[지식정보] 토론토의 지역 에너지 활용: 심층수 냉각과 지열 교환 시스템

토론토의 심층수 냉각(DLWC. Deep Lake Water Cooling) 시스템과 지구 교환 지역 시스템(geo-exchange district system)에 대해 정리해본다. 이 자료는 토론토에서 최근에 열린 2023 ULI 춘계 모임 발표자료를 참조하였다.

북미에서 가장 큰 지역 에너지 시스템으로 꼽히는 DLWC 시스템은 온타리오 호수 바닥의 차가운 물을 활용하여 토론토 시내의 대부분을 냉각시킨다. 이 시스템은 일년 내내 물이 차가운 온타리오 호수로 5km, 수심 83m까지 이어지는 일련의 취수관으로 구성되어 있다. 이 시스템을 통해 냉각기의 전기 사용량을 90% 절감하고 냉각탑에 사용할 수 있는 1억 8,900만 갤런(7억 1,400만 리터)의 물을 절약했다. 현재 토론토 도심의 75개 건물이 이 시스템에 연결되어 있다.

지구 교환 지역 시스템(geo-exchange district system)은 지구 교환 히트 펌프와 지역난방시스템의 두 가지 개념의 조합이다. 지열을 교환하는 히트펌프는 전기 히트펌프로 지하수 또는 지하수와 열을 교환하기에 지열 히트 펌프 라고도 한다. 지표면 아래 지구의 온도가 일년 내내 8~12°C로 일정하게 유지되는 점을 이용한다. 이러한 이유로 지구 교환 열 펌프는 연중 매우 효율적인 난방 및 냉방 소스다. 토론토는 지하철 Springwater 라인의 마크햄(Markham)시 단독 주택단지 개발과 블로어-키플링(Bloor-Kipling(Six Points)) 전철역 일대 개발에 채택하고 있다.

자료:

https://urbanland.uli.org/sustainability/torontos-deep-lake-water-cooling-system-harnessing-the-depths-of-district-energy-for-large-scale-decarbonization/?utm_source=realmagnet&utm_medium=email&utm_campaign=HQ%20Urban%20Land%20%2005%2E22%2E23

https://en.futuroprossimo.it/2021/11/toronto-sostituisce-i-condizionatori-con-le-acque-profonde-del-lago-ontario/

https://www.washingtonpost.com/climate-solutions/interactive/2021/toronto-deep-latke-water-cooling-raptors/

https://www.powermag.com/improving-the-efficiency-of-torontos-district-heating-plant/

https://storymaps.arcgis.com/stories/4c62caf2f870460fb2f063fd9e59df72

https://www.toronto.ca/legdocs/mmis/2021/ta/bgrd/backgroundfile-166190.pdf

https://urbantoronto.ca/news/2019/02/six-points-redesign-lacking-vision-design-review-panel.36024

구글 지도

델코지식정보

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1. 토론토의 심층수 냉각(DLWC. Deep Lake Water Cooling) 시스템

토론토의 중심부 지하에서 혁명이 일어나고 있다. 번화한 거리와 우뚝 솟은 고층 빌딩 아래에서 파이프 네트워크가 기후 위기에 대처하고 있다. 토론토의 심층수 냉각(DLWC. Deep Lake Water Cooling) 시스템과 지속 가능한 개발에 대한 접근 방식을 바꿀 수 있는 잠재력에 대해 토론토에서 열린 2023 ULI 춘계 회의의 한 세션 결과를 소개한다.

DLWC 시스템은 지역화를 통한 보존을 강조하는 지역 에너지(district energy)의 힘을 입증하는 사례다. 장거리 송전으로 상당한 전력을 잃는 중앙 에너지(central energy)와는 달리 지역 에너지 시스템은 지역에서 전력을 생산한다. 이 접근 방식은 에너지 손실을 줄이고 오염을 최소화하며 효율성을 높여 온실가스 순 배출량 제로를 달성하는 데 필요한 규모의 탈탄소화를 위한 강력한 도구가 될 수 있다.

지역 에너지는 효율성과 신뢰성을 가능하게 한다. 공동의 목표를 달성하기 위해 당사자들을 하나로 모으는 조직의 파트너십이 중요하다.

게임 체인저 DLWC 시스템

북미에서 가장 큰 지역 에너지 시스템으로 꼽히는 DLWC 시스템은 온타리오 호수 바닥의 차가운 물을 활용하여 토론토 시내의 대부분을 냉각시킨다. 이 시스템은 일년 내내 물이 차가운 온타리오 호수로 5km, 수심 83m까지 이어지는 일련의 취수관으로 구성되어 있다.

이 시스템을 통해 냉각기의 전기 사용량을 90% 절감하고 냉각탑에 사용할 수 있는 1억 8,900만 갤런(7억 1,400만 리터)의 물을 절약했다. 현재 토론토 도심의 75개 건물이 이 시스템에 연결되어 있다.

지역 에너지의 미래: 펄 스트리트 발전소(Pearl Street Plant)

Enwave 회사가 히트펌프 플랜트로 확장 중인 펄 스트리트 증기 발전소(Pearl Street Plant)는 93만 ㎢의 사무실 공간을 순배출 제로로 전환하는 것과 맞먹는 상당한 저탄소 난방을 도시에서 가능하게 할 것이다. 이 발전소는 천연가스를 연료로 사용한다. 1925년에 건설되었으며, 2000년대 초반에 천연가스 연료로 전환되었다. 연간 약 1,000만 메가와트의 전력을 생산한다. Pearl Street Plant는 DLWC 시스템의 첫 번째 사용자로 다른 발전소로 확대될 예정이다. 온타리오 호수 물을 끌어들여, 추가적인 난방을 하면서, 자체 발전소 냉각에 사용한다.

토론토가 기후 위기를 극복하기 위해 지속적으로 진화함에 따라 DLWC의 확장 프로젝트가 진행 중이다. Enwave 회사는 온타리오 호수에 네 번째 취수관을 추가하여 기존 시스템과 병렬로 연결할 계획이다.

2. 지구 교환 지역 시스템(geo-exchange district system)

지구 교환 지역 시스템(geo-exchange district system)은 지하철 Springwater 라인의 마크햄(Markham)시 단독 주택단지 개발과 단지와 블로어-키플링(Bloor-Kipling(Six Points)) 전철역 일대 개발에서 채택되고 있다.

Springwater 라인은 토론토 지하철의 계획된 확장 라인이다. 이 라인은 셰퍼드선을 블루어-댄포스선의 스프링워터 역까지 연장하는 것으로, 2030년 개통을 목표로 하고 있다. 이 라인은 토론토의 북쪽 지역을 지하철로 연결하는 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

Springwater 전철 라인에 있는 마크햄(Markham)시는 단독주택 개발 지구를 개발했다. 지리적 교환 지구 시스템(geo-exchange district system)으로 에너지를 제공한다. 이 프로젝트는 마컴시 및 Mattamy Homes와 협력하여 진행되었다. 이 주택단지는 기존의 난방, 환기, 냉방 시스템(HVAC) 에 비해 온실가스 배출량을 90% 이상 절감했다.

Springwater 라인이 추가 개통될 Bloor-Kipling (Six Points) 전철역 인근 개발은 지리적 교환 지구 시스템이 적용되었다. 중앙 발전소가 있는 지리적 교환 지구에서 서비스를 제공하는 Bloor-Kipling(6포인트) 개발은 거의 순 제로 기준에 맞춰 지어졌다. 토론토 시와의 파트너십을 통해 기존 HVAC 시스템에 비해 80% 이상의 온실가스 절감 효과를 제공한다. 이 전철역은 이미 2호선 블루어-댄포스선과 5호선 셰퍼드선이 교차하는 역으로, 2002년 12월 17일에 개통되었다. 이 역은 토론토의 노스요크 지역의 블루어 스트리트와 키플링 애비뉴에 위치하고 있다. 여기에 Springwater 라인이 추가 개통되면 토론토의 북쪽 지역에서 시내로 이동하는 사람들에게 교통의 요충지로 자리매김할 것으로 예상된다.

지역 에너지는 탈탄소화를 위한 또 다른 도구를 제공한다. 파트너십이 핵심이다. 토론토와 그 밖의 지역의 부동산 에너지 사용자는 DLWC와 같은 시스템의 혜택을 누릴 수 있다. 지역 에너지 시스템은 실행 가능할 뿐만 아니라 대규모 탈탄소화를 위한 필수 도구이기도 하다.