신재생 에너지 개별 기술의 동향을 알아보자!

1. 수력전기 및 풍력발전의 기술 동향

2020년 세계 재생 수력 발전 용량은 1,330 GW입니다. 전 세계 추정 수력 발전량인 연간 14,000 TWh의 3분의 1만 개발되고 있습니다. 신규 수력발전 사업은 지역사회 이전, 야생동물 서식지와 농경지 침수 등 파급효과가 커 지역사회의 반대에 직면해 있습니다. 환경 및 위험 평가를 포함한 허가 프로세스에서 환경 및 사회적 수용이 부족한 높은 비용과 리드 타임이 새로운 개발의 주요 과제입니다. 오래된 댐에 전력을 다시 공급하여 효율과 용량을 높이고 그리드의 응답 속도를 높이는 것이 일반적입니다. 1985년에 건설된 러셀 댐과 같은 기존 댐이 허용되는 경우는 피크 부하에 유용하거나 간헐적인 풍력 및 태양광 발전을 지원하는 펌프를 위한 "펌프 백" 시설이 있기 때문입니다. 급전이 가능한 전력은 VRE보다 더 가치 있기 때문에 캐나다와 노르웨이와 같이 대규모 수력 발전 개발을 가진 국가들은 수력이 제한된 이웃 국가들과 교역하여 그들의 송전망을 확장하기 위해 수십억 달러를 지출하고 있습니다.

풍력발전을 통한 전 세계 누적 설치 전력 생산능력은 3천 년 시작 이후 급격히 증가했으며, 2020년 말에는 733GW에 달했습니다. 2010년 이후 중국과 인도의 지속적인 호황에 힘입어 유럽과 북미의 전통시장 밖에서 전체 신규 풍력발전의 절반 이상이 추가됐습니다. 2015년 말, 중국에는 145 GW의 풍력이 설치되었습니다. 또한 2015년, 중국은 세계 풍력 발전 용량의 거의 절반을 설치했습니다. 풍력은 세계 모든 나라의 절반 이상에서 상업적으로 사용됩니다. 2020년까지 풍력 보급률은 덴마크 56%, 우루과이 40%, 리투아니아 36%, 아일랜드 35%, 포르투갈 23%, 영국 24%, 독일 23%, 스페인 20%, 그리스 18%, 스웨덴 16%, 유럽 연합 15%, 미국 8%, 중국 6%입니다.

2018년 11월, 스코틀랜드의 풍력 발전량은 한 달 동안의 전력 소비량보다 높았습니다. 2018년 말 전 세계 전력 사용량에서 풍력이 차지하는 비중은 4.8%로 4년 전의 3.1%에 비해 증가했습니다. 유럽에서는 2018년 기준 18.8%의 발전용량 점유율을 기록했습니다. 2018년, 다가오는 풍력 발전 시장은 중동, 라틴 아메리카, 동남아시아, 아프리카 전역에서 8%에서 10%로 상승했습니다.

2. 태양열 및 태양광 발전의 기술 동향

스페인 PS10 및 PS20 태양열 발전소의 태양광 타워의 태양광 열에너지 용량은 2012년 1.3GW에서 2017년 5.0GW로 증가했습니다. 스페인은 2.3 GW를 배치한 태양광 발전 분야에서 세계 선두를 달리고 있습니다. 미국은 1.4 GW의 태양광 발전 프로젝트가 가동되는 캘리포니아에 1.8 GW의 전력을 보유하고 있습니다. 미국 남서부 모하비 사막에 여러 발전소가 건설되었습니다. 2017년 기준으로 100 MW 이상의 배치는 4개국뿐입니다.

미국은 태양광 발전 및 집중 태양광 발전에 대한 초기 연구를 수행했습니다. 미국은 태양에 의해 생산된 전력분야에서 세계 최고의 나라들 중 하나이고 세계에서 가장 큰 공공시설 중 몇 곳을 사막 남서부에 가지고 있습니다.

세계에서 가장 오래된 태양열 발전소는 캘리포니아에 있는 354 메가와트 (MW) SEGS 화력발전소입니다. 이반파 태양광 발전 시스템(Ivanpah Solar Electric Generating System)은 라스베이거스에서 남서쪽으로 40마일(64km) 떨어진 캘리포니아 모하비 사막에 있는 태양광 발전 프로젝트로 총용량은 377 MW입니다. 가동 당시 세계에서 가장 큰 포물선 수조 플랜트이자 용융염 열에너지 저장장치를 갖춘 미국 최초의 태양광 플랜트였습니다.

개발도상국에서는 이집트, 멕시코, 모로코에서 통합 태양열/복합 사이클 가스 터빈 발전소를 위한 3개의 세계은행 프로젝트가 승인되었습니다.

태양광(PV)은 글로벌 용량이 2014년 말 177GW에서 2017년 385GW로 증가하는 등 빠르게 성장하고 있습니다. PV는 태양광을 전기로 변환하기 위해 태양 전지판으로 조립된 태양 전지를 사용합니다. PV 시스템은 소규모, 주거 및 상업용 옥상 또는 건물 통합 설비에서 대규모 유틸리티 규모의 태양광 발전소에 이르기까지 다양합니다. PV 기술은 결정성 실리콘이고, 박막 태양전지 기술은 전 세계 태양광 발전의 약 10%를 차지합니다. 최근 몇 년 동안 PV 기술은 전력 생산 효율을 개선하고, 와트당 설치 비용 및 에너지 회수 시간을 줄였으며, 2014년까지 최소 30개 시장에서 그리드 패리티에 도달했습니다. 건물 일체형 태양광 발전 또는 현장 PV 시스템은 기존의 토지와 구조물을 사용하고 그것이 소비되는 곳에서 가까운 전력을 생산합니다. 태양광 발전은 중국에서 가장 빠르게 성장했고 일본과 미국이 그 뒤를 이었습니다. 태양광은 2050년까지 세계 최대 전력 공급원이 될 것으로 예측되며 태양광과 집중형 태양광이 각각 16%, 11%의 기여도를 보일 예정입니다. 이를 위해서는 설치된 PV 용량을 4,600GW로 늘려야 하는데, 이 중 절반 이상이 중국과 인도에 배치될 것으로 예상됩니다.

3. 바이오 연료 및 지열의 기술 동향

브라질은 사탕수수로 만든 바이오 에탄올을 생산합니다. 이중 연료 서비스가 제공되는 일반적인 주유소에서는 알코올(에탄올)은 "A"로, 휘발유는 "G"로 표시되어 있습니다.

2017년 바이오 에너지 세계 용량은 109 GW였습니다. 바이오 연료는 2017년 전 세계 운송 연료의 3%를 공급하였습니다.

바이오 연료 혼합에 대한 규정은 국가 수준에서 31개국과 29개 주/도에 존재합니다.

1970년대부터 브라질은 에탄올 연료 프로그램을 통해 미국 다음으로 세계에서 두 번째로 큰 에탄올 생산국이자 세계 최대의 수출국이 되었습니다. 브라질의 에탄올 연료 프로그램은 현대적인 장비와 값싼 사탕수수를 원료로 사용하고, 남은 사탕수수 폐기물은 열과 전력을 생산하기 위해 사용됩니다. 브라질에는 더 이상 순수 휘발유로 달리는 경차들이 없습니다.

바이오젯은 장거리 비행으로 인한 이산화탄소 배출을 단기적으로 줄이는 데 중요할 것으로 예상됩니다.

2017년 전 세계 지열 용량은 12.9 GW였습니다. 지열 발전은 비용 효과적이고, 안정적이며, 지속 가능하고, 환경 친화적이지만, 역사적으로 지각판 경계 근처 지역에 국한되어 왔습니다. 최근의 기술 진보는 특히 가정용 난방과 같은 응용 분야에서 실행 가능한 자원의 범위와 크기를 확장하여 광범위한 개발 가능성을 열어주고 있습니다. 지열 우물은 지구 깊숙이 갇힌 온실가스를 배출하지만, 이러한 배출량은 보통 화석 연료의 배출량보다 에너지 단위당 훨씬 적습니다. 결과적으로, 지열 에너지는 화석 연료 대신 널리 사용될 경우 지구 온난화를 완화하는 데 도움을 줄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

2017년, 미국은 12.9 GW의 설치 용량을 가지고 지열 전기 생산에서 세계를 선도했습니다. 세계에서 가장 큰 지열 발전소 그룹은 캘리포니아의 지열 밭인 가이저에 위치해 있습니다. 필리핀은 미국에 이어 지열 발전량이 세계에서 두 번째로 많은 나라입니다.