# 탈탄소화하기 어려운 분야
탈탄소화하기 어려운 분야로 특징지을 수 있는 이유는 크게 두 가지입니다. 해당 분야를 탈탄소화하기 위한 솔루션이 존재할 수 있지만 어떤 이유(예: 초기 기술, 값비싼 재료 또는 높은 개조 비용)로 솔루션을 구현하는 데 비용이 많이 듭니다. 다른 분야의 경우 해당 분야를 탈탄소화하는 솔루션이 완전히 입증되지 않았거나 어떤 경우에는 존재하지 않을 수 있습니다. 배출량에서 차지하는 비중이 크고 솔루션의 적용 가능성이 상대적으로 넓기 때문에, 전력망 및 육상 기반 여객 운송 부문의 탈탄화 기술은 이미 대부분 확인되었고 확장되고 있습니다. 단, 전기 탈탄소화에 대한 주목할 만한 예외는 이 섹션의 뒷부분에서 논의됩니다. 그러나 도로, 해상 또는 항공을 통한 장거리 운송과 수많은 산업 공정의 경우 일반적으로 탄소 배출을 위한 검증된 솔루션이 없거나, 기존의 탄소 배출 옵션에 비해 비용이 많이 듭니다. 따라서 이러한 경제 부문은 상당한 저감 비용(즉, $600/톤 CO2e 초과)이 있거나 현재 기술로는 저감할 수 없는 것으로 확인된 분야의 대부분을 구성합니다(그림 9 참조).
# 장기 에너지 저장
전력망에서 가변 재생 에너지의 양이 증가함에 따라 이러한 자원의 전력 생산에 대한 일별, 주별 및 계절적 변동의 균형을 맞출 필요가 있습니다. 이러한 변동성은 두 가지 문제를 제시합니다. 첫 번째는 전력망을 완전히 탈탄소화하려면 간헐적 재생 가능 발전에서 이러한 다양한 격차를 메울 배출 없는 솔루션이 필요하다는 것입니다. 두 번째 문제는 연중 상당 부분의 에너지 수요를 충족시키기 위해 이러한 자원의 충분한 용량을 배치하면 필연적으로 올해의 다른 많은 부분에서 이러한 자원의 과잉 생산이 발생한다는 것입니다. 그림 10은 전기 수요의 40%가 태양열로 충족되고 60%가 해상 풍력으로 충족되는 미국 동부 인터커넥트(Eastern Interconnect)의 극단적인 예를 보여줍니다(일반적으로 무공해 시나리오를 나타냄).
현재 이러한 문제에 대한 솔루션으로 리튬 이온(Li-ion) 배터리의 배포와 관련하여 상당한 진전이 있습니다. Li-ion 배터리가 제공할 수 있는 저장 기간에 대한 기술적 제한은 없지만, 현재 이 배터리는 한계 비용이 높기 때문에 비교적 짧은 지속 시간(8시간 미만)에 가장 적합하다고 생각됩니다. 즉, 에너지 저장소의 각 추가 kWh는 상대적으로 비싼 배터리 셀을 추가로 구입해야 합니다. 또한 에너지를 며칠 이상 배터리에 저장해야 하는 경우 에너지 누출(자체 방전) 문제가 있습니다. PSH(양수 저장 수력 발전), CAES(압축 공기 에너지 저장) 또는 TES(축열 기술)와 같은 다른 저장 솔루션은 더 긴 기간의 에너지 저장에 적합한 잠재적 기술이지만 여전히 최대 24-48시간으로 제한될 가능성이 있습니다. 원하는 저장 기간이 늘어남에 따라 크기를 늘려야 하기 때문입니다.
앞서 언급한 솔루션의 조합이 가변 재생 에너지 중심의 전력망에서 생산의 많은 격차를 메울 가능성이 높지만, 가변 재생 에너지에서 발생하는 에너지 생산을 위해 계절적 격차를 메워야 할 필요가 있습니다. 중대한 사건은 극단적인 날씨(예: 극지방 소용돌이, 허리케인), 화산 폭발 및 지진, 산불에 이르기까지 다양한 원인에서 1년에 한 번만 또는 더 적은 빈도로 중대한 사건이 발생할 수 있습니다. 이러한 현상은 비교적 드물게 발생할 수 있지만, 일반적으로 에너지 가용성이 중요한 상황을 만들면서 몇 주 또는 그 이상 지속될 수 있는 운영 중단을 초래합니다. 따라서, 수개월에서 수년에 걸쳐 저장되는 동안 성능 저하 없이 대규모 에너지 수요(잠재적으로 주간 일일 부하 전체)를 충족하기에 충분한 양에 저장할 수 있는 무탄소 에너지원을 식별하고 개발할 필요가 있습니다.
# 산업 부문
2018년에 산업 부문은 전 세계 에너지 관련 GHG 배출량의 약 39%를 차지했습니다. 다음과 같이 산업 부문의 탈탄소화가 특히 어려운 몇 가지 이유가 있습니다.
산업 공정은 종종 700°C에서 1,600°C 이상의 고온 열을 필요로 합니다. 이 열은 일반적으로 화석 연료에 의해 생성되며 이를 전기 또는 수소로 대체하려면 생산 공정의 상당한 변화 및/또는 대체 용광로 설계의 개발이 필요합니다.
산업 프로세스는 종종 긴밀하게 통합되어 있어서 프로세스의 한 단계를 변경하면 다른 단계도 수정이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 에틸렌 증기 분해로가 전기화되면 연소에 의해 제공되는 과잉 열이 감소할 것입니다. 이 열은 현재 압축기 및 터빈용 고압 증기를 생산 공정에 추가로 만드는 데 사용됩니다.
산업 부문의 에너지 사용은 일반적으로 이미 고도로 최적화되고 효율적입니다. 따라서 건물 및 여객 운송 부문과 달리 전기화를 증가해도 상당한 운영 비용 절감으로 이어질 가능성이 적습니다. 또한, 전기 장비의 자본 비용은 기존 장비의 자본 비용과 대체로 같거나 더 높습니다.
철강 및 시멘트와 같은 많은 산업 제품은 구매 결정에서 비용이 주요 고려 사항인 상품입니다. 생산 비용을 증가시키는 탈탄소화 옵션은 시장에서 불리할 수 있습니다(탈탄소화된 상품에 더 많은 비용을 지불할 의사가 없음).
산업 부문의 상당한 배출량은 에너지 사용이 아니라 공급 원료 처리(예: 시멘트의 석회석, 암모니아의 천연 가스)에서 발생합니다. 이러한 배출은 공급 원료를 변경하거나 공정에 탄소 포집을 추가함으로써만 줄일 수 있습니다.
산업 장비의 수명은 종종 20~40년 정도이며, 이 수명 기간은 시장 회전율 또는 변환 속도를 억제합니다.
또 다른 문제는 탈탄소 산업 공정이 표준화된 공정에서 제품이 생산되는 지역에 적합한 공정으로 이동해야 할 수 있다는 점입니다. 이는 일부 생산자 또는 상품 생산 위치에 불이익을 줄 수 있습니다. 특정 지역 및 현지 기업 연합이 다른 지역보다 유리할 수 있는 요인에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
저렴하고 신뢰할 수 있는 탄소 제로 전기 이용
지속 가능하게 생산된 바이오매스에 대한 접근
CCS 용량 가용성
대체로 이런 사항은 산업 공정의 탈탄소화를 위한 단일 방법이 없으며 산업 부문을 완전히 탈탄소화하기 위해 솔루션 포트폴리오가 필요할 가능성이 있음을 강조합니다. 산업 부문의 탈탄소화에 대한 과제와 필요한 선택 사항은 부록 B에서 시멘트 및 철강 생산이라는 두 가지 중요한 산업 공정에 대한 잠재적인 탈탄소화 방법에 대한 논의를 통해 반영됩니다.
Goldman Sachs의 허가를 받아 사용되었습니다. EPRI 및 GTI의 견해는 Goldman Sachs의 견해를 대표하지 않으며 이 문서에 표현된 견해도 Goldman Sachs가 보증하지 않습니다. ↩︎