에너지 부문의 차세대 기후 친화 기술들

부유식 수상 태양광 PV 출처 - 스톡

(2022.01.07) 장기적인 투자 생존 가능성을 테스트하기 위해 신속한 개발이 필요한 새로운 에너지 기술이 확인된다. 목표는 온실가스 배출량을 줄이는 것이며, 전력 부문은 가장 큰 기여자로서 광범위한 탈탄소화 기술의 중심에 있다. 풍력, 태양광과 같은 핵심 기술은 현재 널리 상용화되었지만 새로운 청정 에너지 기술은 지속적으로 개발되고 부상하고 있다. 파리 협정을 이행하겠다는 약속과 기술이 등장해야 한다는 압박을 감안할 때, 문제는 장기적인 투자 잠재력을 결정하기 위해 신규 기술 중 어느 기술에 R&D 포커스가 필요하냐는 것이다. 이를 염두에 두고 UN기후변화협약(UNFCCC) 기술 집행위원회는 전 세계적으로 혜택을 제공할 가능성이 높은 6개의 신흥 기술을 확인했으며 가능한 한 빨리 시장에 출시될 필요가 있다고 밝혔다. 6개의 기술은 다음과 같다. 

기본 에너지 공급 기술

부유식 수상 태양광 발전설비(PV)는 완전히 새로운 기술은 아니지만 완전히 상용화된 첨단 기술 준비 수준의 기술이 새로운 방식으로 결합되고 있다고 위원회는 말한다. 패널, 변속기와 인버터를 포함한 고정 평면 보트 및 태양광 PV 시스템이 그 예이다. 독립실행형, 또는 수력 발전 시설에 개조 형식으로 추가되거나 하이브리드로 제작될 때와 같은 방식으로 구축될 수 있다. 수상 태양광 PV는 제한된 비용 내에서 최대 25%의 추가 에너지 이득을 추적하도록 설계될 수 있다.

 

부유식 수상 풍력은 고정된 해상 풍력 타워보다 훨씬 깊은 주로 수심 50m 이하의 해안 심층 부근 지역에서 바다에서 발견되는 풍력 에너지 자원을 활용할 수 있는 잠재력을 제공한다. 주요 과제는 앵커링 시스템으로, 주로 투자를 받고 각각의 장단점을 갖는 잠수함과 해저 고정 설계, 두 유형을 연결하는 것이다. 위원회는 부유식 수상 풍력 설계가 수직 축 터빈보다 더 진보된 부유식 수평 축 터빈과 함께 다양한 기술 준비 수준에 있다고 말한다.

기술 활성화

녹색 수소는 난방, 산업에서의 사용과 연료로써 사용될 수 있는 요소로 자주 거론되고 있다. 그러나 수소가 어떻게 만들어지는지가 배출 영향에 매우 중요하다고 TEC는 지적했다. 비용은 규모의 경제에 의해 추동되는 전기, 그리고 더 중요하게는 전해조 가격 등 두가지 요인에 종속된다. 

 

미터 뒤의차세대 배터리와 솔리드 스테이트 리튬 메탈과 같은 유틸리티 스케일 저장소는 에너지 밀도, 배터리 내구성 및 안전 측면에서 기존 배터리 기술에 비해 큰 비한계(non-marginal) 개선을 제공하는 동시에 더 빠른 충전 시간을 가능하게 하고 있다고 위원회는 말한다. 생산규모를 성공적으로 조정할 수 있다면, 특히 자동차 시장에서는 수명이 다하고 오늘날의 기존 차량에 필적하는 주행 거리가 있는 배터리가 장착된 전기 자동차를 개발할 수 있기 때문에 이러한 사용이 혁신적일 수 있다.

 

위원회에 따르면 난방 또는 냉기를 위한 열 에너지 저장은 열 용량과 비용이 다른 다양한 재료로 전달될 수 있으며, 건물 및 경산업에 가장 큰 기여를 할 수 있다. 주거용 열 에너지 저장 시스템은 히트 펌프가 덜 효과적인 차갑고 낮은 습도 지역에 매우 큰 영향을 미칠 수 있으며, 향후 연구를 위한 또 다른 핵심 영역은 개발 중이며 새로 산업화된 국가 "콜드 체인"이다.

 

히트 펌프는 잘 확립된 기술이지만 성능과 효율성을 높이기 위해 개선된 냉매, 압축기, 열 교환기 및 제어 시스템과 같은 분야에서 혁신을 계속하고 있다. 연구에 따르면 저온실 가스 전기로 구동되는 히트 펌프는 난방 및 냉각 필요의 핵심 전략이다.

기타 신흥 기술

검토된 다른 기술은 공중 풍력과 해상 파도, 조수 및 해양 열 에너지 변환 시스템으로 일부 국가의 노력이나 하위 지역의 노력에 중요할 수 있지만 엔지니어링 및 비즈니스 사례 문제가 극복될 때까지는 글로벌 규모의 이점을 제공할 가능성이 낮다고 위원회는 말한다.

 

또 다른 신흥 기술은 탄소 포획 및 저장을 갖춘 바이오 에너지로, 이는 데모 단계를 지나 제한된 상업적 배포로 옮겨가고 있다. 이는 다른 완화 옵션에 비해 상대적으로 높은 비용이 요구되므로 환경 정책 이니셔티브에 의해 주로 견인되어야 하며, 다양한 연료 유형, CCS 접근, 대상 산업 등을 잠재적으로 포함하는 광범위한 실제 배포가 전제된다.

 

IEA와 IRENA를 인용해 위원회는 역내외 해상 풍력, 녹색 수소, 히트 펌프, 부유식 태양광 PV, 건물을 위한 열 저장 기술 등이 2030년까지 상업적으로 실행 가능해야 한다고 말한다. 또한 탄소 포집 및 저장이 가능한 바이오 에너지는 2030년대에 상업적으로 실행 가능해야 한다.

 

위원회는 또한 일부 기술 요구사항이 공유되는 반면 다른 기술 요구는 공유되지 않고 있으며, 파트너의 필요성을 강조하고 기술 정체는 공유 가속 프로젝트로 깨질 수 있다고 지적한다. 체계적인 혁신과 시장 활용 접근 방식이 필요하다.

 

출처 - Emerging climate technologies for the energy sector (smart-energy.com)

Emerging climate technologies for the energy sector