전력 회사가 6대 주요 대체 에너지 원으로부터 전기를 생성하는 방법

2001년, 미국에서 소비된 에너지의 86%가 화석 연료에서 비롯되었고, 재생 가능 에너지는 단지 5.3%만 생성되었습니다. 2022년을 기준으로 화석 연료의 비중은 79%로 감소했으며, 재생 가능 에너지는 13%로 증가했습니다. 자세한 내용은 Statista를 통해 확인할 수 있습니다. 세계가 기후 변화와 온실가스 배출의 영향을 다루는 가운데, 지속 가능하고 대체 가능한 에너지원을 찾는 일이 점점 더 중요해지고 있습니다.   화석 연료 에너지 채취는 역사적으로 석탄 채굴 및 석유 시추로 이루어졌으며, 이는 모두 한정된 자원입니다. 이제 대체 에너지 채취 기술이 유망한 대안으로 부상하고 있습니다. 이 기사에서는 태양광, 풍력, 수력과 같은 익숙한 재생 가능 에너지뿐만 아니라 지열, 파력, 진동 에너지와 같은 새로운 대체 에너지 채취 방법을 포함한 다양한 형태의 지속 가능한 대체 에너지 채취 방법을 탐구합니다.

수력 에너지는 현재까지 가장 생산적인 재생 가능 에너지 원입니다. 2020년에는 수력이 4000테라와트시 이상을 생산하며, 전 세계 전력 생산의 17%를 차지했습니다. 수력 발전은 물의 중력 위치 에너지를 활용하여 댐의 물을 수력 터빈을 통해 지나가게 함으로써 전기를 생성합니다. 수력 발전 댐의 작동 원리에 대한 자세한 내용은 수력 발전의 장점이라는 기사에서 확인하세요.   현재 중국은 수력 발전 시장을 지배하고 있습니다. 중국의 수력 발전은 전체 전력 소비량의 약 8%를 공급하며, IEA에 따르면 전 세계 수력 발전 용량의 약 40%를 차지하고 있습니다. 세계에서 가장 큰 수력 발전 댐인 삼협댐은 중국의 양쯔강을 가로지르고 있습니다. 또한, 사하라 이남 아프리카, 동남아시아, 라틴아메리카의 계획된 수력 발전 확장 프로젝트의 약 70%가 중국 수력 발전 기업에 의해 건설, 재정 지원 또는 소유될 예정입니다. 향후 10년 동안 수력 발전은 현재 용량을 훨씬 초과하여 재생 가능 전기 생산 기여도를 계속 확대해 나갈 것입니다.

풍력 발전기는 움직이는 공기의 운동 에너지를 전기로 변환하며, 소규모부터 대규모까지 다양한 규모로 존재할 수 있습니다. 전 세계적으로 풍력 에너지 수확은 매우 널리 채택되어 태양광 시스템보다 더 많은 에너지 생산을 차지합니다.   Thames Kosmos Wind Power Kit와 같은 소규모 발전기는 LED를 구동하거나 소형 배터리를 충전할 수 있을 만큼의 전력을 생성할 수 있습니다. 한편, 세계에서 가장 큰 풍력 터빈은 50층 건물만큼 높으며, 하루 동안 384.1MWs의 새로운 풍력 발전 기록을 세웠습니다. 이 단일 풍력 발전 터빈은 24시간 동안 거의 17만 가구에 충분한 전력을 생산했습니다. 세계적으로 풍력 에너지는 수력 발전 다음으로 두 번째로 많은 에너지 생산을 차지합니다.

태양광 에너지 생성기는 태양 복사를 사용 가능한 직류 전기로 변환합니다. 태양은 이제 상업용 건물, 주택, 독립형 배열 등에서 태양광 패널이 발견되는 주류 전력원으로 자리잡았습니다. 대부분의 미국인에게 가장 눈에 잘 띄는 재생 가능 에너지원일 가능성이 높지만, 태양광은 현재 세계적으로 재생 가능 전력원 중 세 번째 순위에 있습니다.   Panasonic의 AM-5610CAR-T와 같은 태양광 셀은 소형 전자 조립품에 전력을 공급할 에너지를 소규모로 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 우리는 태양광 셀이 태양광 패널로 결합된 형태를 가장 많이 보게 됩니다. 이러한 패널은 화석 연료 기반 전력생산과 경쟁할 수 있는 규모로 확장 가능한 태양광(PV) 그리드에 연결될 수 있습니다. 생성된 태양 에너지를 전력망으로 변환하는 데 사용되는 것이 onsemi의 NTH4L022N120M3S와 같은 전력 반도체를 사용하는 태양광 인버터입니다.   중국은 태양광 발전 채택에서 세계를 선도하며, 세계 생산량의 37.5%를 차지하고 IEA에 따르면 글로벌 생산을 이끌고 있습니다. 중국은 미국, 일본, 인도, 독일, 호주, 스페인, 이탈리아 등 뒤따르는 7개 주요국보다 더 많은 태양광 발전을 담당하고 있습니다.

지열 에너지 생산은 지구 내부의 열을 활용하여 전기를 생성합니다. 지열 발전소는 깊은 지하에 물을 펌핑하여 자연적으로 가열된 물을 증기로 변환한 후 증기 터빈을 통과시킵니다. 이 에너지 수확 방법은 온실가스 배출량이 매우 적지만, 지열 활동이 있는 지역으로 제한됩니다.   미국은 지열 에너지 생산에서 세계를 선도하며, 캘리포니아는 지열 에너지 수확에서 가장 앞선 주입니다. 지열은 아이슬란드, 엘살바도르, 뉴질랜드, 케냐, 필리핀 등 다양한 국가에서 전체 전기 수요의 중요한 부분을 차지합니다. 아이슬란드에서는 지열 에너지가 난방 수요의 90% 이상을 충족시키지만, 이는 전기 생산을 통해 이루어진 것은 아닙니다. 그러나 지열 에너지는 주류가 아니며, 전 세계적으로 재생 가능 에너지 기반 전기 생산의 단 0.5%만을 차지합니다.

해안 국가들에서는 해양 파도로부터 에너지를 수확하는 것이 재생 가능 에너지 생산의 비교적 최근 분야로 자리 잡고 있습니다. 해양 에너지는 해저 터빈이나 조류 부표를 활용할 수 있으며, 2022년에 겨우 524MW의 생산량을 기록했습니다. 프랑스와 한국은 각각 211MW와 256MW를 생산하며 세계를 선도했습니다.
 
하지만, 유럽연합은 2030년까지 파도 및 조류 전기 생산량을 1GW로 늘리고, 2050년까지 40GW에 도달하기를 기대하고 있습니다. 일부 전문가들은 파도와 조류 전류로 생성된 에너지가 세계 전력 수요의 10% 이상을 충족할 수 있을 것으로 믿고 있지만, 이러한 장치가 해양 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 많은 우려가 있습니다. 다른 사람들은 파도 및 조류 전력 생성기가 대기 중 CO2를 수확하는 해조류와 바다를 정화하는 조개류를 위한 미세 생태계로 동시에 작용할 수 있다고 믿고 있습니다.

화석 연료에서 대체 및 지속 가능한 에너지 원으로의 전환이 본격적으로 진행되고 있으며, 채택 양상은 국가마다 크게 다릅니다. 아이슬란드의 지열, 프랑스의 파도와 같은 특정 자원이 풍부한 국가들은 이러한 자원을 활용하는 기술을 개발하여 다른 곳에서 모방되고 채택됩니다. 에너지 수확 방법의 진화는 유한하고 환경에 해로운 화석 연료 의존도를 줄이기 위한 전 세계적인 노력에서 관찰할 수 있습니다. 대체 에너지 수확 기술의 광범위한 채택은 향후 수십 년 동안 증가하여 지속 가능한 에너지 미래를 위한 길을 열 것입니다.