이번 주 발표된 수치에 따르면, 전동 모터는 2023년에 13,462테라와트시(TWh)를 소비했으며 이는 전 세계 발전량의 53%에 해당한다. 또한 대부분의 모터는 실제 작업 요구와 관계없이 고정 속도로 작동했다. 연구진은 이러한 모터에 수요 기반 속도 제어를 적용하면 전력 사용량을 최대 25%까지 줄일 수 있다고 말한다.
산업 및 농업 부문의 집중도는 더욱 두드러진다. 모터는 공장 전력 사용의 72%, 농장에서는 87%를 차지한다. 이들 부문은 펌프, 컨베이어, 팬, 압축기를 운영하는데, 밸브가 반쯤 닫혀 있거나 생산 라인이 유휴 상태일 때도 종종 최대 출력으로 계속 회전한다.
낭비가 발생하는 원인
문제는 모터 자체보다 이를 제어하는 방식에 있다. 정속 모터는 켜지거나 꺼지는 이분법적이다. 작업이 최대 출력을 필요로 하지 않을 때, 초과 에너지는 어딘가로 가야 한다. 흔히 모터가 최대 부하를 계속 끌어오는 동안 유량을 막는 스로틀 밸브나 댐퍼로 흘러간다. 가변 주파수 드라이브(VFD)는 모터가 느려지도록 하여 출력을 수요에 맞춘다.
산업에서는 이러한 불일치가 교대조 내내 한 속도로 작동하는 압축 공기 시스템, 냉각탑, 컨베이어 벨트에서 나타난다. 농업에서는 관개 펌프가 밭에 물이 덜 필요할 때도 종종 일정한 압력으로 작동한다. 이 수치는 절감 기회가 틈새 시장이 아니라 글로벌 전력 시스템의 한가운데에 있음을 시사한다.
25% 수치의 의미
모든 모터 구동 부하에서 25% 감소가 완전히 달성된다면, 이는 13,462TWh의 약 4분의 1인 약 3,365TWh를 글로벌 전력 소비에서 제거하는 것과 같다. 발췌문은 이로 인한 전체 글로벌 소비 감소량을 명시하지 않지만, 그 규모는 전체 국가 전력망의 출력에 맞먹을 만큼 크다.
연구는 25%가 모든 응용 분야에 적용되는 일률적인 수치라고 주장하지 않는다. 이는 수요 기반 속도 제어의 상한선으로 설명되며, 실제 절감량은 얼마나 많은 모터를 개조할 수 있는지, 부하가 실제로 얼마나 가변적인지, 각 설치에 대해 가변 주파수 드라이브의 경제성이 타당한지에 달려 있다.
정속 모터가 지속되는 이유
정속 모터는 저렴하고 견고하며 유지보수 팀이 잘 이해하고 있다. 속도 제어를 위한 개조는 새로운 전자 장치, 가능한 고조파 필터, 그리고 현장에서 다른 기술 세트를 필요로 한다. 소형 모터 하나의 경우 이러한 비용이 에너지 절감액을 초과할 수 있다. 연간 수천 시간 작동하는 대형 펌프와 팬의 경우 계산이 빠르게 역전된다.
농업은 모터 부하가 몇 개의 대형 플랜트에 집중되지 않고 수천 개의 개별 사이트(관개 펌프, 곡물 처리, 환기)에 분산되어 있기 때문에 특히 어려운 과제를 제시한다. 농장 전력의 87%가 모터로 사용된다는 것은 이 부문에서 최적화할 다른 여지가 거의 없음을 의미한다.
향후 전망
연구는 도입 일정을 설정하거나 특정 정책을 명시하지 않는다. 대신 이미 글로벌 전력 사용의 절반 이상을 차지하는 범주에서 모터 전력의 4분의 1이라는 기회에 확실한 수치를 제시한다. 이것이 실제 개조로 이어질지는 한 대의 펌프, 한 개의 컨베이어, 한 곳의 농장 단위로 이루어지는 결정에 달려 있다.
