무한한 재생 가능 에너지는 배출 가스가 없는 난방, 친환경 비료 및 전기 운송과 같은 유익한 이점을 제공합니다. 그러나 장애물을 극복하는 것은 쉽지 않을 것입니다.
아마도 해수 담수화는 갑자기 비용 효율적이 되어 지구의 물 부족을 해소할 것입니다. 쓰레기는 대규모로 재활용되어 희토류 금속과 같은 귀중한 미량 원소를 추출할 수 있으며 이산화탄소(CO2)는 대기에서 진공으로 제거하여 기후 변화를 늦출 수 있습니다. 사람들은 지구의 극지방에서 편안하게 살거나 배터리 구동 차량을 타고 멀리 여행할 수 있습니다. 전기를 필요로 하는 재화와 서비스는 더 싸게, 심지어 무료로 될 수도 있습니다. 우리의 배출 발자국은 곧 감지할 수 없게 될 것입니다.
생각하는 것은 흥미롭지만 이 지속 가능한 세상은 엄청나게 비용이 많이 들 것입니다. 또한 그것을 현실로 만들기 위해서는 광범위한 정치적, 경제적, 기술적 요인에 달려 있습니다.
녹색 에너지는 무한할 수 있지만 비용 없이 무한하지는 않습니다. – Victor B Flatt
그린 에너지의 성공은 우선 기술을 채택하려는 사람들의 의지에 달려 있습니다. 재생 가능한 대안은 우리가 그토록 의존해온 석유, 석탄 및 가스보다 더 많은 편의성, 속도, 절약 및 보안을 약속해야 합니다. 입법자들은 또한 지속 가능한 에너지 정책이 시행될 수 있도록 입법 교착 상태에 대처해야 합니다. 태양열, 풍력, 지열, 바이오매스, 핵융합 또는 일부 미발견 기술 등 이 녹색 에너지를 연소하는 시설은 지구가 계속 따뜻해지고 자원이 줄어들면서 건설 및 유지 관리가 필요합니다.
그리고 이러한 장애물을 극복할 수 있다고 가정하면 무한한 녹색 에너지가 어떻게 우리 자신의 소비, 혁신, 경제, 공공 정책 및 환경을 변화시킬 수 있습니까? 그리고 이 가상의 행성을 일시적으로 악화시킬 수 있는 요인은 무엇입니까?
국제 에너지 기구(IEA)에 따르면 향후 10년 동안 일부 지역에서 전력 수요가 40~60% 증가할 것으로 예상됩니다. 연구자들은 선진국과 개발도상국 모두의 번영이 적어도 2040년까지 계속해서 주요 자원에 대한 소비자 수요를 증가시킬 것이라고 예측합니다. 동시에 에너지, 물 및 기타 천연자원의 제약 은 새롭고 어려운 문제를 야기할 것입니다. 불안정성을 관리하기 위해.
주로 화석 연료에 의한 현재 전력 생산 은 모든 온실 가스 배출의 30%를 차지하는 기후 변화에 가장 큰 단일 기여자입니다.따라서 녹색 에너지는 탄소 배출 제로 및 국제 에너지 자립을 향한 길을 약속하는 일상적인 비즈니스에서 근본적으로 벗어날 수 있습니다. 그러나 정책 입안자, 투자자 및 시민의 공동 노력이 없다면 무한한 녹색 에너지는 낭비와 부족의 세계로 이어질 수도 있습니다.
환경법 교수이자 휴스턴 대학의 환경, 에너지 및 천연자원 법률 센터 책임자인 Victor B Flatt는 "녹색 에너지는 무한할 수 있지만 비용 없이 무한하지는 않습니다."라고 말합니다.재생 가능한 발전소를 건설하거나 기존 발전소를 전환하는 데 필요한 막대한 자본 지출부터 새로운 기반 시설에 필요한 배출 배출 추출 프로세스에 대한 사용을 장려하는 데 필요한 마케팅 투자에 이르기까지 무료 녹색 에너지는 높은 대가를 치르게 됩니다.
완벽한 답은 없습니다. 앞으로 몇 년 동안 요구되는 것은 에너지 설루션의 다양하고 유연한 조합입니다. Bill Gates는 이를 "스위스 에너지 도구의 군용 칼"이라고 부릅니다.
무탄소 에너지는 교통수단의 완전한 전기화, 가정과 사업체에 전력을 공급하는 배기가스 없는 냉난방 시스템, 농지를 위한 친환경 비료와 같은 놀라운 이점을 확실히 약속합니다. 우리가 그것을 생산할 수 있다면, 우리는 또한 핵융합 동력의 보조 소스를 사용해야 할 수도 있습니다.효율적이고 지속 가능한 바이오매스 연소 방법을 개발하고 농작물과 하수에서 메탄을 전환하는 것은 녹색 연료 공급을 늘리는 데 도움이 될 것이지만 총에너지를 줄이고 기후 정책을 구체적이고 시행 가능한 조치로 전환하는 방법도 모색해야 합니다.
세계의 일부가 화석 연료를 사용하지 않기 시작하면서 현재의 연료 공급이 점점 더 저렴해질 것이라고 Flatt은 말합니다. 개발 도상국에 마지막 배럴을 판매하기를 열망하는 석유 부국은 가격을 더 낮추고 천천히 액체 연료 경제를 제거합니다. "녹색 에너지가 화석 연료보다 경쟁력이 있다면 사람들은 그 방향으로 나아갈 것입니다."라고 Flatt은 말합니다. "하지만 현실 세계의 제약이 자리를 잡기 시작할 것입니다."
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전통적인 발전소는 탈탄소화 목표와 국가적 의무가 사용을 줄여야 하므로 더 작은 역할을 할 것입니다. 동시에 가변 재생 에너지 발전소의 강력한 기반 시설이 절대적으로 중요해질 것입니다. 이러한 발전소는 전력 중단을 최소화하기 위해 넓은 지역에 건설되어야 합니다. 예를 들어 더블린이 잿빛이고 바람이 없는 날이면 오슬로처럼 멀리 떨어진 곳에서 전기를 공급해야 할 수도 있습니다. 제조업의 이러한 붐은 안정적이고 장기적인 일자리 창출(순 플러스)로 이어질 가능성이 높지만 석탄과 같은 다른 부문의 일시적인 일자리 손실을 의미할 수도 있습니다.
또 다른 강력한 제약은 친환경 에너지가 매우 신뢰할 수 없다는 것입니다. 수력 발전은 흐르는 물을 지속적으로 공급하기 위해 충분한 비가 필요하며 토착 수생 생물종과 생태계를 파괴할 수 있습니다.태양광 발전 패널은 전기를 생성하는 데 필요한 광자를 활용하기 위해 맑은 하늘과 햇빛이 필요합니다.
가변 재생 에너지는 간헐적 자원의 가용성에 의존하는 발전기입니다. 따라서 계절적 변화나 최악의 시나리오에서도 수요와 공급 간의 균형이 항상 유지되도록 보완 기술이 필요합니다. 무한한 녹색 에너지는 에너지를 저렴하고 효율적으로 사용하고 저장하는 혁신적인 방법을 거의 확실히 야기할 것이지만, 영구적인 잉여 전력을 생성하는 것은 규모 면에서 경제적이지 않을 수 있습니다.
런던 임페리얼 칼리지 비즈니스 스쿨의 지속 가능한 에너지 비즈니스 교수인 Richard Green은 "특정 장소에서 실제로 필요한 것보다 더 많은 에너지가 필요할 때가 있을 것"이라고 말했습니다. "그 시간에 여분의 에너지를 사용할 방법을 찾는 것은 좋은 생각이지만 사람들이 자신의 삶을 계획하기에 충분히 예측할 수 없습니다." 따라서 전통적인 전력 모드는 제한된 공급에서 여전히 필요할 수 있으므로 녹색 전기가 부족한 경우 임시 조치가 있습니다.
가변 재생 에너지의 비중이 증가하면 전력 시스템이 보다 유연해질 수 있습니다. 물론 수요도 유연해야 합니다. Green은 "사람들은 구독료를 지불하고 있습니다. 이는 전화 요금제처럼 일정 금액까지 무료로 에너지를 받을 수 있습니다."라고 Green은 설명합니다. "또는 사용한 만큼만 지불하는 모델입니다." Uber의 급증 가격은 비교적 관대해 보일 수 있습니다. "가격은 바람이나 햇빛이 부족할 때마다 일 년 중 지붕 부분을 통과해야 할 것입니다."
물론 녹색 에너지 수요에 대한 문제는 가정에 국한되지 않고 기업과 기업, 특히 기술 기업으로 확대될 것입니다. Amazon, Google, Facebook 및 Microsoft와 같은 선도적인 기술 대기업의 데이터 센터는 서버를 냉각 상태로 유지하기 위해 이미 수십 테라 와트시(10억 킬로와트시 전력에 해당하는 단위)가 필요합니다. 인공 지능과 머신 러닝의 부상으로 더 많은 컴퓨팅 성능이 요구됨에 따라 그 수치는 더욱 커질 것입니다. 민간 투자는 새로운 기술을 더욱 가속화하고 대기업이 이를 배포할 수 있도록 경제를 변화시킬 수 있습니다.
그러나 기업이 탄소 중립 에너지로 전환하면 수요를 충족시키기 위해 더 많은 재생 가능 발전소를 건설해야 하기 때문에 경쟁 용도, 도시화 및 산업 개발로 이미 희소한 토지에 간접적인 압력을 가할 것입니다. 이는 차례로 지구에 추가적인 스트레스를 줄 것입니다. 많은 재생 가능 에너지 형태 또는 제조 공정은 광물 (코발트, 리튬 및 기타 희토류 금속)에 의존하기 때문에 CO2 또는 메탄과 같은 온실 가스를 대기 중으로 방출합니다. 현재 화석 연료의 도움으로만 추출되거나 건설될 수 있습니다. 추출은 또한 토착 동식물 서식지를 돌이킬 수 없을 정도로 파괴할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.
즉, 무한한 녹색 에너지는 실제로 단기적으로는 환경에 해로울 수 있습니다. 그러나 재생 가능 에너지는 궁극적으로 탄소 배출량을 줄이거나 되돌릴 수 있으며 매년 오염으로 인한 수백만 명의 사망을 제거하여 우리 시대의 가장 시급한 문제 중 하나를 전환하기로 결정했습니다.
핵융합 반응의 열을 이용하여 전기를 생산하는 핵융합 발전은 놀라운 가능성을 지닌 하나의 녹색 기술입니다. 이 에너지 형식은 우리가 마음대로 켜고 끌 수 있는 전원을 가능하게 하고 사용 후 핵연료와 핵분열의 확산 우려를 제거합니다 . 오스틴에 있는 텍사스 대학교의 시스템 수준 에너지 엔지니어인 Joshua D Rhodes는 "융합은 청정에너지 형태를 위한 하나의 경로"라고 말합니다. "그러나 지금까지 아무도 자급자족하는 핵융합 반응을 만들 수 없었습니다"(소비하는 것보다 더 많은 에너지를 생성하는 에너지 반응을 생성하는 것).
비용이 더 이상 요소가 아닌 경우 융합 형태의 무제한 녹색 에너지는 운송, 항공 및 제조를 포함한 다양한 부문을 근본적으로 변화시킬 수 있습니다. 전환은 또한 탄소 배출량과 전반적인 미립자 물질을 줄이는 데 큰 도움이 될 것입니다.공급망을 정리하면 대기 중으로 오염 물질을 방출하는 에너지원에서 멀어지거나 제거할 수 있습니다.
청정에너지는 1.5C 목표를 달성하는 데 필요하지만 충분하지 않습니다 – Joshua D Rhodes
Rhodes는 "물질과 같은 화석 연료를 필요로 하는 산업이 항상 있을 것입니다. 그러나 우리는 그것을 땅에서 파낼 필요가 없습니다. 우리는 합성 연료를 만들 수 있습니다."라고 말합니다. 제한된 공간에서 많은 에너지를 필요로 하는 작업의 경우 시스템을 안정적으로 유지하기 때문에 구성에 탄소가 포함된 액체 연료가 유용할 수 있습니다. 예를 들어 장거리 비행에는 현재 화석 연료와 같은 물질이 필요합니다. 그러나 항공기는 제트 연료 대신 수소와 CO2에서 파생된 메탄 또는 수소와 대기 질소에서 만든 암모니아로 작동할 수 있으며 둘 다 녹색 전기를 사용하여 생성할 수 있습니다. 항공 부문의 기후 기여도를 감안할 때 항공은 연간 CO2 배출량의 2.5%를 차지합니다. 이 변화만으로도 중요할 것입니다.
탄소 포집 및 저장과 같은 기타 녹색 기술은 전체 순배 출 제로를 달성하는 데 필요할 것입니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)에 따르면 "전기화, 수소, 바이오 기반 공급원료 및 대체, 그리고 몇몇 경우에 이산화탄소 포집, 활용 및 저장(CCUS)은 에너지 집약적 산업은 온난화를 1.5C로 제한합니다."
그러나 IPCC는 이러한 옵션이 제도적, 경제적, 기술적 제약에 의해 제한된다는 점도 지적합니다. "지구 온도 상승을 1.5C 미만으로 유지하려면 2050년에서 2070년 사이에 전 세계가 탄소 배출량을 0으로 만들어야 합니다."라고 Rhodes는 말합니다. "청정 에너지는 그 목표를 달성하는 데 필요하지만 충분하지 않습니다."
코스타리카와노르웨이 와 같은 국가는 이미 야심 찬 기후 목표를 많이 달성했습니다. 다른 국가들은 2015년 파리 협정에 명시된 1.5C 임계값 이하로 지구 온난화를 유지하는 데 필요한 2050년 순 제로 목표보다 훨씬 뒤처져 있습니다. 재생 가능 에너지가 무한한 세계에서도 개별 국가가 포괄적인 기후 변화 법안에 동의하지 않고 신속하게 동의하지 않는 한 글로벌 에너지 부문을 안정화하는 것은 불가능합니다. 저공해 자동차 및 가전제품 구매에 대한 세금 공제, 재생 가능한 연료 스테이션 및 기타 기반 시설 건설 지원, 화석 연료 사용에 대한 재정적 벌금 모두 전환을 가속화할 수 있습니다.
"녹색 에너지에 대한 가장 큰 장벽은 돈이나 기술이 아니라 정부 정책입니다."라고 Flatt는 말합니다. 에너지 정책은 한 국가의 관할권 내에서도 다양할 수 있으며, 이는 진행 속도가 느린 경우가 많다는 것을 의미합니다. 녹색 에너지 수요가 증가하기 전에 지역이 해양 및 육상 재생 가능 발전소에 동의해야 한다는 점을 고려하십시오. Flatt 는 "유럽은 이미 전력의 20%를 해상풍력에서 얻는 데 동의했습니다."라고 말합니다. "그러나 여러 관할권이 있는 미국에서는 모든 주에서 전력선에 거부권을 행사할 수 있습니다. 우리가 녹색 에너지를 완전히 수용하려면 수력 댐과 풍차 농장과 같은 전력 공급 장치가 건설될 위치에 대해 의원들이 동의하도록 하는 것이 필수적입니다. 경제."
녹색 에너지가 갑자기 풍부해지더라도 모든 사람이 즉시 녹색 에너지에 접근할 수 있는 것은 아니지만, 녹색 에너지를 사용하는 사람들은 낭비할 수 있습니다.
마지막으로, 재생 가능 에너지의 끝없는 공급은 반드시 단기적으로 세계의 형평성 문제를 해결하지 못할 것입니다. 일부 지역에서는 조명, 난방, 냉장 및 운송의 준비된 가용성이 소수의 사람들이 감당할 수 있는 사치입니다. 녹색 에너지가 갑자기 풍부하더라도 모든 사람이 즉시 녹색 에너지에 접근할 수 있는 것은 아니지만 접근할 수 있는 사람은 낭비할 수 있습니다.
"어떤 상품이 더 저렴해지면 사람들이 더 많이 사용하는 경향이 있습니다."라고 Green은 말합니다. 마찬가지로, 무한한 녹색 에너지는 세계의 일부에서 계속 사용하지 않는 경우에도 희소성의 시간 동안 낭비를 일으키거나 심지어 부족을 촉발하는 유사하게 열악한 설계 선택으로 이어질 수 있습니다. Green은 "부족에 대처하는 방법을 찾는 인간이 일반적으로 발전을 주도한 것"이라고 말합니다.
탄소 수
문제는 자원의 고갈을 설명하는 경향이 있는 과소비에 관한 것이 아니라 애초에 자원이 풍부하기 때문에 소비의 증가에 관한 것입니다. 전체적으로 사용할 수 있는 자원은 충분하지만 이 풍부함은 새로운 문제를 일으킬 수 있습니다. 이 현상은 역사적으로 다른 자원 비용 감소를 특징으로 합니다. 우리가 식품을 대규모로 가공 및 제조하는 방법을 학습하여 식품을 저렴하고 풍부하게 만들 때 비만 위기가 발생했습니다. 우리가 값싼 플라스틱을 생산하는 방법을 고안했을 때 바다는 갑자기 일회용 가방과 병으로 질식했습니다. 녹색 에너지를 충분히 저렴하게 만들면 비슷한 패턴이 나타날 수 있습니까?
전 세계적으로 재생 가능한 전력으로 전환하면 기후 변화 위기를 완화하고 그 과정에서 새로운 형태의 혁신과 상업을 가져올 수 있습니다. 그렇게 하면 여가와 다른 일에 전념하는 데 시간과 노동을 할애할 수 있습니다. 그러나 우리는 현실적이어야 합니다. Flatt은 "이것은 몇 가지 문제를 해결하지만 열반은 아닙니다."라고 말합니다.
