저자: Cheng Cheng 및 Andrew Blakers, ANU
수소는 탈탄소화의 주요 역할을 하는 것으로 종종 설명되며 실제로 그렇습니다. 그러나 그것은 나중에 대규모로 사용될 것이며, 태양열 및 풍력 에너지보다 훨씬 낮은 수준에서 사용될 것입니다.
중국, 일본, 한국, 호주를 포함한 국가들은 수소 개발을 촉진하기 위한 국가 계획을 수립했습니다. 이러한 계획과 관련된 일부 논의는 한쪽으로 치우쳐져 있습니다.
청정 수소는 주로 태양열과 풍력 에너지에서 파생된 전기를 사용하여 물을 전기분해하여 만듭니다. 수소가 풍부한 화학 물질의 수출을 중심으로 거대한 새로운 산업이 건설될 것이라는 주장이 있습니다. 그러나 태양열 및 풍력 에너지 자원은 석유, 가스 및 석탄보다 훨씬 더 큰 규모로 이용 가능합니다. 대부분의 국가는 대부분의 전기를 생산할 수 있으며 필요한 대부분의 깨끗한 수소를 자체적으로 생산할 수 있습니다.
전 세계 배출량의 약 4분의 3을 제거할 수 있습니다. 간단히 도로 운송(전기 자동차) 및 난방(전기로 및 열 펌프)의 전기화와 함께 태양광 발전 및 풍력 에너지에서 무공해 전기를 생성합니다. 이들은 이미 널리 보급된 기성 기술입니다. 전기 자동차 및 히트 펌프 두 번 세 번 일곱 번 수소 연료 전지 차량과 수소 스토브의 열보다 각각 더 에너지 효율적입니다. 운송 전화 및 재생 가능한 난방은 훨씬 저렴하기 때문에 깨끗한 수소를 사용하는 것보다 훨씬 빠르게 발생합니다.
켜짐 사분의 삼 매년 전 세계적으로 새로 설치된 발전 용량 중 현재 태양광 발전 또는 풍력이 있습니다(호주에서는 이 수치가 99%임). 태양광 발전 및 풍력 에너지 비용은 낮고 계속 감소하고 있습니다. 대부분의 국가에서 태양열 및 풍력 에너지는 이제 가장 저렴한 전기 공급원입니다. 보관, 파견 및 요청 응답을 쉽게 할 수 있습니다. 균형 낮은 비용으로 침투율이 높은 태양열 및 가변 풍력 발전.
그렇다면 현재 에너지 부문에서 대규모 청정 수소의 역할이 있습니까? 짧은 대답은 그렇지 않다는 것입니다. 수소는 다양한 곳에서 사용할 수 있는 청정 에너지원입니다. 수소는 석탄이나 가스를 대체하여 전기를 생산하고, 석유를 수송하는 데 사용하고, 건물에 있는 가스를 사용하여 열을 제공할 수 있습니다. 그러나 태양열 및 풍력 에너지의 전기는 훨씬 더 나은 작업을 수행합니다.
수소는 스위스 군용 칼과 같습니다. 많은 작업을 수행하는 데 사용할 수 있지만 작업에 가장 적합한 도구는 드뭅니다. 녹색 수소는 전기분해, 압축, 충전, 연소를 통해 재생 가능한 에너지원에서 생산할 수 있습니다. 그러나 이 과정에서 에너지의 약 4분의 3이 손실됩니다.
교통 및 난방의 전기화의 주요 효과는 전력 수요를 증가시키는 것입니다. 최근 연구 호주의 전기 수요가 교통 및 난방의 전기화로 두 배가 될 것임을 보여주십시오. 이러한 추가 전력 수요는 태양열 및 풍력 에너지를 사용하여 충족될 수 있으므로 충분한 재생 가능 발전 용량이 필요합니다. 이것은 또 다른 질문을 제기합니다. 동아시아의 토착 재생 에너지 자원이 에너지 수요를 충족하기에 충분합니까?
대답은 예입니다.
일본은 적당한 수준의 태양열 및 풍력 에너지 자원을 보유하고 있습니다. 그러나 일본은 배타적 경제수역에 광범위한 해상 풍력 자원을 보유하고 있습니다. 14번 태양열 및 해상 풍력 자원은 100% 재생 가능한 전기로 현재 전력 수요를 충족하는 데 필요한 것보다 많으며 도로 운송, 난방 및 산업에 전기가 공급되는 경우 필요한 것보다 7배 더 많습니다.
중요한 것은 100% 재생 가능한 전기 시스템의 일반적인 비용은 균형 비용을 포함하더라도 현재 도매 전기 가격보다 저렴할 수 있다는 것입니다. 수소의 대량 수입은 불필요하며 국내 소스의 태양열 및 풍력 전기에 비해 훨씬 더 높은 전기 가격을 초래할 것입니다.
발전이 문제가 아니라면 예산을 편성하는 것은 어떻습니까? 동아시아에서 강 외 수력 발전 저장의 특정 저장 잠재력은 다음과 같습니다. 두가지 동아시아에서 100% 재생 에너지의 균형을 유지하는 데 필요한 것 이상입니다. 양수된 수력은 전 세계적으로 저장된 에너지의 99%를 차지하며 가변 전력 생산의 균형을 유지하는 데 사용할 수 있는 가장 저렴하고 가장 성숙한 대량 저장 방법입니다. 강에서 퍼낸 물은 자연 호수나 강 대신 작은 인공 저수지를 사용하여 관련 환경 및 사회적 영향을 줄입니다.
태양열, 풍력, 저장 및 운송은 가스 또는 석탄 화력 전기를 대체할 수 있을 뿐만 아니라 도로 운송, 난방 및 산업에 전기를 공급하는 데 필요한 추가 전기를 제공할 수 있는 저렴한 제로 배출 전기를 제공합니다. 이러한 배출원은 전 세계 배출량의 약 4분의 3을 차지합니다. 수소는 높은 비용과 낮은 효율성으로 인해 이 경로와 경쟁하기 어렵습니다.
그러나 수소는 직접 전기화가 불가능한 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다. 비행 및 운송에는 배터리가 유지할 수 없는 높은 에너지 밀도가 필요합니다. 수소는 산업용 제트 연료 및 운송 연료를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 수소는 또한 중요한 비료 및 화학 원료인 암모니아를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 수소는 철강 산업에서 코크스를 대체할 수도 있습니다.
감소된 전기를 사용하여 수소를 생산하고 바람과 햇빛이 지속적으로 감소하는 기간 동안 유지하고 에너지를 늘리는 것도 도움이 될 수 있습니다. 100% 재생 가능한 전력망에서 크게 중단된 전력에서 소량의 수소 생성이 가능합니다. 축소 저장이 필요하므로 전기 비용이 절감됩니다.
태양열 및 풍력 에너지는 이미 에너지 경쟁에서 승리했으며 동아시아 국가를 포함한 대부분의 국가에서 에너지 시스템을 지배할 것입니다. 수소는 미래의 청정 경제에서 확실히 중요할 것입니다. 그러나 관점을 유지하는 것이 중요합니다. 태양열 및 풍력 발전은 계속해서 훨씬 더 중요할 것입니다.
Cheng Cheng은 Australian National University의 공학 및 컴퓨터 과학 학부의 박사 과정 학생입니다.
Andrew Blakers는 호주 국립 대학교의 E2 공학 교수입니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”