Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers (한국자원공학회지)

The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers (한국자원공학회)
권호 표지

Preliminary Economic Analysis of Enhanced Geothermal System for Power Generation under FITs and RPS in Korea

신재생에너지 발전 차액지원과 의무비율할당을 고려한 국내 인공저류층 생성 지열발전의 경제성 예비 분석

  • 안은영 (한국지질자원연구원 정책연구실) ;
  • 송윤호 (한국지질자원연구원 지열연구실)
  • Received : 2010.02.11
  • Accepted : 2010.05.20
  • Published : 2010.06.30
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Abstract

We analyzed the economic feasibility of an enhanced geothermal system (EGS) for generating electric power on both pilot and commercial levels in Korea, under domestic feed-in tariffs (FITs) on other renewable energy sources and an international FIT on EGS. Considering the future imposition of a renewable portfolio standard (RPS) in Korea, we estimated the price of the geothermally generated electricity certificate by the levelized cost of electricity (LCOE), the unit power generation cost. A pilot-scale EGS with two production wells and one injection well of 5 km depth was profitable in all assumed cases of ongoing FITs on fuel cells and solar cells in Korea and on EGS in Germany. We showed the pilot power plant's size of 3.60 MW is possible with a 198.5 USD/MWh unit power generation cost in a 5% internal rate of return (IRR). The results of commercial-scale EGS were given for 5.40-27.00 MW plant sizes and 101.5-370.1 USD/MWh unit costs in various reservoir efficiencies. Above high reservoir efficiency of 60 kg/sec flow rate each production well, commercial EGS would be feasible under domestic and German FITs but, by increasing the IRR to 15%, the FIT standard electricity price should be set over that of Korea's present solar cell FIT. Before implementing a RPS, these presented electricity generation capacities and LCOEs could be considered to set the standard certificate and the electricity certificate price of geothermal electricity for more than 30 years.

우리나라에서 현재 타 에너지원에 적용하고 있는 발전차액지원(FIT) 기준가격과 국외 사례의 기준가격을 대상으로 실증 규모와 상업적 규모의 국내 인공 저류층 생성 지열발전에 대한 경제성을 분석하였다. 그리고 향후 신재생에너지 발전의무비율할당(RPS) 제도의 시행을 고려하여 발전소 수명 기간 동안의 균등화 전력비용(LCOE)로 예상 전력가격을 제시하였다. 분석결과 깊이 5 km의 생산정 2개와 주입정 1개의 실증(pilot) 규모 지열발전시스템에 서 단위 발전비용은 198.5원/kWh 이며 발전규모는 3.60 MW가 가능하고 현재 시행되고 있는 연료전지(기타 연료이 용)와 태양광(3 MW 이상)의 발전차액지원 기준가격과 독일의 지열발전 기준가격하에서도 경제성을 확보하는 것으로 나타났다. 그리고 생산정 6개와 주입정 4개의 상업규모 전력 생산 시 인공저류층 생성 효율에 따라 101.5-370.1원 /MWh의 단위 발전비용으로 5.40-27.00 MW의 지열발전이 가능할 것으로 나타났다. 그리고 인공저류층 생성 효율이 우수(공당 지열수 생산량 60 kg/sec) 이상인 경우 현재 국내 타에너지 및 외국 지열발전 기준가격에도 경제성을 가진다. 하지만 민간이 수행하는 경우를 고려한 15%의 수익률을 보장할 경우, 지열발전에 대해 현재 태양광 이상의 발전차액지원가격이 요구되었다. 30년 기간 이상의 신재생에너지 발전의무비율할당이 시행되는 경우, 앞서 제시한 지열발전 용량과 단위 발전비용이 해당 발전에 대한 의무비율설정과 단위 전력가격에 대한 기준이 될 수 있다.

Keywords

References

  1. 송윤호, 2010, 심부지열 활용기술연구-우리나라에서의 EGS 가능성-, 한국지질자원연구원, 한국석유공사, p. 152.
  2. 이근대, 부경진, 이창훈, 2005, 신.재생에너지 전력시장 활성화 방안, 에너지경제연구원 기본연구보고서 05-11, p. 242.
  3. 전력거래소, 2009, 2008년도 전력시장통계, http://www.kpx.or.kr/.
  4. 지식경제부, 2009, 신･재생에너지이용 발전전력의 기준가격 지침, 지식경제부 고시 제2009-207호
  5. Entingh, D.J., 2006a, DOE Geothermal Electricity Technology Evaluation Model (GETEM): Volume I - Technical Reference Manual, http://www1.eere.energy.gov/geothermal/ getem_manuals.html.
  6. Entingh, D.J., 2006b, DOE Geothermal Electricity Technology Evaluation Model (GETEM): Volume II - User's Manual for GETEM-2005, http://www1.eere.energy.gov/ geothermal/getem_manuals.html.
  7. Entingh D.J., 2006c, DOE Geothermal Electricity Technology Evaluation Model (GETEM): Volume III - Detailed Technical Appendixes, http://www1.eere.energy.gov/geothermal/getem_ manuals.html.
  8. Fouquet, D., 2009, Prices for Renewable Energies in Europe: Report 2009, European Renewable Energies Federation (EREP), p. 77
  9. US DOE, 2009, Revisions to GETEM Model, http://www1. eere.energy.gov/geothermal/getem_manuals.html.
  10. Verbruggena, A. and Lauber, V., 2009, "Basic concepts for designing renewable electricity support aiming at a fullscale transition by 2050," Energy Policy, Vol. 37, No. 12, pp. 5732-5743. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2009.08.044
  11. Wissing, L., 2009, Germany Country Report, presented at 21st IEA ExCo meeting, Madrid, Spain, May 1-2, 2009.