100% 재생 에너지

100% renewable energy
시리즈의 일부
재생에너지
2022년[1] 신재생에너지 전력생산 비중
셰퍼드 플랫 윈드 팜(Shepherds Flat Wind Farm)은 미국 오리건주에 있는 845 메가와트(MW) 규모의 풍력 발전단지입니다.
캘리포니아에 있는 550MW 사막 햇빛 태양열 농장.
중국 장강의 삼협댐.
아이슬란드 þ링벨리르에 있는 네자벨리르 지열발전소
캘리포니아의 392MW 이반파 태양광 발전 시설: 시설은 세 개의 탑이 있습니다.
효율적인 열 에너지 저장을[2] 제공하여 해가 진 후에 출력을 제공하고 수요 요구 사항에 맞게 출력을 스케줄링할 수 있는 솔트 탱크의 건설.[3] 280MW 솔라나 발전소는 6시간의 에너지 저장을 제공하도록 설계되었습니다. 이를 통해 이 공장은 1년 동안 정격 용량의 약 38%를 생산할 수 있습니다.[4]
전 세계 에너지 사용량 추이를 비교해보면 2015년까지 재생에너지의 성장은 그린라인입니다[5].

100% 재생 에너지는 모든 에너지에 재생 자원을 사용하는 목표입니다. 전기, 난방, 냉방 및 운송을 위한 100% 재생 에너지는 기후 변화, 오염 및 기타 환경 문제와 경제 및 에너지 보안 문제에 의해 동기 부여됩니다. 오늘날 대부분의 에너지가 비재생 화석 연료에서 파생되기 때문에 전 세계의 총 1차 에너지 공급을 재생 가능한 자원으로 전환하려면 에너지 시스템의 전환이 필요합니다.

이 주제에 대한 연구는 2009년 이전에 발표된 연구가 거의 없을 정도로 상당히 새로운 것이지만 최근 몇 년 동안 점점 더 주목을 받고 있습니다. 대부분의 연구는 전력, 열, 운송 및 산업 등 모든 부문에서 100% 재생 가능 에너지로의 글로벌 전환이 실현 가능하고 경제적으로 실행 가능하다는 것을 보여줍니다.[6][7][8][9][need quotation to verify] 부문 간 전체적 접근 방식은 100% 재생 에너지 시스템의 중요한 특징으로 간주되며, 전기, 열, 운송 또는 산업과 같은 에너지 시스템의 "부문 간 시너지 효과에 초점을 맞추어야만 최상의 해결책을 찾을 수 있다"는 가정에 기반을 두고 있습니다.[10]

대규모 재생 에너지와 저탄소 에너지 전략의 광범위한 시행에 대한 주요 장벽은 기술이나 경제보다는 주로 사회적, 정치적인 것으로 보입니다.[11] 많은 국제적인 연구들을 검토했던 2013년의 Post Carbon Pathways 보고서에 따르면, 주요 장애물은 기후 변화 부정, 화석 연료 로비, 정치적인 행동, 지속 불가능한 에너지 소비, 구식의 에너지 인프라, 그리고 재정적인 제약입니다.[12]

실현가능성

출판된 문헌 전반에 걸쳐 100% 재생 에너지 시스템에 대한 균일한 정의가 채택되지 않았습니다.[10]

최근 연구에 따르면 2050년 훨씬 전에 전력, 열, 운송 및 담수화 등 모든 부문에서 100% 재생 에너지로 글로벌 전환이 가능합니다.[6][7][8][9] 2018년까지 발표된 100% 재생 에너지에 대한 181개의 동료 검토 논문을 검토한 결과, "(대부분의 출판물에서) 100% RE 시스템의 기술적 실현 가능성과 경제적 실행 가능성을 강조합니다."[10] 2004년부터 발표된 97개의 논문을 검토하고 섬에 초점을 맞춘 결과, 연구 전반에 걸쳐 100% 재생 에너지가 "기술적으로 실현 가능하고 경제적으로 실행 가능한 것으로 나타났습니다."[13] 2022년 리뷰에 따르면 해당 분야의 대부분의 문헌은 저렴한 비용으로 전 세계적으로 100% 재생 가능하다는 것이 주요 결론인 것으로 나타났습니다.[14]

스토리지를 포함한 기존 기술은 연중 매 시간 안전한 에너지 공급을 생성할 수 있습니다. 지속 가능한 에너지 시스템은 기존 시스템보다 효율적이고 비용 효율적입니다.[15] 유엔 정부간 기후변화위원회(IPCC)는 2011년 보고서에서 세계 전체 에너지 수요를 충족시키기 위해 재생 가능한 기술을 통합하는 것을 제한하는 것은 거의 없다고 말했습니다.

마크 Z. 스탠퍼드 대학의 토목 및 환경 공학 교수이자 대기 및 에너지 프로그램의 책임자인 제이콥슨은 2030년까지 풍력, 태양열, 수력으로 모든 새로운 에너지를 생산하는 것이 가능하며, 2050년까지 기존의 에너지 공급 계획을 대체할 수 있다고 말합니다.[16] 재생 에너지 계획을 실행하는 데 장애물은 "주로 기술적, 경제적이 아니라 사회적, 정치적"인 것으로 보입니다.[17] Jacobson은 오늘날 풍력, 태양열 및 수도 시스템의 에너지 비용은 비용 효율이 가장 좋은 다른 전략의 오늘날의 에너지 비용과 비슷해야 한다고 말합니다.[18] 이 시나리오에 대한 가장 큰 장애물은 정치적 의지가 부족하다는 것입니다.[19] 그의 결론은 다른 연구자들에 의해 논란이 되어 왔습니다.[20] 제이콥슨은 이 기사에 대해 일일이[21] 이의를 제기하는 답변을 발표했고, 저자들은 2015년 논문에서 제외된 에너지 기술에 대한 충성심에 동기를 부여받았다고 주장했습니다.[20]

Jacobson은 풍력, 태양열 및 수도 시스템을 사용하는 오늘날의 에너지 비용은 비용 효율이 가장 좋은 다른 전략의 오늘날의 에너지 비용과 비슷해야 한다고 말하며 그들의 비판을 반박했습니다.[22][23][21] 제이콥슨 등은 2022년 145개국을 대상으로 2035년과 2050년까지 100% 재생에너지로 가는 길을 개발한 후속 논문을 발표했습니다.[24] 이 연구는 풍력-태양광(WWS) 기반 시스템이 "평소와 같이 비즈니스보다 더 적은 에너지를 필요로 하고, 비용이 적게 들며, 더 많은 일자리를 창출한다"고 결론지었습니다. 모든 에너지 수요를 재생 가능한 전기에 의존하는 효율성이 향상됨에 따라 전체 에너지 수요가 크게(-56.4%) 감소한 것이 비용 절감의 주요 원인이었습니다.

2014년에 풍력, 지열, 태양열, 바이오매스 및 탄 폐기물과 같은 재생 가능한 에너지원은 전 세계적으로 총 소비 에너지의 19%를 제공했으며, 그 중 약 절반은 전통적인 바이오매스 사용에서 비롯되었습니다.[25] 에너지 소비 측면에서 가장 큰 분야는 22.8%의 재생 가능 비중을 가진 전력이며, 대부분 16.6%의 비중을 가진 수력에서 생산되며, 그 다음으로 풍력이 3.1%[25]를 차지합니다. 2018년 현재, REN21에 따르면 전력 부문에서 변혁이 가속화되고 있지만, 난방, 냉방 및 운송 부문에서는 시급한 조치가 요구됩니다.[26]

전 세계에는 거의 재생 에너지로만 운영되는 그리드가 있는 곳이 많이 있습니다. (아래 참조). 국가 차원에서 최소 30개 국가가 이미 에너지 공급의 20% 이상을 차지하는 재생 가능 에너지를 보유하고 있습니다.[27]재생 에너지 사용은 옹호자들도 예상했던 것보다 더 빠르게 증가했습니다.[28] 그러나 2019년 현재 지구 온난화를 2°C(3.6°F)로 제한하려면 6배 더 빠르게 증가해야 합니다.[29]

에너지 전이

100% 재생 에너지는 모든 에너지 사용이 재생 가능한 에너지원에서 비롯되는 에너지 시스템입니다. 100% 재생 에너지를 전기, 난방/냉방 및 운송에 사용하려는 노력은 지구 온난화, 오염 및 기타 환경 문제와 경제 및 에너지 안보 문제에 의해 동기 부여됩니다. 오늘날 대부분의 에너지가 비재생 화석 연료에서 파생되기 때문에 전 세계의 총 1차 에너지 공급을 재생 가능한 자원으로 전환하려면 에너지 시스템의 전환이 필요합니다.

기후 변화에 관한 정부간 패널에 따르면 재생 에너지 기술 포트폴리오를 통합하여 전 세계 총 에너지 수요의 대부분을 충족시키는 데 근본적인 기술적 한계는 거의 없습니다. 재생 에너지 사용은 옹호자들도 예상했던 것보다 더 빠르게 증가했습니다.[30] 그러나 2019년 현재 지구 온난화를 2°C(3.6°F)로 제한하려면 6배 더 빠르게 증가해야 합니다.[31]

일반적으로 한 국가의 100% 재생 에너지는 탄소 중립보다 더 어려운 목표입니다. 후자는 많은 국가에서 정치적으로 결정된 기후 완화 목표이며, 국가의 총 탄소 발자국(에너지 및 연료 배출량뿐만 아니라)과 이산화탄소 제거 및 해외 탄소 프로젝트의 균형을 유지함으로써 달성될 수도 있습니다.

2018년 현재, REN21 전환에 따라 전력 부문에서는 속도가 빨라지고 있지만, 난방, 냉방 및 운송 부문에서는 시급한 조치가 요구되고 있습니다.[32] 전 세계적으로 거의 재생 에너지로만 운영되는 그리드가 있는 곳이 많습니다. 국가 차원에서 최소 30개 국가가 이미 에너지 공급의 20% 이상을 차지하는 재생 가능 에너지를 보유하고 있습니다.[citation needed]

2018년까지 발표된 100% 재생 에너지에 대한 181개의 동료 검토 논문을 검토한 결과, "(대부분의 출판물에서) 100% RE 시스템의 기술적 실현 가능성과 경제적 실행 가능성을 강조합니다." 여전히 전기에만 초점을 맞춘 출판물이 많지만, 다양한 에너지 부문과 부문 결합 통합 에너지 시스템을 다루는 논문의 수가 증가하고 있습니다. 이러한 부문 간 전체적인 접근 방식은 100% 재생 에너지 시스템의 중요한 특징으로 간주되며, 전기, 열, 운송 또는 산업과 같은 에너지 시스템의 "부문 간 시너지 효과에 초점을 맞추어야만 최상의 해결책을 찾을 수 있다"는 가정에 기반을 두고 있습니다.[33]

Princeton 대학의 Stephen W. Pacala와 Robert H. Socolow는 재앙적인 기후 변화를 피하면서 삶의 질을 유지할 수 있는 일련의 "기후 안정화 쐐기"를 개발했고, "재생 에너지원"이 그들의 "가장 많은 수의 쐐기"를 구성합니다.[34]

이와 유사하게, 미국에서, 독립 국가 연구 위원회는 "재생 전기가 미래의 전기 발전에 중요한 역할을 하도록 허용하고, 따라서 기후 변화, 에너지 안보 및 에너지 비용 상승과 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 충분한 국내 재생 자원이 존재한다"고 언급했습니다. 미국에서 사용할 수 있는 재생 가능한 자원은 현재 또는 예상되는 국내 총 수요보다 훨씬 더 많은 양의 전기를 공급할 수 있기 때문에 재생 가능 에너지는 매력적인 옵션입니다."[35]

대규모 재생 에너지와 저탄소 에너지 전략의 광범위한 이행에 대한 주요 장벽은 기술적인 것이라기보다는 정치적인 것입니다. 많은 국제적인 연구들을 검토했던 2013년의 Post Carbon Pathways 보고서에 따르면, 주요 장애물은 기후 변화 부정, 화석 연료 로비, 정치적인 행동, 지속 불가능한 에너지 소비, 구식의 에너지 인프라, 그리고 재정적인 제약입니다.[36]

연구에 따르면 동남아시아 국가들은 약 US$55–115/MWh의 경쟁력 있는 LCOE에서 태양열, 풍력 및 강외 양수 에너지 저장을 기반으로 거의 100% 재생 가능한 전력을 얻을 수 있습니다.[37]

역사

참고 항목: § 최근 개발 사항

100% 재생 에너지 사용은 1975년 덴마크 물리학자 벤트 쇠렌센(Bent Sørensen)이 사이언스에 발표한 논문에서 처음 제안되었으며, 이후 다른 여러 제안이 뒤따랐습니다.[39] 1976년 에너지 정책 분석가인 아모리 로빈스(Amory Lovins)는 화석 연료와 핵 연료를 기반으로 한 중앙 집중식 에너지 시스템을 에너지 효율과 적절한 재생 에너지원이 안정적으로 대체하는 대안적인 미래를 설명하기 위해 "소프트 에너지 경로"라는 용어를 만들었습니다.[40]

100% 재생 에너지 시스템 연구의[14] 선정된 주요 마일스톤 타임라인

1998년에 재생에너지 점유율이 높은 시나리오에 대한 최초의 상세 분석이 발표되었습니다. 그 뒤로 첫 번째 상세 100% 시나리오가 이어졌습니다. 2006년에 Czisch에 의해 박사 학위 논문이 발표되었는데, 100% 재생 가능한 시나리오에서 에너지 공급은 유럽과 북아프리카의 1년 중 매 시간마다 수요와 일치할 수 있다는 것을 보여주었습니다. 같은 해, 덴마크 에너지 교수 Henrik Lund는 재생 에너지의 최적 조합에 대해 다룬[41] 첫 번째 논문을 발표했고, 덴마크에서 100% 재생 에너지로의 전환에 대한 여러 다른 논문이 뒤따랐습니다. 이후 룬드는 100% 재생에너지에 관한 여러 논문을 발표하고 있습니다. 2009년 이후, 출판물은 가파르게 상승하기 시작했고, 유럽, 미국, 호주 및 세계 다른 지역의 국가에 대한 100% 시나리오를 다루고 있습니다.[39]

구체적인[14] 지리적 실체에 대한 100% RE 시스템 분석을 기반으로 한 동료평가 저널 기사 개발

21세기 초에도 과학자와 의사 결정자가 100% 재생 가능한 전기의 개념을 고려하는 것은 놀라운 일이었습니다. 그러나 재생 에너지의 진보가 너무 빨라서 그 이후로 상황이 완전히 바뀌었습니다.[42]

태양광 모듈은 가격이 약 75% 떨어졌습니다. 실험실의 현재 과학 및 기술 발전에 따르면 곧 주거용 또는 상업용 건물에 태양광 시스템을 설치하는 비용보다 저렴해질 것입니다. 육상풍력은 전 대륙으로 확산되고 있으며 여러 지역의 화석 및 원자력과 경제적 경쟁력을 갖추고 있습니다. 열 저장 기능이 있는 집중형 태양열 발전(CST)은 성숙도의 실증 단계에서 제한된 상업 단계로 이행했으며 여전히 약 50%의 추가 비용 절감 가능성이 있습니다.[42]

재생 에너지 사용은 옹호자들도 예상했던 것보다 훨씬 더 빠르게 증가했습니다.[28] 풍력 터빈은 덴마크 전기의 39[43]%를 생산하며, 덴마크에는 많은 바이오 가스 소화기와 폐기물 에너지 발전소도 있습니다. 풍력과 바이오 매스를 합하면 국가의 6백만 주민이 소비하는 전기의 44%를 제공합니다. 2010년 포르투갈의 천만 인구는 절반 이상의 전기를 토착 재생 에너지 자원으로 생산했습니다. 스페인의 4천만 명의 주민들은 그들의 전기 수요의 3분의 1을 재생 에너지로 충족시킵니다.[28]

재생 에너지는 강력한 대중의 지지를 받은 역사가 있습니다. 예를 들어 미국에서는 2013년 갤럽 조사에서 미국인 3명 중 2명이 태양광(76%), 풍력(71%), 천연가스(65%)를 이용한 국내 에너지 생산을 늘리기를 원하는 것으로 나타났습니다. 더 많은 석유 생산(46%)과 더 많은 원자력 발전(37%)을 원하는 사람은 훨씬 적습니다. 가장 선호되지 않는 것은 석탄으로, 미국인 3명 중 1명 정도가 석탄을 선호합니다.[44]

REN21은 재생 에너지가 이미 중요한 역할을 하고 있으며, 이를 증가시키기 위한 많은 정책 목표가 있다고 말합니다.

국가 차원에서 이미 전 세계 최소 30개국에서 재생에너지가 에너지 공급의 20% 이상을 차지하고 있습니다. 국가 재생 에너지 시장은 향후 10년과 그 이후에도 강력한 성장을 계속할 것으로 예상되며, 약 120개국은 2020년까지 유럽 연합의 20% 구속력 있는 목표를 포함하여 재생 에너지 장기 점유율에 대한 다양한 정책 목표를 가지고 있습니다. 일부 국가에서는 최대 100% 재생 에너지의 장기 정책 목표가 훨씬 더 높습니다. 유럽 이외의 국가들은 20개 이상으로 구성된 다양한 그룹이 2020-2030년 기간 동안 10%에서 50%[45]에 이르는 재생 에너지 점유율을 목표로 삼고 있습니다.

100% 재생 가능 에너지 지지자들은 재난과 고준위 폐기물 관리의 인식된 위험으로 인해 원자력 발전을 재생 가능하거나 지속 가능한 것으로 간주하지 않으며 탄소 포집 및 저장은 안전한 저장 가능성이 제한적이라고 생각합니다.[39] 이러한 제약은 또한 100% 재생 에너지에 대한 관심으로 이어졌습니다. 지난 10년[when?] 동안 다양한 지리적 영역에 대한 100% 재생 에너지에 대한 시나리오를 평가하는 잘 정립된 학술 문헌이 작성되었습니다. 최근 몇 년[when?] 동안 정부 및 업계 소식통에서 보다 상세한 분석이 나왔습니다.[46] 100% 재생 에너지를 사용할 유인은 지구 온난화와 생태 및 경제적 우려, 피크 오일 이후에 발생합니다.

100% 재생 에너지를 처음으로 제안한 나라는 1998년 아이슬란드였습니다.[47] 2003년에는 일본,[48] 2011년에는 호주에 대한 제안이 있었습니다.[49] 알바니아, 아이슬란드, 파라과이는 기본적으로 모든 전력을 재생 가능한 자원(알바니아와 파라과이는 수력발전 100%, 아이슬란드는 수력발전 72%, 지열 28%)에서 조달합니다.[50] 노르웨이는 거의 모든 전기를 재생 가능한 에너지원에서 얻습니다(97%는 수력에서).[51] 아이슬란드는 수소를 수송에 사용할 것과 어업 선단을 제안했습니다. 호주는 전기로 쉽게 전환되지 않는 운송 요소를 위한 바이오 연료를 제안했습니다. 미국의 로드맵,[52][53] 덴마크의 약속,[54] 유럽의 비전 2050은 재생 에너지 100%로 전환하기 위한 2050년 타임라인을 설정했고,[55] 이후 2011년 2040년으로 축소되었습니다.[56] 탄소 제로 영국 2030은 재생 가능 에너지로 전환하여 2030년까지 영국의 탄소 배출을 제거할 것을 제안합니다.[57] 2015년 하와이는 재생 가능 포트폴리오 기준을 2045년까지 100%로 한다는 법을 제정했습니다. 이것은 종종 재생 가능한 에너지와 혼동됩니다. 그리드에서 생산되는 전기가 화석 연료로부터 65GWh이고, 재생 에너지와 옥상 오프 그리드 태양열로부터 35GWh가 80GWh의 재생 에너지를 생산한다면, 총 재생 에너지는 115GWh이고 그리드의 총 전기는 100GWh입니다. 그러면 RPS는 115%입니다.[58]

프랑스 파리와 스트라스부르 같은 도시들은 2050년까지 100% 재생 에너지를 사용할 계획이었습니다.[59][60]

이와 유사하게, 미국에서, 독립 국가 연구 위원회는 "재생 전기가 미래의 전기 발전에 중요한 역할을 하도록 허용하고, 따라서 기후 변화, 에너지 안보 및 에너지 비용 상승과 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있는 충분한 국내 재생 자원이 존재한다"고 언급했습니다. 미국에서 사용할 수 있는 재생 가능한 자원은 현재 또는 예상되는 국내 총 수요보다 훨씬 더 많은 양의 전기를 공급할 수 있기 때문에 재생 가능 에너지는 매력적인 옵션입니다."[61]

세계는 비재생 자원의 사용을 연장하기 위해 향후 25년 동안 8조 달러를 추가로 지출할 것으로 추산되며, 이 비용은 대신 100% 재생 에너지로 전환함으로써 제거될 것입니다.[62] 에너지 정책(Energy Policy)에 발표된 연구에 따르면 2050년까지 전 세계를 100% 재생 에너지로 전환하는 것은 가능하고 경제적이지만 정치적 지원이 필요합니다.[63][64] 더 많은 풍력 터빈과 태양광 발전 시스템을 구축해야 하지만 바이오 에너지는 사용하지 않을 것입니다. 다른 변화로는 전기 자동차의 사용과 향상된 전송 그리드 및 저장 장치의 개발이 있습니다.[65][66] 파리 협정의 일환으로 국가들은 미래를 위한 기후 변화 목표를 주기적으로 업데이트하고 있으며, 2018년까지 G20 국가 중 100% 재생 가능한 목표를 약속한 국가는 없었습니다.[67]

2018년까지 100% 재생 에너지에 대한 동료 심사 논문은 181편이었습니다. 같은 해, 100% 재생 에너지는 "1.5°C 경로의 범위를 확장하기 위한" 잠재적인 수단으로 1.5°C의 지구 온난화 특별 보고서에서도 연구 결과를 확증할 수 있다면 언급되었습니다.[10]

2020년[68] 유형별 세계 총 1차 에너지 소비량

오일(31.2%)
석탄(27.2%)
천연가스(24.7%)
수력(재생에너지) (6.9%)
핵(4.3%)
기타(신재생)(5.7%)

2021년 현재 풍력과 태양광은 전 세계적으로 지속적으로 점유율을 증가시키고 있지만 여전히 유용한 에너지 소비가 훨씬 많지만 전 세계 1차 에너지 소비의 5%에 불과합니다. J.P.의 보고서. Morgan Asset Management(세계에서 화석 연료의 가장 큰 대출 기관)는 8명의 과학자와 연구 기관(Bent Sorensen, Mark Z 포함)의 재생 에너지 예측을 분석했습니다. Jacobson, Amory Lovins)은 1970년에서 2020년 사이에 "에너지 밀도, 간헐성 및 현재 에너지 시스템의 복잡한 현실"을 무시했기 때문에 모두 비현실적으로 낙관적이라고 주장했습니다.[69][70]

재생 가능한 전기가 거의 100%인 곳

참고 항목: 재생 전력 생산순 나라 목록

재생 에너지로 연간 평균 전력 수요의 90% 이상을 충족하는 곳은 다음과 같습니다(불완전 목록).

장소 인구. 전기 출처
알바니아 2,821,977 (2011) 수력전기. [50]
알레르라인 계곡 75,000 (2012) 바람 63.5%, 바이오가스 30%, 수력 10.7%, 태양열 3.1% [71][72]
미국 콜로라도주 아스펜 6,658 (2010) 수력, 풍력, 태양열 및 지열 [73]
부탄 727,145 (2017) 주로 수력 발전, 과잉 생산된 에너지로 인해 생산의 70%를 수출하고 화석 연료 발전소는 없습니다. [74]
벌링턴, 버몬트 42,417 (2010) 수력 35.3%, 목재 35.3%, 풍력 27.9%, 태양광 1.4% [75]
캐나다 브리티시컬럼비아주 4,700,000 (2017) 97% 수력전기 [76][77]
센트럴리아, 워싱턴, 미국 17,216 수소 90.6%, 핵 7.9% [78]
Chelan Cty, Washington 76,533 수력 99.98%, 풍력 0.02%로 구성된 100% 재생 에너지입니다. [79]
코스타리카 4,857,000 99% 재생 가능한 전기입니다. 수력(90%), 지열, 풍력(및 기타) [80]
콩고 민주 공화국 84,000,000 거의 100% 수력이지만 9%만이 전기에 접근할 수 있습니다. [81][82]
더글러스 Cty, Washington 41,945 100% 수소 [78]
에티오피아 109,224,414 (2018) 대부분 수력 전기(>90%)입니다. 바람, 태양열, 지열의 양이 적습니다. 2018년 기준 인구의 45%가 전기를 이용할 수 있으며, 2017년에는 2025년까지 100% 접속 목표가 설정되어 있습니다. [83]
미국 텍사스 주 조지타운 70,000 100% - 154MW 태양열 및 풍력 균형, 그리드 연결 [84]
미국 캔자스주 그린즈버그 1400 100% - 그리드 연결로 바람 균형 잡기 [73][85]
아이슬란드 329,100 수력 72%, 지열, 풍력, 태양광 28%, 가연성 연료 0.1% 미만(오프 그리드 디젤) [86]
미국 알래스카주 코디악섬 13,448 수력 80.9%, 풍력 19.8%, 디젤 발전기 0.3% [87]
로어오스트리아, 오스트리아 1,612,000 수력 63%, 풍력 26%, 바이오매스 9%, 태양광 2% [88]
캐나다 매니토바 주 1,278,365 수력 97%, 풍력 3%, 석유 1% 미만(전력망 밖 4개 지역의 diesel), 천연가스 1% 미만 [89]
노르웨이 5,140,000 수력 96%, 가연성 연료 2%, 지열, 풍력, 태양열 2% [86]
캐나다 뉴펀들랜드 래브라도 525,604 95% 수력전기 [90]
팔로 알토, 미국 캘리포니아주 66,000 50% 하이드로, 태양열, 풍력 및 바이오 가스의 조합을 쉬게 합니다. [91]
파라과이 7,010,000 파라과이의 전력 부문은 100% 수력으로 그 중 약 90%가 수출되고 나머지 10%가 내수를 충당합니다. [92]
Pend Oreille Cty, Washington 13,354 97.1%의 수소 [78]
캐나다 퀘벡 주 8,200,000 99%의 재생 가능한 전기는 퀘벡에서 사용되는 주요 에너지이며(41%), 석유(38%), 천연가스(10%)가 그 뒤를 이었습니다. [93]
삼쇠 3,806 100% 이상의 풍력 및 바이오매스를 생산하며, 균형 및 백업 전력을 위해 본토와 연결됨 [94][95]
스코틀랜드 5,510,000 (2022) 전력(2020년)의 97%는 재생 에너지로 생산되며, 주로 풍력, 수력이 그 뒤를 이룹니다. [96]
씰랜드 2 100%의 전기는 풍력과 태양광에서 생산됩니다. [97][98]
시애틀, 워싱턴, 미국 724,745 수력 86%, 풍력 7%, 바이오가스 1% [99][78]
뉴질랜드 남섬 1,115,000 수력 98.2%, 풍력 1.6%입니다. 약 5분의 1의 세대가 북섬으로 수출됩니다. [100]
미국 워싱턴주 타코마 208,100 수력 85%, 풍력 6% [78]
타지키스탄 8,734,951 (2016) 수력은 타지키스탄 전력의 거의 100%를 공급합니다. [101]
오스트레일리아 태즈메이니아 주 515,000 수력발전은 Tasmania 전력의 100%를 공급합니다. (2040년까지 재생 가능 전력의 200%를 계획 중이며, 나머지는 해저 전력 케이블을 통해 호주 본토로 보내질 예정입니다.) [102][103]
타우, 아메리칸 사모아 873 (2000) ~100% 태양광, 배터리 백업 포함 [104]
틸로스 400(겨울), 3,000(여름) 100% 풍력 및 태양광, 배터리 백업 포함 [105]
토켈라우 1,411 배터리 백업 및 7% 코코넛 바이오 연료를 통한 93%의 태양광 발전 [106][107]
우루과이 3,300,000 (2013) 94.5% 재생 가능한 전력, 풍력(및 바이오매스 및 태양열)은 수력 발전 예비 전력을 건기에 확장하는 데 사용됩니다. [108]
독일 바이에른주의 야생화. 2,512 (2013) 500% 풍력, 태양열, 수력 [109]
캐나다 유콘 35,874 94% 수력전기 [110]

일부 다른 곳은 높은 비율을 가지고 있는데, 예를 들어 덴마크의 전기 부문은 2014년 기준으로 풍력이 45%이며, 85%에 도달할 계획입니다. 캐나다의 전기 부문과 뉴질랜드의 전기 부문은 각각 65%와 75%, 그리고 오스트리아는 70%[111]에 육박하고 있습니다. 2015년 현재 독일의 전력 부문은 PV와 풍력으로 전력 수요의 거의 100%를 충족하는 경우가 있으며, 신재생 전력은 25%[112][113] 이상입니다. 알바니아는 설치 용량의 94.8%를 수력으로, 5.2%를 디젤 발전기로 보유하고 있지만, 알바니아는 전력의 39%를 수입하고 있습니다.[114][115] 2016년 포르투갈은 5월 7일부터 11일까지 4일 동안 100% 재생 가능한 전력을 달성했는데, 이는 부분적으로 효율적인 에너지 사용이 전력 수요를 감소시켰기 때문입니다.[116] 프랑스와 스웨덴은 주로 원자력과 수력을 혼합하여 사용하기 때문에 탄소 강도가 낮습니다. 2018년 스코틀랜드는 재생 가능한 자원 수요의 76%를 충족했습니다.[117][118]

전력은 현재 세계 에너지 공급 및 소비의 약 4분의 1 수준이지만, 전력 사용이 증가함에 따라 재생 에너지 배치에 따라 1차 에너지 사용이 감소할 것으로 예상되며, 이는 어느 정도의 추가 전력화와 결합될 가능성이 있습니다.[119][120] 예를 들어, 전기 자동차는 화석 연료 자동차보다 훨씬 더 나은 연비를 달성하며, 또 다른 예로는 덴마크의 경우와 같은 재생 가능한 열이 있는데, 덴마크는 건물을 난방하는 데 열 펌프를 더 많이 사용하여 전력 킬로와트당 여러 킬로와트의 열을 제공할 것을 제안하고 있습니다.

100% 청정 전기

참고 항목: 신재생 포트폴리오 표준

다른 전기 생산원은 이산화탄소나 기타 온실가스 및 대기 오염 물질을 배출하지 않기 때문에 반드시 재생 가능한 것은 아니지만 청정한 것으로 간주됩니다. 이 중 가장 큰 것은 배출이 없는 원자력 에너지입니다. 일각에서는 100% 재생에너지로 전환하는 것이 기후변화를 제한하기에는 너무 느릴 것이라며, 원전 폐쇄는 실수라고 주장합니다.[121][122] 탄소 포집 및 저장 프로젝트는 여전히 석탄 또는 천연 가스를 사용할 수 있지만 저장 또는 대체 용도로 이산화탄소를 포집할 수 있습니다. 온실가스를 제거하는 경로에는 비용을 절약하거나 기존 [123]발전소의 폐쇄를 방지하고 탄소가 없는 전기 그리드를 설계하는 데 유연성을 허용하기 위해 재생 가능한 에너지 외에도 이러한 경로가 포함될 수 있습니다.

2018년 캘리포니아는 2030년까지 60% 재생 가능한 전기 목표를 포함하여 2045년까지 100% 청정, 무탄소를 의무화하는 SB 100을 통과시켰습니다.[124][125] 워싱턴의 2019년 법안도 2045년까지 100% 청정 전기를 의무화하고 2025년까지 석탄을 없애야 합니다.[126] 100% 무탄소 전기를 필요로 하는 추가 주와 지역은 하와이, 메인, 미네소타, 네바다, 뉴멕시코, 뉴욕, 버지니아, 푸에르토리코, 워싱턴 D.C.입니다.[127] 글로벌 에너지 모니터(Global Energy Monitor)의 연구에 따르면, 중국은 2025년까지 1,200기가와트의 재생 에너지(풍력과 태양열)를 생산할 것으로 예상됩니다.[128]

장애물

자세한 정보: 지구온난화의 정치

마크 Z에 따르면. Jacobson은 대규모 재생에너지와 저탄소 에너지 전략의 광범위한 이행을 방해하는 가장 중요한 장벽으로, 폭주하는 기후변화를 방지하기 위해 필요한 속도에서 주로 정치적인 것이지 기술적인 것은 아닙니다.[11][dubious – discuss] 많은 국제적 연구를 검토한 2013년 Post Carbon Pathways 보고서에 따르면 주요 장애물은 다음과 같습니다.[12]

2011년 유엔이 선정한 세계 유수의 기후 연구자들 중 일부인 기후 변화에 관한 정부간 패널(Intergovernment Panel on Climate Change)은 "인프라와 에너지 시스템이 발전함에 따라 복잡함에도 불구하고, 거의 없다"고 말했습니다. 적절한 재생 가능 자원이 존재하거나 공급될 수 있는 장소에서 총 에너지 수요의 대부분을 충족시키기 위해 재생 가능 에너지 기술 포트폴리오를 통합하는 데 근본적인 기술적 한계가 있습니다."[129] IPCC 시나리오는 "일반적으로 재생 에너지의 성장이 전 세계에 널리 퍼질 것임을 나타냅니다."[130] IPCC는 정부가 지원하고 재생에너지 기술을 완전히 보완한다면 40년 안에 재생에너지 보급이 전 세계 에너지 사용량의 거의 80%를 차지할 수 있을 것이라고 말했습니다.[131] IPCC의 라젠드라 파차우리 의장은 재생에너지에 대한 필요한 투자는 매년 전 세계 GDP의 약 1%만 비용이 들 것이라고 말했습니다. 이 접근법은 온실가스 수준을 백만분의 450 이하로 억제할 수 있으며, 이를 넘어서면 기후 변화가 재앙적이고 돌이킬 수 없는 안전한 수준이 될 수 있습니다.[131]

스티븐 W. 파칼라(Stephen W. Pacala)와 로버트 H. 소콜로우(Robert H. Socolow)는 사회가 재앙적인 기후 변화를 피하면서 삶의 질을 유지할 수 있도록 하는 일련의 "기후 안정화 쐐기"를 개발했으며, "재생 에너지원"이 그들의 " 쐐기" 중 가장 많은 수를 구성합니다.[132]

긴급성과 조정성 부족

참고 항목: 기후변화 완화 § 비상사태의 영향과 정책

레스터 R. 워싱턴 D.C.에 본부를 둔 비영리 연구기관인 지구정책연구소의 브라운 설립자 겸 회장은 100% 재생에너지로의 급속한 전환이 가능하고 필요하다고 말합니다. 브라운은 미국의 제2차 세계대전 참전과 그에 따른 미국 산업과 경제의 급속한 동원과 변혁을 비교합니다. 브라운은 100% 재생 에너지로의 빠른 전환과 우리 문명의 절약을 유사한 시급성을 가진 접근법을 따르자고 제안했습니다.[133]

필수광물

참고 항목: 전기자동차의 환경적 측면

세계은행에 따르면 "2°C 미만" 기후 시나리오는 2050년까지 30억 톤의 금속과 광물을 필요로 합니다. 아연, 몰리브덴, 은, 니켈, 구리와 같은 채굴 자원의 공급은 최대 500%[134]까지 증가해야 합니다. 2018년 연구에서는 세계 에너지 시스템을 2060년까지 전환하기 위한 금속 요구 사항을 분석했습니다. 코발트와 리튬 매장량이 부족하기 때문에 현재 사용되는 배터리 기술과 알려진 매장량은 전이 시나리오와 호환되지 않습니다. 코발트가 적거나 없는 배터리가 가능합니다. 리튬은 유지되는 성능과 비용으로 대체하기가 훨씬 더 어렵습니다.[135]

기관관성

한 검토에 따르면 대규모 기관은 "세계가 화석 연료와 핵 에너지 없이는 할 수 없는 도그마에 기반한 100% RE 시나리오의 도전"에 저항하는 경향이 있습니다. 광범위한 비판을 받은 기관에는 국제 에너지 기구와 기후 변화에 관한 정부간 패널이 포함되어 있으며, 후자는 또한 IPCC 보고서에 100% RE 시스템에 대한 연구를 포함하지 않아 비판을 받고 있습니다.[14]

중국내 제조업 집중도

참고 항목: 중국의 재생에너지

보고서에 따르면 중국은 태양 전지판 공급망의 "전 세계 폴리실리콘과 잉곳 및 웨이퍼의 거의 95%"를 생산할 예정이며, 이 수준의 집중력은 모든 글로벌 공급망에서 "상당한 취약성을 나타낼 것"입니다.[136]

간헐성

참고 항목: § 그리드 통합 시뮬레이션

100% 재생 에너지의 주요 장애물 중 하나는 풍력이나 태양광 발전("Dunkelflauten")을 통해서도 충분한 양의 에너지를 생산할 수 없는 경우와 같은 재생 에너지원의 간헐성 또는 가변성입니다.

100% 재생 에너지로의 첫 번째 전환 기간이 완료될 때까지 이러한 간헐성을 관리하기 위해 제안된 주목할 만한 옵션은 다음과 같습니다.

2013년, Smil은 Jacobson과 동료들의 제안을 포함하여 풍력 및 태양광 발전 전력에 의존하는 제안을 분석했고, 전기 전자 공학 연구소가 준비한 Spectrum지에 기고하면서 비용, 간헐적 전력 공급, NIMBY주의 증가와 같은 수많은 우려 사항을 확인했습니다. 그리고 인프라 부족을 부정적인 요인으로 꼽으며 "역사와 기술 요구 사항에 대한 고려는 문제가 이러한 옹호자들이 생각했던 것보다 훨씬 크다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.[157][158] Smil과 Hansen은 태양광과 풍력의 가변적인 출력에 대해 우려하고 있습니다. 아모리 로빈스에 따르면 전력망만으로도 가동 중인 석탄 화력 발전소와 원자력 발전소를 일상적으로 가동 중인 발전소로 백업하는 것과 마찬가지로 변동성을 보완할 수 있다고 합니다.[159]

2014년 11월, 기후변화에 관한 정부간 패널은 다섯 번째 보고서를 내놓으며, (바이오 에너지, 이산화탄소 포집 및 저장, 원자력, 풍력 및 태양광과 같은) 하나의 기술이 없을 때, 어떤 기술이 없을 때, 기후변화 완화 비용이 상당히 증가할 수 있다고 말했습니다. 예를 들어, 이산화탄소 포집 없이 탄소 배출을 줄이려면 40%의 비용이 더 들 수 있습니다. (표 3.2)[160] 2018년 연구에 따르면, "확고한 저탄소 [디스패치 가능] 자원이 없는 경우, 배출 한도가 0에 가까워질수록 탈탄소화 발전 비용이 급격히 상승하고, 재생 전용 발전(배터리 포함)은 VRE 가용성이 낮은 지역에서 에너지 가격이 42~163%, VRE 가용성이 높은 지역에서 11~105% 높아집니다. 이 연구는 "확고한 저탄소 에너지원"(예: 핵, 지열)이라는 용어를 도입했는데, 이는 "급속 폭발" 소스(예: 배터리)와 "연료 절약"(VRE)을 따라 작동하기 위한 것입니다.[161]

국제 에너지 기구는 재생 가능 전력 생산의 변동성 문제에 대해 너무 많은 관심을 가져왔다고 말합니다.[162] 간헐적 공급의 문제는 주로 풍력 및 태양광 발전과 같은 대중적인 재생 기술에 적용되며, 그 중요성은 해당 재생 에너지의 시장 침투, 발전소의 균형 및 시스템의 광범위한 연결성, 수요 측면의 유연성을 포함하는 다양한 요인에 따라 달라집니다. 수력 발전이나 태양열 저장과 같은 파견 가능한 발전도 사용할 수 있는 경우 변동성이 재생 에너지 배치 증가의 장벽이 되는 경우는 거의 없습니다. 그러나 높은 수준의 시장 침투에서는 신중한 분석과 관리가 필요하며 백업 또는 시스템 수정에 추가 비용이 필요할 수 있습니다.[162] 20-50% 이상의 보급률 범위에서 재생 가능한 전력 공급은 이미 여러 유럽 시스템에서 구현되었지만, 통합된 유럽 그리드 시스템의 맥락에서는 다음과 같습니다.[163]

계절별 에너지 저장량

수력은 현재 유일한 대규모 저탄소 계절 에너지 저장고입니다. 계절별 에너지 수요 변동이 큰 국가(예: 영국은 겨울에 난방에 전기를 사용하는 것보다 훨씬 더 많은 가스를 사용함)에서는 수력이 많은 국가(예: 영국 - 노르웨이)에 대한 수력 전기 커넥터가 부족합니다. 수력발전의 전기가 부족할 가능성이 높으며, 수소 경제의 발전이 필요할 것으로 보입니다. 이는 영국에서 시도되고 있으며 8TWh의 계절간 수소 에너지 저장이 제안되었습니다.[164]

호주에서는 재생에너지를 수소로 저장하는 것뿐만 아니라 암모니아 형태로 수출할 것을 제안하고 있습니다.[165]

연구 질문 열기

검토 결과 100% RE 문헌에서 주요 격차와 방치된 측면(열린 연구 질문)이 확인되었습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.[14]

저탄소 전환에 대한 취약성을 줄이기 위한 멀티 스칼라 정책 믹스입니다.[166]
  • 에너지 시스템 모델과 통합 평가 모델의 결합
  • 재활용을 고려한 100% RE 시스템에 대한 재료 중요도의 총체적 분석
  • 연간 리소스 변동 및 각 연간 스토리지 수요의 영향
  • 지역난방 및 냉방 전환 시나리오
  • 글로벌 100% RE 시스템 분석의 지리적 공간 해상도 및 커버리지 향상
  • 포괄적인 에너지 시스템 전환 경로에 오프 그리드 솔루션 또는 오프 그리드 및 온 그리드 솔루션 전환 포함
  • 에너지 안보와 평화와 안정을 위한 결과 및 사회의 최대 면적 가용성과의 연계를 포함한 전환의 사회적 위험과 이슈
  • 분석의 모형간 비교
  • 간헐성 관리의 설계사항에 대한 다양한 질문
  • 형평성, 환경 문제, 지역 사회 복지, 에너지 정의, 사회적 수용 및 양호한 거버넌스의 문제 – RE 기술을 보다 공평하고, 책임감 있게, 정의롭게 만드는 방법에 대한 연구(정책 메커니즘 포함), 잠재적 장벽을 맥락화하고 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다.

계획 및 모델

계획명 조직 지역 축척 간행물(년) 온난화 대상 타임스케일 총 투자액 작업 수 총 CO2 배출량

(gt CO2)

1차 에너지 공급

(GW)

최종 에너지 수요(GW) 타임라인 끝의 에너지원
태양의 바람 바이오매스 하이드로 다른.
프로젝트 도면[167][failed verification](글로벌) 프로젝트 드로잉 세계적인 생활. 1.5-2C 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
2050년까지[168] Princeton Net-Zero(프린스턴 넷제로) 프린스턴 미국 2020 해당 없음 2020-2050 5910 850만 78 20465.29121 14582.09104 29% 53% 17% 1% 0%
미국의 탄소 중립 경로: 중앙[169](미국) 샌프란시스코 대학교 / UC 버클리 미국 2021 2, 1.5, 1C 노타깃 탈탄소화 : 600/Yr 0 0 15190 0 34% 64% 0% 2% 0%
미국의 탄소중립 경로: 100% RE[169](미국) 샌프란시스코 대학교 / UC 버클리 세계적인 2021 2C, 1.5C, and 1C 2070 연간 GDP의 0.2~1.2% 0 74.8 15190 0 0% SI에 명확하게 배치된 몇 가지 다른 시나리오 0% 0% 0%
파리 기후협정 목표 달성 +1.5°C[170] 및 +2°C의 비에너지 온실가스 경로를 이용한 전 지구적 및 지역적 100% 재생에너지 시나리오(Global) 시드니 공과대학교 - 지속가능한 미래를 위한 연구소 미국 2019 1.5 C by 2050 2020-2050 63500 (2015년부터 2020년까지 총 투자) 4780만 450 114444 70277 32% 17% 14% 2% 0%
글로벌 에너지 시스템 모델 설계-GENeSYS-MOD: 오픈소스 에너지 모델링 시스템(OSeMOSYS)[171]의 응용 (Global) 사회기반시설 및 정책을 위한 작업반, TU 베를린 세계적인 2017 650 Gt의 CO2 (2011년에서 2050년 사이에 배출될 것으로 예상되는 550-1300과 비교) / 1.5-2 C

(섹션 3.5)

2020-2050 해당 없음 해당 없음 519 해당 없음 97575 23% 36% 32% 8% 0%
100% 재생에너지를[172] 기반으로 한 글로벌 에너지 시스템 LUT 대학교 세계적인 2019 2050년까지의 순 제로 배출량 2050 7200 3,500만 115 141189 134018 72% 18% 6% 3% 0%
에너지 시스템 모델(GENeSYS-MOD)([173]멕시코) DIW 베를린, 시드 멕시코 멕시코 2019 2050년까지 에너지 시스템의 완전한 탈카론화. n/a n/a 재생 가능 목표의 경우 7.16, 국가 목표의 경우 12. P. 15 n/a 국가 목표의 경우 320.73GW, 842.89GW, 100% 재생 가능 78% 22% 0% <1% 0%
에너지 시스템 모델(GENeSYS-MOD) - 100% RE 시나리오[173] DIW 베를린, 시드 멕시코 멕시코 2050년까지 에너지 시스템의 완전한 탈카론화. 해당 없음 해당 없음 7.16 해당 없음 8835.914153 58% 27% 15% 1% 0%
브라질과 멕시코의 재생에너지 시스템으로의 전환-중남미를[174] 위한 기술 및 구조적 방안 멕시코 2018 70~95%의 배출 감소 해당 없음 0 0 0 0 0% 0% 0% 0% 0%
첨단 에너지 [r]진화[175] 그린피스 세계적인 2021 >2도. 48 0 0 0 149722.222 32% 32% 1% 1% 34%
기본 에너지 [r]진화[175] 그린피스 세계적인 >2도. 64.6 0 0 0 80277.7778 16% 30% 4% 10% 38%
세계[176] 139개국의 100% 청정 및 재생 바람, 물, 햇빛 전 부문 에너지 로드맵 스탠퍼드 글로벌/인턴. 2017 2050년까지 순제로 124700 24262122 해당 없음 해당 없음 해당 없음 58% 37% 0% 4% -36%
100% 재생 가능한 에너지 공급으로 전환하는 완전한 에너지 부문: 담수화를[177] 포함한 전력, 열, 운송 및 산업 부문 통합 LUT 대학교 세계적인 2020 2050년까지 순제로 2050
100% 풍력-태양광 및 저장으로[151] 미국 전역의 다양한 날씨에 정전 없이 저비용으로 대기 오염 및 모든 에너지에서 탄소 배출 제로 스탠퍼드 미국 2021 2050년까지 순제로 2050
2050년[14] 글로벌 100% RE 시나리오에서 태양열 PV 및 풍력 발전(연간 TWh)
글로벌 100% RE 시스템 분석[14]

최근의 전개

참고 항목: 국가별 재생에너지

제4차 혁명: 에너지는 2010년에 개봉한 독일의 다큐멘터리 영화입니다. 재생에너지로 에너지를 100% 생산해 경제의 완전한 재건을 보여주는 세계에 사는 글로벌 사회의 비전을 보여주는 것입니다. 2011년, Hermann Scheer는 Routledge에 의해 출판된 The Energy Imperative: 100% 재생 가능한 지금이라는 책을 썼습니다.

불을 재발명하는 것은 2011년 10월에 발매된 아모리 로빈스의 책입니다. Lovins는 에너지 사용 감소와 에너지 효율 향상을 결합하여 5조 달러의 비용 절감과 더 빠른 경제 성장을 이룰 것이라고 말합니다. 이 모든 것은 기업이 주도하는 시장의 힘을 통해 기존 에너지 절약 기술의 수익성 있는 상용화로 이루어질 수 있습니다.[178] 빌 클린턴 전 미국 대통령은 이 책이 "현명하고 상세하며 포괄적인 청사진"이라고 말합니다.[179] 서문의 첫 단락은 다음과 같습니다.

두려움 없이 연료를 상상해 보세요. 기후변화는 없습니다. 기름 유출도 없고, 석탄 광부들도 죽어가고, 더러운 공기, 황폐한 땅, 잃어버린 야생동물도 없습니다. 에너지 빈곤은 없습니다. 석유가 공급되는 전쟁, 폭군, 테러리스트는 없습니다. 부족할 게 없습니다. 끊을 게 없습니다. 걱정할 것 없습니다. 모든 사람들에게 친절하고 저렴한 에너지를 제공합니다.[180]

기후변화에 관한 정부간 패널(Intergovernmental Panel on Climate Change)은 재생에너지 기술 포트폴리오를 통합하여 세계 전체 에너지 수요의 대부분을 충족시키는 것은 근본적인 기술적 한계가 거의 없다고 말했습니다. 보고서는 최근 164개의 미래 재생에너지 성장 시나리오를 검토한 2011년 보고서에서 대다수가 2030년까지 재생에너지가 전체 에너지의 17% 이상을 공급하고 2050년까지 27%를 공급할 것으로 예상했다고 언급했습니다. 가장 높은 예측치는 2030년까지 재생에너지가 43%, 2050년까지 77%를 공급할 것으로 예상했습니다.[129]

2011년, 국제 에너지 기구는 태양 에너지 기술이 많은 형태로 현재 세계가 직면하고 있는 가장 시급한 문제들 중 일부를 해결하는 데 상당한 기여를 할 수 있다고 말했습니다.[181]

저렴하고, 무한정, 청정 태양 에너지 기술의 개발은 장기적으로 엄청난 이점을 가져다 줄 것입니다. 그것은 토착적이고, 무한정이며, 대부분 수입에 의존하지 않는 자원에 의존함으로써 국가들의 에너지 안보를 증가시키고, 지속 가능성을 높이고, 오염을 줄이고, 기후 변화 완화 비용을 낮추며, 화석 연료 가격을 그 밖의 경우보다 더 낮게 유지할 것입니다. 이러한 장점은 세계적입니다. 따라서 조기 구축을 위한 인센티브의 추가 비용은 학습 투자로 간주되어야 합니다. 이 비용은 현명하게 지출되어야 하며 널리 공유되어야 합니다.[181]

2011년, 참고문헌인 에너지 정책(Energy Policy)은 Mark Z에 의해 두 편의 기사를 발표했습니다. 스탠포드 대학의 공학 교수인 제이콥슨과 연구 과학자 마크 A. 델루치, 우리의 에너지 공급 믹스 변화와 "풍력, 물, 태양력으로 전 지구적인 에너지를 모두 제공" 기사는 안전한 청정 옵션인 바람, 물, 햇빛(WWS)으로부터 전력, 운송, 냉난방을 위한 전 세계적인 에너지 제공의 실현 가능성을 분석합니다. 제1부에서 Jacobson과 Delucchi는 WWS 에너지 시스템의 특성, 에너지 수요 측면, WWS 자원 가용성, 필요한 WWS 장치 및 재료 요구 사항에 대해 논의합니다.[182] 그들은 3,800,000개의 5MW 풍력 터빈, 5350개의 100MW 지열 발전소, 270개의 새로운 1300MW 수력 발전소가 필요할 것으로 추정합니다. 태양광 발전에 있어서도 300MW 집광형 태양광 발전소 4만개, 300MW 태양광 발전소 4만개, 옥상 3kW 태양광 발전 시스템 17억개가 추가로 필요할 것으로 보입니다. 이러한 광범위한 WWS 인프라는 세계 전력 수요를 30%[182]까지 감소시킬 수 있습니다. 제2부에서 Jacobson과 Delucchi는 WWS 시스템과 관련된 공급, 시스템 경제 및 에너지 정책 이니셔티브의 변동성에 대해 설명합니다. 저자들은 2030년까지 모든 새로운 에너지를 WWS로 생산하고 2050년까지 기존 에너지 공급 계획을 대체할 것을 주장합니다. 재생 에너지 계획을 실행하는 데 장애물은 "주로 기술적, 경제적이 아니라 사회적, 정치적"인 것으로 보입니다. WWS 시스템을 사용한 에너지 비용은 현재의 에너지 비용과 비슷해야 합니다.[22]

일반적으로 제이콥슨은 풍력, 물, 태양열 기술이 전 세계 에너지의 100%를 제공하여 모든 화석 연료를 제거할 수 있다고 말했습니다.[183] 그는 전력 수요를 안정적으로 충족시키기 위한 재생 가능 에너지원의 "스마트 믹스"를 지지합니다.

태양이 비치지 않는 폭풍 조건에서 바람이 불고 바람이 거의 없는 평온한 날에는 태양이 비치는 경우가 많기 때문에, 특히 지열이 안정적인 기반을 제공하고 수력 발전을 요청할 수 있을 때 풍력과 태양광을 결합하면 수요를 충족하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.[184]

2012년 델라웨어 대학이 72GW 시스템에 대해 실시한 연구에서는 재생 가능 에너지와 스토리지의 280억 조합을 고려했으며, PJM Interconnection의 경우 가장 비용 효율적인 것으로 나타났습니다. 17GW의 태양광, 68GW의 해상풍력 및 115GW의 해상풍력이 사용되지만, 수요의 3배에 달하는 양이 제공됩니다. 0.그 중 1%는 다른 출처에서 생성해야 합니다.[185]

2012년 3월, 덴마크 의회는 2050년까지 재생 가능 에너지에서 전력, 열 및 연료의 100%에 도달하는 것을 목표로 하는 에너지 효율 및 재생 가능 에너지에 대한 포괄적인 새로운 세트 홍보 프로그램에 합의했습니다.[186] IRENEC는 Eurosolar 튀르키예가 2011년 시작한 100% 재생 에너지에 관한 연례 회의입니다. 2013년 회의는 이스탄불에서 열렸습니다.[187][188]

보다 최근에 Jacobson과 그의 동료들은 2050년까지 뉴욕,[189] 캘리포니아[190] 및 워싱턴[191] 주를 대상으로 바람, 물 및 햇빛에 의해 생산되는 100% 재생 에너지로 전환하기 위한 상세한 제안을 개발했습니다. 2014년 현재 50개 주에 대한 보다 확장적인 새로운 계획이 작성되었으며, 여기에는 50개 주별 재생 가능 자원 잠재력을 보여주는 온라인 대화형 지도가 포함되어 있습니다. 이 50개 주 계획은 제이콥슨, 배우 마크 러팔로, 영화 감독 조쉬 폭스가 주도한 독립적인 지원 활동인 솔루션 프로젝트의 일부입니다.[192]

2014년 현재, 많은 세부적인 평가에 따르면 근본적으로 더 높은 수준의 복지를 누리고 있는 세계의 에너지 서비스 요구는 풍력, 태양열, 바이오매스, 바이오 연료, 수력, 해양 및 지열 에너지를 중심으로 현재 이용 가능한 다양한 기술 및 조직 혁신을 통해 완전히 경제적으로 충족될 수 있습니다. 세부 계획에 대한 논의가 남아 있지만, 전적으로 재생 에너지를 기반으로 하는 글로벌 에너지 서비스의 변화는 원칙적으로 기술적으로 실행 가능하고, 경제적으로 실행 가능하며, 사회적으로 실행 가능하며, 또한 실현 가능합니다. 이러한 전망은 세계에서 가장 성공적인 산업 경제국 중 하나인 독일이 에너지 전환이라는 대규모 프로젝트를 시작하겠다는 야심찬 약속을 뒷받침합니다.[193]

2015년 에너지 환경 과학(Energy and Environment Science)에 바이오매스를 사용하지 않고 2050년까지 미국에서 100% 재생 에너지로 가는 경로를 설명하는 연구가 발표되었습니다. 2050년까지 대기 오염 감소와 3조 3천억 달러의 지구 온난화 비용으로 인해 연간 약 6천억 달러의 의료 비용을 절감할 수 있기 때문에 이 로드맵의 실행은 환경적으로나 경제적으로 실현 가능하고 합리적인 것으로 간주됩니다. 이를 통해 일반적인 비즈니스 경로와 비교하여 연간 약 8300달러의 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 그 연구에 따르면, 대부분의 사람들이 그러한 변화의 혜택이 비용을 훨씬 초과한다는 것을 몰랐기 때문에, 구현을 방해할 수 있는 장벽은 기술적인 것도 경제적인 것도 아니고 사회적인 것도 정치적인 것도 사실입니다.[194]

2017년 6월, 21명의 연구원들은 미국 국립과학원 회보에 제이콥슨의 초기 PNAS 기사를 거부하고 그가 모델링 오류와 잘못된 모델링 도구를 사용했다고 비난하는 기사를 실었습니다.[195][196] 그들은 또한 그가 국가 에너지 저장량을 43분에서 7주로 늘리고 수소 생산량을 10만% 증가시키며 수력 발전을 후버 댐 600개와 맞먹는 양으로 증가시키는 데 의존함으로써 믿을 수 없는 가정을 했다고 주장했습니다.[195] 기사 저자 데이비드 G. 빅터는 제이콥슨의 작업을 "위험하다"고 불렀고, 켄 칼데이라는 수력 출력을 1,300기가와트, 즉 25% 증가시키는 것은 미시시피 강 100개와 동등한 흐름이라고 강조했습니다.[195] Jacobson은 PNAS의 같은 호에 답변서를 게재했고, 연구원들이 화석 연료 산업의 옹호자라고 주장하는 블로그 게시물도 작성했습니다.[195][197][198] 2017년에 발표된 또 다른 연구에서는 북미 지역의 100% 재생 가능한 전력 시스템에 대한 초기 결과를 확인했는데, 수력 발전에 대한 가정은 변경되지 않았지만 균형 잡힌 스토리지 포트폴리오, 특히 계절별 스토리지 및 경쟁력 있는 경제성에 보다 현실적인 중점을 두었습니다.[199]

그리드 통합 시뮬레이션

2015년에 Jacobson과 Delucchi는 Mary Cameron과 Bethany Frew와 함께 컴퓨터 시뮬레이션(Loadmatch)을 통해 풍력-수광-태양광(WWS) 시스템이 어떻게 에너지 수요를 분 단위로 추적할 수 있는지 더 자세히 조사했습니다. 이는 극한 기상 현상에 의한 WWS 변동성을 포함하여 6년 동안 미국에서 가능한 것으로 밝혀졌습니다.[200] 2017년에는 27명의 연구원으로[201] 구성된 팀에 의해 139개국에 대한 계획이 추가로 개발되었고, 2018년에는 전 세계 139개국이 분할된 20개 지역에 대한 로드매치 결과를 Jacobson과 Delucchi가 발표했습니다. 이 연구에 따르면 WWS 시스템은 모든 지역의 수요를 따라갈 수 있습니다.[202]

로드 매치(Loadmatch) 프로그램은 2050-2055년 동안의 입력 추정 시리즈(분당)로 수신됩니다.

  • 에너지 수요
  • 3D 지구 기후/기상 모델 GATOR-GCMOM으로[203] 예측된 간헐적 풍력 및 태양 에너지 공급
  • 수력, 지열, 조력 그리고 파도 에너지

의 사양 및 사양

  • 다양한 유형의 저장소의 용량과 최대 적재/하차 속도
  • 보관, 운송, 유통 및 유지관리로 인한 손실
  • 수요-공급 관리 시스템(스마트 그리드)

이 프로그램은 낮은 비용으로 5년 동안 분당 에너지 수요를 따르는 솔루션이 발견될 때까지 스토리지 용량에 맞게 조정된 입력으로 각 지역에 대해 10-20회 수행되었습니다.

WWS 시스템은 전기 네트워크에서 연결되는 것으로 가정됩니다.

  • 지리적으로 분산된 가변 에너지원, 집중형 태양열(CSP) 및 수력
  • 저장 시설: CSP 플랜트의 열, 배터리의 열, 물의 전기 분해에 의한 수소, 또는 지하의 압축 공기의 양수.
세계 중국 미국 유럽 아프리카
공급 2018[204] 860 244 92 169 24
2050년 공급 12040 3223 1400 1157 580
미사용공급분 2215 598 336 84 40
전송손실 807 221 98 77 37
기타손실 325 76 24 56 22
최종사용 8693 2327 939 940 482
스토리지(TWH) 1279 321 664 109

2020년에 제이콥슨은 WWS 에너지 시스템의[205] 교과서 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 명확히 했습니다. 수요와 공급을 1분 단위로 맞추려면 연간 평균 수요와 공급을 맞추는 것보다 더 많은 태양광 및 풍력 발전소와 고압선을 설치해야 합니다. (또한 기존의 에너지 시스템에서도) 과도한 크기로 인해 피크 시간에는 수요가 따라올 수 있지만 피크 시간이 아닌 시간에는 미사용 공급이 발생합니다. WWS 시스템에서는 지역 간 에너지 교환이 많아지면 전송 손실이 커집니다. 표는 2050년까지 전 세계와 4대 주요 지역에 에너지를 안정적으로 공급하기 위한 WWS 공급, 미사용 공급, 손실 및 최종 사용을 GW 평균 전력으로 나타낸 것입니다. 교과서 표 8.10을 참조하십시오. TWh의 에너지를 26.3kh(1000시간)로 나누어 GW로 전력을 공급합니다. 아래 행은 양수발전소의 저장 용량입니다(표 8.7).

참고 항목

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