재생 가능 연료

서론

재생 가능 연료 TSC는 경제 전반에 걸친 심층적 탈탄소화를 위한 잠재적 재생 가능 연료 옵션에 대한 연구를 수행하고 촉진합니다. 개념으로서의 재생 가능 연료는 가능한 많은 에너지원, 전환 기술 및 최종 용도를 포함합니다(그림 14). 이 TSC는 고형 및 폐기물 재생 가능한 바이오제닉 공급 원료에 초점을 맞추고 AEC의 잠재적 생산과 관련된 연구를 추구합니다. 여기에는 공급 원료 생산 및 전환, RNG 생산, 바이오 연료 생산(예: 에탄올, 메탄올, 연료의 탄화수소 감소)과 관련된 연구가 포함됩니다. 재생 가능한 연료를 생산하기 위한 생물학적, 생화학적 및 열화학적 방법을 포함하지만 이에 국한되지 않는 여러 방법 및 전환 기술을 평가합니다.

바이오 연료 및 RNG와 같은 재생 가능한 연료는 운송 및 난방 수요를 탈탄소화하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. IEA는 2018년 전 세계 바이오 연료 생산량이 1,540억 리터였으며 향후 5년 동안 25% 증가할 것으로 예상합니다. 미국에서는 2019년에 약 158억 갤런의 에탄올과 17억 갤런의 바이오디젤이 생산되었습니다(IEA 2019c). 마찬가지로, IEA는 2018년 바이오가스 및 바이오 메탄의 전 세계 생산량이 3,500만 톤(석유 환산)이었지만, 지속 가능한 공급 원료의 가용성을 기반으로 한 잠재력은 7억 3,000만 톤(석유 환산)으로 추정하여 RNG에 대한 상당한 기술적 잠재력을 보여줍니다(IEA 2020e). 최근 미국 연구에 따르면 기술적인 RNG 잠재력은 2040년까지 최대 13,963조 Btu에 달하고 GHG 배출량은 235MMt까지 줄일 수 있을 것으로 추정됩니다(AGF 2019). LCRI는 이미 미국 농업 및 임업 바이오매스 공급 추정치와 RNG 공급 추정치를 개발하는 작업을 진행 중입니다.

그림 14: 일반적으로 재생 가능 연료와 관련된 소스, 시스템 및 서비스

주요 연구 질문

공급 원료, 전환 기술, 에너지 제품, 최종 사용 응용 분야 및 물류의 조합 측면에서 재생 가능 연료를 생산할 수 있는 많은 가능성이 있습니다. TSC 목표를 알리기 위해 잠재적인 재생 가능 연료 방향의 개별 요소 및 통합된 관점과 관련된 필수 통찰력을 제공하는 각 질문과 함께 일련의 연구 질문을 통해 가능성의 전망을 탐색합니다(그림 15).

그림 15: 잠재적인 재생 가능 연료 방법의 요소 및 연구 분야

LCRI 과정에서 TSC는 다음과 같은 연구 문제를 해결하고자 합니다.

1. 재생 가능 연료의 공급 원료 보급의 유형과 수량은 무엇이며, 공급 원료 생산의 잠재적 영향(환경, 사회, 경제)은 무엇입니까?

2. 처리/업그레이드, 저장 및 운송과 같은 공급 원료를 처리하기 위한 옵션은 무엇이며 재생 가능 연료 공급에 어떤 영향을 미칠 수 있습니까?

3. 고체, 액체, 전기, 수소 및 열과 같은 에너지 전환 기술의 옵션은 무엇입니까?

4. 재생 가능 연료의 운송, 유통 및 저장과 같은 전환 후 물류와 관련된 대체 운영 방법 및 영향은 무엇입니까?

5. 재생 가능 연료를 사용하는 최종 용도/서비스에 대한 기술 및 기반 시설 옵션과 서비스 요구 사항은 무엇입니까?

6. 재생 가능 연료에 대한 정책 설계 옵션과 의미는 무엇입니까(예: 생물학적 배출 계산)?

7. 위의 개별 요소와 잠재적 방법에 대한 의미 간의 상호 작용은 무엇입니까?

8. 재생 가능 연료는 더 광범위한 에너지 시스템에서 어떤 역할을 할 수 있으며 통합을 위한 옵션은 무엇입니까?

연구 노력

재생 가능 연료 TSC는 다음 연구 목표를 중심으로 연구 계획을 구성했습니다.

1. 21세기 중반까지 에너지 경제 전반에 걸친 심층적인 탈탄소화에 기여하기 위해 재생 가능 연료의 잠재적 역할을 결정합니다.

2. 저탄소 미래에 재생 가능 연료 활용을 촉진하기 위한 기회, 제약 및 위험(예: RD&D 활동, 정책 영향, 시장 영향)을 식별합니다.

3. 주요 재생 가능 연료 기술을 지원하기 위한 연구 및 실증에 중점을 둡니다.

세 가지 목표 각각에 대해 재생 가능 연료와 관련된 다양한 연구 영역을 탐색하여 위의 연구 질문을 해결하는 목표, 전략 및 특정 조치가 정의되었습니다. 목표 1~3은 첫 번째 연구 목표를 지원하고, 목표 4와 5는 각각 두 번째 및 세 번째 연구 목표를 지원합니다.

목표 1: 재생 가능 연료의 공급 원료 보급 가능성 평가

• 전략 1: 공급 원료 보급 및 영향 평가(환경, 사회, 경제)

  • 조치: 농업 및 임업 공급 원료 보급 가능성과 의미를 추정합니다.

  • 조치: 폐기물(예: 매립지, 식품, 폐수) 공급 원료 공급 가능성 및 의미를 추정합니다.

  • 조치: RNG 공급 가능성을 추정합니다.

  • 조치: 생물학적 배출 회계 계산 및 잠재적인 공급 원료 정책 제약의 공급 원료 보급 영향을 분석합니다.

  • 조치: 발견을 요약하고 지식의 격차를 식별합니다.

• 전략 2: 공급 원료 취급 물류 대안 평가

  • 조치: 공급 원료 취급 물류 대안(예: 처리/업그레이드, 저장 및 운송의 조합), 제약 조건, 기회, 잠재적 공급 원료 방법 및 공급 의미를 특성화합니다.

목표 2: 재생 가능 연료 전환 및 수요 기술 옵션 및 방법 특성화

• 전략 1: 에너지 전환 기술 옵션 평가(신흥 및 기존)

  • 조치: 신흥 및 기존 전환 기술을 식별합니다.

  • 조치: 고체, 액체, 전기, 수소 및 열 재생 가능한 공급 원료 응용 분야를 위한 대체 전환 시스템의 비용, 성능 및 환경적 특성을 추정합니다.

  • 조치: 대체 전환 시스템의 기술 준비 상태를 평가합니다.

  • 조치: 전환 기술 및 잠재적 방법을 발전시키기 위한 R&D 기회를 식별합니다.

• 전략 2: 전환 후 물류 평가

  • 조치: 기존 인프라 사용 기회 평가를 포함하여 전환 후 운송, 저장, 유통 물류 대안 및 재생 가능 연료 공급 가능성을 특성화합니다.

  • 조치: 물류 시스템 및 잠재적 방법을 발전시키기 위한 R&D 기회를 식별합니다.

• 전략 3: 최종 용도/서비스 기술, 인프라 요구 사항 및 잠재적 서비스 수요 평가

  • 조치: 잠재적 최종 용도/서비스 기술, 기반 시설 요구 사항, 잠재적 서비스 수요 및 잠재적 재생 가능 연료 공급 영향을 특성화합니다.

• 전략 4: 공급 원료 및 재생 가능 연료 분배 인프라와 관련하여 전환 시설 부지 문제를 평가합니다.

목표 3: 재생 가능 연료 시장 침투 가능성 평가

• 전략 1: 목표 1 및 2의 분석과 아래 전략의 예비 통찰력을 사용하여 공급 원료에서 최종 사용까지의 잠재적 방법 옵션(예: 실행 가능한 방법, 특성, 제약 조건 및 R&D 기회)을 특성화하고 평가합니다.

  • 조치: 공급 원료에서 최종 사용자에 이르는 잠재적인 재생 가능 연료 방법과 각 방법 내의 상호 작용, 대안 및 제약을 특성화합니다.

• 전략 2: 저탄소 통합 에너지 시스템 미래에서 재생 가능 연료 배치 평가

  • 조치: 잠재적인 미래 저탄소 에너지 시스템에서 비용 효율적인 재생 가능 연료 활용을 추정합니다.

목표 4: 저탄소 미래에 재생 가능 연료 활용 증가에 대한 기회, 제약 및 위험(예: RD&D, 정책) 식별

• 전략 1: 증가된 재생 가능 연료 활용에 대한 기회, 제약 및 위험 평가

  • 조치: 공급 원료 보급, 재생 가능한 연료 기술 및 수요, 위의 통합 연구를 기반으로 기회, 제약 및 위험 평가

목표 5: 주요 재생 연료 기술을 지원하기 위한 연구 및 실증 프로젝트 식별

• 전략 1: 우선순위 프로젝트 식별

  • 조치: TSC 목표 #1 및 #2를 지원하는 연구와 LCRI 전체에서 도출하여 우선순위 재생 가능 연료 연구 및 실증 프로젝트를 식별합니다.

  • 조치: 우선순위가 높은 프로젝트를 최대한 선택

기술 개발에서 LCRI의 예상 역할

TSC는 연구 목표와 관련된 상업 및 개발 기술의 환경을 정기적으로 평가합니다. TSC는 기술 개발에서 LCRI의 예상 역할에 따라 기술을 구성했습니다(그림 16 참조). TSC는 예상 활동 수준을 선택할 때 여러 고려 사항의 균형을 유지하려고 합니다. 이러한 고려 사항에는 예상 배포 기간, 노력 수준, 초점 및 유사한 목표를 가진 다른 조직/이니셔티브의 투자, 탈탄소화 전략에서 다양한 산업/부문을 지원하는 잠재적 역할, 철저한 분석을 수행하는 데 사용할 수 있는 관련 정보의 양이 포함됩니다. 이니셔티브가 진행되는 동안 TSC는 진행 중인 TSC 활동의 연구 결과와 통합 에너지 시스템 분석 TSC에서 생성된 에너지 경제 모델링 결과를 기반으로 이러한 위치를 업데이트할 계획입니다.

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그림 16: 기술 개발에서 LCRI의 예상 역할(재생 가능 연료)

다른 기술 소위원회와 공동 연구 분야

아래 목록은 다른 TSC의 활동과의 공동 연구 및 통합이 필요한 영역을 요약한 것입니다.

• 에너지 전환 기술 옵션 평가(신흥 및 기존)는 전기 분해 및 탄화수소 TSC, 기술 비용 및 성능 이니셔티브와 협력하여 수행됩니다.

• 전환 후 물류 평가는 저장 및 배전 TSC와 협력하여 수행됩니다.

• 최종 용도/서비스 기술, 인프라 요구 사항 및 잠재적 서비스 수요 평가는 최종 사용 TSC와 협력하여 수행됩니다.

• 저탄소 통합 에너지 시스템 미래의 RF 배치 평가는 통합 에너지 분석 TSC와 협력하여 수행됩니다.

• 증가된 재생 가능 연료 활용에 대한 기회, 제약 및 위험 평가는 안전 및 환경 영향 TSC와 같은 다양한 다른 TSC와 협력하여 수행됩니다.

• 우선순위 프로젝트 식별은 다른 TSC와 협력하여 수행됩니다.