녹색 수소 란 무엇이며 왜 필요한가요?

중요한 에너지 문제를 해결하는 데 핵심적인 역할을 할 수 있는 수소의 잠재력을 활용할 때가 되었습니다. 최근 재생 에너지 기술과 전기 자동차의 성공은 정책과 기술 혁신이 글로벌 청정 에너지 산업을 구축하는 힘이 있음을 보여주었습니다.

수소는 잠재적으로 에너지 자원이 풍부한 지역에서 수천 킬로미터 떨어진 에너지 고갈 지역에 이르기까지 장거리에서 재생 에너지를 잠재적으로 수송할 수 있는 수소 기반 연료를 사용하여 재생 에너지를 저장하는 주요 옵션 중 하나로 부상하고 있습니다.

녹색 수소는 중공업, 장거리 화물, 해운 및 항공을 탈탄소화하기 위한 수단으로 UN 기후 회의, COP26에서 여러 배출 감소 공약에 등장했습니다. 정부와 산업계는 수소를 순 제로 경제의 중요한 기둥으로 인정했습니다.

녹색 수소의 비용을 낮추기 위한 유엔의 이니셔티브인 Green Hydrogen Catapult는 녹색 전해조에 대한 목표를 작년에 설정된 25기가와트에서 2027년까지 45기가와트로 거의 두 배로 늘릴 것이라고 발표했습니다. 유럽 위원회는 일련의 입법부를 채택했습니다. 수소를 포함한 재생 가능 및 저탄소 가스의 활용을 촉진하여 EU 가스 시장을 탈탄소화하고 유럽의 모든 시민을 위한 에너지 안보를 보장하기 위한 제안. 아랍에미리트(UAE)도 2030년까지 세계 저탄소 수소 시장의 4분의 1을 확보하는 것을 목표로 하는 국가의 새로운 수소 전략으로 야망을 높이고 있으며 일본은 최근 연구 개발 및 개발을 가속화하기 위해 녹색 혁신 기금에서 34억 달러를 투자할 것이라고 발표했다. 향후 10년 동안 수소 사용 촉진.

수소 기술을 설명할 때 '회색', '파란색', '녹색'이라는 용어가 관련되어 있을 수 있습니다. 모든 것은 그것이 생산되는 방식에 달려 있습니다. 수소는 연소될 때 물만 방출하지만 생성은 탄소 집약적일 수 있습니다. 생산 방법에 따라 수소는 회색, 파란색 또는 녹색이 될 수 있으며 때로는 분홍색, 노란색 또는 청록색이 될 수도 있습니다. 그러나 녹색 수소는 기후 중립적인 방식으로 생산되는 유일한 유형이므로 2050년까지 순 0에 도달하는 것이 중요합니다.

우리는 IRENA(International Renewable Energy Agency)의 전력 부문 전환 전략 책임자인 Dr Emanuele Taibi에게 녹색 수소가 무엇이며 순배출 제로를 향한 길을 열 수 있는 방법에 대해 설명하도록 요청했습니다. 그는 현재 독일 본에 있는 IRENA 혁신 및 기술 센터에 기반을 두고 있으며 여기에서 회원국의 전력 부문 전환 전략을 지원하고 현재 전력 시스템 유연성, 수소 및 저장에 대한 작업을 핵심으로 관리하고 있습니다. 에너지 전환을 위한 조력자. Taibi 박사는 또한 그의 팀이 수소에 대한 변환 지도를 개발한 World Economic Forum의 Strategic Intelligence 플랫폼의 공동 큐레이터입니다.

녹색수소기술

에너지 기술에 대한 전문성을 개발하게 된 동기는 무엇이며 IRENA에서의 업무는 이에 어떻게 기여합니까?

석사 학위 논문 때였습니다. 저는 이탈리아 에너지 및 환경청(ENEA)에서 인턴십을 했으며, 그곳에서 지속 가능한 개발과 에너지, 그리고 둘 사이의 연관성에 대해 배웠습니다. 나는 그것에 대해 경영 공학에서 논문을 썼고 이것이 내가 직장 생활에 집중하고 싶은 영역이라고 결정했습니다. 에너지 및 국제 협력 분야에서 거의 20년의 경험, 에너지 기술 박사 학위, 민간 부문, 연구 및 정부 간 기관에서 보낸 시간을 바탕으로 저는 현재 2017년부터 IRENA의 전력 부문 혁신 팀을 이끌고 있습니다.

IRENA에서의 제 업무는 제 팀과 함께 에이전시의 동료들과 세계경제포럼과 같은 외부 파트너들과의 긴밀한 협력을 통해 166개 회원국의 에너지 전환을 지원하는 데 기여하는 것입니다. 수소 및 그 유도체와 같은 녹색 분자뿐만 아니라 녹색 전자를 통해 에너지 부문을 탈탄소화하는 데 사용합니다.

녹색수소란? 기존의 배출 집약적인 '회색' 수소 및 청색 수소와 어떻게 다릅니까?

수소는 주기율표에서 가장 단순하고 작은 원소입니다. 그것이 어떻게 생산되든 결국 동일한 탄소가 없는 분자로 귀결됩니다. 그러나 그것을 생산하는 경로는 매우 다양하며 이산화탄소(CO2) 및 메탄(CH4)과 같은 온실 가스 배출도 매우 다양합니다.

그린 수소는 재생 가능한 전기를 사용하여 물을 수소와 산소로 분해하여 생성되는 수소로 정의됩니다. 이것은 회색과 파란색에 비해 매우 다른 경로입니다.

회색 수소는 전통적으로 메탄(CH4)에서 생산되며 증기와 함께 기후 변화의 주범인 CO2와 수소인 H2로 분해됩니다. 회색 수소는 석탄에서도 점점 더 많이 생산되어 왔으며 생산된 수소 단위당 CO2 배출량이 훨씬 더 많아 회색 대신 갈색 또는 검은색 수소라고 하는 경우가 많습니다. 오늘날 산업 규모로 생산되며 관련 배출량은 영국과 인도네시아의 배출량을 합친 것과 비슷합니다. 에너지 전환 값이 없으며 그 반대입니다.

청색 수소는 수소가 메탄(또는 석탄)에서 분리될 때 생성된 CO2를 포집하고 장기간 저장하는 데 필요한 추가 기술과 함께 회색과 동일한 프로세스를 따릅니다. 하나의 색상이 아니라 생성된 CO2를 100% 포집할 수 없고, 이를 저장하는 모든 수단이 장기적으로 동일하게 효과적이지는 않기 때문에 매우 광범위한 그라데이션입니다. 요점은 CO2의 상당 부분을 포집하면 수소 생산이 기후에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있다는 것입니다.

높은 포집률(90-95%)과 CO2를 고체 형태로 효과적으로 장기 저장하는 기술(예: 메탄 열분해)이 있으며, 잠재적으로 파란색보다 훨씬 우수하여 " 수소 분류 무지개", 청록색 수소. 그러나 메탄 열분해는 아직 파일럿 단계에 있는 반면, 녹색 수소는 재생 가능 전력(특히 태양광 PV 및 풍력으로부터)과 전기분해라는 두 가지 핵심 기술을 기반으로 빠르게 확장되고 있습니다.

오늘날 대부분의 국가와 지역에서 가장 저렴한 전기 공급원인 재생 가능 전력과 달리 녹색 수소 생산을 위한 전기 분해는 향후 10~20년 동안 비용을 최소 3배 이상 크게 확장하고 비용을 줄여야 합니다. 그러나 CCS 및 메탄 열분해와 달리 전기분해는 오늘날 상업적으로 이용 가능하며 다음에서 조달할 수 있습니다.현재 여러 국제 공급 업체.

녹색 수소 에너지 솔루션

'녹색' 수소 경제를 향한 에너지 전환 솔루션의 장점은 무엇입니까? 현재 회색 수소가 있는 곳에서 어떻게 녹색 수소 경제로 전환할 수 있습니까?

녹색 수소는 에너지 전환의 중요한 부분입니다. 기존 전력 시스템을 탈탄소화하기 위해 재생 가능한 전기의 배치를 더욱 가속화하고, 저비용 재생 가능한 전기를 활용하기 위해 에너지 부문의 전기화를 가속화한 다음, 마지막으로 전기화하기 어려운 부문을 탈탄소화해야 하므로 다음 즉각적인 단계는 아닙니다. 중공업, 해운, 항공과 같이 친환경 수소를 통해

오늘날 우리는 높은 CO2(및 메탄) 배출과 함께 상당한 양의 회색 수소를 생산한다는 점에 주목하는 것이 중요합니다. 예를 들어 천연 가스의 암모니아를 녹색 암모니아로 대체하여 기존 수소 수요의 탈탄소화를 시작하는 것이 우선 순위가 될 것입니다.

최근 연구는 녹색 수소가 비용 경쟁력을 갖출 때까지 전환 연료로서의 청색 수소의 개념에 대한 논쟁을 촉발했습니다. 녹색 수소는 어떻게 청색 수소와 비교하여 비용 경쟁력이 있습니까? 기술 개발 과정에서 어떤 종류의 전략적 투자가 필요합니까?

첫 번째 단계는 청색 수소가 회색을 대체한다는 신호를 제공하는 것입니다. CO2 배출에 대한 비용 없이는 기업이 복잡하고 비용이 많이 드는 탄소 포집 시스템(CCS) 및 CO2의 지질학적 저장에 투자할 비즈니스 사례가 없기 때문입니다. 일단 저탄소 수소(파란색, 녹색, 청록색)가 회색 수소와 경쟁력이 있는 프레임워크가 되면 문제는 다음과 같습니다. 위험이 좌초된 자산을 가질 위험이 있는 경우 CCS에 투자해야 하고 녹색이 얼마나 빨리 푸른.

물론 대답은 지역에 따라 다릅니다. 점점 더 많은 국가가 약속하는 목표인 순 제로 세계에서 청색 수소의 나머지 배출량은 음의 배출량으로 상쇄되어야 합니다. 이것은 대가를 치르게 될 것입니다. 이와 동시에 최근 가스 가격이 매우 변동성이 높아 블루 수소 가격이 가스 가격과 높은 상관관계를 갖게 되었고 CO2 가격 불확실성뿐만 아니라 천연 가스 가격 변동성에 노출되었습니다.

그러나 녹색 수소의 경우 태양광 발전과 유사한 이야기를 목격할 수 있습니다. 자본 집약적이기 때문에 재생 가능 기술 및 전해조의 제조 규모를 확대하여 투자 비용과 투자 비용을 줄이는 동시에 녹색 수소 투자를 위한 자본 비용을 줄이기 위해 위험이 낮은 수익을 창출해야 합니다. 이는 불안정하고 잠재적으로 증가하는 청색 수소 비용과 대조적으로 안정적이고 감소하는 녹색 수소 비용으로 이어질 것입니다.

재생 에너지 기술은 경쟁력 있는 녹색 수소 생산의 전제 조건인 전 세계적으로 경쟁력 있는 재생 가능 전력 생산을 가능하게 하는 오늘날 이미 성숙 수준에 도달했습니다. 그러나 전해조는 여전히 매우 작은 규모로 배치되어 비용을 3배로 줄이기 위해 향후 30년 동안 30배의 규모 확장이 필요합니다.

오늘날 녹색 수소 프로젝트를 위한 파이프라인은 2030년 이전에 전해조 비용을 절반으로 줄이기 위해 순조롭게 진행되고 있습니다. 이는 최고의 재생 가능 자원이 있는 대규모 프로젝트와 결합되어 다음 {{1 }}년. 이것은 현재 파일럿 단계에 있는 블루 수소가 파일럿에서 상업 규모로 확장하고 복잡한 프로젝트(예: 장기 지질학적 CO2 저장)를 상업적 규모와 경쟁력 있는 비용으로 배포하고 투자 회수에 많은 시간을 남기지 않습니다. 향후 10-15년.

몇몇 정부는 현재 국가 전략에 수소 연료 기술을 포함했습니다. 경제의 탈탄소화로의 전환에 대한 요구가 증가하고 탄소 포집률이 더 높은 기술을 가능하게 하는 것을 고려할 때, 녹색 수소의 장단점을 평가하는 정책 입안자와 의사 결정권자에게 조언을 해주실 수 있습니까?

특히 산업, 해운 및 항공 분야에서 순배출 제로에 도달하려면 녹색 수소가 필요합니다. 그러나 우리에게 가장 시급한 것은 다음과 같습니다.

1) 에너지 효율성;

2) 전기화;

3) 재생 가능 발전의 가속화된 성장.

이것이 달성되면 ca가 남습니다. 수요의 40%가 탈탄소화되어야 하며, 여기에 녹색 수소, 현대적인 바이오 에너지 및 재생 가능 에너지의 직접적인 사용이 필요합니다. 전기를 탈탄소화하기 위해 재생 가능 전력을 추가로 확장하면 경쟁력 있는 녹색 수소를 생산하고 최소의 추가 비용으로 저감하기 어려운 부문을 탈탄소화하기 위해 재생 가능 전력 용량을 더욱 확장할 수 있는 위치에 있게 될 것입니다.

2030년까지 진화하는 수소와 관련된 에너지 기술은 어디에서 보십니까? 수소 동력 상용차를 기대할 수 있습니까?

암모니아, 철 및 기타 기존 상품을 탈탄소화하는 수소 수요가 이미 존재하는 다음 10년 동안 녹색 수소를 빠르게 흡수할 수 있는 기회가 있습니다. 수소를 사용하는 많은 산업 공정은 CO2 가격이 적절하거나 해당 부문의 탈탄소화를 위한 기타 메커니즘이 마련된다면 회색을 녹색 또는 파란색으로 대체할 수 있습니다.

운송 및 항공의 경우 상황이 약간 다릅니다. 녹색 수소를 기반으로 하지만 본질적으로 제트 연료 및 석유에서 생산되는 메탄올과 동일한 드롭인 연료는 조정을 최소화하거나 전혀 하지 않고도 기존 항공기 및 선박에서 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 연료에는 CO2가 포함되어 있는데, 이 CO2는 어딘가에서 포집되어 수소에 추가되어 연소 중에 다시 방출됩니다. 이는 감소하지만 CO2 배출 문제를 해결하지는 못합니다. 합성 연료는 감소된(제거되지 않은) 배출량에 대한 추가 비용을 정당화할 수 있는 적절한 인센티브가 있는 경우 2030년 이전에 배치될 수 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 선박은 녹색 수소와 CO2를 포함하지 않는 대기의 질소에서 생산되는 연료인 녹색 암모니아로 전환할 수 있지만 엔진과 탱크를 교체하려면 투자가 필요하며 현재 녹색 암모니아는 현재보다 훨씬 비쌉니다. 연료 유.

수소(또는 암모니아) 비행기는 더 멀리 떨어져 있으며 기존 제트 연료 동력 비행기를 대체하기 위해 설계, 제작 및 항공사에 판매되어야 하는 본질적으로 새로운 비행기가 될 것입니다. 2030년까지는 분명히 실현 가능하지 않습니다. 녹색 수소와 지속 가능한 바이오 에너지의 조합으로 생산되는 연료는 가까운 시일 내에 배치할 수 있는 솔루션입니다.

결론적으로 지금부터 2030년까지 탈탄소화를 가속화하기 위한 주요 조치는 1) 에너지 효율성 2) 재생 에너지로 전기화 3) 재생 가능 전력 생산의 급속한 가속화(이는 이미 저렴한 재생 가능 전력 비용을 더욱 낮출 것임) 4) 지속 가능한 , 현대 바이오 에너지는 무엇보다도 녹색 수소를 사용한 회색 수소의 CO2 5 탈탄소화를 필요로 하는 녹색 연료를 생산하는 데 필요하며, 이는 규모를 가져오고 전기분해 비용을 줄여 녹색 수소를 경쟁력 있게 만들고 추가 준비를 합니다. 2050년까지 순배출 제로 달성을 목표로 2030년대에 규모를 확대합니다.

세계경제포럼은 2017년부터 청정 수소 의제를 오랫동안 지지해 왔으며 특히 수소 위원회의 설립, 미션 이노베이션과의 파트너십을 통한 수소 혁신 챌린지 설립, 2050년까지 저감하기 어려운 부문을 순배출 제로로 전환하는 데 도움이 되는 Mission Possible 플랫폼의 Energy Transitions Commission. 여기에서 Accelerating Clean Hydrogen Initiative에 대해 자세히 읽어보십시오.