는 데 사용되는 유체가 순환하는 튜브에 집중됩니다. 포물선형 트로프 기술에서는 태양 광선이 미니 발전소가 포함된 조정 가능한 포물형 트로프의 초점에 집중됩니다. 타워 발전소의 지상에 있는 조정 가능한 거울 필드는 타워 꼭대기에 있는 보일러에 태양광선을 반사합니다.

남아프리카공화국의 복푸르트(Bokpoort) 열역학적 태양광 발전소는 용량이 50MWe에 달합니다. ©Acwa power

이러한 기술을 설치하는 데 드는 비용으로 인해 현재 아프리카에서는 집중형 태양광 발전 프로젝트가 거의 구현되지 않고 있습니다. 기존 공장이나 건설 중인 공장은 주로 남아프리카공화국과 모로코에 위치해 있다. Nelson Mandela의 고향에서 프랑스 IPP Engie는 각각 100MW 용량의 Xina Solar One 및 Kathu 발전소를 운영하고 있습니다. 사우디아라비아 IPP Acwa Power는 50MWe Bokpoort CSP를 운영하고 있습니다. Cherifian 왕국의 사우디 회사는 580MW Noor Ouarzazate 태양광 단지 내에 이러한 유형의 발전소를 여러 개 건설했습니다.

태양광 발전소는 여러 개의 태양광 패널을 갖춘 가장 일반적인 유형의 발전소입니다. 이러한 설치에서는 태양 전지판이 태양 광선을 포착합니다. 햇빛의 영향으로 각 셀에 포함된 전도성 물질인 실리콘은 전자를 방출하여 직류를 생성합니다. 인버터는 이 직류를 교류로 변환하여 계통의 중압선을 통해 보다 쉽게 ​​전송할 수 있도록 합니다.

태양광 발전은 그리드에 연결된 대규모 발전소부터 태양광 홈 시스템에 이르기까지 아프리카에서 가장 발전된 기술입니다. 이 기술은 아프리카에서 태양에너지를 활용하는 대규모 프로젝트의 핵심입니다. 이집트 아스완 주에 위치한 벤반 태양광 단지의 사례입니다. 이는 IPP가 전액 자금을 지원하고 건설한 32개 태양광 발전소의 모자이크입니다. 이 단지는 2019년에 1,650MWp 용량으로 가동될 예정입니다.