재생 가능 에너지 시장 탐색 : 원칙, 응용, 역사적 개발, 현재 세계 지위, 기술 발전, 경제 및 환경 영향, 정책 프레임 워크, 도전 및 미래 추세

재생 에너지는 개인이 미래에 대해 이야기 한 것이 었습니다. 그러나 현재는 현재에 있습니다. 이러한 변화는 화석 연료에 대한 동적 의존성을 제로에서 율로 탄소 미래로 향한 동적 의존성을 나타냅니다. 국가가 기후 변화, 환경 저하 및 화석 연료 매장량의 고갈에 대한 압박 도전에 시달리면서 세계 에너지 환경은 변화하고있다. 재생 에너지는 이러한 문제를 해결하는 데있어 중추적 인 구성 요소로 부상하여 전통적인 화석 연료에 대한 지속 가능하고 환경 친화적 인 대안을 제공합니다. 국제 재생 에너지 기관 (IRANE)에 따르면, 재생 에너지는 2019 년 전 세계적으로 모든 새로운 전력 용량 추가의 72%를 차지하여 깨끗한 에너지 원에 대한 상당한 추진력을 나타냅니다. 재생 에너지는 대부분의 국가에서 저렴하고 전통적인 화석 연료 부문보다 더 많은 직업 기회를 창출하기 때문에 화석 연료에 대한 가장 선택의 대안이되었습니다.

환경의 장애를 증가시키기위한 기후 변화와 환경 문제

기후 변화는 주로 인간 활동으로 인한 온실 가스 (GHG)가 축적되어 생태계, 경제 및 지역 사회를 심각하게 위협합니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)은 온실 가스 배출량의 급격한 감소없이 전세계 온도가 2030 년 초에 산업화 전 수준보다 1.5 ° C 증가하여 치명적인 환경 적 결과를 초래할 수 있다고 경고했다. 재생 가능한 에너지 기술은 운영 중에 최소 온실 가스 배출량을 생성하여 기후 변화를 완화하는 데 필수적입니다.

온실 가스를 방출하는 인간 활동으로 인한 기후 변화는 전세계 온도 상승, 심한 날씨 발생, 해양 수준 증가 및 생태계 교란과 같은 주요 환경 문제를 제시합니다. 많은 종들이 변화하는 서식지와 기후 조건에 적응하는 데 어려움을 겪고 있으며, 이는 생물 다양성을 위험에 빠뜨립니다. 더욱이 허리케인, 가뭄 및 산불과 같은 자연 재해의 더 자주 발생하면 특히 취약한 인구에 대한 사회적, 경제적 어려움이 악화됩니다. 기후 변화를 해결하기 위해 긴급한 조치를 취하는 것은 재생 에너지로 전환하고, 자원 관리를 강화하며, 지속 가능한 관행을 채택하여 영향을 줄이고 환경 탄력성을 높이는 것이 포함됩니다.

화석 연료 매장량이 고갈되어 지속 가능한 대안을 찾는 데 시급합니다.

화석 연료 (코아, 석유 및 천연 가스)는 1 세기 이상 산업 개발의 ​​중추였습니다. 그러나 이러한 자원은 유한합니다. World Energy 2020의 BP 통계 검토는 입증 된 석유 매장량이 약 50 년, 천연 가스 52 년, 그리고 현재 소비율로 114 년 동안 지속될 것이라고 추정합니다. 지속 가능한 대안을 찾는 긴급 성은 화석 연료 매장량과 관련된 지정 학적 불안정성에 의해 복잡해지며, 종종 정치적으로 휘발성 지역에 집중되어 있습니다.

화석 연료의 가용성이 감소하면 석탄, 석유 및 천연 가스가 특히 개발 도상국에서 수요가 증가함에 따라 빠르게 사용되기 때문에 전세계 경제 및 에너지 안보에 큰 장애물이 생깁니다. 추출 과정이 점점 어려워지고 비싸면서 에너지 비용이 증가하여 경제 안정성에 영향을 미치고 자원이 풍부한 영역에서 지정 학적 긴장이 높아질 수 있습니다. 이 감소는 지속 가능한 에너지 원으로 전환해야 할 압박감을 강조하여 환경 피해를 줄이고 장기적인 생존력을 지원할 수 있습니다. 클리너 기술에 대한 투자, 에너지 효율 향상 및 지원 정책을 시행하는 것은 화석 연료의 가용성 감소에 적응하고 강력한 에너지 미래를 촉진하는 데 중요한 방법입니다.

기사의 목적

이 기사는 글로벌 에너지 부문을 재구성하는 메가 트렌드로서 재생 가능 에너지에 대한 심층적 인 분석을 제공하는 것을 목표로합니다. 다양한 재생 가능 에너지 원, 기술 발전, 경제적 영향, 환경 적 이점 및 채택을 지원하는 정책 프레임 워크를 탐구 할 것입니다. 이 기사는 현재 상태, 도전 및 미래의 전망을 조사함으로써 재생 가능한 에너지가 미래에 지속 가능하게 힘을 발휘할 수있는 방법에 대한 포괄적 인 통찰력을 제공합니다.

재생 에너지 원의 개요

수력 발전, 풍력, 태양, 지열 및 바이오 매스와 같은 재생 가능한 에너지 원은 자연 공정을 사용하여 전기와 열을 생산함으로써 화석 연료에 대한 친환경 대안을 제공합니다. 태양 광 셀 또는 태양열 시스템은 태양 에너지를 포착하는 반면 터빈은 공기를 이동하여 풍력 에너지를 생성합니다. 수력 발전은 에너지를 물에서 전기로 이동시키는 반면 지열 전력은 지구 표면 아래에서 열을 활용합니다. 바이오 매스는 유기 물질을 사용하여 에너지를 생성합니다. 이러한 재생 가능한 공급원은 온실 가스 배출 감소, 에너지 안보를 높이며, 저탄소 경제로 이동하는 근본적인 요소로서 환경 지속 가능성을 옹호하는 데 필수적입니다.

태양 에너지

태양 에너지는 어떻게 작동합니까?

태양 에너지는 일반적으로 실리콘으로 형성된 태양 광 (PV) 세포를 통해 햇빛을 전기로 변형시켜 작동합니다. 이들 세포가 햇빛에 노출되면 전자에 활력을 불어 넣어 전류를 생성합니다. DC는 인버터에 의해 AC로 변환되며, 이는 주택에서 쉽게 사용할 수 있고 전력망과의 연결을 허용합니다. 또한 태양열 시스템은 주택 및 상업 부문에서 가열 목적으로 햇빛의 에너지를 따뜻한 물 또는 공기로 활용합니다. 일반적으로 태양 광 발전은 태양의 풍부한 에너지를 활용하여 깨끗하고 지속 가능한 에너지 원을 제공합니다. 태양 에너지는 태양의 방사선을 활용하여 전기 또는 열을 생성합니다. 지구는 약 173,000 개의 태양 에너지 (TW)의 태양 에너지를 지속적으로받으며 전 세계 총 에너지 사용의 10,000 배 이상입니다. 태양 광 기술은 두 가지 주요 방법을 통해이 에너지를 포착합니다.

• 태양 광 (PV) 시스템 : 태양 광 발전을 사용하여 햇빛을 전기로 직접 변환합니다. 반도체 재료를 공격하는 광자는 전자를 생성하여 전류를 생성합니다.
• 태양열 시스템 : 거울이나 렌즈를 사용하여 햇빛을 집중시켜 증기 터빈을 통해 전기를 생성하거나 직접 가열을 제공 할 수있는 열을 생성합니다.

태양 광학의 유형

• 단결정 실리콘 패널 : 단결정 실리콘으로 만들어졌으며 고효율 (최대 22%)을 제공하지만 더 높은 비용으로.
• 다결정 실리콘 패널 : 다수의 실리콘 결정으로 만들어졌으며 약간 덜 효율적이지만 (약 15-17%) 비용 효율적입니다.
• 박막 태양 전지는 카드뮴 텔루 라이드 또는 구리 인듐 갈륨 셀레 나이드와 같은 재료를 사용하여 유연성과 낮은 제조 비용을 제공하지만 효율이 낮은 (약 10-12%)를 제공합니다.

현재 응용 프로그램

• 주거 및 상업용 설치 : 옥상 태양열 설치가 점점 인기를 얻고 있습니다. 미국에서는 2019 년에 주거용 태양열 설치가 2 백만 명에 이르렀으며 단 3 년 만에 백만에서 두 배가되었습니다.
• 유틸리티 규모의 태양 광 농장 : 대규모 태양 광 발전소는 국가 그리드에 크게 기여합니다. 2.25 GW의 용량을 가진 인도의 Bhadla Solar Park는 세계에서 가장 큰 공원 중 하나입니다.
• 오프 그리드 응용 분야 : 태양 에너지는 외딴 지역에서 전기를 공급하여 그리드에 대한 접근성이 부족한 전 세계적으로 13 억 명 이상의 사람들에게 전력을 공급합니다.

풍력 에너지

풍력의 메커니즘

풍력 에너지는 풍력 터빈을 사용하여 풍력 운동 에너지를 기계적 전력 또는 전기로 변환합니다. 바람이 터빈 블레이드 위로 지나갈 때 리프트 (비행기 날개와 유사)를 생성하여 로터가 회전하게됩니다. 이 회전은 발전기를 구동하여 전기를 생산합니다. 이 지속 가능한 재생 가능 에너지 원의 인기 증가는 최소한의 환경 영향에 기인합니다.

육상 대 근해 풍력 발전 단지

• 육상 풍력 발전 단지 : 육지에 위치하고 설치 및 유지 관리가 쉽지만 소음과 시각적 영향으로 인해 야당에 직면 할 수 있습니다. 2020 년 현재 육상 풍력 용량은 전 세계적으로 700GW에 도달했습니다.
• 해상 풍력 발전 단지는 일반적으로 대륙 선반에 물의 몸에 위치하고 있습니다. 그들은 더 강하고 일관된 바람을 활용합니다. 2020 년에는 해상 풍력 용량이 35GW로 증가했으며 유럽은 설치를 선도했습니다.

현재 배포

• 글로벌 주요 국가 :
  • 중국 : 288GW 이상의 설치 용량을 보유한 최대 풍력 발전 생산 업체.
  • 미국 : 122GW로 두 번째로 큰.
  • 독일 : 셋째, 62 GW.
• 혁신적인 프로젝트 : 영국의 Hornsea One Project는 1.2GW의 용량을 가진 세계 최대의 해외 풍력 발전 단지입니다.

수력 발전

수력 발전의 원리

수력 발전은 흐르는 물 또는 떨어지는 물의 에너지를 활용하여 전기를 생성합니다. 댐에 저장된 물의 잠재적 에너지는 터빈을 통해 흐르고 생성기를 구동 할 때 운동 에너지로 전환됩니다. 물은 식물 수준에서 펜 스톡 (penstock)이라고 불리는 파이프를 통해 움직이며 터빈 블레이드를 돌립니다. 그런 다음 터빈은 발전기에 전력을 생성합니다. 이것은 대부분의 전통적인 수력 발전소가 운영되는 방식과 펌핑 스토리지 시스템과 같은 방식입니다.

수력 발전소의 유형

• 길이 : 큰 저수지없이 강의 자연적인 흐름을 활용하십시오.
• 저장 (저수지) 식물 : 댐을 사용하여 물을 저장하면 에너지 생산을 더 잘 제어 할 수 있습니다.
• 펌핑 스토리지 : 수요가 적은 기간 동안 더 높은 고도로 물을 펌핑하여 피크 수요 중에 전기를 생산하기 위해 방출합니다.

글로벌 사용

• 설치 용량 : 수력 발전은 2020 년에 1,308GW의 용량을 가진 전 세계에서 가장 큰 재생 가능한 전기 공급원입니다.
• 주요 프로젝트 :
  • 3 개의 Gorges Dam, 중국 : 22.5GW의 용량을 가진 세계 최대의 수력 발전소.
  • Itaipu Dam, 브라질/파라과이 : 14 GW 이상을 생성하고 파라과이 전기의 약 75%를 공급합니다.

지열 에너지

지구의 열을 활용합니다

지열 에너지는 지구의 내부 열을 활용하며, 방사성 붕괴와 행성 형성에서 남은 열에 의해 생성됩니다. 지구의 지하 열을 사용하여 전기를 생성하고 직접 난방 서비스를 제공합니다. 이 지속 가능한 에너지 원은 화석 연료에 대한 신뢰할 수 있고 지속적인 대안을 제공하여 더 깨끗한 에너지 환경을 조성하는 데 도움이됩니다. 뜨거운 물과 증기를 추출하기 위해 땅에 드릴링하는 것은이 열원을 활용하는 방법입니다.

지열 식물의 유형

• 건조 증기 공장 : 지열 저장소에서 직접 증기를 사용하여 터빈을 돌리십시오.
• 플래시 증기 공장 : 고압 온수를 저압 탱크로 당겨 증기를 생성합니다.
• 이진 사이클 플랜트 : 지열 수에서 더 낮은 비등점이있는 2 차 유체로 열을 전달하여 터빈을 구동하기 위해 기화됩니다.

응용 프로그램

• 전기 생성 : 2020 년 현재 글로벌 지열 전력 용량은 14GW였으며 미국은 3.7GW로 이어졌습니다.
• 직접 사용 및 가열 : 지열 히트 펌프는 건물의 난방 및 냉각을 제공합니다. 직접 이용 지열 용량의 27 개 이상의 GWTH (Gigawatts Thermal)가 전 세계적으로 설치됩니다.

바이오 매스 에너지

유기 물질 변환

바이오 매스 에너지는 유기 물질 (플랜트 및 동물 폐기물)에서 유래 한 바이오 연료로 변환 할 수 있습니다. 세계 에너지 공급, 특히 개발 도상국에서 중요한 역할을합니다.

바이오 매스의 원천

• 농업 잔류 물 : 빨대와 껍질과 같은 작물 폐기물.
• 임업 잔류 물 : 나무 칩, 톱밥 및 벌목 잔해물.
• 에너지 작물 : 스위치 그라스 및 버드 나무와 같은 에너지를 위해 특별히 자란 식물.
• 도시 고형 폐기물 : 가정 및 산업 폐기물의 유기농 부분.

현재 활용

• 바이오 에너지 기여 : 바이오 매스는 전 세계 1 차 에너지 공급의 약 10%를 차지합니다.
• 바이오 연료 : 2020 년에 바이오 연료는 전세계 도로 운송 연료의 4%를 제공했으며 에탄올과 바이오 디젤이 가장 일반적입니다.
• 바이오 가스 : 혐기성 소화에서 생산 된 메탄은 전기, 열 또는 차량 연료로 사용됩니다.

신흥 재생 기술

신흥 재생 기술은 효율성, 저장 및 지속 가능성을 향상시켜 에너지 부문을 변화시키고 있습니다. 떠 다니는 태양 전지판과 같은 혁신은 수역에서 에너지를 생성하여 공간을 극대화하는 반면, 블레이드가 더 큰 고급 풍력 터빈은 다양한 조건에서 전력 출력을 향상시킵니다. 솔리드 스테이트 및 흐름 배터리를 포함한 에너지 저장 솔루션은 피크 수요 중에 사용할 수있는 재생 가능 에너지를 효과적으로 저장함으로써 간헐적 문제를 해결합니다. 또한 녹색 수소 생산은 깨끗한 연료 대안을 제공하며 EGS (Enhanced Geothermal Systems)는 기존 현장을 넘어 지열 에너지 접근을 확장합니다. 탄소 포획 및 저장 (BECCS)이있는 바이오 에너지는 바이오 매스 에너지 생성과 탄소 포획을 결합하여 순 음성 탄소 발자국에 기여합니다. 이러한 기술은 함께 지속 가능한 에너지 미래로의 전환을 가속화하는 데 중요한 역할을합니다.

조석과 파도 에너지

• 메커니즘과 잠재력 : 바다 조류와 파도의 운동 및 잠재적 에너지를 활용합니다. 글로벌 이론적 잠재력은 1,000 ~ 10,000 twh/년으로 추정되며, 전 세계 전기 수요의 상당 부분을 충족하기에 충분합니다.
• 현재 상태 : 파일럿 프로젝트 및 소규모 설치량은 총 약 0.5GW 용량입니다.

수소 에너지

• 녹색 수소 생산 : 재생 가능한 전기를 사용하여 전기 분해를 통해 생성됩니다. 녹색 수소는 과도한 재생 에너지를 저장하고 방출 연료 제로 역할을 할 수 있습니다.
• 잠재적 영향 : IEA는 수소가 2050 년까지 글로벌 에너지 수요의 24%를 충족시킬 수있는 프로젝트입니다.

재생 에너지의 역사적 발전

고대 문명은 태양 에너지를 가열하고 항해 및 밀링을 위해 풍력 발전을 사용함에 따라 재생 에너지의 뿌리는 수천 년 동안 묘사 될 수 있습니다. 그러나 19 세기 후반은 수력 발전의 서문과 초기 풍력 터빈으로 현대 진보의 시작을 목격했습니다. 이로 인해 20 세기 후반 태양 광 및 풍력 기술이 상당히 개선되었습니다. 기후 변화를 신속하게 해결해야 할 필요성은 재생 에너지에 대한 투자와 발전을 유도하여 현재 세계 에너지 믹스의 중요한 부분으로 보여주었습니다.

재생 에너지의 조기 사용

인류는 수천 년 동안 재생 에너지를 활용했습니다.

• 풍력 에너지 : 풍력 에너지는 기원전 5,000 년 초에 항해 선박과 서기 900 년경 페르시아의 풍차에 사용되었습니다.
• 수력 발전 : 곡물을 갈기위한 물 바퀴는 고대 그리스로 거슬러 올라갑니다.
• 태양 에너지 : 고대 문명은 가열 및 조명에 수동 태양열 설계를 사용했습니다.

20 세기 발전

20 세기에는 중요한 기술 진보가있었습니다.

• 태양 전지 : 1954 년 Bell Labs는 6%의 효율로 최초의 실용적 실리콘 태양 전지를 개발했습니다.
• 풍력 터빈 : 1887 년 스코틀랜드의 제임스 블리트 교수가 1887 년에 건축했습니다.
• 수력 발전 확장 : 1936 년에 완성 된 후버 댐은 2.08 GW의 상징적 인 수력 발전 프로젝트가되었습니다.
• 지열 에너지 : 최초의 지열 발전소는 1904 년 이탈리아 Larderello에 지어졌습니다.

주요 이정표

• 1970 년대 에너지 위기 : 1973 년 석유 금지는 대체 에너지 원에 대한 투자를 자극했습니다.
• 1980 년대 풍력 발전 성장 : 캘리포니아는 1980 년대 초에 1GW 이상의 풍력 용량을 설치했습니다.
• 1997 Kyoto 프로토콜 : 선진국의 결합 방출 감소 목표를 설정합니다.
• 2015 년 파리 협약 : 지구 온난화를 제한하는 획기적인 국제 조약 2 ° C 이하로 제한합니다.

기술 혁신

• 효율성 개선 : 태양 전지 효율은 1954 년 6%에서 오늘날 상용 패널의 22% 이상으로 증가했습니다.
• 비용 절감 : 태양 광 PV 모듈의 비용은 1977 년 와트 당 약 USD 76에서 2019 년에 0.38로 떨어졌습니다.
• 풍력 터빈 발전 : 평균 터빈 크기는 1980 년에 0.05MW에서 육상 터빈의 경우 2.5MW 이상, 해양 터빈의 경우 최대 12MW까지 증가했습니다.

재생 가능 에너지의 현재 글로벌 상태

2024 년 현재, 재생 에너지는 기술의 개선, 비용 절감 및 기후 인식 증가로 인해 빠르게 발전 할 수 있습니다. 풍력 및 태양 광 발전은 개발을 안내하며, 여러 국가가 화석 연료에 대한 의존성을 줄이기 위해 인프라에 힘들게 투자하고 있습니다. 정책 입안자들은 탄소 중립성과 에너지 전이에 대한 야심 찬 목표와 함께 지속 가능성을 우선시하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 에너지 저장, 그리드 통합 및 이러한 기술에 대한 편견없는 액세스와 같은 과제는 남아 있습니다.

전 세계적으로 입양율

• 비용 감소, 기술 발전 및 지원 정책으로 인해 재생 가능한 에너지 채택이 가속화되었습니다.
• 용량 추가 : 2020 년에 재생 에너지는 전 세계적으로 새로운 전력 용량의 82%를 차지했습니다.
• 투자 : COVID-19 Pandemic의 경제적 영향에도 불구하고 2020 년에 전세계 재생 가능 에너지 투자는 30,35 억 달러에 달했다.
• 비용 경쟁력 : 재생 에너지는 이제 대부분의 지역에서 가장 저렴한 새로운 전기 공급원입니다.

주요 국가

• 중국:
  • 투자 : 2020 년 834 억 달러.
  • 용량 : 바람 (288 GW)과 태양 (254 GW)을 모두 연결합니다.
• 미국 :
  • 투자 : 2020 년 493 억 달러.
  • 용량 : 122GW의 바람과 75GW의 태양 광 PV.
• 유럽 ​​연합 :
  • 단체 투자 : 2020 년 41 억 달러.
  • 독일 : 62 GW 바람과 49 GW Solar Pv.
  • 스페인과 이탈리아 : 태양과 바람 능력의 상당한 성장.

글로벌 용량

• 총 재생 가능 용량 : 2020 년 2,799 GW에 도달했습니다.
  • 수력 발전 : 1,308 GW.
  • 풍력 에너지 : 743 GW.
  • 태양 에너지 : 714 GW.
• 전기 생성 : 재생 에너지는 2020 년에 글로벌 전기의 28%를 생산하여 2010 년 19%에서 증가했습니다.

화석 연료와의 비교

• 새로운 투자 : 화석 연료 투자가 감소했으며 석탄 공장 퇴직이 가속화되었습니다.
• 비용 패리티 : 태양과 바람에 대한 LCO (Levelized Electricity of Electricity) 비용은 이제 대부분의 지역의 새로운 석탄 및 가스 공장의 비용보다 낮습니다.

재생 에너지의 기술 발전

재생 가능 에너지 기술의 개선으로 인해 수많은 산업의 비용 효율성, 접근성 및 효율성이 크게 향상되었습니다. 매우 효율적인 태양 전지판, 고급 풍력 터빈 설계 및 스마트 그리드 기술과 같은 기술 발전으로 에너지 생산 및 신뢰성이 높아졌습니다. 에너지 저장을위한 리튬 이온 및 솔리드 스테이트 배터리의 개선은 산발적 재생 가능한 공급원의 통합을 개선하여 안정적인 전기 공급을 보장 할 수있게합니다. 또한 예측 분석 및 인공 지능의 발전은 에너지 관리 및 소비를 향상시킵니다. 이러한 결과는 깨끗한 에너지로의 전환에 도움이 될뿐만 아니라 기후 변화와 싸우고 지속 가능성을 진전시키는 글로벌 이니셔티브에도 기여합니다.

태양 광 기술 혁신

• 효율성 개선
  • 페 로브 스카이 트 태양 전지 : 실험실 환경에서 25.5% 이상의 효율성을 달성했습니다. 페 로브 스카이트는 생산 비용이 낮아질수록 더 높은 효율성을 제공합니다.
  • 다법관 세포 : 이들 세포는 우주 응용 분야에 사용되며, 여러 반도체 재료를 층화하여 40%를 초과하는 효율에 도달했다.
  • 이중 태양 전지판 : 양쪽에서 햇빛을 포착하여 에너지 수율이 5-20%증가합니다.
• 새로운 재료
  • 유기 광전자 (OPV)는 유기 화합물을 사용하여 다양한 표면에 유연성과 통합을 제공합니다. 그러나 현재는 현재 덜 효율적입니다 (약 13%).
  • 박막 기술 : 카드뮴 텔루 라이드 (CDTE) 및 구리 인듐 갈륨 셀레 나이드 (CIGS)는 더 낮은 생산 비용과 재료 사용량을 제공합니다.
• 비교 기술
  • 농축 태양 광 발전 (CSP) : 열 에너지를 저장하여 태양이 빛나지 않더라도 전기 ​​생성을 허용합니다. 580MW의 용량을 가진 모로코의 Noor Complex는 CSP의 잠재력을 보여줍니다.

5.2 풍력 터빈 발전

더 크고 효율적인 터빈

• 크기 증가 : Ge Haliade-X와 같은 해외 터빈은 단위당 13MW를 생성 할 수 있으며 로터 직경은 220 미터입니다.
• 블레이드 설계 개선 사항 : 고급 재료 및 공기 역학은 효율성을 향상시키고 소음을 줄입니다. 블레이드는 이제 더 가벼운 중량과 강도를 높이기 위해 탄소 섬유를 포함합니다.

해외 풍력 발전

• 부동 터빈 : 더 깊은 물에서 배치 가능. 포르투갈의 Windfloat Atlantic과 같은 프로젝트는 떠 다니는 풍력 발전 단지의 생존 가능성을 보여줍니다.
• 혁신적인 기초 : 중력 기반 흡입 버킷 및 재킷 기초는 다양한 해저 조건에 적응합니다.

공기 역학적 개선

• 스마트 블레이드 : 센서와 액추에이터를 통합하여 블레이드 피치와 모양을 실시간으로 조정하여 성능을 최적화합니다.
• 웨이크 스티어링 : 터빈 방향을 조정하여 난기류를 최소화하고 전반적인 농장 출력을 극대화합니다.

에너지 저장 솔루션

배터리 기술

• 리튬 이온 배터리 : 그리드 스토리지가 지배적이며 2010 년 이후 87% 감소한 2019 년 KWh 당 156 달러입니다.
• 흐름 배터리 : 액체 전해질을 사용하여 확장 성 및 장기 저장 공간을 제공합니다. 그리드 응용 분야에 이상적입니다.
• 나트륨 이온 및 솔리드 스테이트 배터리 : 향상된 안전 및 자원 가용성을 유망한 신흥 기술.

그리드 스토리지 시스템

• 글로벌 용량 : 에너지 저장 용량은 2018 년 9GW에서 2024 년까지 158GW로 성장할 것으로 예상됩니다.
• 그리드 안정성의 역할 : 스토리지 시스템은 공급과 수요의 균형을 맞추고 간헐적 인 재생 에너지를 통합하며 보조 서비스를 제공합니다.

혁신

• 수소 저장 : 과도한 재생 에너지는 전기 분해를 통해 수소를 생성하며, 이는 전기로 다시 보관하고 전환 할 수 있습니다.
• 펌핑 된 수력 저장소 : 이는 전 세계 에너지 저장 용량의 96% 이상을 차지하며 수중 펌핑 하이드로와 같은 혁신이 개발 중입니다.

스마트 그리드 및 IoT 통합 (약 300 단어)

그리드 관리

• AMI (Advanced Metering Infrastructure) :이 기술은 유틸리티와 소비자 간의 양방향 통신을 가능하게하여 실시간 모니터링 및 동적 가격을 촉진합니다.
• DMS (Distribution Management Systems) : DERS (Distributed Energy Resources)를 통합하여 그리드 작업을 최적화합니다.

수요 응답 시스템

• 동적 가격 모델 : 소비자가 에너지 사용을 피크 시간으로 전환하여 그리드의 긴장을 줄 이도록 장려합니다.
• 자동화로드 제어 : 스마트 어플라이언스는 그리드 신호에 따라 작동을 조정하여 효율성을 향상시킵니다.

에너지의 IoT

• 연결된 장치 : 스마트 온도 조절 장치, 조명 및 기기는 자동화 및 원격 제어를 통해 에너지 소비를 줄입니다.
• 데이터 분석 : 빅 데이터 및 머신 러닝을 통해 예측 유지 보수, 결함 탐지 및 에너지 예측이 가능합니다.

재생 에너지의 경제적 영향

재생 가능 에너지의 금전적 영향은 깊어서 일자리 창출을 밀고 혁신을 촉진하며 지역 경제를 촉진합니다. 재생 가능한 기술의 인수가 증가함에 따라 설치, 제조, 연구 및 유지 보수 부문에서 수백만 개의 일자리가 위조됩니다. 또한, 태양, 바람 및 기타 재생 에너지의 지출이 줄어들면서 화석 연료와 점점 더 경쟁력이 생겨 고객의 에너지 가격이 낮아집니다. 재생 에너지 프로젝트는 또한 에너지 주권에 기부하여 수입 연료에 대한 지원을 줄이고 국가 안보를 향상시킵니다. 전반적으로, 재생 에너지로의 전환은 환경 문제를 전파하면서 지속 가능한 경제 성장을 지원합니다.

비용 동향

기술 비용 감소

• SOLAR PV : 유틸리티 규모의 태양 광 PV의 글로벌 평균 LCOE는 2010 년부터 2020 년까지 85% 감소하여 kWh 당 0.057에 도달했습니다.
• 육상 바람 : LCOE는 kWh 당 0.039 달러로 56% 감소했습니다.
• 해상 바람 : 비용은 48%감소하여 kWh 당 0.084에 도달했습니다.

규모와 기술 발전의 경제

• 제조 규모 : 특히 중국에서 생산 능력 증가로 인해 단가가 줄어 듭니다.
• 효율성 향상 : 기술 혁신은 단위당 에너지 수율이 증가했습니다.
• 일자리 창출
• 고용 기회
• 글로벌 재생 가능 에너지 직업 : 2019 년에 1,150 만 명을 고용했습니다.
  • 태양 광 PV : 380 만 일자리.
  • 바이오 에너지 : 320 만 개의 일자리.
  • 풍력 에너지 : 120 만 일자리.
• 예상 성장 : Irena는 2050 년까지 재생 에너지 고용이 4,200 만 명에 달할 수 있다고 추정합니다.

지역적 영향

• 아시아 : 세계 재생 에너지 일자리의 63%를 차지하며 중국은 최대 고용주입니다.
• 경제 다각화 : 재생 에너지는 제조, 설치, 유지 보수 및 연구에서 일자리를 제공합니다.

투자 동향

글로벌 자금 및 자본 흐름

• 누적 투자 : 2010 년부터 2019 년까지 재생 에너지에 2.6 조 달러 이상의 투자.
• 녹색 채권 : 발행은 2020 년에 2,700 억 달러에 이르렀으며 재생 에너지 프로젝트에 자금을 조달했습니다.

민간 부문 참여

• 기업 재생 에너지 조달 : 회사는 2020 년에 23.7GW의 재생 가능 용량을 구매하여 기업의 약속이 증가하고 있음을 보여주었습니다.

화석 연료와의 비교

경제 경쟁

• 비용 패리티 : 재생 에너지는 대부분의 지역의 새로운 화석 연료 공장보다 비용 경쟁이 치열하거나 저렴합니다.
• 좌초 자산 위험 : 정책 교대와 시장 역학으로 인해 화석 연료에 대한 투자가 수익성이 없을 수 있습니다.

보조금과 외부 성

• 화석 연료 보조금 : 2019 년 3,300 억 달러로 추정되어 에너지 시장을 왜곡합니다.
• 재생 가능한 에너지 보조금 : 2019 년 총 1,400 억 달러, 기술 배포 지원.

재생 에너지의 환경 영향

풍력, 태양 광 및 수력 발전과 같은 재생 가능한 에너지 원은 화석 연료에 해당하는 온실 가스 배출을 크게 줄여 기후 변화 구호에 기부합니다. 그러나 토지 이용 변화, 서식지 중단 및 태양 전지판 및 배터리의 금속과 같은 재료에 대한 자원 추출을 포함한 환경 적 결과가 발생합니다. 전체 발자국이 일반적으로 낮기 때문에 신중한 계획과 관리는 바람직하지 않은 효과를 최소화하고 지속 가능한 진화를 보장하는 데 필수적입니다.

온실 가스 배출 감소

• 방출되지 않은 배출량 : 재생 에너지는 2020 년에 독일과 일본의 결합 된 배출량과 동등한 2.1 기가 톤 (GT)의 CO2 배출을 막았다.
• 기후 목표 기여 : 재생 가능한 기반 에너지 시스템으로의 전환은 지구 온난화를 2 ° C로 제한하는 데 필요한 에너지 관련 CO2 방출 감소의 90%를 달성 할 수 있습니다.

공기 및 수질 개선

• 건강상의 이점 : 화석 연료로 인한 대기 오염을 줄이면 매년 420 만 명의 조산 사망이 예방 될 수 있습니다.
• 물 보존 : 풍력 및 태양 광 PV와 같은 재생 에너지는 열전 발전소와 달리 최소한의 물이 필요하며, 이는 냉각을 위해 상당한 물을 소비합니다.

토지 이용 및 야생 동물 고려 사항

• 서식지 중단 : 재생 가능한 프로젝트는 지역 생태계에 영향을 줄 수 있습니다.
• 풍력 터빈 : 새와 박쥐에게 위험을 초래합니다. 완화 조치에는 스마트 축소 및 레이더 시스템이 포함됩니다.
• 태양 광 농장 : 토지 집약적; 솔루션에는 Agrivoltaics와 같은 이중용 토지 관행이 포함됩니다.
• 환경 평가 : 부정적인 영향을 최소화하고 지속 가능한 개발이 필요합니다.

수명주기 분석

• 탄소 발자국 비교 :
  • 태양 PV : 수명주기 동안 48g CO2-EQ/kWh를 방출합니다.
  • 풍력 에너지 : 11 g CO2-EQ/kWh를 방출합니다.
  • 석탄 : 820 g CO2-EQ/kWh를 방출합니다.
• 자원 사용 및 재활용 : 재생 가능한 기술의 수명 종료 관리가 중요합니다. 태양 전지판 및 배터리를위한 재활용 프로그램이 개발 중입니다.

재생 에너지의 정책 및 규제 프레임 워크

재생 에너지에 대한 정책 및 규제 프레임 워크는 위생 에너지 기술의 채택을 촉진하기 위해 만들어진 목장, 인센티브 및 표준의 목초지를 동봉합니다. 여기에는 재생 가능한 포트폴리오 표준, 세금 공제, 사료 관세 및 전력 구매 계약이 포함되어 투자 및 혁신을 촉진합니다. 정부는 또한 환경 조례와 그리드 통합 접근법을 확립하여 재생 가능한 에너지 원이 기존 에너지 시스템 내에서 효율적이고 지속 가능하게 기능 할 수 있도록 보장합니다. 강력한 프레임 워크는 시장의 신뢰를 촉진하고 저탄소 경제로의 전환을 가속화합니다.

정부 인센티브 및 보조금

• 피드 인 관세 (FIT) : 장기 계약 및 가격 보장을 제공하여 조기 재생 가능 채택을 유발합니다.
• 재생 가능한 포트폴리오 표준 (RPS) : 재생 에너지로부터 특정 비율의 전기를 생산하기위한 유틸리티.
• 세금 인센티브 :
  • 투자 세 공제 (ITC) : 미국은 태양열 설치에 대해 26%의 세금 공제를 제공합니다.
  • 생산 세 공제 (PTC) : 미국에서 생산 된 풍력 에너지에 대해 kWh 당 0.015 달러를 제공합니다.

국제 협약

• 파리 협약 :
  • 목표 : 지구 온난화를 2 ° C 미만으로 제한하고 1.5 ° C의 노력을 추구합니다.
  • 국가적으로 결정된 기부금 (NDC) : 국가는 배출량을 줄이기위한 계획을 제출합니다.
• 지속 가능한 개발 목표 (SDG) :
  • 목표 7 : 2030 년까지 저렴하고 신뢰할 수 있고 지속 가능하며 현대적인 에너지에 대한 접근을 보장하십시오.

재생 가능한 에너지 목표

• 유럽 ​​연합 :
  • 2030 목표 : 총 최종 에너지 소비에서 32% 재생 에너지 점유율.
  • 2050 년 기후 중립 : 유럽 녹색 거래는 순 제로 배출을 목표로합니다.
• 중국:
  • 2030 목표 : 1 차 에너지 소비의 비 화석 연료 점유율을 25%로 늘립니다.
  • 2060 목표 : 탄소 중립을 달성하십시오.

탄소 가격 메커니즘

• ETS (Emissions Trading Systems) :
  • EU ETS : EU 배출량의 45%를 차지하며 2021 년에 탄소 가격은 톤당 50 유로에 이릅니다.
  • 중국의 국가 ETS : 2021 년에 출시되어 처음에는 전력 부문을 다루고 있습니다.
• 탄소세 :
  • 이행 : 29 개국에 탄소세가 있습니다.
  • 스웨덴 : CO2 톤당 USD 127에서 가장 높은 비율.

재생 에너지 채택에 대한 도전과 장벽

재생 에너지의 채택은 몇 가지 과제와 장애, 초기 자본 비용 강화를 포함하여 자금 조달 제한 및 기술 성숙 문제에 직면 해 있습니다. 부적절한 그리드 기능 및 통합 문제와 같은 인프라 제한은 배포를 전환 할 수 있습니다. 또한 기존 에너지 부문의 저항과 함께 규제 및 정책 불확실성은 진전을 늦출 수 있습니다. 일반적인 인식과 수용은 또한 잘못된 역할을 수행하고, 오해와 재생 가능한 기술에 대한 지식이 없기 때문에 광범위한 채택을 방해 할 수 있습니다. 이러한 장벽을 해결하는 것은 지속 가능한 에너지 미래로의 전환을 가속화하는 데 중요합니다.

간헐적 및 신뢰성

• 공급의 가변성 :
  • 태양과 바람 : 기상 조건에 의존하여 발전의 변동으로 이어집니다.
• 솔루션 :
  • 에너지 저장 : 배터리 및 기타 스토리지 기술은 공급 및 수요의 균형을 유지합니다.
  • 그리드 상호 연결 : 더 넓은 네트워크는 잉여 에너지를 분배하고 로컬 부족을 완화합니다.
  • 수요 응답 : 공급 가용성에 맞게 소비 패턴 조정.

인프라 요구

• 그리드 현대화 :
  • 필요한 투자 : IEA는 2050 년까지 그리드 확장 및 현대화를 위해 13.3 조 달러가 필요하다고 추정합니다.
• 전송 용량 :
  • 원격 자원 : 많은 재생 가능한 자원은 수요 센터와는 거리가 멀어 새로운 전송 라인이 필요합니다.

재무 및 투자 과제

• 선불 비용 :
  • 자본 집약적 : 재생 가능한 프로젝트에는 상당한 초기 투자가 필요합니다.
• 금융에 대한 액세스 :
  • 개발 도상국 : 차입 비용이 높고 자본 시장에 대한 접근이 제한적입니다.
• 정책 불확실성 :
  • 규제 위험 : 정책 변경은 프로젝트 생존 가능성과 투자자 신뢰에 영향을 줄 수 있습니다.

사회적 수용

• 대중의 인식 :
  • Nimbyism ( "내 뒷마당은 아님") : 시각적 영향, 소음 또는 환경 문제로 인한 야당.
• 커뮤니티 참여 :
  • 참여 : 현지 커뮤니티를 계획하고 혜택을 제공하면 수용이 증가 할 수 있습니다.
• 교육 및 인식 :
  • 대중에게 알리기 : 환경 및 경제적 이점을 강조하면 저항이 줄어 듭니다.

미래의 전망과 트렌드

재생 가능 에너지의 기회는 기술 발전, 비용 절감 및 정책 지원 향상에 의해 주도되고 있으며, 정책 지원을 개선합니다. 트렌드는 향상된 에너지 저장 솔루션, 태양 및 풍력 발전의 즉각적인 확장 및 스마트 그리드 기술의 더 큰 통합을 보여줍니다. 수소 생산 및 탄소 포획의 혁신은 트랙션을 얻고 있으며, 분산 된 에너지 기술과 지역 사회 기반 프로젝트는 지역 에너지 솔루션을 승인하고 있습니다. 기후 변화에 맞서야 할 세계적인 의무가 강화됨에 따라 재생 에너지는 탄소 중립을 달성하고 앞으로 수십 년 동안 에너지 환경을 재구성하는 데 중심적인 역할을 할 것으로 예상됩니다.

예측 된 성장

• IEA 시나리오 :
  • 재생 에너지 : 향후 10 년 동안 새로운 전력 용량 추가의 90%를 차지할 수 있습니다.
• 전기 자동차 (EVS) :
  • 성장 : EV 주식은 2030 년까지 2 억 4 천만에 도달하여 전기 수요가 6%증가 할 것으로 예상됩니다.

새로운 기술

• 퓨전 에너지 :
• ITER 프로젝트 : 2035 년까지 융합 전력의 타당성을 입증하는 것을 목표로합니다.
• 고급 재료 :
• 나노 기술 : 태양 전지 및 배터리의 향상은 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
• 탄소 캡처 및 저장 (CCS) :
• 재생 에너지와의 통합 : CCS는 남아있는 화석 연료 사용으로부터 배출량을 줄임으로써 재생 에너지를 보완 할 수 있습니다.

AI 및 빅 데이터의 역할

• 에너지 시스템의 최적화 :
• AI 알고리즘 : 재생 가능 생성 예측을 개선하여 그리드 안정성을 향상시킵니다.
• 예측 유지 보수 :
• 다운 타임 감소 : 머신 러닝 모델은 장비 고장, 비용 절감 및 신뢰성 향상을 예측합니다.

탈 중앙화 및 프로소머

• 현지 세대 :
• 마이크로 그리드 : 탄력성을 높이고 지역 사회가 자신의 에너지를 생성하고 관리 할 수있게합니다.
• 프로소머 :
• 에너지 생산자 및 소비자 : 가구와 기업은 잉여 에너지를 생성하여 그리드에 다시 공급합니다.
• 에너지 거래 플랫폼 :
• 블록 체인 기술 : 안전하고 투명한 피어 투 피어 에너지 거래를 가능하게합니다.

가속화 된 기후 변화를 다루기위한 중요한 변화

재생 에너지는 소규모 전문 산업에서 전세계 에너지 장면의 전체 측면으로 전환하여 상당한 변화를 보였습니다. 빠른 용량 확장, 주목할만한 기술 진보 및 상당한 비용 절감과 같은 몇 가지 주요 이유가 이러한 변화를 추진했습니다. 이러한 변화에서 기술 발전이 필수적이었습니다. 에너지 저장, 그리드 통합 및 생성 효율성의 발전으로 재생 가능한 소스의 타당성과 신뢰성이 향상되었습니다. 이러한 개발은 추가로 비용을 낮추는 데 도움이되었으며, 더 넓은 범위의 고객과 회사가 청정 에너지에 접근 할 수있게되었습니다.

기후 변화를 다루는 시급성이 증가함에 따라 재생 가능한 에너지 원으로의 전환이 가속화되었습니다. 전세계 온도의 증가와 날씨 패턴 악화로 인해 온실 가스 배출량을 줄이는 것이 중요합니다. 재생 에너지는이 목표에 기여하고 화석 연료에 대한 의존성을 줄임으로써 대기 오염의 핵심 요소입니다. 또한 지속 가능한 에너지 투자를 지원하면 오래 지속되는 경제 발전이 촉진됩니다. 그것은 생산, 조립 및 유지에 대한 고용을 창출 할뿐만 아니라 인프라 건설을 향상시켜 지역 경제를 촉진합니다. 재생 가능한 에너지 원에 우선 순위를 부여함으로써 국가는 에너지 안보를 개선하고, 외국 연료에 대한 의존도를 줄이며,보다 강력하고 지속적인 미래를 만들 수 있습니다.

기술 발전, 경제적 요구 및 환경 적 중요성은 재생 에너지를 소규모 부문에서 에너지 부문의 중요한 요소로 전환하는 것을 주도하고 있습니다. 이 변화는 현재의 환경 문제에 중점을두고 강력하고 번성하는 세계 경제의 토대를 마련합니다.