재생에너지를 저장하는 방법

 

에너지

 

재생 에너지 저장소는 인류가 기후 변화를 일으키는 이산화탄소와 다른 온실 가스를 생산하는 석유와 석탄과 같은 화석 연료에 대한 의존도를 줄이는데 도움을 주기 위해 중요하다.

 

태양열 패널로 태양 에너지를 이용하는 것과 풍력 터빈으로 풍력을 이용하는 것은 재생 에너지를 발생시키는 두 가지 일반적인 방법이다.하지만 우리가 전기를 원할 때 태양은 항상 빛나지 않고 바람이 항상 부는 것은 아니며, 때때로 그들은 수요가 낮을 때 잉여 에너지를 생산한다.

 

재생 가능한 에너지원으로부터의 일관되지 않은 에너지 생성의 영향을 줄이기 위해, 과학자들과 엔지니어들은 그것이 필요할 때 사용하기 위해 여분의 에너지를 저장하는 방법을 개발하고 있다.에너지를 저장할 수 있는 방법에는 여러 가지가 있으며, 새로운 저장 기술이 항상 개발되고 정제되고 있다.여기 재생 에너지를 저장하는 가장 좋고 가장 유망한 방법들이 있다.

 

1. 배터리

 

배터리는 아마도 에너지를 저장하는 가장 친숙한 방법일 것이다.인간은 스마트폰에서 자동차에 이르기까지 모든 종류의 전기 기기에 배터리를 사용한다.지속 가능한 에너지를 촉진하는 비영리단체인 워싱턴 D.C.의 환경 에너지 연구소에 따르면, 가장 인기 있는 배터리는 리튬 이온 배터리인데, 이 배터리는 소형 기기에 사용되며 또한 세계 전기 그리드에서 배터리 저장량의 90% 이상을 차지한다고 한다.

 

배터리의 음극 끝은 양극이라는 전극에 연결되고 양극 끝은 음극이라는 다른 전극에 연결된다.배터리 내부에 전하를 띤 이온의 액체 물질인 전해질은 전극의 소재와 결합해 전류를 발생시키는 화학반응을 일으킨다.미국 에너지부에 따르면 리튬이온배터리에서는 양극과 음극이 리튬을 저장한다고 한다.

 

전해질은 양극에서 음극으로 양극으로 양극으로 충전된 리튬이온을 운반해 동력을 공급하고, 배터리가 충전되면 리튬이온을 재생에너지를 이용해 충전할 수 있다.

 

리튬이온 배터리는 몇 가지 단점이 있다.예를 들어, 워싱턴 대학의 클린 에너지 연구소에 따르면, 그것들은 시간이 지남에 따라 효율성이 떨어지고 실패할 가능성이 더 높다고 한다.또한 대규모로 생산하는데도 비용이 많이 들고, 이를 만드는 데 필요한 원료를 추출하는 것은 환경에 부정적인 영향을 미친다.

 

대부분의 다른 에너지 저장 방법과 마찬가지로 배터리는 그 안에 들어가는 모든 에너지를 보유하지 않으며, 지속 가능한 에너지를 촉진하는 에너지 리더 네트워크인 세계 에너지 위원회의 2020년 보고서에 따르면, 배터리는 85%에서 95%의 효율을 가지고 있다.

 

2.펌프 수력 에너지 저장

 

양수된 수력 에너지 저장 또는 양수된 저장 수력 발전은 전기를 저장하기 위해 두 개의 저수지를 사용한다.과잉 에너지는 낮은 저수지에서 높은 저수지로 물을 퍼올리는 데 사용된다.그 후, 전기가 필요할 때, 높은 저수지의 물이 방출되어 전기를 발생시키는 터빈을 통해 낮은 저수지로 다시 흘러 내려간다고,

 

<프로세스 인 에너지>지 2021년에 발표된 펌프 수력 에너지 저장소의 검토에 의하면.2020년 세계 에너지 위원회 보고서에 따르면, 물을 퍼올리는 데 사용되는 모든 에너지가 방출될 때 다시 회수되는 것은 아니다. 수력 에너지 저장소의 효율은 약 75%에서 85%이다.

 

환경 에너지 연구소에 따르면 세계에서 가장 큰 수력 발전 시설은 버지니아에 있으며 약 75만 가구에 전력을 공급하고 있다고 한다.펌핑된 수력 에너지 저장 시스템은 일반적으로 수력 발전 에너지 생산과 함께 강 또는 가까운 곳에 구축된다.하지만, 그것들은 또한 바다에서 나온 바닷물을 사용하여 사용될 수 있다.

 

일본 오키나와 섬의 펌프질된 수력 에너지 저장장치가 송유관을 통해 바닷물을 바다로 끌어내고 언덕 위로 올라간다.스코틀랜드의 스트라스클라이드 대학에 따르면, 이 시스템은 터빈에 전력을 공급하기 위해 파이프를 통해 물을 다시 아래로 방출하고 전기를 발생시킨다고 한다.

 

3.펌프 열전 저장

 

양수된 열전 저장은 재생 가능한 전원에서 생성된 전기를 사용하여 자갈이나 다른 절연 탱크 내부의 열 유지 물질을 가열하는 것을 포함한다.영국 케임브리지 대학교의 Pau Farres Antunez 에너지 저장 연구원인 Antoine Koen의 2020년 논문에 따르면, 이 열은 필요할 때 전기를 발생시키는데 사용될 수 있다.

 

이 방식은 자갈 등 접근이 용이한 소재를 사용해 거의 모든 곳에 설치할 수 있다.2017년 학술지 '재생에너지 및 지속가능한 에너지 리뷰'에 발표된 논문에 따르면 펌핑된 열전 저장은 예상 효율 범위가 50%에서 70% 사이라고 한다.

 

이 기술은 아직 개발 중이다영국 뉴캐슬 대학의 첫 번째 Pumped 열전 저장 시설은 2019년 65%의 효율을 보였다고 <프론티어 인 에너지 연구>지에 발표한 2020년 연구에 따르면, 이 시설은 2019년에 65%의 효율을 보였다.

 

4. 중력에너지 저장

 

영국의 그라비티컬리티라는 회사는 중력을 최대한 활용할 수 있는 기술을 개발하고 있다.이 방법은 전기를 사용하여 윈치에 있는 무게를 들어올리는데, 나중에 발전기를 돌리기 위해 방출되어 윈치를 들어올리는데 사용된 대부분의 에너지를 회수한다.

 

더 가디언은 2019년 이 장비가 불용 광산 갱도에 건설돼 수심 2620피트(800m) 이상 갱도 아래로 1만3200t(1만2000m)가량 떨어질 수 있다고 보도했다.이 기술은 예측 효율이 80%~90%에 달한다고 그라비티시티 웹사이트가 밝혔다.

 

또 다른 중력 기반 시스템은 열차가 저장된 에너지를 방출하기 위해 뒤로 굴러 떨어지도록 하기 전에 경사로를 끌어올리기 위해 과도한 전력을 사용한다고 Live Science는 이전에 보도했다.ARS 웹사이트에 따르면, ARS(Advanced Rail Energy Storage)라고 불리는 한 회사가 네바다에서 이러한 시스템 중 하나를 개발하고 있다고 한다.

 

5. 압축공기 에너지저장

 

압축 공기 에너지 저장 시스템은 압력을 증가시키기 위해 지하실로 공기를 펌핑하는데, 이는 가스 터빈에 대한 수요에 따라 방출될 수 있다고 Live Science는 이전에 보도했다.

 

식물이 고압 공기에서 천연가스를 태우면 더 많은 에너지가 생산되지만, 이는 이산화탄소 배출량을 발생시킨다.2020년 세계 에너지 위원회 보고서에 따르면 이 시스템은 효율이 70%에서 89% 사이일 수 있다.최소 2개의 가동 압축 공기 에너지 저장 시설이 있다.

 

1978년 독일 후터프에 1차 시설이 설립됐으며 1991년부터 앨라배마주에 2차 시설이 운영되고 있다고 2021년 학술지 '재생에너지 및 지속가능에너지 리뷰'가 밝혔다.

 

6. 수소저장

 

수소는 화학 에너지 저장의 한 형태로 사용된다.미국 에너지부에 따르면 전기는 수소와 산소 원소로 물을 분해하는 전기분해라는 과정을 통해 수소로 전환된다.그러면 수소는 저장되고 전기를 발생시키는 연료로 사용될 수 있다.수소는 또한 수송으로 인한 온실 가스 배출을 줄이기 위해 수소 차량에 동력을 공급하는데 사용될 수 있다.

 

2020년 세계 에너지 위원회 보고서에 따르면, 에너지를 저장하기 위해 수소를 사용하는 것은 35%에서 55%의 효율을 가지고 있다.수소연료전지는 백금 등 고가의 금속을 필요로 하기 때문에 비용이 많이 든다.그러나, 그들은 통신 계전기나 신용카드 처리와 같은 중요한 시설에 전력을 공급하고 백업하는 데 사용된다고 환경 에너지 연구소는 밝혔다.