EV의 "사용된"배터리가 재생에너지의 ESS로 도입 확대

2015 년 07 월 14 일

전기자동차 (EV)의 보급 확대에 따라 사용된 배터리의 처리방법은 하나의 과제다.  전기자동차는 이러한 사용한 배터리를 신재생에너지의 도입확대에 따라 수요가 증가하고있으며, 축전시스템에 재사용 하기위한 노력을 진행하고있다.

CO2 배출량의 삭감을위한 가솔린 차량과 디젤 차량을 대체하는 차세대 자동차의 하나로서 전기 자동차 (EV) 및 하이브리드 자동차 (HV) 등의 보급을 위한 노력이 세계 각국에서 진행되고있다. 일본에서도 보급에 필수적인 충전인프라의 정비가​​ 진행되고있는 상황이다. 그러나 EV의 판매대수가 늘어나면 폐차나 열화 교환 등 사용한 배터리 수도 증가한다. 그 활용 방법은 환경면에서 하나의 도전이 되지만, EV의 전개에 주력하는 자동차 메이커에 있어서는 활용에 따라 새로운 수익원이 될 가능성도 있다.

　HV 등을 제외하고 현재 순수 EV에 주력하고있는 자동차업체는 닛산자동차와 미쓰비시자동차 이다. 닛산 자동차가 「리프」을, 미쓰비시자동차가 'i-MiEV'를 개인 전용으로 판매하기 시작한 것은 2010 년이다.   양차 모두 배터리는 리튬이온 배터리를 채용하고있다.

　리튬이온 배터리는 충,방전을 반복하면 점차 전지용량이 내려간다. EV의 경우 배터리 용량이 1회 충전당 주행거리에 직결되므로 배터리 용량이 70 %로 떨어지는 시점에서 '수명'이라고 보는 경우가 많다.

          

그림 1 닛산의 '리프'/                                  그림 2 미쓰비시자동차의 'i-MiEV'         

리프, i-MiEV도 발매로부터 약 5년이 경과하고 타는 방법과 환경에 따라 차이는 있지만 배터리 용량의 저하에서 제 1 세대 자동차 배터리 교환을 생각하는 유저도 증가하기 시작하는 시점이다. 이미 북미 닛산은 리프의 배터리 교체가격을 5499 달러로 발표했다. 한편, 미쓰비시자동차는 메이커 보증 5년을 경과한 i-MiEV는 주행 거리 등의 여러 조건에서 배터리 교체비용의 일부를 보조하고있다. 앞으로 몇 년 사이에 사용 된 배터리의 양은 급속히 확대 될 것이다.

　도요타 나 혼다의 HV 대신 "순수 EV"에 주력해온 닛산과 미쓰비시자동차는 이러한 구매자에 대한 지원을 추진함과 동시에 향후 추가인상 여부가 예상되는 사용된 리튬이온 배터리의 활용 및 사업화를위한 노력에도 주력하고있다. "폐기"라고해도 앞서 말한대로이 배터리는 아직 70 % 정도의 배터리 용량이있다. 따라서 다양한 용도로 충분히 활용할 수 있는 것이다.

사용된 배터리에서 출력 제어를 가능하게

　최근 출력이 불안정한 태양광이나 풍력 등 신재생에너지를 이용한 발전설비의 도입 확대에 따라 전력망 안정화를 위한 축전시스템의 수요가 증가하고있다. 미쓰비시자동차는 EV의 보급 촉진에 주력하고있는 프랑스에서 사용된 리튬이온 배터리를 이러한 축전시스템에 활용하는 시범사업을 추진한다.

　이 검증은 미쓰비시상사, 프랑스 전력공사 (이하 EDF), EDF가 출자하는 축전시스템 제조회사 Forsee Power 사 (이하 Forsee), 프랑스의 PSA 푸조 시트로앵 (이하 PSA)에 따라 5사 공동프로젝트이다 (그림 3).

그림 3 프로젝트 개요 출처 : 미쓰비시자동차

　계통 전력에 연결한 태양광 발전시설과 신품과 사용후 리튬이온 배터리, EV 차량을 이용한 축전시스템을 연계시킨다. 이 실증시스템은 2015 년 9 월 파리 교외에 있는 Forsee 신사옥 설치할 예정이며, 전력의 일부는 Forsee이 이용한다. 축전시스템을 이용한 계통 전력과 운영 최적화 및 경제성 검증이 목적이다.

　미쓰비시자동차는 이번 공동사업자인 PSA에 i-MiEV를 기반으로 유럽 자동차 전용차량을 OEM 공급하고 있으며, 푸​​조 차량 'iOn "시트로엥 자동차는'C-ZERO」라는 명칭으로 2010 년부터 ​​발매하고 있다.   이번 실증에서는 3 대의 사용된 리튬이온 배터리를 사용 할 계획이다.

　프랑스는 국가정책으로 EV와 PHEV를 2020년까지 200만대 도입하는 것을 목표로하고 있으며, 차세대 자동차의 보급 촉진을 위한 대규모 보조금 정책과 충전 인프라의 정비를 추진하고있다 . 이러한 정책 이외에 휘발유세 인상 등도있어, EV와 PHEV를 구입하는 사용자수는 증가 추세에있다. 이번 사업 실시 다섯곳은 프랑스를 중심으로 한 유럽에서 사용된 리튬이온 배터리를 재활용하는 축전시스템의 사업화를 검토해 나갈 방침이다.

미쓰비시자동차는 이러한 노력 외에 사용한 전지와 i-MiEV를 가정용 축전지로 이용하는「Vehicle to Home (V2H) "시스템의 실증도 실시하고있다 ( 관련 기사 ).

EV 세계시장 점유율 상위 닛산, 배터리 재사용도 제휴 전략

　닛산은 르노와 제휴하여 리프의 글로벌 전개에 주력하고있다. 닛산의 발표에 따르면 2010 년 10 월 이후 출시이후 리프의 세계 누계 판매 대수는 2014 년 11 월 현재 14만 8700대를 돌파. 현재도 세계의 EV 시장 점유율은 리프가 최고다. 최근에는 상용차용 EV「e-NV200 '도 출시하는등 계속 EV 사업에 주력하고있다.

이처럼 세계에서 많은 EV를 판매하는 닛산은 사용된 배터리의 활용 및 사업화에 대해서도 적극적인 노력을 보이고있다. 회사는 리프에 사용한 배터리를 재활용하는 사업의 전개를 목적으로 2010 년에 스미토모상사와 합작 포아르 에너지를 설립. 이 포아르 에너지를 중심으로 다양한 활동을 진행하고있다.

　2014 년에는 오사카의 매립지에서 실행중인 메가솔라에 병설한 대형 축전시스템에 리프 16 대의 사용된 배터리를 이용 (그림4). 이는 환경부의 '재생가능 에너지 도입을 위한 축전지 제어등 실증 모델사업'의 인정을 받은 것이다. EV 에 사용 된 배터리를 이용한 대형 축전시스템의 실용화는 당시 세계 최초로 시도되는 것이었다. ( 관련 기사 ).

그림 4 리프에 사용한 배터리를 이용한 축전시스템 출처 :    스미토모상사

　2015 년부터는 닛산, 포아르 에너지, 에나리스과 실증 프로젝트도 시작하고있다. 이 프로젝트에서는 리프 24 대분의 사용된 축전지를 닛산 선진기술 개발센터에 설치하여 전력 피크 컷, 디맨드 리스폰스, 불균형 감소에 대한 활용을 목표로 하고있다 ( 관련 기사 ).

　국내와 병행하여 해외에서도 적극적인 노력을 진행하고있다. 2012 년에는 북미 닛산이 미국 스미토모상사, 포아르 에너지, 스위스의 전력 대기업 ABB와 제휴계약을 체결했다.재생가능 에너지의 도입이 진행 북미에서 리프에 사용한 배터리를 활용한 축전시스템의 사업화를 공동 검토하기로 합의했다. 이 외에도 2015 년 6 월에 기업용 축전지 솔루션을 제공하는 미국의 GreenChargeNetworks와의 제휴를 발표했다. 이쪽도 사용한 배터리를 재사용한 축전 시스템의 전개가 목적이다.

　세계적인 재생가능 에너지의 도입확대에 따라 향후에도 국내외 전력망 안정화를 위한 축전지 수요가 확대 될 것으로 보인다. 현재 실증 단계의 것이 많지만, 이러한 수요확대는 닛산과 미쓰비시가 해결해야하는   사용한 배터리를 재활용한 축전시스템 사업의 순풍이 될지도 모른다.

　또한 도요타는 2013 년에 「프리우스」에서 회수한 니켈수소 배터리를 사용하는 고정식 축전지를 발매하고있다 ( 관련기사 ).  고정식 축전지이면 차량 무게가 항속거리에 영향을 주는 EV와 HEV처럼 무게에 제약을 고려할 필요가 적다. 이 특징을 살려 프리우스에서 꺼낸 배터리를 상자 안에 채우고 고정식 축전지로 재활용하고있다.