Net-Zero 목표를 위해서는 가치 사슬 전반에 걸친 탈탄소화가 필요하다

탄소에 대한 세계 경제의 의존도를 제거하는 것은 믿을 수 없을 정도로 복잡하며 우리를 지속 가능한 미래로 이끌 "마법의 해결책"은 없다. 우리는 산업 가치 사슬의 모든 단계에서 문제를 해결해야 한다. 가치 사슬 전반에 걸쳐 적용되는 접근 방식의 조합만이 유틸리티 및 발전기를 포함한 산업이 야심찬 지속 가능성 목표를 달성하는 데 도움이 될 것이다. 가장 효과적인 솔루션은 탈탄소 경제로의 전환을 자연스럽게 추진하면서 이를 사용하는 산업 및 비즈니스를 위한 상업적 가치를 계속해서 창출하는 솔루션이 될 것이다. 이는 발전, 제조, 운송, 농업 및 난방과 같이 상당한 탄소배출을 발생시키는 산업에서 특히 그렇습니다. 더욱이 한 영역에서 가장 헌신적인 단계라도 사슬을 위아래로 유사한 노력과 짝을 이루지 않으면 효과가 없다. 예를 들어, 화석 연료에서 에너지를 생산하기 위해 이동하는 전기화는 저탄소 또는 제로 탄소 전기 생산 및 에너지 효율적인 프로세스와 협력할 때 배출량을 줄이는 데 훨씬 더 도움이 될 수 있다.

 

1. 그리드를 재생 가능 에너지로 전환

발전은 거의 모든 현대 산업 가치 사슬의 뿌리에 있지만 화석 연료를 기반으로 하는 기존 접근 방식은 높은 탄소 배출량과 관련이 있다. 진정으로 지속 가능한 사슬 아래의 전기화 노력을 위해서는 재생 가능한 소스의 전기로 전력을 공급받아야 한다. 육상 및 해상 풍력, 태양열, 수력 발전과 같은 재생 가능한 전력원은 이미 상당한 양의 발전량을 지속적으로 증가시키고 있다. 그러나 거의 모든 국가에서 전력망은 석탄이나 천연가스를 태우는 것과 같이 보다 예측 가능하고 일관되며 고탄소 전력원에 의해 지원된다. 탈탄소화에 대한 과제는 기저부하 전력의 안정적인 공급을 보장하는 동시에 배출 감소 문제를 해결하는 것이다. 탄소 집약적인 발전은 이미 단계적으로 폐지되고 있으며 앞으로 수십 년 동안 더 많은 단계에서 폐지되어야 한다. 그러나 언급한 바와 같이 이는 그리드에 대한 도전과제이다. 재생 가능한 전력 소스는 일반적으로 기존 소스보다 더 다양하고 날씨에 따라 달라지며 이로 인해 그리드가 불안정해질 수 있다. 배터리 저장 및 동기식 콘덴서와 같은 기술은 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있지만, 그리드는 복잡한 시스템이며 이러한 기술을 올바르게 적용하는 것이 항상 간단한 것은 아니다. 특히 탈탄소화 시대에 실제 재생 가능한 전력망 안정성에 대한 더 나은 이해를 개발하기 위해 ABB는 최근 독일의 Fraunhofer 풍력 에너지 시스템 연구소(IWES)와 협력하여 세계 최대 모바일 그리드 시뮬레이터 구축을 시작했다. 이 시뮬레이터는 2023년에 작동을 시작하고 다양한 조건에서 그리드 안정성을 테스트할 수 있다. 재생 가능한 자원에서 더 많은 에너지를 사용하는 결과를 더 잘 이해하고 그리드의 탈탄소화와 관련된 문제를 극복하기 위해 전 세계적으로 이와 같은 노력이 필요하다.

 

2. 효율성과 지속 가능성

탈탄소화를 해결하기 위해 단순히 전기화를 채택하는 것만으로는 충분하지 않다. 솔루션도 효율적이어야 합니다. 국제 에너지 기구(IEA)는 효율성을 순 제로(net zero)를 향한 세계 여정의 "첫 번째 연료"로 설명하며 기존 기계를 보다 효율적으로 작동하도록 전환하는 것이 경제적 생존 가능성을 희생하지 않으면서 배출량을 줄이는 효과적인 방법이라고 지적한다. 전기 모터는 드라이브 효율성을 위한 기술 개선의 가능성을 보여주는 훌륭한 예다. 이 모터는 거의 모든 산업 분야에 사용되며, 압축기, 팬, 컨베이어, 펌프 및 기타 기계에 전력을 공급하는 발전 분야에도 사용된다. 그것들은 너무 일반적이어서 산업용 전기 모터만으로도 전 세계 에너지 소비의 45%를 차지한다. 그 중 대부분은 탄소 집약적 소스이다.

현재 전 세계에서 실행 중인 수백만 개의 구형 모터 중 많은 수가 최신 설계보다 효율성이 떨어지며 결과적으로 에너지를 낭비하고 있다. 모터가 완료하는 작업에 필요한 속도와 속도를 정확하게 일치시킬 수 있도록 하는 가변 속도 드라이브 또는 VSD와 결합된 최신 모터를 도입하기만 하면 산업(및 일부 발전소)은 다음과 같이 전력 사용량을 1/4만큼 줄일 수 있다.

 

이것은 부분적으로 속도와 전력 소비 사이의 반직관적인 관계 때문이다. 절반 속도로 작동하는 모터는 최고 속도로 작동하는 모터가 사용하는 에너지의 1/8만 소비한다. 이러한 이유로 속도를 조금만 줄여도 상당한 전력 절감 효과를 얻을 수 있다. 그럼에도 불구하고 현재 전 세계 산업용 모터의 약 23%만이 VSD와 쌍을 이루며 지속적으로 최고 속도로 작동하고 필요한 것보다 더 많은 에너지를 소비한다. 기계 자체의 효율성 향상 외에도 데이터 및 디지털 서비스를 통해 전체 시설을 보다 효율적으로 운영할 수 있다. 최신 장비의 센서는 온도, 진동 및 기타 수많은 변수의 편차를 감지하여 전기가 낭비되는 영역을 식별하고 운영자는 이러한 문제를 해결할 수 있다. 이러한 개선으로 인해 발전소를 비롯한 여러 시설의 운영 및 유지 관리에 상당한 차이가 생겼다.

 

예를 들어, 스웨덴 Munksund에 있는 제지 공장의 의사 결정권자는 시설의 효율성을 개선하려고 했지만, 현장에 2,400개의 모터가 있어 어떤 것을 교체해야 하는지 알기가 어려웠다. 회사는 효율적인 에너지 사용을 위해 최선을 다하고 있으므로 많은 모터가 이미 고효율 표준에 도달했다. 현대식 모터 구동 패키지로 교체하면 가장 큰 이점을 얻을 수 있는 모터를 식별하기 위해 이 시설은 종합적인 상태 모니터링 프로젝트를 수행하기 위해 ABB와 계약했다. 엔지니어는 온도, 작동 패턴, 스트레스 수준 및 기타 변수에 대한 데이터를 안전하게 수집하여 성능의 장기적인 추세를 식별했다. 이러한 통찰력을 바탕으로 엔지니어는 교체가 필요한 모터와 드라이브를 식별하고 교체할 특정 모델을 권장하며 매년 절약할 수 있는 에너지의 양을 정확히 계산했다.

 

3. 미래의 응용

탄소 배출을 구체적으로 다루기 위해 오늘날의 기술을 사용하여 즉시 취할 수 있는 많은 조치가 있다. 그러나 넷제로가 미래의 목표라는 점을 감안할 때 신흥 기술이 할 수 있는 역할도 고려해 볼 가치가 있다. 예를 들어, 수소는 탄소 제로 대안 연료로 진지하게 채택되기 시작했다. 수소는 전기화 기술이 아직 항공과 같은 특정 요구 사항을 충족할 수 없는 응용 분야에 이상적으로 적합하다. 수소 경제 구축 성공의 열쇠는 디지털화된 인프라를 통해 생산, 유통, 활용을 효율적으로 관리하는 것이다. 탈탄소화에서 중요한 역할을 할 수 있는 또 다른 기술은 탄소 포집 및 저장 기술이다. 이 분야는 아직 성숙하지 않았지만, 인상적인 속도로 계속 발전하고 있다. 예를 들어, 향상된 탄화수소 회수 및 이산화탄소의 직접적인 공기 포집의 최근 발전은 이 기술이 도달할 수 있음을 시사한다. 탄소는 일단 포획되면 안전하게 격리하거나 대체 연료 및 건축 자재 생산과 같이 생산적으로 사용할 수 있다. 발전기는 이러한 움직임의 최전선에 설 수 있는 기회가 있다.

 

탄소는 전 ​​세계 모든 국가에서 거의 모든 유형의 산업 공정과 밀접하게 연관되어 있다. 이러한 연결을 풀고 탄소를 더 깨끗한 대안으로 교체하는 것은 어려운 일이지만 유틸리티 및 발전기는 이미 그 역할을 수행하고 있음을 입증했다. 기술의 발전은 상업적 가치를 유지하는 것이 순 제로에 도달하는 데 장애가 되지 않는다는 것을 의미한다.

 

이 기사를 통해 가치 사슬 단계에서 탄소를 절감하는 방법에 대해서 알 수 있었다.

 

출처 : https://www.powermag.com/net-zero-goals-require-decarbonization-across-the-value-chain/