Power-to-X의 잠재력 활용: 지속 가능한 에너지 솔루션의 미래
Power-to-X는 전력을 다른 무언가(x)로 변환하는 과정입니다. 예를 들어, 전력은 전기 분해를 통해 수소로 변환될 수 있으며, 이는 단독으로 사용하거나 다른 구성 요소와 함께 사용하여 연료 또는 화학 물질을 생성할 수 있습니다. 녹색 전환은 Power-to-X 없이는 완료될 수 없습니다. 전기 자동차를 사용하거나 히트 펌프로 집을 난방하는 경우와 같이 많은 상황에서 화석 연료는 전기로 즉시 대체될 수 있습니다. 그러나 모든 것을 전기나 배터리로 구동할 수 있는 것은 아닙니다. 에너지가 녹색 연료 제조 공정의 기반으로 활용될 수 있기 때문에 Power-to-X는 예를 들어 중량 운송, 항공기, 선박 및 트럭에 사용하는 데 매우 중요합니다. 에너지 집약적인 우리 산업 생산의 일부 절차도 동일한 범주에 속합니다. Power-to-X는 또한 플라스틱, 의약품, 그리고 현재 화석 연료를 사용하여 생산되는 수많은 다른 품목을 만드는 데 필요한 화학 물질을 확보할 수 있도록 보장할 수 있습니다.
Power-to-X 작동 방식
Power-to-X는 태양 에너지 및 풍력 에너지와 같은 지속 가능한 에너지원을 사용하여 전기를 생성합니다. Power-to-X의 첫 번째 단계에서는 물(H2O)이 전기 분해되어 에너지(O)를 사용하여 수소(H2)와 산소(O2)로 분리됩니다. 수소는 연료로 직접 사용될 뿐만 아니라 CO2에서 질소(N) 또는 탄소(C)를 추가하여 합성 공정에도 사용할 수 있습니다. 암모니아, 메탄올, 메탄을 포함한 새로운 연료 및 화학 물질이 생성됩니다. 전기를 사용하여 제조되기 때문에 이러한 물질은 종종 e-연료 또는 전기 연료라고 불립니다. 트럭, 선박, 비행기와 같은 차량의 연료로 사용할 수 있습니다. Power-to-X를 활성화하기 위해 두 공정을 병합하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
Power-to-X의 예
탄소를 이용한 합성 공정
탄소와 수소를 혼합하여 e-디젤, e-메탄올, e-케로센, e-디메틸레이트(E-DME) 및 e-메탄을 포함한 e-연료를 생성할 수 있습니다. 이러한 연료는 화학적으로 현재의 화석 연료와 동일하므로 중량 운송에 즉시 사용하기에 적합합니다. 재생 가능 에너지와 이전 용도로부터 재활용하는 탄소를 사용하여 생성되기 때문에 연료는 탄소 중립적입니다.
질소를 이용한 합성 공정
질소(N)와 수소를 결합하여 농업용 비료로 사용하거나 결국 해운용 연료로 사용할 수 있는 녹색 암모니아(e-암모니아)를 생성합니다. 현재 대규모의 에너지 집약적인 공장에서는 농업용 비료로 사용하기 위해 암모니아를 생산합니다. 암모니아 생산은 전 세계 탄소 배출량의 1% 이상을 차지합니다. 따라서 e-암모니아로 전환하면 보다 지속 가능한 농업 산업 개발에 크게 도움이 될 것입니다.
Power-to-X가 필요한 이유
태양과 바람과 같은 재생 에너지원은 화석 연료 없는 문명으로 전환하는 데 매우 중요합니다. 이 상황에서 태양이 빛나지 않고 바람이 불지 않을 때도 에너지를 사용할 수 있도록 에너지 저장 능력은 매우 중요합니다. 또한 우리 운송 및 제조 부문의 일부는 전기를 사용할 수 없으며 대신 전기를 다른 형태로 변환해야 합니다. 전기나 배터리로 작동할 수 없는 선박, 트럭, 항공기와 같은 차량의 경우 Power-to-X는 필요한 연료를 확보할 수 있습니다. Power-to-X는 페인트, 폴리머, 의약품을 포함하여 현재 화석 연료로 만들어지는 수많은 품목의 생산을 확보하는 데 매우 중요합니다.
결론
Power-to-X의 절차는 꽤 오랫동안 완료될 수 있습니다. Power-to-X는 생산되는 연료가 실행 가능하고 경쟁력이 있도록 훨씬 더 에너지 효율적으로 만들어야 하지만, 그래야 세계의 증가하는 에너지 요구 사항을 충족하는 데 진정으로 도움이 될 수 있습니다. Power-to-X 기술을 나머지 에너지 시스템과 연결하는 최적의 방법을 찾는 것은 여전히 연구자들에게 과제입니다. 시스템 아키텍처, 데이터, 디지털화 및 자동화 측면에서 지능적인 솔루션을 개발하여 나머지 에너지 시스템과 최상의 시너지 효과를 창출해야 합니다.