[에너지 소사이어티] 8장. 그린에너지의 재발견 (케이요)

[케이요]

08 그린에너지의 재발견                                                                 ...by kayo

Global Carbon Budget : P.164

 기후변화협약에도 불구하고 온실가스 배출량은 유럽연합, 일본, 미국, 개발도상국 중국, 인도 모두 꾸준히 증가하고 있음.

=>각 국가들은 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 기술개발과 화석연료 의존도를 줄이기 위해 재생가능 에너지의 비율을 높이는데 초점을 맞추고, 기후변화로 벌어질 수 있는 예기치 못한 사태에 대비하고 있다.

 I. 태양에너지

- 태양신 ‘라’는 신, 인간, 모든 만물, 세상을 만들고 공기와 비, 땅과 하늘을 창조한다.

- 성경에서 조물주는 가장 먼저 ‘빛이 있으라’ 하며 태양을 만들어 땅을 비추게 했다.

- 태양은 수소(태양 질량의 74%)와 헬륨(질량의 24%)로 구성되어 있는 가스덩어리.

수소가 헬륨으로 변하는 핵융합 반응에 의해 3.83x10²⁶와트의 에너지를 생산.

         지구는 태양에서 1억4천9백만 킬로미터 떨어져 있어, 태양에너지의 일부인 1.7x10¹⁷와트

즉 170조Kw(태양이 생산하는 에너지의 불과 0.00000004%에 불과)의 에너지를 받아들인다.

 일반적으로 태양에너지를 이용하는 발전에는 태양광발전과 태양열발전이 있다. 태양광발전은 광전효과, 즉 물질이 태양빛을 흡수하면 물질의 표면에서 전자가 생겨 전기를 발생시키는 효과를 이용하는 것이다. 태양빛→전기의 프로세스를 통해 직접적으로 전력을 생산하는 것.

반면 태양열발전은 태양빛의 열로 물을 끓여 증기를 발생시키고, 이를 이용해 터빈을 돌려 전력을 생산하는 것이다.

태양빛→기계에너지→전기의 프로세스가 이루어지는 것.

1.   태양광

        1839년 프랑스의 물리학자 알렉산더 에드몬드 베케렐이 전해질 속에 2개의 전극을 넣은 전류를 흐르게 할 때 태양빛이

        영향을 준다는  사실, 즉 광전효과를 발견-태양광발전의 원리가 되었다

   ->1954년 벨연구에서 효율 4%의 실리콘 태양전지를 개발하면서 본격적인 태양광발전 시대가 도래.

   ->1958년 미국의 인공위성 뱅가드 1호의 전원공급을 위해 최초로 태양전지가 적용.

        ※ 프랑스 베케렐 가문

                                                    앙투안 앙리 베크렐 (1852 - 1908)

         - 세계 10대 태양전지 업체 현황 2004~2007 : p.172

         - 2006년 태양전지 생산량의 국가별 순위: 일본, 독일, 중국, 미국 순

         - 2008년 세계 태양전시 시장 : 1위 독일 5,400MW, 2위 스페인 3,300MW, 3위 일본 1,970MW 순

2.   일본

     1970년대 석유파동을 겪은 이후,  정부차원에서 1974년 선샤인계획 수립하여 석유 대체 기술개발을 목표로 태양광에 집중 투자를 시작. 많은 유명 기업이 태양전지분야에서 세계최고의 기술력과 시장 선점.

이후 신에너지 산업기술 종합개발기구(NEDO) 설립, 산-학-연 형태의 조직적인 태양광 기술개발 및 보급 추진.

그 결과 샤프, 교세라, 카나카, 산요, 미쓰비시 중공업, 후지 일렉트릭, 히타치, 마쓰시타, 쇼와

※선샤인계획(Sunshine project)

무공해 사회의 건설을 지향하는 에너지기술개발 계획의 하나.

선샤인계획(new sun shine project)이란 일본 통상산업성에서 기획한 에너지 위기에 대처함과 동시에 무공해 사회의 건설을 지향하는 에너지기술개발 계획의 하나입니다. 태양에너지, 지열에너지, 합성천연가스, 수소에너지의 네 가지 테마에 대한 이용기술이나 제조기술의 연구개발에서부터 출발하는데, 태양에너지 이용에 대해서는 태양광발전(태양전지)의 본격적 실용화, 지열에너지 이용에서는 재래형 지역개발의 합리적 체제 확립과 함께 열수이용발전, 고온암체 발전시스템의 개발, 합성천연가스 관계에서는 가스제조플랜트나 가스화 발전 시스템의 개발, 수소에너지 이용에서는 혁신적이며 경제적인 수소가스 제조법의 개발이 그 내용입니다.

    3.   독일의 큐셀

- 신재생에너지법=고정가격매입제도

   정부는 신재생에너지로 발전되는 전기를 고정가격으로 매입해 줌으로써 일정한 수익이 보장될 수 있도록 했다.

               -  2007년 독일의 큐셀이 샤프를 제치고 1위 등극.

※ GT가 세상을 바꾼다 (中)

   그린테크놀로지(GT)에 대한 잘못된 인식 가운데 하나는 친환경 기술이지만 이익이 많이 남지 않고,    투자처로 위험하다는 것이다. 독일 탈하임에 있는 태양전지업체 큐셀(Q-CELL)의 성공 사례는 GT가 IT를 능가하는 속도로 성장하고, 투자자들에게 황금알을 안겨줄 수 있음을 웅변한다. 지난 2월 런던에 본사를 둔 벤처캐피털 회사 아팩스(Apax)가 큐셀 지분을 매각했을 때 유럽 자본시장에서는 일대 센세이션이 일었다. 아팩스가 큐셀에 대한 투자로 22개월 만에 거둬들인 수익률은 무려 2700%다.

4.   중국의 썬텍파워

               중국은 2008년 세계 태양전지 시장의 28% 점유, 일본 제치고 1위 ?– P174 비교

                LKD솔라, 잉리 솔라, 트리나 솔라 등 미국 나스닥에 상장

 

※       2011년 중국 태양광 시장에 반응하라!  - by  SOLAR TODAY

2010 동안 중국의 태양전지 생산량은 5,850MW를 기록했다. 이는 전 세계 시장의 50%를 점유하고 있는 수치로 대륙의 막강한 힘을 실감케 한다. 더구나 2010년엔 중국 정부의 태양광 산업에 대한 적극적인 지원정책 발표로 인해 중국 태양광 기업들에게 더욱 힘이 실렸다. 유럽국가의 연이은 FIT 보조금 삭감정책 발표와 대조되는 중국의 이 같은 변화는 세계의 시선을 집중시키기에 충분하다.

… 태양광 산업은 2000년 중반 시작된 유럽의 생산 확대 전략에 대응해 대규모 생산체제를 구축했고, 이로 인해 2006~2009년 중국 태양전지 생산량은 연 평균 115%씩 증가하는 경이로운 기록을 세웠다. 2008년도에는 세계 경제의 불황 속에서도 30%의 성장률을 보였으며, 2009년엔 태양전지 생산량이 전년대비 93% 증가한 3,850MW로 빠른 성장을 보였다.

2009년엔 3,850MW로 늘어 전 세계 시장의 43.2%를 차지했다. 뿐만 아니라 세계 10대 태양전지 생산업체 중 4개가 중국기업으로, 이들 기업의 세계 시장 점유율은 37%에 이른다.

=> 세계 태양광시장은 2011년 17GW에 도달하는 것을 넘어, 2012년에는 20.3GW에 도달 할 것으로 전망된다. 그러나 지금까지 세계 태양광 시장을 주도해 왔던 유럽은 2011년에는 지난해에 비해 소폭 성장하거나 혹은 정체할 것으로 예측된다. 유럽 각국의 연이은 FIT 보조금 삭감 정책 발표로 인한 결과다. 반대로 중국 및 인도, 태국, 대만과 같은 아시아 지역의 성장세는 높을 것으로 보인다.

5.    태양열

           태양열발전의 원리는 집열판을 놓고 태양열로 가열시켜서 그 열을 통해 고압 수증기를 발생시켜 발전기를 구동하는 방식.

  모하비 사막 태양발전소 전경

 스페인 솔루카르사가 스페인 남부지역 세비야의 산루카르에 세워 유럽에서 처음으로 상업화에 성공한 태양열 발전소 전경. 

 600개의 집광판에서 모은 햇빛을 40층 높이(115m)의 콘크리트 탑으로 쏘아 물을 끓여 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산한다. 8만 가구에 공급할 수 있는 11MW의 전력을 생산하며, 향후 7년간 설비를 확장해 60만 명이 사용할 전기를 생산할 예정이다. 일몰 후에도 탱크에 저장된 증기를 이용해 전력생산이 가능하다.

※ 데저텍 프로젝트
사하라 사막에 무진장으로 쏟아지는 태양빛을 전기로 바꿔 해당지역은 물론 유럽에도 보낸다는 게 핵심 골자며, 송전망은 북아프리카-중동-유럽을 잇는 유럽 슈퍼그리드로 통합된다. 한마디로 데저텍 프로젝트는 에너지 문제도 해결하고 지구온난화 등 환경 문제도 잡겠다는 일석이조의 도전인 셈이다.
사하라 사막에 사상 최대 규모의 태양열 발전소를 건립한다는 프로젝트는 지난 7월 13일 독일 뮌헨에서 12개 유럽 회사가 데저텍 파운데이션을 창립함으로써 공식 출범했다. 지난 10월 30일에는 이 프로젝트를 담당할 컨소시엄 형태의 유한회사인 데저텍 인더스트리얼 이니시어티브가 설립됐다.

사하라 사막에 태양열 발전소를 짓는 데 들어가는 4,000억 유로의 비용을 부담할 컨소시엄에는 TREC, 독일은행, 지멘스, ABB, E.ON, RWE, 아벤고아 솔라, 세비탈, HSH 노르드방크, M&W 찬더 홀딩, MAN 솔라 밀레니엄, 쇼트 솔라 등의 회사가 참여하고 있다. 독일계 재보험 회사인 뮤니크리는 이 컨소시엄을 이끌어가게 된다. 이 외에 ENEL, 프랑스 전력, 스페인 레드전력과 모로코, 튀니지, 이집트 등의 기업도 관심을 보이고 있다.

독일항공우주연구소(DLR)가 독일 정부에 제출한 TRANS-CSP 보고서에 따르면 데저텍 프로젝트를 통해 사하라 사막에 건설할 태양열 발전소는 최대 100GW의 전력을 생산하게 된다. 그리고 이 가운데 유럽으로 보내지는 전력은 유럽 수요의 15%를 담당하게 된다.

100GW는 석탄을 사용하는 화력발전소 100개가 생산하는 전력량과 맞먹는다. 면적이 1만7,000㎢나 되는 이 태양열 발전소 건설에 필요한 기술적, 경제적 사항은 오는 2012년 발표될 예정이다.

다만 전반적인 윤곽은 이렇다. 태양열 발전소에서 생산한 전력을 20개의 고전압 직류 송전선을 통해 유럽으로 보낸다. 이 과정에서의 전력 손실은 15% 정도. 경로는 모로코에서 지브롤터 해협을 거쳐 스페인, 알제리에서 발레아레스 제도를 거쳐 프랑스, 튀니지에서 이탈리아, 리비아에서 그리스, 그리고 이집트에서 키프로스를 경유해 터키로 가는 것이다.

데저텍은 북아프리카와 중동을 유럽과 하나로 묶는 초대형 단일 송전망인 유럽 슈퍼그리드에 통합된다. 북해에서는 풍력, 스칸디나비아에서는 수력, 아이슬란드에서는 지열, 그리고 동유럽에서는 바이오연료로 만든 전기가 모두 이 유럽 슈퍼그리드 안으로 흘러들어간다. 여기에 태양에너지까지 더해지면 모든 종류의 친환경 발전방식이 갖춰지게 되는 것이다.

데저텍 프로젝트를 지지하는 사람들은 이 프로젝트가 유럽을 지구온난화에 맞서는 최전선으로 만들어주고, 온실가스의 배출 없이 유럽·북아프리카·중동의 경제를 발전시켜 줄 것이라고 주장하고 있다. 또한 이 프로젝트로 인해 독일에서만 24만개의 일자리가 창출될 것이며, 2050년이 되면 무려 2조 유로 상당의 전력이 생산될 것이라고 말한다.

II. 풍력에너지

태양에너지가 대기와 바다, 땅에 흡수되면 그 열에너지로 인해 기상현상이 생긴다. 태양빛이 바다와 강물을 데워 물이 수증기로 변하고 뜨거운 기체는 상승, 찬공기는 하강하면서 지구의 바람이 분다.

1.    풍차

      네덜란드에서는 뚝을 쌓고 풍차를 돌려서 고인 바닷물을 퍼내어 농작물을 심을 수 있는 땅을 만들었다.

2.    풍력발전기

     미국 아이오와의 클리블랜드에서 찰스 브러시, 1888년 -> 톰슨-휴스턴에 인수 -> 제너럴일렉트릭으로 합병

3.    풍력시장의 강자들

      덴마크, 스페인, 중국, 인도 (2008년 기준)

      풍력으로 날개를 돌려 전기에너지로 전환시키는 과정은 물리적으로 이론상 최대 59.3% 효율을 낼 수 있는데,

      여기에 날개 모양, 마찰로 손실되는 에너지, 발전기 효율에 따라 실제로 변환 효율은 20~40% 정도로 떨어진다.

일정 수준 이상의 바람 조건을 갖는 지역에 발전기를 설치해야 하기 때문에 풍황 조건에 따른 지역적 제약이 많다.

육지 보다는 바다

             - 2006년 세계 풍력터빈 시장 : P.185

    베스타스 >가메사 > GE윈드 > 에너콘 >수즐론

- 2008년 세계 풍력발전 용량 국가별 비교 : P.186

미국 > 독일 > 스페인 > 중국 > 인도

 

 바레인 월드트레이드 센터 

 2008.4.8 발전기 전격 가동. 바레인 수도 마나마에 위치한 이 건물은 2개 동, 50층의 쌍둥이 빌딩으로 이뤄져 있다.

이 풍력 발전기는 건물 소요 전력의 15%를 충당한다고 한다

III. 바이오에너지

바이오매스(Biomass), 즉 식물이나 미생물 들의 생물 자원을 연료로 하여 얻는 에너지.

에너지 자체는 친환경적이지만 수집, 수송, 가공하는 과정에서 더 큰 환경 파괴를 유발하기도 하여 결국 바이오 연료를 사용하는 의미가 퇴색되기도 한다.

바이오매스를 이용한 바이오 에너지 : 바이오디젤, 바이오알코올(에탄올), 메탄올, 열, 전기, 가스

- 바이오디젤  : 수송용 바이오연료의 한 종류 ,폐식용유를 정제하여 바이오디젤을 만들어 사용하기도 한다.

   유채, 콩, 옥수수 등에서 만들어지는 바이오디젤은 이러한 특수성을 대체할 수 있는 몇 안되는 에너지 중 하나.

    독일은 바이오디젤 부분에서 세계 선두 국가,가장 많이 생산하고 소비하며, 2위 미국, 3위 프랑스

- 바이오에탄올 : 사탕수수, 옥수수, 등의 당질계, 전분질계, 섬유소계 바이오 매스로부터 발효 공정을 통해 생산된다.

미국과 브라질에서 집중 생산되고 있다.

브라질 자국 내 상당수의 자동차가 이미 바이오 에탄올을 연료로 사용. 서유파동이후 ‘에탄올 국가 계획’ 을

통해 설탕 가격을 안정시키고 바이오에탄올 생산을 추진.

- 산소세 : 바이오연료를 생산하기 위해 열대우림이 파괴된다는 것이다.

                 선진국이 계속해서 브라질에 환경 파괴에 대해 압박을 한다면 오히려 브라질과 인도네시아는 열대우림을 보존하고개발하지 않는 조건으로 그 열대우림이 생산하는 산소와 자원에 대해 전 세계에 산소세를 부과해야 옳을 것이다.

[행복이]

우와~~^^*
멋져~~~^^*

[케이요]

아직, 사진도 없는 흰 바탕들만 보셨을텐데 ㅋ...

[행복이]

내용보면 알지.....^^
지금은 사진도 잘 보여~~~욜심히 했구낭~~^^*

[케이요]

에고고.. 새삼, 행복이님이 수고 많으시고, 고맙고 등등등을 느낍니다~~

[안데르센]

오오 이게 다 머에욧~ *.*
행복이님이랑 케이요님이 발제수준을 한단계 업그레이드 해버린거 같아요.
오늘 완전 잼나겠는데요 ^^

[폴리]

멋진데요~~^^

[님프]

첨부터 너무 잘하면 기대 수준이 높아 지잖아요!! 이런 사람들땜에 평범한 사람들이 힘들다니까 ㅋㅋ