배터리 에너지 저장 시스템으로 재생 에너지 활성화 (2024)

다음 단계로파리 협정의 목표가 빠르게 다가오고 있는 가운데 정부와 모든 조직은 재생 가능 에너지원의 채택을 늘리기 위해 노력하고 있습니다. 에너지를 가장 많이 사용하는 지역 중 일부는 전통적인 에너지에 대한 대안을 추구하는 데 추가적인 인센티브가 있습니다. 유럽에서는 인센티브가 에너지 위기에서 비롯됩니다. 미국에서는 청정 에너지 투자에 3,700억 달러를 할당하는 2022년 법안인 인플레이션 감소법(Inflation Reduction Act)에 따라 시행됩니다.

이러한 발전은 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 시장을 추진하고 있습니다. 배터리 저장은 재생 에너지 생성의 필수 요소로, 기본 소스의 본질적으로 간헐적인 특성에도 불구하고 대체 에너지가 전 세계 에너지 수요에 꾸준히 기여할 수 있도록 지원합니다. BESS가 제공하는 유연성은 피크 저감, 자체 소비 최적화 및 정전 시 백업 전력과 같은 애플리케이션에 필수 요소가 될 것입니다. 이러한 애플리케이션은 배터리 가격이 하락함에 따라 수익성이 높아지기 시작했습니다.

이 모든 것이 중요한 기회를 만들었습니다. 분석에 따르면 2022년에 BESS에 50억 달러 이상이 투자되었으며 이는 전년 대비 거의 3배 증가한 금액입니다. 우리는 글로벌 BESS 시장이 2030년까지 현재의 두 배 이상인 1,200억 달러에서 1,500억 달러 사이에 이를 것으로 예상합니다. 그러나 여전히 시장은 세분화되어 있으며 많은 공급업체가 어디에서 어떻게 경쟁해야 하는지 궁금해하고 있습니다. 지금은 빠르게 성장하고 있는 BESS 시장에서 최고의 기회가 어디에 있는지 파악하고 그에 대한 준비를 시작할 때입니다.

다음은 BESS 플레이어가 전략을 수립하는 데 도움이 되는 몇 가지 질문과 답변입니다.

주요 기회는 무엇입니까?

BESS와 관련된 기회를 파악하는 가장 좋은 방법은 애플리케이션과 사용자 규모별로 시장을 분류하는 것입니다. BESS에는 세 가지 부문이 있습니다. 일반적으로 30킬로와트시(kWh)에서 10MWh 범위의 비하인드 더 미터(BTM) 상업 및 산업 설비; 일반적으로 30kWh 미만인 BTM 주거용 설치(자료 1).

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우리는 이미 새로운 연간 용량의 대부분을 차지하는 유틸리티 규모의 BESS가 나머지 10년 동안 연간 약 29% 성장할 것으로 예상합니다. 이는 세 부문 중 가장 빠른 것입니다. 2030년에 예상되는 연간 유틸리티 규모 설치의 450~620기가와트시(GWh)는 유틸리티 규모의 BESS가 해당 연도 전체 시장의 최대 90%를 점유하게 할 것입니다(도표 2).

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FTM 설치 고객은 주로 유틸리티, 그리드 운영자 및 재생 에너지의 간헐성의 균형을 맞추거나 그리드 안정성 서비스를 제공하거나 그리드에 대한 비용이 많이 드는 투자를 연기하려는 재생 재생 개발자입니다. 이 부문의 BESS 제공업체는 일반적으로 수직 통합 배터리 생산업체 또는 대규모 시스템 통합업체입니다. 이들은 비용 및 규모, 신뢰성, 프로젝트 관리 실적, 그리드 최적화 및 거래를 위한 에너지 관리 시스템 및 소프트웨어 솔루션 개발 능력을 기준으로 차별화할 것입니다.

BESS 구축은 이미 대규모로 이루어지고 있습니다. 미국의 한 에너지 회사는 결국 6GWh의 용량을 가질 수 있는 BESS 프로젝트를 진행하고 있습니다. 에너지 안팎에서 사업적 관심을 갖고 있는 또 다른 미국 회사는 2022년에 BESS 배치에서 6.5GWh에 도달하여 이미 이를 넘어섰습니다. 현재 BESS에 쏟아지는 자금의 대부분은 에너지 공급자의 유연성을 높이는 서비스에 사용됩니다. 확고한 주파수 응답을 통해. 장기적으로 BESS의 성장은 단기 저장 요구 사항을 처리하기 위해 배터리가 필요한 태양열 공원과 풍력 발전 단지의 확장에서 더 많이 비롯될 것입니다.

FTM 유틸리티 규모 BESS의 수익 모델은 공급자가 진입하는 지역의 역학 관계에 크게 의존합니다. 대부분의 유틸리티 규모의 BESS 플레이어는 다양한 소스에서 수익을 모으거나 모으는 전략을 추구합니다. 보조 서비스, 차익 거래 및 용량 경매에 참여할 수 있습니다. 예를 들어, 영국의 많은 BESS 설치는 현재 주파수 제어와 같은 보조 서비스를 중심으로 이루어지고 있습니다. 이탈리아에는 국가의 재생 에너지 중심 용량 경매 중 하나에서 승리하여 돌파구를 찾은 BESS 플레이어가 있습니다. 독일의 기회는 비용이 많이 드는 그리드 업그레이드를 피하는 데 더 가깝습니다. FTM 유틸리티 부문에서 주목을 받은 BESS 플레이어는 단일한 전략을 사용하는 것보다 국가 및 규제에 개별적으로 대응하는 것의 가치를 이해했습니다.

상업 및 산업 부문의 가치는 어디에 있습니까?

상업 및 산업(C&I)은 두 번째로 큰 부문이며 13%의 CAGR로 예상되는 C&I는 2030년까지 연간 추가로 52~70GWh에 도달할 수 있을 것으로 예상됩니다.

C&I에는 4개의 하위 세그먼트가 있습니다. 첫 번째는 전기 자동차 충전 인프라(EVCI)입니다. 맥킨지 미래 모빌리티 센터(McKinsey Center for Future Mobility)에 따르면 EV는 2025년 전 세계 자동차 판매의 약 23%에서 2030년에는 45%로 급증할 것입니다. 이러한 성장은 일반 충전소와 슈퍼 차저의 급속한 확장을 필요로 하여 현재 그리드 인프라에 압력을 가하고 비용과 시간이 많이 소요되는 업그레이드를 필요로 합니다. 이를 방지하기 위해 충전소 회사와 소유주는 자신의 건물에 BESS를 설치하도록 선택할 수 있습니다. 원격 위치를 포함하여 더 많은 EVCI를 구축하기 위해 BESS 플레이어와 EV 생산자 간에 파트너십이 이미 형성되었습니다.

C&I의 다음 하위 부문은 통신 타워, 데이터 센터 및 병원과 같은 중요한 인프라입니다. 이 하위 세그먼트에서 납산 배터리는 일반적으로 전력이 재개되거나 디젤 발전기가 켜질 때까지 정전 시 무정전 전원 공급 장치를 통해 임시 백업을 제공합니다. 납산 배터리를 교체하는 것 외에도 리튬 이온 BESS 제품을 사용하여 덜 환경 친화적인 디젤 발전기에 대한 의존도를 줄일 수 있으며 옥상 태양광과 같은 재생 가능한 소스와 통합할 수 있습니다. 어떤 경우에는 배터리에 저장된 초과 에너지로 조직이 그리드 서비스를 통해 수익을 창출할 수 있습니다. 몇몇 통신 사업자와 데이터 센터 소유자는 이미 BESS가 제공하는 추가 혜택과 무정전 전원 공급 장치 솔루션으로 BESS로 전환하고 있습니다.

세 번째 하위 부문은 공공 인프라, 상업용 건물 및 공장입니다. 이 하위 세그먼트는 피크 저감, 현장 재생 에너지와의 통합, 자체 소비 최적화, 백업 애플리케이션 및 그리드 서비스 제공을 돕기 위해 주로 에너지 저장 시스템을 사용합니다. 우리는 BESS가 이 분야의 에너지 비용을 최대 80%까지 줄일 수 있는 잠재력이 있다고 믿습니다. BESS에 대한 주장은 수요 요금이 자주 적용되는 독일, 북미 및 영국과 같은 곳에서 특히 강력합니다.

마지막 C&I 하위 세그먼트는 광업, 건설, 석유 및 가스 탐사, 야외 축제와 같은 이벤트 등 열악한 환경으로 구성됩니다. 성장의 원천은 디젤 또는 가스 발전기에서 BESS 및 하이브리드 발전기와 같은 저배출 솔루션을 선호하는 고객들이 될 것입니다. 이 부문에서 채택을 주도하는 주요 요인은 다가오는 규정(유럽 위원회의 지속 가능성에 중점을 둔 Big Buyers 이니셔티브 및 2025년까지 건설 현장에 대한 순 제로에 대한 오슬로의 계획 포함)입니다. 전환하는 많은 회사는 즉시 BESS로 완전히 전환하는 대신 하이브리드 젠셋 솔루션으로 전환하는 것으로 시작할 것입니다.

BESS 주거 소비자 플레이는 어떻습니까?

2030년에 약 20GWh가 될 주거용 설치는 가장 작은 BESS 부문을 나타냅니다. 그러나 주거는 전통적인 가정용 스토리지에서 외딴 지역 사회의 마이크로그리드 생성에 이르기까지 다양한 영역에서 혁신과 차별화의 기회를 제공하는 매력적인 부문입니다. 판매 관점에서 BESS는 태양광 패널과 번들로 제공되거나 스마트 홈 또는 가정용 EV 충전 시스템에 통합될 수 있습니다. 맞춤형 제품은 주거 고객이 자급자족, 최적화된 자체 소비, 피크 전력 소비 감소와 같은 목표를 달성하는 데 도움이 될 것이며 이 부문에서 더 높은 마진을 의미할 수 있습니다. 대체 에너지 구매에 대한 최근 소비자 설문 조사에 따르면 BESS 제품에 대한 관심은 가격, 안전성 및 설치 용이성에서 시작하여 몇 가지 요인으로 귀결될 것입니다(그림 3).

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전략적 포지셔닝에 대해 어떻게 생각할 수 있습니까?

이와 같은 새로운 시장에서는 다양한 제품 및 서비스와 관련된 잠재적인 수익 및 마진을 파악하는 것이 중요합니다. BESS 가치 사슬은 배터리 셀 및 팩, 인버터, 하우징 및 시스템 균형의 기타 필수 구성 요소를 포함한 스토리지 구성 요소 제조업체에서 시작됩니다. 우리의 추정에 따르면 체인의 이 부분에 있는 공급자는 BESS 시장 이익 풀의 약 절반을 받게 됩니다.

그런 다음 BESS를 보다 유연하고 유용하게 만들기 위한 에너지 관리 시스템 및 기타 소프트웨어의 전반적인 설계 및 개발을 포함한 시스템 통합 활동이 있습니다. 우리는 이러한 통합업체가 사용 가능한 이익 풀의 25~30%를 추가로 얻을 것으로 기대합니다.

마지막으로, 수익 풀의 10~20%는 판매 법인, 프로젝트 개발 조직, 기타 고객 확보 활동 및 커미셔닝과 관련되어 있습니다(표 4).

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우리가 알아야 할 배터리 기술 분야에서 무슨 일이 일어나고 있습니까?

기술적인 관점에서 고객이 관심을 갖는 주요 배터리 지표는 주기 수명과 경제성입니다. 리튬이온전지는 고객의 니즈를 충족시켜 현재 주류를 이루고 있다. 니켈 망간 코발트 음극은 1차 전지 화학 물질이었지만 리튬 철 인산염(LFP)이 더 저렴한 옵션으로 추월했습니다. (리튬 인산철 고객은 에너지 밀도와 같은 특정 영역에서 LFP가 니켈 배터리만큼 강하지 않다는 사실을 기꺼이 받아들이는 것으로 보입니다.) 그러나 리튬은 희소하므로 다른 많은 흥미롭고 유망한 배터리 기술, 특히 나트륨 이온(Na-ion), 나트륨-황(Na-S), 금속 공기 및 흐름 배터리와 같은 셀 기반 옵션.

나트륨 이온은 주목해야 할 기술 중 하나입니다. 확실히 나트륨 이온 배터리는 몇 가지 중요한 측면에서 여전히 리튬 이온 배터리보다 뒤떨어져 있습니다. 나트륨 이온 배터리는 사이클 수명이 더 짧고(2,000–4,000 대 리튬의 경우 4,000–8,000) 에너지 밀도가 더 낮습니다(킬로그램당 120–160와트시 대 LFP의 경우 킬로그램당 170–190와트시). 그러나 나트륨 이온은 우리의 분석에 따르면 LFP보다 최대 20% 더 저렴할 가능성이 있으며 특히 제조 규모가 확장됨에 따라 기술이 계속 개선되고 있습니다. 또 다른 이점은 안전성입니다. 나트륨 배터리는 열폭주에 덜 취약합니다. 리튬 채굴이 환경에 미치는 영향이 크기 때문에 나트륨 이온 배터리에 대한 지속 가능성 사례도 있습니다.

이 모든 것이 나트륨 이온 배터리가 BESS 시장에서 점점 더 많은 점유율을 차지할 가능성을 높입니다. 실제로 최소 6개의 제조업체가 2023년에 나트륨 이온 배터리 생산을 시작할 것으로 예상됩니다. 분명히 공급자는 어떤 기술에 베팅할지 결정해야 합니다. 통합자는 배터리가 널리 보급됨에 따라 나트륨 이온 배터리로의 전환이 간단하도록 시스템을 설정하기를 원할 수 있습니다.

BESS 시장에서 성공을 위한 비결이 있습니까? 그렇다면 무엇입니까?

이것은 사용 가능한 많은 고객 세그먼트, 존재하는 다양한 비즈니스 모델, 임박한 기술 변화를 고려할 때 중요한 질문입니다. 다음은 시장에서의 성공에 기여할 수 있는 네 가지 조치입니다.

• 가치 사슬에서 부족한 요구 사항을 식별합니다.이와 같은 초기 산업에서는 기업이 유기적인 움직임을 통해서든 무기물적인 움직임을 통해서든 진입할 수 있는 다른 제품과 서비스에 대해 생각하는 데 비용을 지불합니다. 예를 들어, 시스템 통합업체가 사내에서 배터리 패키징을 수행하지 못하도록 막을 수 있는 것이 있습니까? 아니면 배터리 제조업체와 함께 새로운 셀 화학을 공동 개발하고 있습니까? 그 문제에 대해 배터리 제조업체가 유틸리티와 같은 특정 BESS 세그먼트에 호소하기 위해 시스템 통합 또는 서비스 기능을 추가하지 못하도록 막을 수 있는 것이 있습니까?

  소프트웨어는 탐구해야 할 특히 중요한 영역입니다. 스토리지 시스템의 가치는 단순한 하드웨어에서 시스템을 제어하고 향상시키는 소프트웨어로 발전하여 더 큰 고객 세그먼트와 더 높은 마진을 확보할 수 있는 기회를 열어줄 것입니다. BESS 플레이어는 이러한 기능을 조기에 개발해야 합니다.

• 공급망에서 탄력성을 구축하십시오.배터리 셀에서 인버터 및 제어 시스템의 반도체에 이르기까지 많은 중요한 BESS 구성 요소는 원자재 부족 및 규제 변경을 포함하여 다양한 소스에서 공급 충격을 받기 쉬운 복잡한 공급망에 의존합니다. 전략적 파트너십, 멀티 소싱 및 현지 소싱은 모두 공급망 전략을 정의할 때 고려해야 할 수단이며 잠재적인 기술 변화에 대한 계획을 잊지 말아야 합니다. BESS 구성 요소 외에도 시장에 있는 구성 요소의 또 다른 병목 현상은 특히 전면 미터 애플리케이션의 엔지니어링, 조달 및 건설(EPC) 기능 및 용량입니다. 대규모 BESS 설치를 준비하는 대형 EPC 플레이어와의 전략적 파트너십은 BESS 프로젝트의 성공적인 실행을 보장하는 데 매우 중요합니다.

• 가장 중요한 제품 기능에 집중하십시오.제품 사양은 고객이 관심을 갖는 것을 반영해야 합니다. 로드맵을 알려주는 고객 세그먼트 전략을 갖추면 모든 기능이 고객에게 중요할 확률이 높아집니다. 이러한 접근 방식은 BESS 시장에서 가격 경쟁이 영구적인 현실로 남아 있을 가능성이 높다는 점에서 특히 중요합니다. 올바른 제품 로드맵은 또한 회사가 속해 있는 모든 부문에서 고유한 판매 제안을 가질 가능성을 높입니다. 예를 들어, 시스템 아키텍처에 대한 올바른 결정을 내리고 기존 고객 인프라와 통합(예: 직류를 태양광 기술)은 많은 고객의 진입 장벽을 낮출 수 있습니다.

• 크게 생각하고 빠르게 움직입니다.BESS가 각광을 받고 수익이 빠르게 증가하기 시작하면서 지금은 안전하게 플레이할 때가 아닙니다. 시장이 고도로 세분화된 것은 사실이지만 일부 더 큰 업체들이 시장 점유율을 늘리기 시작하고 있는 것도 사실입니다. 이것은 모든 기업, 특히 10년 전에 연구 프로젝트로 시작하여 지금은 귀중한 지적 재산의 꼭대기에 앉아 있는 소규모 기업의 이해 관계를 높입니다. 이 회사들은 점유율을 높이고 더 큰 회사에 밀려나는 것을 피하기 위해 약간의 위험을 감수해야 할 것입니다.

BESS 시장은 폭발적인 발전 단계에 있습니다. 지금 움직이지 않는 플레이어는 놓칠 것입니다. 시장의 승자는 성공에 필요한 네 가지 요소를 보여주는 기업이 될 것입니다. 이러한 승자는 에너지 전환이 가속화됨에 따라 새로운 시장에서 가치를 창출할 것입니다.