지속 가능한 에너지는 미래 세대의 에너지 공급을 위태롭게하고 환경을 해치지 않으면 서 현재의 수요를 충족시킬 수있는 에너지 공급 장치입니다. 그것은 에너지의 생성, 분배 및 사용을 다룬다. 에너지 생산에서는 재생 가능 에너지에 의존하고, 다른 한편으로는 에너지 효율을 높이고 있습니다. 화석 연료에서 지속 가능한 에너지 공급으로 전환하는 것을 에너지 전환이라고합니다.
정의
지속 가능한 에너지의 개념에 대한 많은 정의가 제시되었는데,
“구체적으로, 자신의 필요를 충족시키기 위해 미래 세대의 능력을 손상시키지 않으면 서 현재의 필요를 충족시킬 수있는 에너지의 비율 […] 지속 가능한 에너지는 재생 가능 에너지와 에너지 효율이라는 두 가지 핵심 요소를 가지고있다. 에너지 효율 파트너쉽.
“한편으로는 에너지 집약적 인 재화와 서비스의 공평한 가용성과 미래 세대를위한 지구의 보전 사이의 역동적 인 조화,”해결책은 다음과 같은 능력을 발휘할 것입니다 지속 가능한 에너지 원 및 에너지를 전환하고 사용하는보다 효율적인 방법을 제공합니다. – MIT Press에서 출판 한 JW Tester et al.의 지속 가능한 에너지.
“장기간, 바람직하게는 100 년 동안 소비되는 에너지의 상당 부분을 추출 할만큼 충분히 큰 규모로 자원을 이용할 수있는 에너지의 생성 및 보전 원천 – 녹색을 촉진하는 비영리 단체 인 Invest 기술.
“인간의 생애 동안 자연적으로 재생 될 수있는 에너지의 양은 추출이 환경에 장기적인 위험을 초래하지 않습니다. – Jamaica Sustainable Development Network.
이러한 정의는 지속 가능 에너지의 개념이 대체 에너지 또는 녹색 에너지와 같은 재생 가능 에너지와 관련된 다른 개념과 크게 다르다는 것을 보여줍니다. 에너지 원이 지속 가능한지 여부는 에너지를 제공하는 능력에 달려 있습니다. 에너지를 오랜 시간 동안. 지속 가능한 에너지는 무한한 기간 동안 에너지 원의 방대한 사용을 저해하지 않을 정도로 충분히 낮다면, 환경에 일정 수준의 오염을 일으킬 수 있습니다. 지속 가능한 에너지의 개념은 “저탄소 경제”의 개념과도 다르며, 이는 훨씬 제한된 의미에서만 지속될 수 있습니다 (대기에서 화석 기원의 CO2를 추가하지 않는 것).
복잡한 문제
소개에서 보았 듯이 주어진 에너지를 지속 가능한 에너지로 분류하는 것이 쉽지는 않습니다. 우리는 생산과 에너지 소비의 전주기를 고려하여 가능한 가장 포괄적 인 비전을 채택해야합니다. 1 차 에너지만을 고려하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 생산 단위 (특히 전기 …) 제조에 사용되는 모든 재료와 이들의 작동 수명을 고려해야합니다.
예를 들어, 재생 가능 에너지 (태양열, 풍력 …)는 많은 양의 금속을 필요로합니다. 또한, 태양 또는 풍력 발전의 간헐적 특성은 전기 저장 기술의 개발을 필요로합니다. 그러나 가장 효율적인 저장 기술은 보유량이 제한적인 리튬의 사용을 기반으로합니다.
원자력 지지자들은 온실 가스 배출량이 거의 없다고 주장한다. 그러나 가압 경수로 및 지르코늄의 핵연료 우라늄은 이들 원자로의 연료를 둘러싸고있는 외장 제조에 한계가있다. 원자력 발전소의 건설 및 폐기물 처리의 생태 발자국은 말할 것도없고 핵 사고 나 핵 확산의 위험에 대해서도 이야기하지 않습니다.
신 재생 에너지 기술
신 재생 에너지 기술은 일반적으로 세계 에너지 안보에 기여하고, 화석 연료 자원에 대한 의존도를 줄이며, 온실 가스를 완화 할 수있는 기회를 제공함으로써 지속 가능 에너지에 필수적인 요소입니다. 국제 에너지기구 (International Energy Agency)
개념적으로, 재생 가능 기술의 3 세대를 정의하여 100 년 이상을 달성 할 수 있습니다.
1 세대 기술은 19 세기 말 산업 혁명에서 비롯되었으며 수력 발전, 바이오 매스 연소 및 지열 발전 및 열을 포함합니다. 이러한 기술 중 일부는 여전히 널리 사용되고 있습니다.
2 세대 기술은 태양열 가열 및 냉각, 풍력, 현대적인 형태의 바이오 에너지 및 태양 광 발전을 포함합니다. 이들은 1980 년대 이후 연구, 개발 및 시연 (RD & D) 투자의 결과로 시장에 진입하고 있습니다. 초기 투자는 1970 년대의 석유 위기 (1973 년과 1979 년)와 관련된 에너지 안보 문제로 촉발되었지만 이러한 재생 에너지의 지속적인 호소는 적어도 부분적으로 환경 편익 때문이다. 많은 기술은 재료에 상당한 진보를 반영합니다.
3 세대 기술은 아직 개발 중이며 첨단 바이오 매스 가스화, 바이오 리파이너리 기술, 태양열 발전 집중, 건식 암석 지열 및 해양 에너지를 포함합니다. 나노 테크놀로지의 진보 또한 중요한 역할을 할 수 있습니다.
– 국제 에너지기구, 글로벌 에너지 공급 장치의 RENEWABELES, IEA Fact Sheet
1 세대 및 2 세대 기술이 시장에 진입했으며, 3 세대 기술은 공공 부문이 역할을 수행하는 장기간의 연구 개발 약속에 크게 의존합니다.
세계의 에너지 공급을 탈탄 화하는 가장 저렴하고 신속한 경로를 결정하기 위해 다양한 전문가와 기관의 다양한 비용 편익 분석 작업이 수행되었습니다. 이 주제는 특히 원자력의 역할에 관한 상당한 논란 중 하나입니다.
1 세대 기술
1 세대 기술은 자원이 풍부한 지역에서 가장 경쟁력이 있습니다. 그들의 미래 사용은 특히 개발 도상국에서 가능한 자원 잠재력의 탐색과 환경 및 사회적 수용과 관련된 문제의 극복에 달려있다.
– 국제 에너지기구, 글로벌 에너지 공급 장치의 RENEWABELES, IEA Fact Sheet
재생 에너지의 원천 중 수력 발전소는 수명이 길다는 장점이 있습니다. 기존의 많은 공장이 100 년 이상 운영되어 왔습니다. 또한 수력 발전소는 깨끗하고 배출 가스가 거의 없습니다. 대규모 수력 발전소에 대한 비판은 저수지가 계획되어있는 사람들의 탈구와 저수지의 건설 및 범람 중 상당량의 이산화탄소 배출을 포함합니다.
그러나 높은 배출은 따뜻한 (열대) 지역의 얕은 저수지와 만 연관되어 있으며 수력 터빈 기술의 최근 혁신으로 인해 저수익 수력 발전 프로젝트의 효율적인 개발이 가능하다는 사실이 밝혀졌습니다. 일반적으로 수력 발전소는 다른 발전 유형보다 수명주기 배출이 훨씬 적다. 19 세기와 20 세기의 전성기 동안 발전을 거듭 한 수력 발전은 21 세기 발전의 부활을 경험하고있다. 가장 큰 수력 발전의 분야는 아시아의 호황을 누리고있는 경제입니다. 중국은 개발 리더이다. 그러나 다른 아시아 국가들은 수력 발전을 빠른 속도로 진행하고있다. 이러한 성장은 특히 수입 된 에너지에 대한 에너지 비용의 증가와 국내 생산, 청정, 재생 및 경제적 생산에 대한 광범위한 욕구에 기인합니다.
지열 발전소는 하루 24 시간 가동되어 기본 부하 용량을 제공 할 수 있으며, 지열 발전 잠재력은 향후 30 년 동안 85GW로 추정됩니다. 그러나 지열 발전은 미국, 중미, 동 아프리카, 아이슬란드, 인도네시아 및 필리핀을 비롯한 세계의 제한된 지역에서만 이용할 수 있습니다. 지열 에너지 비용은 1970 년대에 건설 된 시스템에서 크게 떨어졌습니다. 지열 발열은 지열을 생산하는 많은 국가 또는 자원이 낮은 온도의 다른 지역에서 경쟁력을 가질 수 있습니다. 향상된 지열 시스템 (EGS) 기술은 천연 대류 열수 자원을 필요로하지 않으므로 자원이 매우 큰 경우 이전에 지열에 적합하지 않은 지역에서 사용할 수 있습니다. EGS는 현재 미 에너지 부 (Department of Energy)에서 연구 중이다.
바이오 매스 연탄은 숯 대신에 개발 도상국에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 기술은 거의 모든 식물 물질을 숯의 발열량이 약 70 % 인 압축 연탄으로 전환하는 작업을 포함합니다. 대규모 연탄 생산의 예는 비교적 적습니다. 콩고 민주 공화국 동부의 키부 (Kivu) 북부 지역에서는 숯 생산을위한 산림 벌채가 산 고릴라 서식지에 가장 큰 위협으로 간주되는 것을 제외하고는 예외입니다. 비 룽가 국립 공원의 직원은 3500 명 이상의 사람들을 성공적으로 훈련 시켜서 바이오 매스 연탄을 생산함으로써 국립 공원 내에서 불법적으로 생산 된 숯을 대체하고 분쟁 지역에서 극심한 빈곤층에 거주하는 사람들에게 중요한 고용 창출을 가능하게했습니다.
19 세기 유럽에서는 21 세기의 현대 풍력 터빈보다 약간 더 많은 약 20 만 대의 풍차가있었습니다. 그들은 주로 곡물을 갈아서 물을 퍼 올리는 데 사용되었습니다. 석탄 동력 증기 엔진의 시대는 풍력 발전의 초기 사용을 대체했습니다.
2 세대 기술
2 세대 기술에 대한 시장은 강력하고 성장하고 있지만, 단지 몇몇 국가에서만 가능합니다. 문제는 전 세계적으로 지속적인 성장을위한 시장 기반을 넓히는 것입니다. 한 국가에서의 전략적 배치는 사용자의 기술 비용을 다른 국가의 기술 비용으로 줄이는 것뿐만 아니라 전반적인 비용 절감 및 성능 향상에 기여합니다.
– 국제 에너지기구, 글로벌 에너지 공급 장치의 RENEWABELES, IEA Fact Sheet
태양열 시스템은 잘 알려진 2 세대 기술이며 일반적으로 태양 열 수집기, 수집기에서 사용 지점으로 열을 이동시키는 유체 시스템, 열 저장 및 후속 사용을위한 저장소 또는 탱크로 구성됩니다. 이 시스템은 가정용 온수, 수영장 물 또는 난방용으로 사용할 수 있습니다. 이 열은 산업용 어플리케이션이나 냉각 장비와 같은 다른 용도의 에너지 입력으로도 사용될 수 있습니다. 많은 기후에서 태양열 난방 시스템은 가정용 온수 에너지의 매우 높은 비율 (20 ~ 80 %)을 제공 할 수 있습니다. 지구로부터 태양으로부터받은 에너지는 전자기 방사선의 에너지입니다. 태양 에너지를 통해 지구에서받은 가시 광선, 적외선, 자외선, X 선 및 전파의 빛 범위. 방사선의 가장 큰 힘은 가시 광선에서 비롯됩니다. 태양 에너지는 계절의 변화와 낮과 밤의 변화로 인해 복잡합니다. 구름 덮개는 또한 태양 에너지의 합병증을 추가 할 수 있으며 태양의 모든 복사가 지구 대기에 구름과 가스로 인해 흡수되고 분산되기 때문에 태양의 모든 복사가 지구에 도달하는 것은 아닙니다.
1980 년대와 1990 년대 초반에 대부분의 태양 광 모듈은 원격 지역 전원 공급 장치를 제공했지만 1995 년 경부터는 건물 통합형 태양 광 발전소와 그리드 연결형 애플리케이션 용 발전소 개발에 점점 더 많은 노력이 집중되고 있습니다 (자세한 내용은 광전지 발전소 기사 참조). 현재 북미에서 가장 큰 태양 광 발전소는 넬리 스 (Nellis) 태양 광 발전소 (15MW)입니다. 호주 빅토리아에 154MW 규모의 세계 최대 태양 광 발전소를 건설 할 계획이다. 다른 대형 태양 광 발전소에는 Girassol 태양 광 발전소 (62MW) 및 Waldpolenz Solar Park (40MW)가 포함됩니다.
풍력과 같은 2 세대 재생 에너지의 일부는 잠재력이 높으며 이미 상대적으로 낮은 생산 비용을 실현했습니다. 2008 년 말 세계 풍력 발전 설비 용량은 120,791MW로 연간 28.8 % 증가했으며 풍력 발전은 세계 전력 소비량의 약 1.3 %를 생산했습니다. 풍력 발전은 덴마크에서 전기 사용량의 약 20 %, 스페인에서 9 %, 독일에서 7 %를 차지합니다. 그러나 미적 또는 환경 적 이유로 일부 지역에 풍력 터빈을 배치하는 것이 어려울 수 있으며 경우에 따라 풍력을 전기 그리드에 통합하는 것이 어려울 수 있습니다.
태양열 발전소는 1980 년 후반부터 최대 규모의 태양 광 발전소 인 350MW 태양 에너지 발전 시스템을 포함하여 캘리포니아에서 성공적으로 운영되었습니다. 네바다 솔라 원 (Nevada Solar One)은 최근에 오픈 한 또 다른 64MW 플랜트입니다. 다른 파라볼 릭 트로프 발전소는 스페인에 2 개의 50MW 발전소와 이스라엘에 100MW 발전소가있다.
태양과 바람은 시간의 10-40 %를 공급하는 간헐적 인 에너지 원입니다. 이러한 특성을 보완하기 위해 기존의 수력 발전 또는 천연 가스 생산과 생산을 짝 지어주는 것이 일반적입니다. 이를 사용할 수없는 지역에서는 풍력과 태양열을 상당히 비싸게 절약 할 수있는 수력 발전소와 결합시킬 수 있습니다.
브라질은 사탕 수수에서 에탄올 연료를 생산하는 세계에서 가장 큰 재생 에너지 프로그램 중 하나를 보유하고 있으며 현재 에탄올은 호주 자동차 연료의 18 %를 공급합니다. 그 결과 국내 수심 원천의 개발과 함께 브라질은 국내 소비에 필요한 석유의 상당 부분을 수입해야만했는데 최근에는 석유에 자급 자족했습니다.
현재 미국에서 진행되는 대부분의 자동차는 최대 10 %의 에탄올을 혼합하여 운전할 수 있으며 자동차 제조업체는 이미 훨씬 높은 에탄올 혼합물을 사용하도록 설계된 차량을 생산하고 있습니다. Ford, DaimlerChrysler 및 GM은 순수 휘발유에서부터 85 % 에탄올 (E85)에 이르는 가솔린 및 에탄올 혼합물을 사용할 수있는 “유연한 연료”자동차, 트럭 및 미니 밴을 판매하는 자동차 회사 중 하나입니다. 2006 년 중반까지 미국 도로에는 약 600 만 대의 E85 호환 차량이있었습니다.
3 세대 기술
3 세대 기술은 아직 광범위하게 시연 또는 상용화되지 않았습니다. 그들은 수평선에 있고 다른 재생 가능 에너지 기술과 비교할만한 잠재력을 가지고 있을지 모르지만 여전히 충분한주의와 RD & D 기금을 모으는 것에 달려있다. 이러한 최신 기술에는 첨단 바이오 매스 가스화, 바이오 리파이너리 기술, 태양열 발전소, 건식 암석 지열 에너지 및 해양 에너지가 포함됩니다.
– 국제 에너지기구, 글로벌 에너지 공급 장치의 RENEWABELES, IEA Fact Sheet
바이오 연료는 “재생 가능”으로 정의 될 수 있지만 토양 퇴화로 인해 지속 가능하지 않을 수 있습니다. 2012 년 현재 미국 옥수수 생산량의 40 %가 에탄올 생산으로 이동합니다. 실제로 에탄올이 “청정 에너지”로 간주되어야하는지에 대해서는 아직도 논란의 여지가 있지만 에탄올은 “청정 에너지 사용”의 많은 부분을 차지합니다.
국제 에너지기구 (International Energy Agency)에 따르면 오늘날 셀룰로오스 에탄올 바이오 리파이너리 (biorefineries)와 같은 새로운 바이오 에너지 기술이 개발됨에 따라 바이오 연료는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 큰 역할을 할 수있게되었다. 셀룰로오스 에탄올은 대부분 식물의 줄기와 가지를 형성하는 부식 가능한 셀룰로스 섬유로 주로 구성된 식물 물질로 만들 수 있습니다. 옥수수 줄기, 밀짚 및 볏짚과 같은 작물 잔여 물, 목재 폐기물 및 도시 고형 폐기물은 잠재적으로 셀룰로오스 바이오 매스의 출처이다. 스위치 그래스 (switchgrass)와 같은 전용 에너지 작물도 미국의 여러 지역에서 지속 가능하게 생산 될 수있는 유망한 셀룰로오스 공급원입니다.
또 다른 3 세대 기술인 해양 에너지 측면에서 포르투갈은 2007 년에 건설중인 세계 최초의 상업용 파도 농장 인 Aguçadora Wave Park를 보유하고 있습니다.이 농장에서는 초기에 2.25MW를 생산하는 3 대의 Pelamis P-750 기계를 사용합니다. 비용은 850 만 유로입니다. 성공적인 운영에 따라 추가로 7 천만 유로가 2009 년 이전에 추가로 28 기의 기계에 투자되어 525 MW를 생산할 수 있습니다. 스코틀랜드 웨이브 팜 자금 조달은 2007 년 2 월 스코틀랜드 행정관에 의해 스코틀랜드 해상에서 1,300 만 파운드의 자금 조달 패키지의 일환으로 4 백만 파운드가 넘는 비용으로 발표되었습니다. 팜은 4 대의 Pelamis 기계에 의해 생성 된 3MW의 용량으로 세계 최대 규모가 될 것입니다. (웨이브 팜 참조).
2007 년에 조력 발전을 통해 상업용 에너지를 생산하는 세계 최초의 터빈이 아일랜드의 Strangford Lough 협곡에 설치되었습니다. 1.2MW 급 수중 조류 발전기는 최대 4m / s의 속도를 보이는 호수에서 빠른 조류를 이용합니다. 발전기가 1000 세대에 이르기까지 충분히 강력하더라도 터빈은 거의 완전히 잠기므로 환경에 미치는 영향은 미미하며 로터는 천천히 회전하여 야생 동물에게 위험하지 않습니다.
개별 실리콘 분자로 회로를 만들 수있는 나노 기술을 사용하는 태양 광 발전 패널은 제품 개발에 관여하는 임원 및 투자자에 따르면 기존의 광전지보다 절반의 비용이 든다. 나노 솔라는 나노 기술 박막 태양 전지 공장을 짓기 위해 투자자들로부터 1 억 달러 이상을 확보했다. 이 회사의 공장은 연간 430 메가 와트의 최고 전력의 태양 전지 생산을 계획하고있다. 상업 생산이 시작되었고 2007 년 말에 첫 번째 패널이 고객에게 배송되었습니다.
인공 광합성에 관한 대규모 국가 및 지역 연구 프로젝트는 물을 수소 연료로 분해하기 위해 태양 에너지를 사용하는 나노 기술 기반 시스템을 설계하고 있습니다. 글로벌 인공 광합성 프로젝트를위한 제안이 발표되었습니다. 2011 년 매사추세츠 공과 대학 (MIT)의 연구자들은 태양력으로부터 물을 직접 수소와 산소로 분해 할 수있는 인공 리프 (Artificial Leaf)를 개발했습니다 한 잔의 물에 떨어 뜨렸을 때. “인공 리프 (Artificial Leaf)”의 한쪽면은 수소 버블을 생성하고 다른 쪽면은 산소 버블을 생성합니다.
대부분의 현재의 태양 광 발전소는 각 유닛이 연속적으로 조정되는 유사한 유닛의 어레이, 예를 들어 몇 개의 스텝 모터로 구성되어 있으며, 조명 변환기가 태양 빛의 초점에 머문다. 간단하고 효율적인 로프 메카닉으로 고출력 태양 전지판, 스털링 엔진 등과 같은 컨버터에 빛을 집중시키는 데 드는 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이 기술에서 많은 유닛이 로프 네트워크로 연결되어 태양의 방향이 바뀜에 따라 2 ~ 3 개의 로프를 당기면 모든 조명 변환기를 동시에 집중시킬 수 있습니다.
일본과 중국은 상업적 규모의 우주 기반 태양 광 발전 (SBSP)을 겨냥한 국가 프로그램을 갖고있다. 중국 우주 기술 아카데미 (CAST)는 2015 년 국제 SunSat Design Competition에서 Multi-Rotary Joint 디자인 비디오를 수상했습니다. SBSP의 지지자들은 우주 기반 태양 광 발전이 청결하고 일정하며 전 지구 적이며 모든 행성 에너지 수요를 충족시킬 수 있다고 주장한다. 최근 여러 연방 기관의 제안 (2008 펜타곤 권고안을 반영)은 SECDEF / SECSTATE / USAID 이사 D3 (외교, 개발, 국방) 혁신 챌린지에서 우승했습니다.
재생 가능 에너지 기술 활성화
열 펌프 및 열 에너지 저장은 이용하기에 너무 낮은 온도 또는 에너지가 이용 가능할 때와 필요할 때 사이의 시간 지연으로 인하여 접근 할 수없는 재생 가능 에너지 원의 이용을 가능하게 할 수있는 기술의 부류이다. 이용 가능한 재생 열 에너지의 온도를 높이는 동안, 열 펌프는 낮은 품질의 원천 (예 : 해수, 호수 물 등)에서 추가 에너지를 추출하여 전력 (또는 경우에 따라 기계 또는 열 전력)을 활용하는 추가 특성을 갖습니다. 지면, 공기 또는 공정에서 나오는 폐열).
열 저장 기술은 열 또는 추위가 시간 또는 하룻밤에서 계절간에 걸쳐 저장 될 수 있도록하며 합리적인 에너지 (즉, 매체의 온도를 변화시킴으로써) 또는 잠재 에너지 (즉 매체의 상 변화를 통해)의 저장을 포함 할 수 있습니다 , 물과 비벼서 또는 얼음 사이). 단기간의 열 저장은 지역 난방이나 배전 시스템의 피크 쉐이빙에 사용할 수 있습니다. 자연 에너지 (예 : 태양열 집열기 또는 겨울철 추위를 수집하는 데 사용되는 건식 냉각탑), 폐 전기 (예 : HVAC 장비, 산업 공정 또는 발전소) 또는 잉여 에너지 (예 : 수력 발전 프로젝트 또는 계절에 따라 풍력 발전소에서 발생). Drake Landing Solar Community (캐나다 앨버타)는 설명의 대상입니다. 시추공의 열에너지 저장은 여름에 수집 된 열의 대부분을 차고 지붕에 놓은 태양열 집열기에서 연간 열의 97 %를 얻을 수 있습니다. 감지 할 수있는 에너지를위한 저장 장치의 유형은 절연 탱크, 자갈에서 암반까지, 깊은 대수층 또는 위에 단열 된 얕은 안쪽 구덩이에 이르는 기질의 시추공 클러스터를 포함합니다. 일부 유형의 저장소는 반대 계절 (특히 매우 큰 경우)간에 열이나 냉기를 저장할 수 있으며 일부 저장소 응용 프로그램에는 히트 펌프가 필요합니다. 잠열은 일반적으로 얼음 탱크 또는 상 변화 물질 (PCM)에 저장됩니다.
에너지 효율
에너지 지속 가능성을 향해 나아가는 것은 에너지가 공급되는 방식뿐만 아니라 사용되는 방식에 변화가 필요하며 다양한 제품이나 서비스를 제공하는 데 필요한 에너지의 양을 줄이는 것이 필수적입니다. 에너지 방정식의 수요 측에서 개선 할 수있는 기회는 공급 측면의 것만 큼 풍부하고 다양하며 종종 상당한 경제적 이익을 제공합니다.
재생 가능 에너지와 에너지 효율은 때때로 지속 가능한 에너지 정책의 “쌍둥이 기둥”이라고 불린다. 이산화탄소 배출을 안정화시키고 줄이기 위해서는 두 자원 모두 개발되어야한다. 효율성으로 인해 에너지 수요 증가 속도가 느려지므로 클린 에너지 공급 증가로 인해 화석 연료 사용이 크게 감소 할 수 있습니다. 에너지 사용이 너무 빨리 증가하면 재생 가능 에너지 개발은 물러나는 목표를 쫓을 것이다. 최근의 역사적 분석에 따르면 에너지 효율성 향상 속도는 경제 및 인구 증가 지속으로 인한 에너지 수요 증가율보다 일반적으로 앞섰습니다. 결과적으로 에너지 효율 향상에도 불구하고 총 에너지 사용 및 관련 탄소 배출량은 계속 증가했습니다. 따라서 에너지 효율 개선의 열역학 및 실제 한계를 감안할 때 에너지 수요 증가를 늦추는 것이 필수적입니다. 그러나 청정 에너지 공급이 온라인으로 급격히 증가하지 않는 한, 수요 성장 둔화는 전체 배출량을 줄이기 시작할 것입니다. 에너지 원의 탄소 함량을 줄이는 것도 필요합니다. 따라서 지속 가능한 에너지 경제에 대한 심각한 전망은 재생 가능 에너지와 효율성에 대한 약속을 요구합니다.
재생 가능 에너지 (및 에너지 효율)는 정부와 환경 주의자들에 의해서만 촉진되는 틈새 분야가 아닙니다. 증가 된 투자 수준과 자본의 대부분이보다 전통적인 재정적 금융 기관에서 나왔다는 사실은 지속 가능한 에너지 옵션이 현재 주류가되고 있음을 시사합니다. 그 예로는 기존 발전 시스템 내에서 배출 가스를 줄이기 위해 설계된 특허받은 발전기 샤프트 인 Stahl Consolidated Manufacturing (미국 알라바마 주 헌츠빌) (StahlCon 7)과 함께 Alliance for Save Energy 프로젝트가 2007.
유엔 환경 계획 (UNEP)의 추세 분석에 따르면 고유가와 함께 기후 변화 우려와 정부 지원 증가로 인해 지속 가능한 에너지 산업에 대한 투자가 증가하고있다. UNEP에 따르면 2007 년 지속 가능한 에너지에 대한 세계 투자는 이전 수준보다 높았으며 2007 년에 1,400 억 달러의 신규 자금이 조성되어 2006 년보다 60 %가 증가했습니다. 인수 활동을 포함한 지속 가능한 에너지의 총 금융 거래는 2,040 억 달러였습니다.
2007 년 투자 흐름이 확대되고 다양 해짐에 따라 지속 가능한 에너지 사용의 폭과 깊이가 전반적으로 확대되었습니다. 주류 자본 시장은 “청정 에너지 투자를위한 자금의 급증에 힘 입어 지속 가능한 에너지 회사들을 완전히 수용한다”는 것이다.
스마트 그리드 기술
스마트 그리드 (Smart Grid)는 컴퓨터 기반의 원격 제어 및 자동화를 사용하여 전기 전력 공급 시스템을 21 세기로 가져 오는 데 사용되는 기술 클래스를 의미합니다. 이 시스템은 다른 산업 분야에서 수십 년 동안 사용 되어온 양방향 통신 기술과 컴퓨터 처리로 가능합니다. 그들은 발전소와 풍력 발전소에서부터 가정과 기업의 전기 소비자에게 전기 네트워크에 사용되기 시작했습니다. 유틸리티 및 소비자에게 많은 이점을 제공합니다. 주로 전력망 및 에너지 사용자의 집과 사무실에서의 에너지 효율성이 크게 향상되었습니다.
청정 에너지 투자
2010 년은 녹색 에너지 투자의 기록적인 해였습니다. 블룸버그 신 에너지 파이낸스 (Bloomberg New Energy Finance)의 보고서에 따르면 2009 년 대비 30 % 증가한 2004 년 투자액의 약 5 배에 해당하는 풍력 발전, 태양 광 발전, 전기 자동차 및 기타 대체 기술에 거의 2,430 억 달러가 투자되었다. 2010 년 클린 에너지 프로젝트에 511 억 달러를 투자하여 어느 국가에서나 가장 큰 수치입니다.
신흥 경제 내에서 브라질은 청정 에너지 투자 측면에서 중국 다음으로 두 번째입니다. 강력한 에너지 정책에 힘 입어 브라질은 세계에서 가장 높은 바이오 매스 및 소수력 발전 능력을 보유하고 있으며 풍력 에너지 투자가 크게 증가 할 것으로 기대됩니다. 2010 년부터 2020 년까지 브라질의 누적 투자 잠재력은 670 억 달러로 예측됩니다.
인도는 또 다른 상승하는 청정 에너지 선도국이다. 인도는 2009 년에 G20 회원국의 민간 청정 에너지 투자에서 10 위를 차지했지만 향후 10 년 동안 현재의 정책에 따라 연간 청정 에너지 투자가 2010 년과 2010 년 사이에 369 % 증가 할 것으로 예측되며, 2020.
성장의 중심지가 개발 도상국으로 이동하기 시작했으며 청정 에너지 투자의 새로운 물결 속에서 세계를 이끌 수 있다고 분명합니다.
전 세계적으로 많은 지역, 주 및 지방의 많은 하위 정부들이 적극적으로 지속 가능한 에너지 투자를 추구해 왔습니다. 미국의 재생 가능 에너지 분야에서의 주도권은 2009 년 코펜하겐에서 열린 국제 기후 리더십 상을 수상한 Arnold Schwarzenegger 주지사에게 기후 변화 협약이 수여 될 때 인정되었습니다. 호주의 사우스 오스트레일리아는 전 프리미어 마이크 란 (Mike Rann)은 2011 년 말까지 풍력 발전량의 26 %를 차지하는 길을 주도하여 석탄 발전을 처음으로 마무리했다. 사우스 오스트레일리아는 또한 Rann 정부가 태양열 주입식 법을 도입하고 의회를 포함하여 저명한 공공 건물의 지붕에 태양 광 발전 설비를 설치하는 것과 관련된 교육 캠페인을 통해 호주 가정용 태양열 패널의 인원 중 가장 높은 인원을 확보 해 왔습니다 , 박물관, 공항 및 Adelaide Showgrounds 파빌리온 및 학교. 호주 최초의 기후 변화 장관 인 란 (Rann)은 2006 년에 호주의 첫 번째 법안 인 재생 에너지 및 배출 감축 목표를 설정하는 법안을 통과 시켰습니다.
또한 EU는 에너지 효율성, 에너지 개발 혁신 및 재생 가능 자원 개발과 관련하여 지속 가능한 에너지에 대한 투자 및 자금 조달을 장려하는 정책을 추진하는 명확한 추세가 있으며 환경 측면과 지속 가능성에 대한 고려가 증가하고 있습니다.
예 :
수소, 액체 질소, 압축 공기, 산소 수소, 배터리와 같은 에너지 운반체를 동력 차량에 공급합니다.
플라이휠 에너지 저장, 펌핑 – 저장 수력 전기는 고정 응용 분야 (예 : 가정 및 사무실 전원)에 더 유용합니다. 가정용 전원 시스템에서는 냄새를 줄이기 위해 에너지 변환도 가능합니다. 예를 들어, 소의 배설물과 유기물과 같은 유기물은 바이오 숯으로 전환 될 수 있습니다. 배출물을 제거하기 위해 탄소 포획 및 저장이 사용됩니다.
그러나 대체로 재생 가능 에너지는 주 전력망에서 파생됩니다. 이는 주전원 그리드가 특정 순간에 소비되는 정확한 양의 에너지를 생산하도록 구성되어 있기 때문에 에너지 저장 장치가 대부분 사용되지 않음을 의미합니다. 메인 전력망에서의 에너지 생산은 화석 연료 발전소 및 원자력과 같은 다른 발전소뿐만 아니라 (대규모) 재생 가능 에너지 발전소의 조합으로 항상 설정됩니다. 그러나 이러한 유형의 에너지 공급 (예 : 풍력 터빈, 태양열 발전소 등)에 필수적인 이러한 조합은 바람이 불고 태양이 비치는 경우에만 생산할 수 있습니다. 이것은 또한 화석 연료 발전소가 오염되고 지구 온난화의 주요 원인 (원자력이 예외 임) 인 시스템의 주요 단점 중 하나입니다. 화석 연료 발전소도 (탄소 포집 및 저장을 통해) 무 방출으로 만들 수 있고 재생 가능할 수도 있지만 (식물이 예를 들어 바이오 매스로 전환되는 경우) 최선의 해결책은 시간이 지남에 따라 후자의 발전소를 단계적으로 제거하는 것입니다. 원자력 발전소 역시 핵 재 처리 및 고속 발전소 및 핵융합 발전소와 같은 새로운 설비의 사용을 통해 원자력 폐기물의 문제에서 어느 정도 제거 될 수 있습니다.
재생 에너지 발전소는 지속적으로 에너지를 공급합니다. 예를 들어, 수력 발전소, 해양 열 공장, 삼투압 발전소는 모두 조절 된 속도로 전력을 공급하며, 따라서 주어진 순간에 (밤, 바람 등의 순간에도) 전원을 사용할 수 있습니다. 그러나 현재 불변의 재생 가능 에너지 발전소가 전력을 생산할 수없는 시대의 에너지 수요를 충족 시키기에는 일정 수준의 재생 가능 에너지 플랜트만으로는 너무 작습니다.
화석 연료 및 원자력 발전소의 녹화 이외에도, 재생 가능 에너지 원으로부터의 전력 공급 및 즉시 사용이 있습니다. 이 셋업에서 에너지 저장은 다시 필요하지 않습니다. 예를 들어, TREC는 사하라 사막에서 유럽으로 태양 에너지를 분배 할 것을 제안했습니다. 유럽은 바람과 바다의 힘을 사하라 사막과 다른 나라들에 배포 할 수 있습니다. 이런 방식으로, 태양이나 바람이 부어 지거나 해류와 조류가 휘몰아 치는 것과 같이 행성의 어느 시점에서든지 주어진 시간에 힘이 생성됩니다. 그러나이 옵션은 단기간에 가능하지 않을 것입니다. 왜냐하면 화석 연료와 원자력은 여전히 주 전력망의 에너지 원이며이를 대체하는 것은 하루 아침에 가능하지 않기 때문입니다.
그리드에 대한 몇 가지 대규모 에너지 저장 제안이 수행되었습니다. 전 세계적으로 100 GW 이상의 펌핑 저장 수력 전기가 있습니다. 이것은 효율을 향상시키고 에너지 손실을 줄이지 만, 주 전력 계통을 저장하는 에너지로 전환하는 것은 매우 비용이 많이 드는 해결책입니다. Some costs could potentially be reduced by making use of energy storage equipment the consumer buys and not the state. An example is batteries in electric cars that would double as an energy buffer for the electricity grid. However besides the cost, setting-up such a system would still be a very complicated and difficult procedure. Also, energy storage apparatus’ as car batteries are also built with materials that pose a threat to the environment (e.g. Lithium). The combined production of batteries for such a large part of the population would still have environmental concerns. Besides car batteries however, other Grid energy storage projects make use of less polluting energy carriers (e.g. compressed air tanks and flywheel energy storage).