재생에너지의 미래

태양광

햇빛을 전기 에너지로 변환하는 것은 태양광발전(PV) 또는 태양열 발전(CSP)의 두 가지 방식으로 발생합니다. 가장 보편적인 방식인 태양광발전은 태양광 패널을 사용해 햇빛을 모아 전기에너지로 변환한 후 배터리에 저장해 다양한 용도로 활용하는 방식이다.

재료 가격 하락과 설치 공정의 발전으로 인해 태양광 발전 비용은 지난 10년 동안 거의 90% 감소하여 접근성과 비용 효율성이 더욱 높아졌습니다.1 이를 더욱 촉진하는 것은 더 가벼운 태양열을 생산하는 차세대 태양광 PV 기술입니다. 햇빛이 약한 기간에도 전기를 생산할 수 있는 보다 유연하고 강력하며 효율적인 태양광 패널입니다.

태양 에너지 발전은 일관된 분배를 위해 에너지 저장 시스템(ESS)에 의존합니다. 따라서 발전 용량이 증가함에 따라 저장 시스템도 이에 맞춰야 합니다. 예를 들어, 그리드 규모의 에너지 저장을 지원하기 위해 흐름 배터리 기술이 개선되고 있습니다. 저렴하고 안정적이며 확장 가능한 형태의 ESS인 플로우 배터리는 한 번 충전으로 수백 메가와트 시간의 전기를 저장할 수 있습니다. 이를 통해 유틸리티는 생산이 낮거나 생산되지 않는 기간 동안 에너지를 장기간 저장할 수 있어 부하를 관리하고 안정적이고 탄력적인 전력망을 구축하는 데 도움이 됩니다.

ESS 기능 확장은 점점 더 중요해지고 있습니다.탈탄소화재생에너지 발전용량 확대에 따른 청정에너지 미래를 위한 노력과 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2023년 한 해에만 재생에너지가 전 세계 용량을 50% 늘렸고, 태양광발전은 그 용량의 3/4을 차지했다. 그리고 2023년부터 2028년까지 재생 가능한 전력 용량은 7,300기가와트 증가할 것으로 예상되며, 태양광 PV와 육상 풍력 사용량은 2028년까지 인도, 브라질, 유럽 및 미국에서 현재 수준보다 최소 두 배 이상 증가할 것으로 예상됩니다.2

바람

인간은 여러 세대에 걸쳐 풍력을 이용해 기계 및 전기 에너지를 생산해 왔습니다. 깨끗하고 지속 가능하며 비용 효율적인 전력원인 풍력 에너지는 생태계에 미치는 영향을 최소화하면서 전 세계적으로 재생 에너지 전환을 늘릴 수 있는 엄청난 잠재력을 제공합니다. IEA 예측에 따르면 풍력 발전량은 20283년까지 두 배 이상 증가해 350기가와트(GW)에 달할 것으로 예상되며, 중국의 재생 가능 에너지 시장은 2023년에만 66% 증가할 것으로 예상됩니다.4

풍력 터빈은 가정용 풍차와 같은 소규모에서 풍력 발전 단지용 유틸리티 규모로 진화했습니다. 그러나 풍력 기술의 가장 흥미로운 발전 중 일부는 해상 풍력 발전 분야이며, 많은 해상 풍력 프로젝트가 더 깊은 바다로 항해하고 있습니다. 더 강력한 해상 풍력을 활용하여 해상 풍력 발전 용량을 잠재적으로 두 배로 늘리기 위해 대규모 풍력 발전 단지가 개발되고 있습니다. 2022년 9월, 백악관은 2030년까지 30GW의 부유식 해상 풍력 발전을 배치할 계획을 발표했습니다. 이 계획은 1,000만 가구에 더 많은 청정 에너지를 제공하고, 에너지 비용을 낮추고, 청정 에너지 일자리를 지원하고, 국가의 의존도를 더욱 줄일 예정입니다. 화석 연료에 대해.5

더 많은 청정 에너지가 전력망에 통합됨에 따라 재생 가능 에너지 생산을 예측하는 것은 안정적이고 탄력적인 전력 공급을 관리하는 데 중요해졌습니다.재생에너지 예측기반으로 구축된 솔루션입니다.AI, 센서,기계 학습,지리공간 데이터, 고급 분석, 동급 최고의 날씨 데이터 등을 통해 풍력과 같은 가변 재생 에너지 자원에 대한 정확하고 일관된 예측을 생성합니다. 보다 정확한 예측은 운영자가 더 많은 재생 가능 에너지 기술을 전력망에 통합하는 데 도움이 됩니다. 생산을 늘리거나 줄일 시기를 더 잘 예측하여 효율성과 신뢰성을 향상시키고 운영 비용을 절감합니다. 예를 들어 오메가 에너지아예측 정확도 향상을 통한 재생에너지 활용도 향상—풍력의 경우 15%, 태양광의 경우 30%입니다. 이러한 개선은 유지 관리 효율성을 높이고 운영 비용을 최소화하는 데 도움이 되었습니다.

수력발전

수력 에너지 시스템은 강과 하천의 흐름, 해양 및 조력 에너지, 저수지 및 댐을 포함한 물의 움직임을 사용하여 터빈을 회전시켜 전기를 생성합니다. IEA에 따르면 수력은 곧 다가올 흥미진진한 신기술과 함께 2030년까지 최대 청정 에너지 공급업체로 남을 것입니다.6

예를 들어, 소규모 수력 발전은 미니 및 마이크로 그리드를 사용하여 농촌 지역과 더 큰 인프라(예: 댐)가 실현 가능하지 않은 지역에 재생 에너지를 제공합니다. 펌프, 터빈 또는 수차를 사용하여 작은 강과 하천의 자연 흐름을 전기로 변환하는 소규모 수력은 지역 생태계에 최소한의 영향을 미치면서 지속 가능한 에너지원을 제공합니다. 많은 경우, 지역 사회는 중앙 집중식 전력망에 연결하여 생산된 잉여 전력을 다시 판매할 수 있습니다.

2021년에 국립 재생 에너지 연구소(NREL)는 기존 재료보다 부식성이 적고 재활용성이 뛰어난 새로운 열가소성 복합 재료로 만든 터빈 3개를 뉴욕시의 이스트 리버에 배치했습니다. 새로운 터빈은 이전 터빈과 동일한 시간에 동일한 양의 에너지를 생성했지만 눈에 띄는 구조적 손상은 없었습니다.7 극한 조건 테스트는 여전히 필요하지만 이 저렴하고 재활용 가능한 재료는 다음과 같은 경우 수력 발전 시장에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다. 널리 사용되도록 채택되었습니다.

지열

지열 발전소(대규모)와 지열 히트 펌프(GHP)(소규모)는 증기나 탄화수소를 사용하여 지구 내부의 열을 전기로 변환합니다. 지열 에너지는 한때 위치 의존적이어서 지각 깊은 곳의 지열 저장소에 접근해야 했습니다. 최신 연구는 지열을 위치에 구애받지 않게 만드는 데 도움이 됩니다.

향상된 지열 시스템(EGS)은 필요한 물을 지구 표면 아래에서 물이 없는 곳으로 가져와 이전에는 불가능했던 지구 곳곳에서 지열 에너지 생산을 가능하게 합니다. 그리고 ESG 기술이 발전함에 따라 지구의 무궁무진한 열 공급을 활용하면 모든 사람에게 깨끗하고 저렴한 에너지를 무제한으로 제공할 수 있는 잠재력이 있습니다.

바이오매스

바이오에너지는 식물, 조류 등 유기물질로 구성된 바이오매스로부터 생성된다. 바이오매스가 실제로 재생 가능한 것으로 종종 논란이 되지만, 오늘날의 바이오에너지는 배출이 거의 없는 에너지원입니다.

바이오디젤과 바이오에탄올을 포함한 바이오연료의 개발은 특히 흥미롭습니다. 호주의 연구원들은 유기 물질을 지속 가능한 항공 연료(SAF)로 전환하는 방법을 모색하고 있습니다. 이는 제트 연료의 탄소 배출량을 최대 80%까지 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.8 미국 에너지부(DOE)의 바이오에너지 기술 사무소(BETO)는 바이오에너지 및 바이오제품 생산의 비용과 환경 영향을 줄이는 동시에 환경을 개선하는 데 도움이 되는 기술을 개발하고 있습니다. 품질.9

재생에너지의 미래를 뒷받침하는 기술

청정 에너지 경제는 환경 요인에 취약한 재생 에너지원에 의존하며 더 많은 에너지가 전력망에 통합됨에 따라 이러한 위험을 관리하는 데 도움이 되는 기술이 중요합니다. IBM Environmental Intelligence는 운영 및 확장된 공급망 전반에 걸쳐 잠재적인 중단을 예측하고 사전에 위험을 줄여 조직이 탄력성과 지속 가능성을 높이는 데 도움을 줄 수 있습니다.

1 태양광 패널 가격이 급락하면서 화석 연료는 '더 이상 쓸모없어지고 있다'(ibm.com 외부 링크), The Independent, 2023년 9월 27일.

2 재생 가능 전력의 대규모 확장으로 COP28에서 설정한 글로벌 3배 증가 목표 달성의 문이 열림(ibm.com 외부 링크), International Energy Agency, 2024년 1월 11일.

3바람(ibm.com 외부 링크), International Energy Agency, 2023년 7월 11일.

4재생에너지—전기(ibm.com 외부 링크), International Energy Agency, 2024년 1월.

5미국 해상 풍력 에너지 확장을 위한 새로운 조치(ibm.com 외부 링크), The White House, 2022년 9월 15일.

6수력발전(ibm.com 외부 링크), International Energy Agency, 2023년 7월 11일.

72021년 수력 발전의 10가지 중요한 성과(ibm.com 외부 링크), National Renewable Energy Laboratory, 2022년 1월 18일.

8 삶을 위해 건설된 미래에 힘을 실어주기 위해(ibm.com 외부 링크), Jet Zero Australia, 2024년 1월 11일 접속.

9재생 가능한 탄소 자원(ibm.com 외부 링크), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, 접속일: 2023년 12월 28일.