파워팩

테슬라 상업용 배터리 파워팩은 테슬라가 전력회사와 대기업을 위해 처음 만든 배터리다. 냉장고만 한 크기의 방수·방진 캐비닛에 액체 냉각식 리튬이온 셀을 담았고, 수십 대에서 수백 대까지 쌓아 전력망 규모의 저장 장치로 쓰도록 만들었다. 테슬라는 2015년 4월 30일 캘리포니아주 호손의 ‘테슬라 에너지’ 출시 행사에서 가정용 파워월과 함께 이 제품을 공개했다. 파워월이 집 한 채에 전기를 댄다면, 파워팩은 공장, 변전소, 섬 하나의 전력망 전체에 전기를 댈 수 있다.

파워팩은 무엇인가?

파워팩 한 대는 배터리 모듈을 담은 독립형 캐비닛이다. 1세대는 100킬로와트시(kWh)를 저장했는데, 미국 평균 가정이 약 3일 동안 쓰는 전력량과 비슷하다. 테슬라는 캐비닛을 나란히 늘어놓아 100kWh 유닛 하나에서 100메가와트시(MWh)를 훌쩍 넘는 규모까지 키울 수 있게 했고, 소프트웨어가 전체를 하나의 큰 배터리처럼 운영한다. 일론 머스크는 이를 “무한히 확장할 수 있다”고 표현했다. 차고가 아닌 전력회사를 위해 만든, 파워월의 기업용 버전이었다.

파워팩을 만든 이유

태양광과 풍력은 해가 비치고 바람이 불 때만 전기를 만들며, 그 시간은 사람들이 전기를 가장 많이 쓰는 때와 늘 겹치지는 않는다. 파워팩은 남는 에너지를 저장했다가 필요할 때 내보낸다. 테슬라는 기업과 전력회사가 비싼 피크 시간대의 부하를 다른 시간으로 옮기고, 정전에 대비한 예비 전력을 갖추고, 전력망의 주파수를 일정하게 붙잡아 안정시키는 수단으로 파워팩을 소개했다. 이런 저장 장치는 청정 전력망의 빠진 절반이었다. 한때 만든 전기를 다른 때에 쓸 수 있게 해 주는 조각이다.

작동 원리

각 유닛은 배터리 모듈에 2세대부터 50킬로와트(kW) 인버터를 짝지었다. 인버터는 직류를 전력망이 쓰는 교류로, 또 교류를 직류로 바꾸며, 전체는 테슬라의 제어 소프트웨어가 운영한다. 하드웨어는 빠르게 좋아졌다.

2015년 첫 유닛은 100kWh를 저장했다. 네바다 기가팩토리가 셀 생산을 시작한 뒤 2016년 말 본격 생산된 파워팩 2는 같은 캐비닛에 약 210kWh를 담아 용량을 2배 가까이로 늘렸고, 마지막 유닛은 232kWh에 이르렀다. 같은 상자에 에너지를 2배로 담으면 캐비닛 하나, 인버터 하나, 설치 면적당 저장 전력이 늘어난다. 이것이 전력망 저장을 실제 사업으로 키우는 데 힘이 됐다.

파워팩의 경제학

파워팩의 수익은 두 가지에서 나왔다. 얼마나 많은 에너지를 저장하느냐, 그리고 그 전력을 얼마나 빨리 내보내느냐다. 테슬라의 모든 프로젝트 가운데 한 곳이 단연 돋보였다.

카우아이(52MWh)와 미라로마(80MWh)도 대형 설비였지만, 남호주의 혼스데일 파워 리저브는 증설 전부터 두 곳을 크게 앞섰다. 배터리가 전기를 얼마나 빨리 공급하는지를 나타내는 출력에서도 같은 격차가 나타난다.

혼스데일의 100MW, 이후 150MW 출력은 카우아이의 13MW, 미라로마의 20MW를 크게 웃돌았다. 이 출력 덕분에 전력망 주파수가 떨어지면 1,000분의 1초 단위로 대응할 수 있었고, 첫 온전한 운영 연도인 2018년 이 배터리가 올린 매출 2,900만호주달러의 대부분이 이런 빠른 대응 서비스에서 나왔다.

파워팩 현황

파워팩의 가장 큰 순간은 내기였다. 2017년 3월 9일 일론 머스크는 계약 서명 후 100일 안에 남호주에 100MW 배터리를 짓고 가동하지 못하면 무료로 주겠다고 약속했다. 테슬라는 혼스데일 파워 리저브(100MW/129MWh)를 약 60일 만에 지었다. 공사는 2017년 11월 끝났고, 배터리는 2017년 12월 1일 전력망에 전기를 보내기 시작했다. 당시 세계 최대의 리튬이온 배터리였다. 2020년 증설로 150MW/193.5MWh가 됐고, 기존 발전기의 꾸준한 회전처럼 작동해 전력망을 붙잡아 주는 인버터도 더해졌다. 테슬라는 2022년 7월 22일 무렵 파워팩 판매를 마쳤다. 메가팩이 현장 작업을 훨씬 줄이면서 같은 일을 해냈기 때문이다. 이미 전력망에 설치된 파워팩은 계속 가동되며 테슬라 소프트웨어 업데이트도 받는다.

결론

파워팩은 전력망 배터리도 가격표를 보고 주문할 수 있고, 전력망 서비스로 투자금을 회수할 수 있음을 보여 줬다. 후속 제품인 메가팩이 이제 그 사업을 훨씬 큰 규모로 이어 가고 있다.