재생 가능 에너지가 작동하는 방식과 전 세계 전력망을 재구성하는 방식

재생 가능 에너지는 인간의 시간 척도에서 자연적으로 보충되는 원천에서 나옵니다. 태양광, 바람, 흐르는 물, 지구 내부의 열, 유기물 등입니다. 석탄, 석유, 가스 또는 핵연료와 달리 이러한 원천은 연소되거나 소비되지 않습니다. 대신 발전소는 이미 환경을 통해 이동하고 있는 에너지를 포착하여 전기로 변환합니다.

각 기술이 자연을 전기로 변환하는 방식

풍력 터빈은 비행기 날개처럼 모양이 지어진 블레이드를 사용합니다. 바람이 그것을 지날 때 각 측면의 기압 차이가 양력을 생성하여 로터를 회전시킵니다. 로터는 발전기를 직접 또는 기어박스를 통해, 회전을 가속화하여 회전시킵니다. 이 기계적 회전은 전기를 생성하며, 이는 변전소를 통해 그리드로 전송됩니다. 미국 에너지부에 따르면.

태양광 패널은 다르게 작동합니다. 가동 부품이 없습니다. 실리콘 태양 전지는 한 층이 양의 전하를 가지고 다른 층이 음의 전하를 가지도록 처리됩니다. 햇빛이 세포에 닿으면 광자가 전자를 느슨하게 하고, 이 전자의 흐름(광전 효과)은 직류(DC) 전기를 생성합니다. 가정 및 대부분의 그리드는 교류(AC)에서 작동하기 때문에 인버터는 사용하기 전에 전력을 변환합니다.

수력 발전소는 떨어지거나 흐르는 물의 힘을 사용하여 발전기에 연결된 터빈을 회전시킵니다. 이는 바람과 동일한 기본 원리이지만 공기 대신 물의 무게와 운동을 사용합니다. 지열 발전소는 지하에 저장된 열을 이용하여 터빈을 구동하는 증기를 생성하고, 바이오에너지 공장은 농업 폐기물이나 목재와 같은 유기 물질을 태워 전기로 변환되는 열을 생성합니다.

재생 가능 에너지가 석탄에 근접하고 있는 이유

국제 에너지 기관의 세계 에너지 검토에 따르면 재생 가능 에너지는 2025년에 세계 전력 생성의 34%를 차지했으며, 2024년의 32%에서 증가했고 10년 전은 23%였습니다. 원자력과 결합하면 낮은 배출 원천은 2025년에 세계 생성의 43%에 도달했습니다. IEA는 50년 만에 가장 높은 점유율이라고 말했습니다.

태양광 PV만 2025년에 약 600테라와트시의 생성을 추가했으며, 이는 가장 큰 연간 증가입니다. IEA가 보고했습니다. 바람과 태양은 세계 전력 생성의 17%에 도달했으며, 10년 전의 약 5%에서 증가했습니다. IEA는 2025년 전 세계 재생 가능 생성이 석탄 화력 생성을 "사실상 일치"했다고 말했으며, 석탄 생성 자체는 약 0.5% 감소했습니다. 이는 2015년 이후 위기 기간을 제외한 첫 번째 감소입니다.

변동성이 중앙 엔지니어링 과제인 이유

풍력 및 태양광 출력은 날씨 및 일광에 따라 변하므로 그리드 운영자는 매 순간 공급을 수요와 일치시키기 위해 다른 도구가 필요합니다.

배터리는 이러한 변동을 완화하는 데 사용되는 주요 도구 중 하나가 되었습니다. 전 세계 배터리 저장 용량 추가는 2025년에 108GW에 도달했으며, 2024년보다 약 40% 높습니다. IEA에 따르면. 중국은 63GW를 조금 넘게 추가했고 미국은 19GW를 추가했으며, 이는 년간 60% 증가입니다. 캘리포니아에서는 배터리 저장이 5년 전에 시간별 그리드 평형화 필요의 1% 미만에서 공급하는 것에서 2026년 1분기에는 60% 이상으로 증가했습니다. IEA가 말했습니다.

다음은 무엇인가

IEA는 2025년에서 2030년 사이에 전 세계적으로 4,600GW의 새로운 재생 가능 용량이 설치될 것으로 예측합니다. 이는 이전 5년 동안 추가된 전체의 대략 2배입니다. 태양광 PV는 해당 성장의 거의 80%를 차지합니다. 전 세계 재생 가능 전력 생성은 2024년의 9,900테라와트시에서 2030년의 16,200테라와트시로 60% 증가할 것으로 예측되며, 이는 세계 전기에서의 재생 가능 점유율을 43%로 높입니다.