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  [일반] Rethinking 에너지 2020-2030: 100% 태양열, 풍력 및 배터리는 시작에 불과하다. 태양광, 풍력 및 배터리(SWB)를 결합한 100% 청정 전기는 2030년까지 전 세계의 다른 인구 밀집 지역뿐만 아니라 미국 대륙 전체에서 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴하다. SWB 채택은 전  게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기 게시글을 카카오스토리로 보내기
write date : 2021-04-23 08:15:43   

 

RethinkingX 프로젝트

 

RethinkX는 기술 기반 파괴의 속도와 규모와 사회 전반에 미치는 영향을 분석하고 예측하는 독립적인 싱크탱크이다. 우리는 투자자, 기업, 정책 입안자 및 시민 지도자가 해야 할 중추적 선택을 식별하는 공정하고 데이터 기반 분석을 생성한다.

 

우리는 경제 전반에 걸쳐 부문 별 파괴의 영향을 분석한다. 우리는 빠르게 진행되는 기술 파괴 S-커브의 현실을 반영하는 분석을 생성하는 것을 목표로 한다.

 

주류 분석가는 시스템 복잡성을 무시하고 따라서 태양광 PV, 전기자동차 및 휴대폰 채택과 같은 기술 중단의 속도와 범위를 지속적으로 과소 평가하는 선형, 기계적, 격리된 예측을 생성한다. 이러한 주류 예측에 의존함으로써 정책 입안자, 투자자 및 기업은 부적절하거나 잘못된 정책 및 투자, 자원 할당 오류 및 막대한 부, 자원 및 일자리 파괴로 이어질 뿐만 아니라 사회적 불안정과 취약성을 증가시키는 악순환에 갇힐 위험이 있다.

 

우리는 시스템 접근 방식을 사용하여 개인, 기업, 투자자 및 정책 입안자 간의 복잡한 상호 작용을 분석하고 사회의 나머지 부분에 파급되는 이 파괴의 영향을 분석한다. 우리의 방법론은 주로 기술 융합, 비즈니스 모델 혁신, 제품 혁신 및 비용과 기능 모두에서 기하급수적인 개선으로 촉발되는 시장 세력에 초점을 맞춘다.

 

우리의 목표는 기술 기반 파괴의 위협과 기회에 대한 글로벌 대화를 장려하고 보다 공평하고 건강하며 탄력적이며 안정적인 사회로 이어질 수 있는 선택에 관심을 집중하는 것이다.

 

 

 

머리말

 

RethinkX Seba Technology Disruption Framework ™를 사용하여 기술 파괴를모델링하고 예측한다. 이 보고서의 분석은 에너지 부문의 혼란을 주도하기 위해 함께 작동하는 시장, 소비자 및 규제 역학에 대한 데이터의 상세한 평가를 기반으로 한다. 기존의 태양광, 육상 풍력, 리튬 이온 배터리 기술을 바탕으로 비용 곡선이 정립된 기술과 기존 비즈니스 모델을 바탕으로 경제성 분석을 제시한다.

 

우리는 이러한 비용 곡선이 가까운 장래에 계속될 것이라는 믿을 만한 지식을 가지고 있는 데이터를 추정한다. 이 보고서에서 분석하는 파괴는 비용 곡선의 가속화, 기본 기술의 돌파구 또는 중단 일정을 앞당기는 비즈니스 모델 혁신이 있는 경우 예상보다 실제로 더 빨리 발생할 수 있다.

 

우리의 결과와 그 의미는 데이터를 따르고 재무, 경제, 기술 채택 및 인간 행동에 대한 지식을 적용하는 데 기반한다. 우리의 연구 결과는 합리적인 맥락에서 펼쳐질 것으로 예상되는 파괴의 속도, 규모 및 의미를 보여준다. 시나리오는 확률 측면에서만 고려할 수 있다. 우리는 이 보고서에 제시한 한계 시나리오가 현재 예상되는 다른 시나리오 보다 훨씬 더 가능성이 있다고 생각한다. 실제로 우리는 태양, 풍력 및 배터리에 의한 에너지의 근본적인 파괴를 고려한다.

 

피할 수 없다. 궁극적으로 개별 소비자, 기업, 투자자 및 정책 입안자들은 특정 지역에서 이러한 혼란이 어떻게 진행되는지를 결정하는 결정을 내릴 것이다. 여기에 제시된 분석은 에너지 부문의 파괴에 대한 일련의 보고서의 시작을 표시하며, 우리의 목표는 의사 결정자가 사회에 도움이 되도록 활용할 수 있는 통찰력을 제공하는 것이다.

 

 

 

요약

 

우리는 한 세기가 넘는 기간 동안 에너지 부문에서 가장 빠르고, 가장 깊고, 가장 심각한 혼란의 정점에 있다. 대부분의 파괴와 마찬가지로 이것은 태양광 발전, 풍력 및 리튬 이온 배터리 에너지 저장과 같은 일관되고 예측 가능한 궤도에서 비용과 기능이 개선되고 있는 여러 핵심 기술의 수렴에 의해 주도되고 있다. 우리의 분석에 따르면 태양광, 풍력 및 배터리 (SWB)를 결합한 100% 청정 전기는 2030년까지 전 세계의 다른 인구 밀집 지역뿐만 아니라 미국 대륙 전체에서 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴하다.

 

SWB 채택은 전 세계적으로 기하급수적으로 증가하고 있으며 2030년까지 대부분의 지역에 가장 저렴한 전기 옵션을 제공할 것이기 때문에 이제 파괴는 불가피하다. 석탄, 가스 및 원자력 자산은 2020년대에 좌초될 것이며 이러한 기술에 대한 새로운 투자는 이 시점부터 합리적이지 않다.

 

그러나 기존 에너지 기술을 SWB로 대체하는 것은 시작에 불과하다. 다른 많은 혼란의 경우처럼 SWB는 우리의 에너지 시스템을 근본적인 방식으로 변화시킬 것이다. 새로운 시스템은 현재 우리가 알고 있는 기존 시스템보다 훨씬 더 크고 익숙하지 않은 방식으로 작동하는 완전히 다른 아키텍처를 갖게 될 것이다.

 

새로운 시스템의 가장 반 직관적이고 비범한 특성 중 하나는 전체적으로 훨씬 더 많은 양의 에너지를 생산한다는 것이다. 그리고 우리가 슈퍼파워라고 부르는 이 엄청난 청정 에너지 생산량은 거의 모든 인구 밀집 지역에서 일년 내내 거의 0에 가까운 한계 비용으로 이용 가능할 것이다. SWB의 에너지 파괴는 정보 기술의 디지털 파괴와 거의 유사하다.

 

컴퓨터와 인터넷이 정보의 한계 비용을 삭감하고 총체적으로 세계 경제에 변화를 가져온 수백 개의 새로운 비즈니스 모델의 문을 열었던 것처럼 SWB도 한계 전기 비용을 삭감할 것이다. 혁신과 기업가 정신을 위한 수많은 기회를 창출한다.

 

비트 세계에서 일어난 일은 이제 전자 세계에서도 일어날 준비가 되었다. 여기에 제시된 분석은 사회의 모든 수준의 의사 결정권자가 SWB 중단의 이점을 완전히 포착할 수 있도록 에너지의 미래를 재고하도록 요청하는 일련의 보고서의 시작을 표시한다.

 

이 첫 번째 보고서에서 우리는 태양열, 풍력 및 배터리로 전기를 100% 생산할 수 있는가? 라는 질문에 답하는 것을 목표로 한다. 우리의 분석에 따르면 대답은 명확하고 분명한 예이다.

 

후속 보고서에서 현재 석탄, 가스, 석유 및 원자력 산업에 미치는 영향, 새로운 정책 및 규제 프레임 워크에 대한 필요성 등 SWB 중단의 다른 측면을 살펴볼 것이다. 이는 유틸리티 독점을 해체하고 개별 에너지 권리를 지원하며 2020년대에 운송 및 식품 부문에서 동시에 발생할 다른 장애와의 상호 작용을 지원한다.

 

SWB 에너지 중단의 의미는 심오하지만 새로운 에너지 시스템의 놀라운 이점을 극대화하기 위해 우리는 개인, 커뮤니티, 산업, 지역 및 전체 국가로서 오늘날 올바른 선택을 해야 한다. 그 과정은 무엇이 가능한지 이해하는 것으로 시작되어야 한다.

 

 

 

Rethinking 에너지 2020-2030: 100% 태양열, 풍력 및 배터리는 시작에 불과하다 시각적 요약

 

-100 % 태열, 풍력, 배터리 가능

 

수천 개의 SWB 조합이 우리 전기 수요의 100%를 제공할 수 있다. 생성과 저장 사이에는 비 선형적인 비용 절충이 있다. 가장 저렴한 조합을 식별하기 위해 Clean Energy U-Curve를 사용한다.

 

-100% 태양광, 풍력 및 배터리는 2030년까지 가장 저렴한 시스템이다.

 

비용 하락으로 인해 기술 중단이 발생한다. 태양광과 풍력은 이미 가장 저렴한 신세대 옵션이며 많은 지역에서 기존의 석탄, 가스 및 원자력 발전소보다 비용이 저렴하다. SWB 시스템의 비용은 2030년까지 추가로 70% 하락하여 중단이 불가피하다.

 

»우리는 파열 지점을 넘어섰으며, 향후 10년 동안 대부분의 혼란이 빠르게 전개될 것이다.

 

»2030 100% SWB 시스템의 전기 요금은 킬로와트 시 당 3센트 미만이다.

 

»석탄, 가스 또는 원자력에 대한 새로운 투자는 재정적으로 불가능하다.

 

»기존의 석탄, 가스 및 원자력 자산은 좌초될 것이다.

 

-100% 태양열, 풍력 및 배터리는 시작에 불과하다.

 

100% SWB 시스템은 우리가 슈퍼파워라고 부르는 한계 비용이 거의 0에 가깝게 자연적으로 엄청난 잉여 청정 에너지를 생산한다.

 

 

소개

 

2020년대 에너지 부문의 혼란은 태양광 발전, 육상 풍력, 리튬 이온 배터리 (SWB)의 세 가지 청정 에너지 기술의 융합에 의해 주도될 것이다. 이러한 각 기술의 비용과 기능은 수십 년 동안 지속적으로 개선되었다. 2010년 이후로 태양광 PV 용량 비용은 80% 이상 하락했으며 육상 풍력 용량 비용은 45% 이상 하락했으며 리튬 이온 배터리 용량 비용은 거의 90% 하락했다. 이러한 기술은 2030년까지 비용이 각각 70%, 40%  80% 추가로 감소하도록 놀라운 경험 곡선을 계속 횡단할 것이다.

 

현행 석탄, 가스 및 원자력 기술은 이미 용량 추가를 위한 새로운 태양열 및 풍력 설비와 경쟁할 수 없다. 그리고 2030년까지 그들은 태양열과 풍력으로부터 전기를 하루 종일, 밤새, 일년 내내 보낼 수 있게 하는 배터리로 작동하는 용량과 경쟁할 수 없게 될 것이다. 이는 기존 기술의 붕괴가 이제 불가피하며 석탄, 가스 또는 원자력 발전 자산에 대한 새로운 투자가 이 시점부터 합리적이지 않다는 것을 의미한다. 이는 또한 새로운 태양열 및 풍력 설비가 점차 오래된 석탄, 가스, 가스를 대체하는 느린 에너지 전환에 직면하고 있지 않다는 것을 의미한다.

 

그리고 원자력 발전소 대신 우리는 향후 10년 동안 전력과 에너지 부문을 완전히 변화시킬 혼란에 직면해 있다. 정책 입안자, 투자자, 시민 지도자 및 일반 대중은 태양광 발전과 풍력이 몇 주 분량의 배터리 에너지 저장 없이는 미국에서 전기의 100%를 공급할 수 없다는 잘못된 인상을 받고 있다. 이러한 광범위한 오해는 기존 모델과 미래의 태양열 및 풍력 발전 용량이 현재 설치된 총 발전 용량을 크게 초과할 것이라는 예측의 실패로 인해 만들어졌다.

 

우리의 분석에 따르면 청정 에너지 U-커브라고하는 볼록 비용 함수를 따르는 발전 용량과 에너지 저장 용량 사이에 근본적인 균형 관계가 있음을 보여준다.

 

청정 에너지 U-커브에 따라 비용이 올바르게 최적화되면 100% SWB 시스템을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 실제로 2030년까지의 기간 동안 새로운 발전을 위한 가장 저렴한 옵션이라는 것이 분명해진다. 기존의 기존 발전소를 계속 운영하는 것보다 저렴하다.

 

오늘날 태양열 및 풍력 설비가 잉여 에너지를 생산할 때 기존 시스템은 이를 축소하여 해결해야하는 문제로 간주한다. 그러나 거의 무료인 청정 에너지를 낭비하는 것은 비합리적이며 이러한 행동은 이전 시스템이 이러한 새로운 기술을 성공적으로 통합하지 못하고 있다는 분명한 표시이다.

 

100% SWB 시스템은 한 세기가 넘도록 인류와 에너지의 관계를 지배해 온 추출, 고갈, 오염 자원의 전통적인 규칙에 따라 작동하지 않는다. 따라서 기존 그리드가 태양열, 풍력 및 배터리를 어떻게 수용할 것인지 묻는 것은 실수이다. 대신 의사 결정자가 물어볼 올바른 질문은 다음과 같다.

 

SWB를 기반으로 한 새로운 에너지 시스템은 어떻게 사회와 경제의 모든 수준에서 비용을 최소화하고 이익을 극대화할 수 있을까? 그것은 포용하고 인도하기로 선택한 지역을 따른다. 파괴는 100% SWB 시스템이 제공해야하는 특별한 사회적, 경제적, 정치적, 환경적 이점을 포착하는 첫 번째 사례가 될 것이다.

 

 

기존의 청정 에너지 시나리오는 파괴적인 신기술이 단순히 오래된 기술을 일대일로 대체하는 것이 아니라는 오해의 일반적인 오류를 만든다. 대신, 파괴는 기존 시스템을 아키텍처, 경계 및 기능이 극적으로 다른 새로운 시스템으로 불균형적으로 대체하는 경향이 있다. 역사는 또한 대부분의 경우 새로운 시스템이 이전 시스템보다 훨씬 크고 에너지 부문의 SWB 중단도 예외는 아니라는 것을 보여준다. SWB의 채택이 증가함에 따라 이러한 기술은 우리가 청정 에너지 슈퍼 파워라고 부르는 거의 0에 가까운 한계 비용으로 점점 더 큰 잉여 에너지를 생산할 것이다. 이는 낮이 가장 짧은 흐린 겨울 주와 같이 가장 어려운 시기에 전력 수요를 완전히 충족하도록 시스템 용량을 설계해야 하기 때문이다. 결과적으로 그들은 일년 내내 훨씬 더 많은 전력을 생산할 수 있다. 따라서 100% SWB 시스템은 햇볕이 잘 드는 지역에서 총 전기 수요의 두 배 이상인 놀랍도록 많은 양의 슈퍼파워를 생산한다.

 

그에 따른 청정 에너지의 풍부함은 사회, 경제 및 환경에 대한 특별한 새로운 가능성의 문을 열 것이다. 슈퍼파워는 전기 부문 이외의 다른 에너지 사용의 상당 부분을 대체할 만큼 충분히 풍부할 것이다. 물 담수화 및 여과, 도로 운송, 난방, 폐기물 관리, 산업 및 화학 공정과 같은 응용 분야에서 화석 연료가 대체됨에 따라 온실가스 배출이 감소한다.

 

이전의 중단과 마찬가지로 완전히 새로운 비즈니스 모델이 등장하여 새로운 시스템 아키텍처 내에서 기회를 포착하고 가치를 창출할 것이다. 예를 들어, 전기 조명은 단순히 양초와 오일 램프를 일대일로 대체하는 것이 아니라 완전히 새로운 주거, 상업, 산업, 예술 및 과학 응용 분야를 열었다. 냉장은 아이스 박스를 일대일로 대체하는 것이 아니다. 그러나 대신에 공조 및 제습에서 극저온 산업 가공 및 아이스 스케이트에 이르는 새로운 응용 분야를 발견했다.

 

스마트폰은 단순히 플립 폰을 일대일로 대체하는 것이 아니라 전화만으로는 훨씬 확장되어 우리 삶의 거의 모든 측면을 터치하는 완전히 새롭고 훨씬 더 큰 통신 및 정보 시스템을 만들었다. 수백 개의 다른 기술과 마찬가지로 이러한 파괴적인 기술은 비용 경쟁력이 된 지 불과 몇 년 만에 기존의 전임자를 쓸어버리고 새로운 산업과 시장은 그들이 대체한 것보다 훨씬 컸다. 100% SWB 시스템의 청정 에너지 슈퍼파워는 같은 방식으로 지역의 사회적 역량 경계를 획기적으로 확장할 것이다.

 

더 나아가 슈퍼파워의 투자 수익은 선형적이지 않는다. 따라서 지역은 청정 에너지 시스템이 생산하는 슈퍼파워의 양을 불균형 하게 늘리기 위해 추가 투자를 선택할 수 있다. 햇볕이 잘 드는 지역에서는 추가로 20%를 투자하면 슈퍼파워 출력이 두 배 이상 늘어날 수 있다. 이러한 추가 투자를 선택하는 지역은 에너지 과잉으로 인해 발생하는 경제적, 사회적 이익을 더욱 향상시킬 것이다. 또한 SWB를 전력 공급의 90% 이하로 제한하는 기존의 청정 에너지 시나리오에서는 초능력의 비정상적이지만 예상치 못한 이점이 완전히 실현되지 않는다. 이러한 시나리오는 잉여 에너지 생산을 최대화하기보다는 최소화하는 것을 명시적으로 잘못 목표로 한다.

 

이러한 실수를 피하고 대신 초강대국을 축소할 문제가 아닌 탈취할 기회로 인식하는 기업, 산업, 지역 및 국가는 새로운 가치 창출에서 수십억 또는 수조 달러를 실현할 것이다.

 

이 보고서에서는 캘리포니아, 텍사스 및 뉴 잉글랜드의 100% SWB 사례 연구를 제시한다. 우리는 이 지역이 미국 대륙에서 결합된 태양열 및 풍력 자원의 대표적인 범위를 소유하고 있기 때문에 선택했다. 따라서 우리의 분석 결과는 세계의 거의 모든 인구 밀집 지역에도 일반화된다.

 

지난 20년 동안 우리는 인터넷, 디지털 미디어, 스마트폰 및 클라우드 컴퓨팅에 의해 거의 제로에 가까운 한계 비용으로 제품과 서비스를 제공하는 전통적인 정보 기반 산업의 유사한 혼란을 목격했다. 그 결과 엄청난 양의 정보와 커뮤니케이션이 수조 달러의 새로운 가치, 수십 개의 새로운 산업, 수천만 개의 새로운 일자리를 창출했으며, 이는 함께 경제와 사회 전반에 극적인 영향을 미쳤다. 이러한 정보 기술은 비트 세계를 변화시켰으며 SWB는 유사한 방식으로 전자 세계를 변화시킬 것이다.

 

 

 

여기에 제시된 분석은 예측이 아니라 매우 보수적이고 엄격하게 제한적인 가정을하는 예시적인 "제한 시나리오"이다.

 

»전기 수입 없음

 

»분산된 에너지 자원 없음

 

»전기자동차 없음

 

»에너지 차익 거래 없음

 

»기존 예비 용량 없음

 

»기술적 혁신 없음

 

»지열 또는 기타 건물의 HVAC 부하를 줄인다.

 

»수요 측 관리 없음

 

»에너지 효율성 또는 빌딩 자동화 없음

 

전기 사용을 줄이는 기술

 

»추가 서비스 번들 없음

 

»보조금이나 탄소세 없음

 

가능한 것에 대한 상한선을 설정하기 위해 의도적으로 이러한 방식으로 시나리오를 제한한다. 따라서 100% 청정 전기 시스템을 달성하기 위한 실제 비용은 여기에서 설정한 상한선보다 상당히 낮을 것이다.

 

캘리포니아, 텍사스, 뉴 잉글랜드의 결과를 전국으로 추정하면 미국 대륙 전체가 2030년까지 2조 달러 미만으로 100% SWB 시스템을 달성할 수 있으며, 시스템의 초 전력이 50% 이상이면 전국 평균 전력 비용이 킬로와트 시 당 3센트 미만이다. 에너지의 SWB 중단이 발생하는지 여부는 더 이상 문제가 아니라 언제이냐의 문제가 될 뿐이다. 그러나 시기가 중요하며 사회적, 경제적, 정치적, 환경적 이해 관계가 더 높을 수는 없다.

 

2020년대 동안 특정 지역, 지역 또는 국가에서 실제 결과는 오늘날 우리가 내리는 선택에 달려 있으며, 혼란을 따르거나 저항하기보다 혼란을 주도하는 사람들에게 발생하는 혜택은 엄청날 것이다. 놀라운 가능성은 대담한 결정을 요구한다.

 

청정 에너지에서 가능한 것을 보여줌으로써 이 보고서의 목표는 정책 입안자, 투자자 및 기타 의사 결정권자가 행동하도록 돕는 것이다. 2020년대에 전 세계적으로 일어날 대대적인 변화를 위해 전력 부문을 즉시 재배치한다.

 

 

 

중요한 발견들

 

»2030년까지 미국 대륙 전체와 전 세계 인구 밀집 지역의 압도적인 대부분의 지역에서 태양광, 풍력 및 배터리 (SWB)의 조합으로 전력 수요의 100%를 충족하는 것이 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴하다.

 

»Clean Energy U-Curve는 발전과 에너지 저장 간의 균형 관계를 파악하고 100% SWB를 달성할 수 있는 방법을 이해하고 특정 지역에서 발전 및 저장 용량의 최적 조합을 식별하는 데 유용한 도구이다.

 

»최저 비용의 100% SWB 시스템은 일반적으로 지역 기후와 지역에 따라 배터리 에너지 저장의 평균 수요 시간이 35-90시간에 불과하다.

 

»100% SWB 2030년까지 가능한 가장 저렴한 전기 시스템을 제공할 것이다. 이는 새로운 기존 발전소보다 훨씬 저렴하며, 대부분의 경우 기존 석탄, 가스 또는 원자력 발전소를 계속 운영하는 것보다 저렴하다.

 

»태양열과 풍력이 모두 필요하지만 이러한 발전 기술은 태양열이 더 빨리 저렴 해지기 때문에 동등하지 않다. 가장 저렴한 100% SWB 시스템은 대부분의 지역에서 풍력보다 최대 10배 더 많은 태양열을 구성한다.

 

»SWB는 비례적인 일대일 대체 방식으로 기존의 발전 기술을 대체할 뿐만 아니라 다른 규칙 및 측정 기준에 따라 작동하는 완전히 새로운 아키텍처를 기반으로하는 훨씬 더 큰 전력 시스템을 만들 것이다.

 

»인터넷이 많은 현존하는 산업을 파괴했지만 정보의 한계 비용을 거의 제로에 가깝게 줄임으로써 더 많은 산업의 출현을 촉진하고 수조 달러의 새로운 가치를 창출한 것처럼 SWB 파괴는 한계 비용을 줄여 유사한 영향을 미칠 것이다. 1년 중 상당 기간 동안 에너지가 거의 0에 가깝다.

 

»100% SWB 시스템은 연중 대부분의 날에 매우 많은 양의 잉여 전력 또는 청정 에너지 슈퍼 파워를 생산한다. 예를 들어 캘리포니아에서는 309테라와트 시의 SWB를 결합한 최저 비용 SWB 시스템 조합의 초 전력이 뉴욕주의 총 기존 전력 수요 인 285테라와트 시 보다 크다.

 

»한계 비용이 거의 0에 가까운 SWB 초강력 전력으로 인한 청정 에너지의 풍부함은 지역의 사회적 역량과 경제적 번영의 극적인 증가와 함께 수십 개의 산업 전반에 걸쳐 새로운 비즈니스 모델, 제품, 서비스 및 시장을 위한 새로운 가능성 공간을 창출할 것이며 이는 100% SWB 시스템을 채택한다.

 

»초 전력 애플리케이션의 예로는 도로 운송 및 난방의 전기화, 물 담수화 및 처리, 폐기물 처리 및 재활용, 금속 제련 및 정제, 화학 처리 및 제조, 암호화폐 채굴, 클라우드 컴퓨팅 및 통신, 탄소 제거 등이 있다.

 

»국가적 규모에서 미국의 초강대국은 경제 전반에 걸쳐 수조 달러의 경제적 가치와 수백만 개의 일자리를 창출 할 것이다.

 

»슈퍼파워는 한계 비용이 거의 0에 가까운 청정 에너지의 혜택을 받을 수 있는 매우 풍부한 산업, 특히 중공업의 송환을 도울 수 있다.

 

»SWB는 태양 전지판, 풍력 터빈 및 배터리 자체의 제조에 초 전력의 일부를 할당함으로써 자가 촉매가 될 수 있다.

 

»청정 에너지 U-커브는 SWB 용량의 최저 비용 조합을 넘어 추가 태양광 발전 용량에 대한 증분 투자가 불균형적으로 큰 전력 증가를 가져올 것임을 보여준다. 예를 들어 캘리포니아에 20% 증분 투자하면 초 전력 출력이 309테라와트 시에서 592테라와트시로 190% 이상 증가한다.

 

»미국 대륙에서 100% SWB 시스템을 구축하는 데 드는 비용은 2020년대 동안 2 조 달러 미만으로 GDP 1%에 불과하며 그 기간 동안 수백만 개의 새로운 일자리를 지원할 것이다.

 

»100% SWB 시스템에 의해 생산되는 슈퍼 파워의 양이 너무 커서 기존 전력 부문을 제외한 모든 화석 연료 에너지 사용량의 절반을 대체할 수 있다.

 

»100% SWB 시스템은 기존 전력 부문에서 거의 모든 온실가스 배출을 제거 할 뿐만 아니라 주거, 상업, 산업, 운송 및 농업과 같은 다른 부문에서도 화석 연료 에너지 사용을 대체하여 배출량을 줄인다.

 

»전기자동차와 결합된 100% SWB 시스템은 전기 부문과 도로 운송 부문 모두에서 화석 연료 사용과 온실가스 배출을 동시에 제거하여 국가 총 탄소발자국의 절반을 줄일 수 있다.

 

»새로운 시스템의 효율성은 최소화할 연료나 폐기물이 없기 때문에 생산량과 활용도를 극대화하는 것을 의미한다.

 

»새로운 시스템의 보존은 에너지 사용을 최소화하는 것보다 최대화를 의미할 것이다. 왜냐하면 햇빛과 바람에서 생성된 전기를 사용하는 것은 해롭지 않고 낭비하는 것이 해롭기 때문이다.

 

 1. 발견 사항 요약

 

 

 

 

파트1. 파괴

 

100% 태양광, 풍력 및 배터리(SWB) 전기 시스템에 의한 에너지 부문의 파괴는 불가피하며 이미 시작되었다. 이러한 기술은 현재 석탄, 천연 가스 및 원자력 분야에서 비용 경쟁력이 있기 때문이다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리 기술의 비용 개선은 20년 이상 일관되고 예측 가능했다.

 

또한 태양광 PV 및 리튬 이온 배터리의 경우 이러한 개선 사항은 놀랍다. 여러 종류의 기술에서 일반적으로 나타나는 것처럼 기본 기술의 점진적 개선과 제조 확장의 조합은 단위 비용과 생산량 간에 강력한 상관 관계를 생성한다. 따라서 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리는 각각 자체 경험 곡선을 추적한다. 이러한 기술의 지속적인 채택 증가는 지금부터 최소 2030년까지 전 세계적으로 계속될 것이며 이에 따라 비용이 계속 개선될 것이다.

 

 

 

그림 1. 미국 태양광 PV 자본 비용 (대수 도표)

 

 

그림 2. 미국 육상 풍력 용량 비용 (대수 도표)

 

 

그림 3. 미국 고정식 리튬 이온 배터리 에너지 저장 용량 비용 (팩 수준) (대수 도표)

 

 

태양광 PV 자본 비용 개선

 

태양광 PV의 경우 설치 용량의 킬로와트 당 자본 비용은 1970년대 후반에 처음 도입된 이후 거의 1,000배까지 감소했다. 미국에서 자본 비용은 지난 10년 동안 매년 평균 16.1%의 비율로 감소했으며 선형 플롯 대신 대수 플롯에서 올바르게 볼 때 추세의 일관성은 분명하다. 우리의 분석은 보수적으로 태양광 PV 자본 비용이 연평균 12%의 비율로 2020년대 내내 계속 감소할 것이라고 가정한다(그림 1).

 

 

 

육상 풍력 발전 비용 개선

 

육상 풍력의 경우 자본 비용의 감소는 태양광 PV만큼 눈에 띄지 않았지만 미국에서는 이러한 비용이 지난 10년 동안 매년 평균 6.2% 씩 감소했다. 추세의 일관성은 데이터를 로그 플롯에서 올바르게 볼 때 다시 분명해진다.  우리의 분석은 보수적으로 육상 풍력 용량 비용이 연평균 5.5%의 비율로 2020년대 동안 계속 감소할 것이라고 가정한다(그림 2).

 

 

리튬 이온 배터리 자본 비용 개선

 

태양광 또는 풍력보다 새로운 기술인 리튬 이온 배터리의 경우 미국의 자본 비용은 지난 10년 동안 매년 평균 19.7% 씩 개선되었다. 다시 한번, 데이터를 로그 플롯에서 올바르게 볼 때 추세의 일관성이 분명하다. 우리의 분석은 보수적으로 배터리 에너지 저장 용량 비용이 연평균 15%의 비율로 2020년대 동안 계속해서 감소할 것이라고 가정한다(그림 3).

 

 

 

인과적 피드백 루프로 중단

 

인과적 피드백 루프를 유발하는 새로운 기술의 수렴으로 인해 중단이 발생한다.이러한 피드백 루프는 새로운 시스템의 채택을 가속화하는 동시에 기존 시스템을 죽음의 소용돌이로 몰아 넣는다(그림 4).

 

역사 전반에 걸친 많은 이전 중단과 마찬가지로 새로운 에너지 시스템이 등장하는 아키텍처는 서로 다른 규칙을 따르며 서로 다른 메트릭으로 이해해야 한다. 이 경우 새로운 시스템은 연료의 한계 비용이 높은 에너지 대신 햇빛과 바람의 한계 비용이 거의 0에 가까운 에너지를 기반으로 한다.

 

높은 한계 비용에서 거의 0에 가까운 한계 비용으로의 전환은 컴퓨터 및 인터넷은 신문, 잡지, 서적, 사진, 음악 레코드, VHS 테이프, DVD 및 기타 유형 제품의 형태로 정보의 물리적 사본을 판매하는 데 기반을 둔 기존 산업을 없애고 있다.이러한 오래된 산업은 완전히 다른 원칙에 따라 운영되고 파괴 이전에 상상하기 어려웠던 새로운 비즈니스 모델을 지원하는 훨씬 더 큰 정보 경제로 대체되었다.비트 세계에 일어난 일은 이제 전자 세계에도 일어날 준비가 되었다.

 

그림 4. 인과적 피드백 루프로 인해 파괴

 

역사에 따르면 기술 파괴는 인과적 피드백 루프를 강화하여 발생하기 때문에 비선형적이다. 이러한 루프는 서로 상호 작용하고 증폭하여 선순환에서 새로운 기술의 채택을 가속화하는 동시에 악순환에서 오래된 기술의 포기를 가속화한다. 이러한 시스템 역학의 최종 결과는 혼란이 놀라울 정도로 신속하게 전개되는 경향이 있다는 것이다.

 

 

이 혼란 속에서 이전의 다른 많은 시스템과 마찬가지로 새로운 시스템은 S곡선을 따라 성장하는 반면 기존 시스템은 동시에 파괴된다. 이것은 우리가 파괴 X- 커브라고 부르는 것을 형성한다 (그림 5).

 

 

 

그림 5. 파괴 X-커브

 

 

겹치는 성장 및 파괴 S-커브로 인한 특징적인 파괴 X-커브는 우리가 역사를 통틀어 볼 수 있는 파괴의 일관된 특징이다. 2020년대에 펼쳐질 100% SWB 시스템에 의한 청정 에너지 파괴에도 동일한 패턴이 적용된다.

 

2020년대에 시작된 SWB에 의한 에너지 중단은 역사를 통틀어 이전의 많은 기술 중단과 동일한 특징적인 파괴 X 곡선을 보일 것이다. 신기술의 지속적인 기하급수적인 채택 성장을 보는 것 외에도, 우리는 이미 기존 기술이 죽음의 소용돌이에 진입하는 것을 보고 있다. 예를 들어, 미국의 석탄은 처음에는 비 전통적인 잘 자극 기술 (통칭 "파쇄"라고 함)에 의해 파괴되었으며 현재 SWB의 압력으로 계속 붕괴되고 있다 (그림 6).

 

 

 

그림 6. 미국의 석탄 발전 파괴

 

 

 

 

 

 

석탄 사용은 2008년 미국에서 정점에 이르렀으며 이제는 파괴를 향한 교과서 파괴 궤적을 기록하고 있다. 미국 에너지 정보국의 기존 예측은 혼란을 이해하지 못하고 10년 넘게 매년 석탄 전력의 회복 또는 안정화에 대한 선형 예측을 만들어 왔으며 2020년의 최신 예측은 동일한 잘못된 패턴을 계속한다.

 

 

 

파트2: 100% 태양열, 풍력 및 배터리 전기 시스템 재고

 

최근까지 대부분의 기존 분석에서는 100% SWB 시스템으로 우리의 모든 전기 요구 사항을 충족하는 것이 물리적으로는 아니더라도 적어도 경제적으로 불가능하다고 가정했다. 그러나 태양광 PV와 배터리의 비용은 2010년 이후 80% 이상 하락했고 2020년대 내내 계속 하락할 것이기 때문에 이러한 강경한 입장은 지난 몇 년 동안 완화되었다.

 

그럼에도 불구하고 지금까지 대부분의 기존 분석은 여전히 연간 전력 수요의 100%를 충족할 만큼 충분히 많은 양의 SWB 용량을 구축하는 것에 대한 비관적 인 가정에 기반을 두고 있다.

 

실제로, 태양열 및 풍력 발전 용량이 에너지 저장 요구 사항을 상쇄하기 때문에 매우 많은 양의 태양열 및 풍력 용량을 구축하는 것이 비용 효율적이며, 그렇게함으로써 결과 시스템은 자연적으로 거의 0에 가까운 한계 비용으로 엄청난 잉여 청정 에너지를 생산할 것이다.

 

청정 에너지 U-커브

 

분석의 주요 하이라이트는 볼록한 U자형 비용 함수에 따라 가능한 100% SWB 시스템 공간 내에서 생성 및 저장 용량을 서로 교환할 수 있다는 것이며 이것은그림7과 같이 Clean Energy U-Curve라고 한다.

 

 

 

그림 7. 청정 에너지 U- 커브

 

 

햇빛이 최소한으로 유지되는 긴 흐린 겨울날은 SWB 시스템에 가장 큰 도전이다. 한편으로 100% SWB 시스템은 비교적 적당한 배터리 에너지 저장 용량과 결합된 매우 많은 양의 태양열 및 풍력 발전 용량을 보유함으로써 수요를 충족시킬 수 있다. 그러면 태양열과 바람이 낮 동안에도 여전히 수요를 충족시킬 수 있으며, 겨울에는 햇볕이 약해지더라도 동시에 배터리를 충전하여 밤새 전기를 계속 공급할 수 있다. 효과적이지만 이 용량 조합은 비용이 많이 든다 (그림7의 오른쪽 상단).

 

반면에 100% SWB 시스템은 상대적으로 적은 양의 태양광 PV 및 풍력 발전 용량을 몇 주 분량의 평균 시간당 전력 수요를 저장할 수 있는 매우 크고 값 비싼 배터리와 결합하여 수요를 충족시킬 수 있다. 배터리는 더 맑고 바람이 부는 기간에 미리 충전할 수 있으며 흐린 겨울 날씨에는 날마다 충전할 수 있다. 이것도 비용이 많이 든다 (그림 7의 왼쪽 상단).

 

전체 시스템 자본 지출(capex)을 최소화하려면 둘 사이의 최적 균형을 식별해야한다. 매우 중요한 것은 이 절충 관계가 선형적이지 않다는 것이다. 오히려 발전과 저장 용량 간의 자본 비용 절충 관계는 볼록(U 자형) 곡선이 특징이다. 2D차트에서는 두 발전 용량을 모두 시각화 할 수 없다.

 

동시에 자체 축에 배터리 용량이 있으므로 둘 중 하나를 수평 축으로 선택해야한다. U-커브 패턴은 어느 것을 선택하든 상관없이 나타나지만, 생성 용량은 초 전력에 대한 추가 투자에 대한 불 균형적인 수익을 볼 수 있기 때문에 시각화를 위한 더 합리적인 선택이다(그림 8). 청정 에너지 U-커브의 정확한 모양은 일조량과 풍력 자원 가용성의 변화로 인해 지리적 영역마다 크게 다르다.

 

더욱이 청정 에너지 U-커브는 완벽하게 대칭적이지 않고 대신 더 큰 발전 용량으로 치우치는 경향이 있다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리의 비용이 모두 다른 비율로 감소하고 있다는 사실로 인해 문제는 더욱 복잡해진다. 소수의 다른 연구자들도 비용 효율적인 SWB 옵션을 식별하기 위해 발전 및 저장 용량을 교환 할 가능성을 인식하기 시작했지만, 정책 입안자, 투자자 및 일반 대중 사이에서 전체 의미는 여전히 거의 인식되지 않는다.

 

 

 

청정 에너지 슈퍼파워

 

분석 결과 주요 결과는 SWB 용량 조합이 비용에 맞게 최적화될 때 이 가장 저렴한 시스템이 오늘날의 그리드보다 3~5배 더 많은 발전 용량을 갖게 된다는 것이다. 결과적으로 모든 100% SWB 시스템은 우리가 청정 에너지 슈퍼파워라고 부르는 거의 0에 가까운 한계 비용으로 극히 많은 양의 잉여 전기를 생산할 것이다.

 

 

슈퍼파워는 모든 100% SWB 시스템의 자연스러운 특징이다. 햇빛과 바람이 가장 적을 때 전력 수요를 충족시키기 위해 충분한 태양열 및 풍력 발전 용량을 구축해야 하는 필요성은 시스템이 연중 다른 시기에 훨씬 더 많은 전기를 생산할 수있는 능력을 제공한다. (기계와 유기체를 포함한 많은 시스템에서 동일한 패턴이 발견된다. 이러한 시스템은 드물게 발생하는 스트레스 나 역경을 처리할 능력이 있어야하기 때문이다.)

 

 

 

초능력의 세 가지 측면은 특히 반 직관적이다.

 

1. 가용성

 

상대적으로 일조량과 풍력 자원이 부족한 뉴 잉글랜드와 같은 지역에서도 초 전력은 연중 대부분의 날에 하루 중 몇 시간 동안 사용할 수 있다. 예를 들어, 우리의 분석에 따르면 최저 비용의 100% SWB 시스템은 뉴 잉글랜드의 모든 날짜의 64%, 캘리포니아의 모든 날짜의 93%, 텍사스의 모든 날짜의 93%에서 슈퍼 파워를 생성한다 (결과 참조). 이하).

 

 

 

2. 규모

 

초 전력은 연중 대부분의 날에 사용할 수 있기 때문에 100% SWB 시스템에서 생산되는 총 수량은 기존 전력 수요에 비해 매우 크다. 예를 들어 캘리포니아와 텍사스에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템은 오늘날의 총 연간 전력 수요보다 더 많은 슈퍼 전력을 생산한다 (아래 결과 참조).

 

 

 

3. 불균형

 

슈퍼파워는 용량 투자와 함께 선형적으로 성장하지 않는다. 이것은 한계 비용 산출물이 거의 0에 가까운 시스템의 직관적이지 않은 기능이다. 예를 들어, 시스템 자본 지출을 20%만 늘리면 캘리포니아와 텍사스에서는 슈퍼파워 출력이 두 배로 증가하고 뉴 잉글랜드에서는 슈퍼파워 출력이 세 배로 늘어난다 (아래 결과 참조).

 

 

 

슈퍼파워 애플리케이션

 

슈퍼파워의 잠재적인 응용 분야는 대단하다. 연중 대부분의 날에 이용할 수 있는 한계 비용이 거의 0에 가까운 청정 전기의 풍부함은 광범위한 산업에 걸쳐 새로운 비즈니스 모델의 출현을 가능하게 할 것이다. 애플리케이션의 예로는 도로 운송 및 난방의 전기화, 물 담수화 및 처리, 폐기물 처리 및 재활용, 금속 제련 및 정제, 화학 처리 및 제조, 암호화폐 채굴, 분산컴퓨팅 및 통신, 연료 생산, 탄소 제거 및 태양 전지판 제조, 풍력 터빈 및 배터리 자체가 있다.

 

초능력의 영향이 얼마나 큰지 과장하기는 어렵다. 역사는 풍부한 에너지가 가장 넓은 의미에서 사회 및 경제 발전을 가능하게 하고 지원한다는 것을 보여준다. 따라서 사회적 또는 환경적 외부 효과가 거의 또는 전혀 없는 극히 저렴한 에너지의 과잉은 100% SWB 시스템을 채택하기로 선택한 모든 지역에 전례 없는 기회를 창출할 것이다. 저개발국과 선진국 모두에서 마찬가지이다.

 

 

 

슈퍼파워 투자에 대한 불 균형적인 수익

 

100% SWB 시스템의 주목할 만한 특징은 초능력에 대한 투자 수익이 불균형하다는 것이다. 그 이유는 그림 8과 같이 U-커브의 바닥이 상대적으로 얕기 때문이다.

 

 

 

그림 8. 추가 시스템 Capex 투자에 따른 불 균형적인 슈퍼파워 수익

 

 

작은 투자 프리미엄 (: 10-20%)의 경우 정책 입안자와 투자자는 매우 광범위한 발전 용량 및 초 전력 옵션 중에서 선택할 수 있다 (4, 6 및 표8 참조). 슈퍼파워가 수십 개의 산업에 영향을 미치고 전체 경제에 변형적인 영향을 미칠 수 있는 엄청난 이차적 이점을 가지고 있다는 점을 감안할 때 대부분의 지역에서 SWB 시스템에 이러한 추가 투자를 하는 것이 합리적일 것이다.

 

 

 

기존의 분석은 초능력을 이해하지 못함

 

청정 에너지 시스템이 90% 이하의 SWB를 목표로 해야 한다고 가정하는 기존의 분석은 초 전력의 가치를 인식하지 못한다. 거의 0에 가까운 한계 비용으로 잉여 청정 에너지를 생산하는 태양열 및 풍력 발전 자산의 능력은 오랫동안 문제로 잘못 인식되어 왔다.

 

“과잉 생산문제에 대한 기존의해결책은 과잉 공급으로 그리드가 불안정 해지는 것을 방지하고 기존의 발전소가 중단되는 것을 방지하기 위해 초 전력 출력을 인위적으로 억제하는 축소이다.

 

그러나 거의 0에 가까운 한계 비용으로 생산된 엄청난 양의 청정 에너지를 의도적으로 낭비하는 것은 합리적이지 않으며 기존 시스템이 파괴적인 신기술 도입에 성공적으로 적응할 수 있는 능력이 부족함을 나타낸다. 재임자들이 음악과 영화의 디지털 혼란을 가속화할 뿐인 CD DVD에 대한 복사 방지 조치를 시행하려했던 것처럼 역사는 이런 종류의 행동 패턴은 이전 시스템이 극적으로 다른 아키텍처를 가진 새로운 시스템으로 대체될 준비가 되었음을 나타낸다.

 

 

 

파트3-100% 태양열, 풍력 및 배터리 – RethinkX 제한 시나리오

 

 

 

목적

 

기술 융합과 파괴는 새로운 가능성의 공간을 만든다. 이전에는 가능하지 않았던 제품, 서비스, 비즈니스 모델, 프로세스 및 아이디어가 가능해지며 종종 피할 수 없다. 예를 들어 스마트폰 (GPS 내장)과 클라우드 컴퓨팅의 융합으로 차량 호출이 가능해졌다. 따라서 Uber iPhone 출시 2년 후, Amazon Web Services 출시 3년 후 설립된 것은 우연이 아니다.

 

태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리는 유사한 수렴의 중심점에 도달했으며 에너지 부문에 새롭고 근본적으로 다른 가능성 공간을 열 예정이다. 100% SWB 전력 시스템이 물리적으로나 경제적으로 실행 가능한지 여부에 대한 질문은 학계, 민간 및 비영리 부문에 걸쳐 상당한 연구의 주제였다 (문헌 및 관련 토론에 대한 포괄적인 검토는 다음을 참조하라. Brown et al. 2018).

 

우리의 분석은 이 연구에 기여하고 있으며  우리는  우리가 믿는  위의 질문에 대한 답이 분명하고 분명하게 그렇다는 것을 보여준다.

 

100% SWB 시스템은 2030년까지 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴하다. 이 분석에서 살펴보는 한계 시나리오의 목적은 SWB가 기존의 예비 용량 또는 전기 수입의 지원없이 모든 전력 수요의 100%를 충족해야 한다는 가장 까다로운 가정에서도 기존 석탄, 천연 가스 및 원자력 발전 기술의 붕괴는 달성 가능할 뿐만 아니라 불가피하다는 것을 보여준다. 특히, 일조량과 풍력 자원이 상대적으로 열악한 뉴 잉글랜드에서도 이것이 사실임을 입증함으로써 미국 뿐만 아니라 전 세계적으로 거의 모든 인구 밀집 지역에서 100% SWB 시스템이 실현 가능함을 보여준다.

 

 

 

세 가지 지역 사례 연구

 

일조량과 육지 풍력의 이용 가능성은 미국 대륙에 따라 상당히 다르다. 우리는 캘리포니아, 텍사스 및 뉴 잉글랜드를 다른 유사한 지역에 대한 우리의 결과를 일반화할 수 있는 세 가지 대표적인 지역 사례로 선택했다. 캘리포니아는 풍부한 햇살을 즐기지만 비교적 바람이 거의 없는 곳, 텍사스는 햇살과 바람이 모두 풍부하며 뉴 잉글랜드는 두 가지 자원을 더 많이 보유하고 있다.

 

우리의 결과를 더 광범위하게 일반화하기 위해 전 세계 인구의 대다수가 지역에 살고 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 뉴 잉글랜드보다 햇빛이 훨씬 더 풍부한 곳이다.

 

 

 

데이터

 

우리 모델은 2017 7 1일부터 2019 6 30일까지 2년 동안 각 지역의 시간당 전력 수요, 시간당 태양광 발전 및 시간당 풍력 발전을 입력으로 사용한다. 캘리포니아 지역의 경우 분석은 캘리포니아의 원시 데이터를 사용한다. ISO (CAISO)는 서비스 지역이 주 전력 수요의 79%와 네바다의 일부를 제공하고 전체 주를 대표하도록 비례적으로 조정한다.

 

텍사스 지역의 경우, 우리의 분석은 서비스 지역이 주 전력 수요의 90%를 제공하는 텍사스 전기 신뢰성위원회 (ERCOT)의 원시 데이터를 가져와 전체 주를 나타내도록 비례적으로 조정한다.

 

뉴 잉글랜드 지역의 경우, 우리의 분석은 코네티컷, 메인, 매사추세츠, 뉴햄프셔,로드 아일랜드 및 버몬트 주에 그리드 규모의 전력 생산을 100% 제공하는 ISO-NE (ISO New England) 서비스 지역에 적용된다. 이러한 데이터의 하이라이트는 표2에 요약되어 있다.

 

 

 

 2. 지역 수요 하이라이트

 

 

다른 지역의 전기 수입, 옥상 태양광 PV 설치의 분산 발전 용량, 분산 배터리 저장 용량, 난방 및 냉방 요구를 상쇄하는 지열 히트 펌프, 현장 발전기 및 빌딩 자동화가 있는 상업용 및 산업용 건물과 같은 능동적 수요 대응 자원 요청 시 전력 수요를 줄일 수 있는 에너지 부하를 조정할 수 있는 시스템은 모두 표2의 데이터에서 제외된다.

 

또한 수요는 모든 최종 사용자의 요구를 충족하기 위해 시스템이 생성해야 하는 전력량 또는 부하로 정의되지만, 이는 전송 손실로 인해 최종 사용자의 전력 소비량보다 반드시 더 크다. 미국에서는 평균 5%이다 (아래의 제약 가정 참조).

 

원시 시간별 태양열 및 풍력 발전 데이터를 정규화하고 결과 데이터가 매년 0%에서 100% 범위가 되도록 용량 추가를 조정한다. 설치된 태양열 및 풍력 용량의 실제 전기 출력을 기반으로 한 이 접근 방식은 자연 변동성 프로필에 대한 정확한 프록시를 제공하므로 세 지역 각각에서 햇빛과 풍력 자원을 사용할 수 있다.

 

일단 정규화 되면 값을 조정하여 필요에 따라 태양열 및 풍력 발전량을 시뮬레이션 할 수 있다. (자세한 내용은 www.rethinkx.com에서 방법론 문서를 참조하라).

 

 

 

그림9. CAISO 정규화 된 태양열 및 풍력 자원 프로필 – 2017 7 1일부터 2019 6 30일까지

 

 

이 차트는 캘리포니아의 태양광(금색) 및 풍력(파란색) 자원 가용성을 시간 간격으로 0-100% 척도로 보여준다. 분석의 2년 기간은 2017 7 1일에 시작되어 2019 6 30일에 종료된다. 계절 패턴이 눈에 띄지만 지역 기상 조건으로 인해 매일 상당한 변동이 있다.

 

 

 

그림10. ERCOT 정규화 된 태양열 및 풍력 자원 프로필 – 2017 7 1일부터 2019 6 30일까지

 

 

이 차트는 텍사스의 태양광(금색) 및 풍력(파란색) 자원 가용성을 시간 간격으로 0-100% 척도로 보여준다. 분석의 2년 기간은 2017 7 1일에 시작되어 2019  6 30일에 종료된다. 계절 패턴이 눈에 띄지만 지역 기상 조건으로 인해 매일 상당한 변동이 있다.

 

 

 

그림 11. ISO-NE 정규화 된 태양열 및 풍력 자원 프로필 – 2017 7 1일부터 2019 6 30일까지

 

 

이 차트는 뉴 잉글랜드의 태양광(금색) 및 풍력(파란색) 자원 가용성을 시간 간격으로 0-100% 범위로 보여준다. 분석의 2년 기간은 2017 7 1일에 시작되어 2019 6 30일에 종료된다. 계절 패턴이 눈에 띄지만 지역 기상 조건으로 인해 매일 상당한 변동이 있다.

 

 

 

제약 가정

 

우리의 한계 시나리오는 100% SWB 시스템에서 가능한 것을 강조하기 위해 여러 가지 엄격하게 제한적인 가정을 한다. 청정 에너지에 대한 기준은 대부분의 지역에서 그다지 높지 않다.

 

 

 

가정 1: 전기 수입 없음

 

지역이 이웃과 전기를 거래하는 것은 일반적인 관행이다. 더욱이 모든 지역에 100% SWB 시스템이 있더라도 인접한 지역은 자연적으로 다른 기상 조건을 경험하기 때문에 전기를 수입하고 수출하는 데 여전히 상당한 이점이 있다. 현재 캘리포니아와 뉴 잉글랜드는 평균 전기의 약 25%를 수입하고 있다. 텍사스의 ERCOT는 더 고립되어 있으며 긴급 상황을 제외하고는 일상적으로 전기를 수입하지 않는다.

 

 

 

가정 2: 기존 운영 예비금 없음

 

100% 한도에 가까워 짐에 따라 기존 (신규가 아닌) 기존 발전 자산에서 적당한 예비 용량을 유지하면 많은 지역에서 자본 비용을 줄일 수 있다. 그 이유는 피커 역할을 하는 작은 기존 예비비가 불균형 적으로 많은 양의 SWB 생성 및/또는 저장 용량 요구 사항을 상쇄하기 때문이다. 그러나 이러한 단기 절감액은 결국 한계 비용이 높은 시설을 계속 운영하는 비용으로 초과될 것이며 불균형적으로 많은 양의 슈퍼파워 출력을 상실하게 되므로 대부분의 경우 차선책이 될 것이다.

 

 

 

가정 3: 다른 재생 에너지 없음

 

일부 지역에는 지역 지리적 조건으로 인해 이미 수력, 지열 또는 기타 재생 가능 발전 용량이 설치되어 있다. 우리의 분석은 이러한 다른 재생 에너지를 제외하지만 가까운 시일 내에 이러한 종류의 기존 발전 용량은 새로운 태양열 및 풍력에 대한 요구 사항을 일시적으로 상쇄할 것이다.

 

 

 

가정 4: 분산 생성 또는 저장 없음

 

옥상 태양광 PV 및 현장 배터리와 같은 분산 발전 및 저장은 전력망을 훨씬 더 견고하고 탄력적으로 만든다. 자가 발전이 GOD (Generation on Demand) 패리티로 알려진 전송 비용 아래로 떨어지는 지점은 많은 주거, 상업 및 산업 고객이 순전히 경제적인 이유로 현장 태양광 PV 및 배터리를 채택할 수 있게 한다. 그러나 여기에서 분석한 한계 시나리오에서 이러한 분산 에너지 자원 (DER)의 추가 복잡성을 제외했다.

 

그러나 실제로 DER의 채택은 기하급수적으로 증가하고 있다. 대규모 중앙집중식 생성 및 스토리지에 지대한 영향을 미칠 것이다. 또한 100% SWB 시스템의 일부가 중앙집중화 되거나 분산되어 있는지 여부에 관계없이 청정 에너지 U-커브 및 청정 에너지 슈퍼파워의 광범위한 의미는 여전히 유효하다.

 

 

 

가정 5: 전기 자동차 에너지 저장으로 인한 영향 없음

 

2017년 보고서 Rethinking Transportation 2020-2030에서, TaaS (Transportation-as-a-Service)를 제공하는 전기 및 자율주행차량이 2020년대에 기존의 도로 운송을 방해할 것이라는 점을 보여주었다.

 

전기자동차는 그리드를 보다 견고하고 탄력적으로 만드는 동시에 차량 대 그리드 에너지 서비스를 제공하여 시스템 고정 스토리지의 용량 (및 비용) 요구 사항을 줄인다. 그러나 여기에 제시된 분석에서 전기 자동차가 에너지 저장에 미치는 영향은 제외했다.

 

 

 

가정 6: 수요 응답 없음, 부하 이동, 에너지 차익 거래 또는 피크 쉐이빙 주거, 상업 및 산업 사용자 모두가 전기를 사용하는 시간을 조정할 수 있는 범위가 있다. 전기 시장이 잘 작동하는 지역에서는 고급 "스마트"계량 기술로 촉진되는 가격 신호를 통해 공급과 수요가 조정될 것이며, 그 결과 전체 전력 수요는 태양열과 풍력 자원이 풍부한시기에 따라 하루 종일 재분배될 것이다. 이러한 메커니즘은 분석에서 제외되지만 실제로는 최대 수요를 낮추고 100% SWB 시스템에 설치해야 하는 최소 전력 생산 및 저장 용량을 줄이는 데 도움이 된다.

 

 

 

가정 7: 기술 혁신 없음

 

우리의 분석은 SWB 기술에 돌파구가 있을 것이라고 가정하지 않는다. 하지만, 많은 주요 발전이 실제로 이미 상업적 개발 단계에 있다. 이중 층 페로브스카이 트 또는 양면 모듈과 같은 태양광 PV 패널에 상당한 개선을 가져오고 고체 또는 반고체 전해질, 실리콘 양극 및 그래 핀 음극과 같은 리튬 이온 배터리에 대한 매우 큰 개선을 가져올 준비가 되어 있다.

 

이러한 임박한 발전은 중단을 가속화하고 확장만으로 달성할 수 있는 인상적인 개선을 넘어서는 전력 시스템의 전체 비용을 낮출 것이다. 우리의 분석은 또한냉 융합과 같은 획기적인 에너지 기술이 2030년 이전에 시장에 출시되지 않을 것이라고 가정한다.

 

 

 

가정 8: 보조금, 탄소세 또는 기타 금융 혁신 없음 우리의 분석은 SWB 기술을 지원하기위한 보조금, 탄소세 또는 기타 금융 혁신이 있을 것이라고 가정하지 않는다. 그러나 SWB에 대한 투자 및 배포를 장려하는 정책은 이미 미국의 여러 지역과 전 세계에 존재한다.

 

현존하는 화석 연료와 핵분열 기술의 사회적 면허가 계속해서 약화됨에 따라 이들은 2020년대에 걸쳐 확장될 가능성이 매우 높다. 위에 나열된 각 가정은 제한 시나리오를 인위적으로 제한한다. 실제로 이러한 각 요소는 향후 10년 동안 100% SWB 시스템으로의 궤도를 가속화할 것이다.

 

 

 

중단 대 통합

 

우리의 분석은 발전과 저장에만 적용된다. 상호 연결, 전송 및 배포를 의도적으로 제외한다. 그 이유는 상호 연결, 전송 및 배포 요구 사항이 위의 제한 가정에 나열된 각 요인과 SWB 자산 자체의 추가에 의해 크게 영향을 받기 때문이다.

 

이러한 요소 중 일부는 인프라 요구 사항 및 관련 상호 연결, 전송 또는 배포 비용을 높이는 데 기여하고 다른 요소는 이를 줄이는 역할을 한다. 지역마다 크게 다를 수 있는 이러한 요소를 자세히 모델링하지 않으면 향후 인프라 요구 사항 및 비용에 대해 의미 있는 추정을 할 수 없다.

 

 

그러나 여기에서 SWB 중단이 기존 전기 시스템과의 명확하고 원활한 통합 경로 없이는 발생할 수 없다고 가정하는 것은 오류라는 점에 유의해야한다. 본질적으로 파괴는 기존 시스템을 근본적으로 변화시킨다. 우리는 수십 년에 걸쳐 점진적인 소모를 통해 기존 발전소의 비례적인 1 1단계를 기반으로 하는 느리고 원활하거나 선형적인 에너지 전환에 직면하지 않는다.

 

따라서 기존 시스템이 수용되어야 한다고 가정하는 것은 SWB가 실제로 중단을 일으키지 않을 것이라고 가정하는 것과 같다. 역사는 기존 시스템이 실제로 대폭 변형 및 확장되거나 완전히 사라진 (, 파괴된) 수십 년의 전환 기간 동안 새로운 기술이 천천히 점진적으로 채택될 것이라고 기존 사람들이 믿었던 유사한 상황으로 가득 차 있다. 예를 들어, 20세기 초 미국의 현행 말 기반 도로 운송 산업은 포장 도로가 거의 없었고 석유 산업이 초기 단계였으며 주유소가 없었기 때문에 자동차에 대해 회의적이고 노골적으로 무시했다. 제조 능력과 공급망이 제한되어 있었고 도로 규칙이 아직 개발되지 않았으며 운전 방법을 아는 사람이 거의 없었다. 그럼에도 불구하고 자동차는 15년 이내에 도로 운송을 완전히 중단했다.

 

유사하게, 1992년에 현직 통신, 미디어 및 기타 정보 기반 산업은 유사한 이유로 인해 초기 인터넷에 회의적이었다. 컴퓨팅 성능과 전송 인프라가 제한되었고 보안, 신뢰성 또는 사용자 친화성을 위해 규칙과 프로토콜이 완전히 개발되지 않았다. 아무도 온라인 상태에 있지 않았고 웹 사이트와 브라우저가 아직 존재하지 않았으며 한계 비용 정보가 거의 0에 가깝게 전환하는 데 필요한 비즈니스 모델과 규정이 무엇인지 명확하지 않았다.

 

그럼에도 불구하고 인터넷은 15년 만에 미디어 및 통신 산업을 완전히 혼란에 빠뜨리는 동시에 글로벌 경제를 근본적으로 변화시키고 수십 조의 다른 기존 및 새로운 산업 전반에 걸쳐 새로운 가치로 수 십조 달러를 창출했다. 현직자들이 이 가치를 포착하지 못했고 5대 대기업이 현재 시가 총액 기준으로 미국에서 – Amazon, Apple, Alphabet/Google, Microsoft  Facebook – 모두 외부 신생 기업이었다.

 

 

 

결과

 

우리의 분석은 미국의 3개 지역 (캘리포니아, 텍사스, 뉴 잉글랜드)을 다룬다. 이 지역은 함께 미국 대륙 전체를 지리적으로 대표하는 그림을 제공하며, 확장하면 인구가 밀집된 다른 많은 지역도 제공한다. 여기에서는 각 지역의 청정 에너지 U-커브, 시스템 비용 및 슈퍼 파워 출력에 대한 결과를 제시한다.

 

태양열, 풍력 및 배터리 용량의 다양한 조합은 물리적으로 각 지역의 전력 수요를 100% 충족할 수 있다. 청정 에너지 U-커브의 논리를 기반으로 지역별 최저 비용 100% SWB 시스템을 보여준다.

 

가장 저렴한 100% SWB 시스템의 구성은 태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리의 비용이 모두 다른 속도로 개선되고 있기 때문에 시간이 지남에 따라 달라진다는 점을 인식하는 것이 중요하다. 따라서 2030년 각 지역의 최저 비용 100% SWB 시스템은 시스템이 2020년에 하룻밤 사이에 구축된 경우와 크게 다를 것이다. 미래의 100% SWB 시스템에서 대부분의 발전 용량은 태양열이 될 것이다. 2020년대에는 풍력보다 훨씬 저렴해질 것이기 때문이다.

 

우리의 분석은 이러한 비용 역학을 고려하며 정책 입안자, 투자자 및 기타 의사 결정권자들은 현재 비용이 아닌 미래에 대한 분석을 하지 않으면 잘못된 결과가 나오기 때문에 동일한 작업을 수행한다.

 

우리는 각 지역에 대한 세 가지 슈퍼파워 결과를 보고 한다: 최저 비용 100% SWB 시스템, 최저 비용 100% SWB 시스템 + 10% 투자, 최저 비용 100% SWB 시스템 + 20% 투자. 이러한 10%  20%의 추가 자본 투자는 각각 슈퍼파워에서 불균형적으로 큰 증가를 가져오고 일부 지역에서는 에너지 과잉의 이점이 이 추가 투자를 정당화한다고 결정할 수 있다.

 

 

 

사례 연구 1. 캘리포니아

 

캘리포니아는 풍부한 일조량을 가지고 있지만 상대적으로 적당한 육상 풍력 자원을 보유하고 있다. 전 세계의 많은 인구가 밀집된 지역, 특히 저소득 및 중간 소득 국가의 경우 비슷한 양의 햇빛과 바람을 받는다. 이주는 청정 기술의 적극적인 얼리어답터였고 그와 관련이 있다는 점에서 다른 지역에 비해 특별하다. 일반적으로 수십 년 동안의 공공 정책, 특히 태양광 PV에 대한 정책이다. 이러한 미래 지향적인 입장은 캘리포니아를 에너지 부문의 SWB 파괴에서 리더로 자리 매김했으며, 리더십 위치를 차지하려는 다른 지역은 이전에 혜택을 받았으며 주의 사례를 통해 지속적으로 혜택을 받을 것이다.

 

 

 

캘리포니아 청정 에너지 U-커브

 

그림12는 캘리포니아의 청정 에너지 U-커브를 보여준다. 이는 발전 용량이 최대 전력 수요를 충족하는 데 현재 필요한 양의 3.8배인 3.8배 이하로 감소함에 따라 비용이 급격히 증가함을 나타낸다. 이는 100% SWB 시스템의 배터리 에너지 저장 요구 사항이 발전 용량이 감소함에 따라 급격히 증가하기 때문이다.

 

 

그림 12. 캘리포니아를 위한 청정 에너지 U-커브

 

 

캘리포니아의 청정 에너지 U-커브는 발전 용량과 배터리 에너지 저장 사이에 비선형 상충 관계가 있음을 보여준다. 현재까지 대부분의 기존 분석에서는 1.5배 이상의 발전 용량을 구축하는 것은 불가능하며 결과적으로 막대한 비용으로 몇 주 동안 배터리 에너지를 저장해야 한다고 가정했다. Clean Energy U-Curve를 사용한 분석에 따르면 캘리포니아에서 이러한 기술의 최저 비용 100% SWB 시스템 조합은 3.8배의 발전 용량과 37시간의 배터리 에너지 저장으로 구성되며 총 시스템 자본은 1,150억 달러이다. 이것은 대부분의 기존 분석이 주장한 것보다 훨씬 저렴하다.

 

오늘날 캘리포니아에는 이미 28기가와트의 태양광 PV 6기가와트의 풍력이 설치되어 있다. 따라서 최저 비용의 100% SWB 시스템은 각각 총 213기가와트와 25기가와트에 대해 185기가 와트의 추가 태양광 PV 19기가와트의 추가 육상 풍력을 필요로 한다. 이 두 기술의 뚜렷한 차이점은 태양광 PV 2020년대까지 육상 풍력 발전보다 훨씬 저렴해질 것이며 필연적으로 새로운 발전 용량에 선호되는 선택이 될 것이라는 사실을 반영한다.

 

 

 

캘리포니아 최저 비용 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템

 

그림 13의 시계열 히트 맵은 캘리포니아의 최저 비용 100% SWB 시스템에서 태양열과 풍력의 조합이 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는 지 보여준다. 2010년에 최적의 조합은 주로 풍력으로 구성되었을 것이다. 그러나 태양광 PV의 비용이 지난 10년 동안 풍력 비용보다 훨씬 더 빨리 떨어졌기 때문에 오늘날 가장 저렴한 100% SWB 시스템은 풍력 전력이 훨씬 적고 2030년에는 훨씬 더 적을 것이다.

 

 

 

그림 13. 캘리포니아에서 100% SWB 시스템의 자본 비용

 

 

이 시계열 히트 맵은 태양열과 태양열의 조합을 보여준다. 캘리포니아의 풍력 용량은 더 비싸고(빨간색) 더 저렴(녹색)하다.

 

 

 

가장 저렴한 조합은 흰색으로 강조 표시된다. 자본 비용에는 태양열 및 풍력 용량 자체 뿐만 아니라 이를 지원하는 데 필요한 배터리 양도 포함된다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리의 비용이 각각 다른 비율로 감소하기 때문에 가장 저렴한 조합은 시간이 지남에 따라 변경된다.

 

풍력이 상대적으로 저렴했던 2010년에는 값 비싼 조합은 훨씬 적은 태양광 PV를 포함했을 것이다. 그러나 2030년에는 풍력에 비해 비용이 급격히 떨어지기 때문에 가장 저렴한 조합은 압도적으로 태양광 PV일 것이다.

 

 

 

2021년부터 기하급수적으로 증가한다고 가정하면 특정 최저 비용

 

캘리포니아의 100% SWB 시스템은 다음으로 구성된다.

 

»213기가와트의 태양광 PV 발전 용량

 

»25기가와트의 풍력 발전 용량

 

»현재 최대 전력 수요 대비 3.8배의 시스템 생성 용량

 

»1194기가와트시(평균 수요 시간 37시간)의 배터리 에너지 저장 용량

 

 

 

캘리포니아 시스템 자본 비용

 

태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리의 자본 비용 (capex)이 극적으로 향상되어 10년 전에는 경제적으로 생각할 수 없었던 것이 10년 후에는 경제적으로 불가피 할 것이다.  2010년 이후 태양광 PV, 풍력 및 배터리의 총 자본 비용은 85% 하락했으며 2030년까지 75% 더 감소할 것이다 (그림 14). 이는 불과 20년 만에 96.5% 감소 또는 30배 개선되었음을 나타낸다.

 

 

 

그림 14. 캘리포니아 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템 자본 비용 2010-2030

 

 

캘리포니아에서 100% SWB 시스템의 자본 비용은 2010년 이후 85% 감소했으며 2030년까지 75% 감소할 것이다. 이러한 기술이 가파른 디플레이션 비용 궤도에 있지만 캘리포니아는 태양광, 풍력 및 배터리에 대한 투자를 시작하기 위해 2030년까지 기다릴 필요가 없다.

 

지금 구축을 시작하는 것과 2030년까지 기다리는 것의 차이는 상대적으로 미미하다. 모델의 가정에서는 28%에 불과하다. 비용이 가장 낮은 마지막 해에 대량의 새로운 용량 추가가 추가될 것이기 때문이다.

 

에너지 독립성, 일자리 창출, 새로운 기업가적 기회, 기존 화석 인프라의 운영 및 유지 관리를 피하여 비용을 절감하고, 환경에 미치는 영향을 줄이며, 이 추가 비용을 보충하는 것보다 더 많은 인간 건강 혜택과 같은 조기 채택의 이점이 있다.

 

그림15 2021년부터 시작되는 기하급수적 구축에 대한 연간 시스템 자본 지출을 보여주며, 이는 총 비용 1,150억 달러로 2030년 캘리포니아의 최저 비용 100% SWB 시스템에 도달한다. 비교를 위해 캘리포니아는 이미 현재까지 태양광 PV 670억 달러를 투자했다.

 

 

 

그림 15. 캘리포니아 100% SWB 시스템 Capex 기하급수적 구축

 

 

캘리포니아에서 총 1,150억 달러에 달하는 최저 비용의 100% SWB 시스템을 기하급수적으로 구축하기위한 연간 투자는 태양열에 의해 지배된다. 초기에는 태양광과 풍력, 후기에는 태양광과 배터리를 사용한다.

 

 

 

캘리포니아 시스템 전기 비용

 

100% SWB 시스템에 대한 완전한 재무 상황을 파악하기 위해 캘리포니아, 운영 비용도 고려해야한다. 태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리 설치는 모두 기존 기술에 비해 고정 작동 및 유지 보수 비용이 매우 낮으며 특히 태양광 PV는 가변 작동 및 유지 보수 비용이 거의 제로에 가깝다. 물론 태양광, 풍력, 배터리는 연료를 소비하지 않는다.

 

결과적으로 100% SWB 시스템에 대한 총 운영 비용(시스템 운영 비용)과 해당하는 전기 단위당 한계 비용은 석탄, 천연 가스 또는 원자력에 비해 매우 낮다. 더욱이 SWB 시스템은 화석 및 핵연료와 그 공급망의 완전한 사회적, 정치적, 환경 적 외부성을 고려할 때 더욱 경쟁적이다.

 

종합하면, 전체 시스템 자본 지출과 시스템 운영 지출은 주어진 기간 동안 100% SWB 시스템이 공급하는 모든 킬로와트-시에 걸쳐 평균을 내어 시스템 전력 비용 (SEC)에 도달할 수 있다.

 

이 측정 항목의 측정 단위는 킬로와트 시 당 센트이므로 SEC가 전체 시스템에 적용되지만 비용 지표를 제공한다. 이는 후자의 메트릭의 심각한 결함에도 불구하고 개별 재래식 발전소의 균등화 에너지 비용 (LCOE)과 직접 비교할 수 있다.

 

SEC는 사용된 전력의 모든 킬로와트 시에 걸쳐 모든 비용을 평균하기 때문에 계산은 실제로 초 전력의 비율에 따라 결정된다. 최종 사용자가 소비한다 (아래 캘리포니아 청정 에너지 슈퍼파워 참조).

 

3은 캘리포니아에 있는 100% SWB 시스템의 SEC와 이 값이 초 전력 투자 및 사용률에 따라 어떻게 달라지는 지 보여준다. 캘리포니아에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템의 SEC는 초 전력이 전혀 사용되지 않더라도 킬로와트 시 당 3.1 센트에 불과하다.

 

 

 

3. 슈퍼파워 투자 및 활용에 따른 캘리포니아 시스템 전력 비용

 

 

캘리포니아 청정 에너지 슈퍼파워

 

우리의 모델링은 캘리포니아에서 100% SWB 시스템이 놀랍게도 적당한 계절적 변동으로 연중 93% 이상에서 슈퍼 파워를 생성한다는 것을 보여준다. 슈퍼파워 없이 며칠 이상 연장된 기간은 드물게 발생하며 초겨울에만 발생한다 (그림16).

 

 

 

그림 16. 가장 저렴한 100% SWB 시스템의 캘리포니아 슈퍼 파워 (2018년 시간별)

 

 

2018년의 이 시간별 차트는 캘리포니아에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템이 놀랍도록 적당한 계절적 변동으로 일년 내내 초강력 전력을 생산할 것임을 보여준다.

 

SWB 용량에 대한 추가 투자는 캘리포니아에서 불균형적으로 많은 슈퍼파워 수익을 가져온다. 예를 들어, 시스템 자본 지출이 20% 증가하면 연간 슈퍼파워 생산량이 309테라와트에서 592테라와트시로 거의 두 배 증가하는 동시에 초 전력 가용성이 연중 93%에서 98%로 증가한다 ( 4).

 

 

 

 4. 캘리포니아 슈퍼파워  조사 결과 요약

 

 

최저 비용의 100% SWB 시스템에서도 초 전력은 캘리포니아의 모든 도로 운송에 전기를 공급할 수 있는 충분한 에너지를 제공한다 (차량의 전기화 가정). 또는 모든 화석 연료보다 더 많은 양의 에너지이다.  주거 및 상업 부문의 에너지 사용을 합친 것이다 (그림 17).

 

 

 

그림 17. 캘리포니아 슈퍼파워  부문 별 에너지 사용 비교

 

 

이 차트는 캘리포니아의 초 전력 생산량이 주에서 다른 모든 에너지 사용의 상당 부분을 상쇄할 수 있을 만큼 충분히 클 것이며 자본 투자의 소폭 증가로 인해 초능력이 불균형 적으로 크게 증가한다는 것을 보여준다. 캘리포니아가 100% SWB 시스템에 추가로 20%를 투자하기로 선택한 경우, 슈퍼 파워 출력은 주거용, 상업용 및 도로 운송 부문을 결합한 모든 화석 연료 사용을 대체하는 데 사용될 수 있다(차량의 전기화 및 난방 가정).

 

 

 

사례 연구 2. 텍사스

 

텍사스는 햇빛과 풍력 자원이 모두 풍부한 지리적 지역이다. 지구상에서 이렇게 풍부한 청정 에너지를 보유한 인구가 많은 지역은 거의 없다. 텍사스는 또한 미국의 다른 지역에 비해 엄청나게 크고 에너지 집약적인 산업 부문을 가지고 있기 때문에 주정부는 전력 부문 외부에서만 화석 연료 에너지 사용을 깨끗하게 중단할 수 있는 탁월한 기회를 제공한다.

 

 

 

텍사스 청정 에너지 U-커브

 

그림18은 텍사스의 U-커브를 보여준다. 곡선은 비대칭이며, 발전 용량이 4.9배 이하로 감소함에 따라 비용이 급격히 증가한다는 것을 나타낸다. , 최대 전력 수요를 충족하는 데 현재 필요한 양의 4.9배이다. 이는 100% SWB 시스템의 배터리 에너지 저장 요구 사항이 발전 용량이 감소함에 따라 엄청나게 증가하기 때문이다.

 

 

 

 

그림 18. 텍사스를 위한 청정 에너지 U-커브

 

 

텍사스의 청정 에너지 U-커브는 발전 용량과 배터리 에너지 저장 사이에 비선형 트레이드 오프 관계가 있음을 보여준다. 지금까지 대부분의 기존 분석에서는 1.5 배 이상의 발전 용량을 구축하는 것은 불가능하다고 가정했다. 결과적으로 막대한 비용으로 몇 주 동안 배터리 에너지를 저장해야 한다.

 

Clean Energy U-Curve를 사용하여 분석에 따르면 텍사스에서 이러한 기술의 가장 저렴한 조합은 4.9배의 발전 용량과 49시간의 배터리 에너지 저장으로 구성되며 총 시스템 자본은 1,970억 달러이다. 이것은 대부분의 기존 분석이 주장한 것보다 훨씬 저렴하다.

 

현재 텍사스에는 29.4기가와트의 풍력 발전에 비해 4.6기가와트의 태양광 PV 만 설치되어 있으므로 시나리오에서 새로운 태양광 PV 용량은 357기가와트에 달한다. 그리고 새로운 풍력 용량은 각각 총 362기가와트와 40기가와트에 불과한 11 기가와트에 불과하다. 캘리포니아의 경우와 마찬가지로 텍사스의 두 기술 간의 차이는 태양광 PV가 더 저렴해 2020년대까지 선호되는 옵션이라는 사실을 반영한다.

 

 

 

텍사스 최저 비용 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템

 

그림 19의 시계열 히트 맵은 텍사스의 최저 비용 100% SWB 시스템이 어떻게 변경되었고 시간이 지남에 따라 계속 변경될 것인지를 보여준다.

 

2010년에 최적의 조합은 주로 풍력으로 구성되었을 것이며 실제로 오늘날의 비용으로도 마찬가지이다. 그러나 2020년대에는 논리가 태양광 PV를 선호하여 변경되어 2030년에는 최저 비용 100% SWB 시스템의 풍력 전력량이 실제로 29기가와트 용량보다 적다 (6기가 와트). 이것은 텍사스에 이미 설치되어 있다.

 

 

 

그림 19. 텍사스에서 100% SWB 시스템의 자본 비용

 

 

이 시계열 히트 맵은 텍사스의 태양열 및 풍력 용량 조합이 더 비싸고 (빨간색) 더 비싸지 (녹색) 보여준다. 가장 저렴한 조합은 흰색으로 강조 표시된다. 자본 비용에는 태양열 및 풍력 용량 자체뿐만 아니라 이를 지원하는 데 필요한 배터리 양도 포함된다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리의 비용이 각각 다른 비율로 감소하기 때문에 가장 저렴한 조합은 시간이 지남에 따라 변경된다. 풍력이 비교적 저렴했던 2010년에 가장 저렴한 조합은 태양광 PV를 훨씬 적게 포함했을 것입이다. 그러나 2030년에는 풍력에 비해 비용이 급격히 떨어지기 때문에 가장 저렴한 조합은 압도적으로 태양광 PV일 것이다.

 

2021년부터 기하급수적으로 증가한다고 가정할 때 텍사스의 특정 최저 비용 100% SWB 시스템은 다음과 같이 구성된다.

 

»362기가와트의 태양광 PV 발전 용량

 

»40기가와트의 풍력 발전 용량

 

»현재 최대 전력 수요 대비 4.9배의 시스템 생성 용량

 

»2325기가와트 시 (평균 수요 시간 49시간)의 배터리 에너지 저장 용량

 

 

 

텍사스 시스템 자본 비용

 

태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리의 자본 비용(capex)은 너무나 극적이어서 10년 전에는 경제적으로 생각할 수 없었던 것이 10년 후에는 경제적으로 불가피 할 것이다. 2010년 이후 태양광 PV, 풍력 및 배터리의 총 자본 비용은 85% 감소했으며 2030년까지 75% 더 감소할 것이다(그림20). 이는 불과 20년 만에 96.5% 감소 또는 30배 개선되었음을 나타낸다.

 

 

 

그림 20. 텍사스 1 00% 태양열, 풍력 및 배터리시스템 자본 비용 2010-2030

 

 

텍사스에서 100% SWB 시스템의 자본 비용은 2010년 이후 85% 감소했으며 2030년까지 75% 더 감소할 것이다. 이러한 기술이 가파른 디플레이션 비용 궤도에 있지만 텍사스는 태양광, 풍력 및 배터리에 대한 투자를 시작하기 위해 2030년까지 기다릴 필요가 없다. 지금 구축을 시작하는 것과 시작을 2030년까지 기다리는 것의 차이는 상대적으로 미미하다. 우리 모델의 가정 하에서는 28%에 불과하다. 비용이 가장 낮은 마지막 해에 대량의 새로운 용량 추가가 추가될 것이기 때문이다.

 

에너지 독립성, 일자리 창출, 새로운 기업가적 기회, 기존 화석 인프라의 운영 및 유지 관리를 피하여 비용을 절감하고, 환경에 미치는 영향을 줄이며, 이 추가 비용을 보충하는 것보다 더 많은 인간 건강 혜택과 같은 조기 채택의 이점이 있다.

 

그림 21 2021년부터 시작하여 총 1,970억 달러의 비용으로 텍사스의 최저 비용 100% SWB 시스템으로 절정에 이르는 기하급수적 구축에 대한 연간 시스템 자본 지출을 보여준다.

 

 

 

그림 21. 텍사스 100% SWB 시스템 Capex (연도 별) 지수 빌드 아웃 용

 

 

텍사스에서 총 1,970억 달러에 달하는 최저 비용의 100% SWB 시스템의 기하 급수적 구축에 대한 연간 투자는 초기에는 태양광 PV와 풍력 발전, 후기에는 태양광 PV와 배터리에 의해 지배된다.

 

 

 

텍사스 시스템 전기 비용

 

텍사스의 100% SWB 시스템에 대한 완전한 재정적 그림을 얻으려면 운영 비용도 고려해야한다. 태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리 설치는 모두 기존 기술에 비해 고정 작동 및 유지 보수 비용이 매우 낮으며 특히 태양광 PV는 가변 작동 및 유지 보수 비용이 거의 제로에 가깝다. 물론 태양광, 풍력, 배터리는 연료를 소비하지 않는다.

 

결과적으로 100% SWB 시스템에 대한 총 운영 비용(시스템 운영 비용)과 해당하는 전기 단위당 한계 비용은 석탄, 천연 가스 또는 원자력에 비해 매우 낮다. 더욱이 SWB 시스템은 화석 및 핵연료와 그 공급망의 완전한 사회적, 정치적, 환경적 외부 성을 고려할 때 더욱 경쟁적이다.

 

종합하면, 전체 시스템 자본 지출과 시스템 운영 지출은 주어진 기간 동안 100% SWB 시스템이 공급하는 모든 킬로와트-시에 걸쳐 평균을 내어 시스템 전력 비용 (SEC)에 도달할 수 있다.

 

이 측정 항목의 측정 단위는 킬로와트 시 당 센트이다. 따라서 SEC가 전체 시스템에 적용되더라도 후자의 메트릭의 심각한 결함에도 불구하고 개별 재래식 발전소의 에너지 평준화 비용 (LCOE)과 직접 비교할 수 있는 비용 지표를 제공한다.

 

SEC는 사용된 전력의 모든 킬로와트 시에 걸쳐 모든 비용을 평균하기 때문에 계산은 최종 사용자가 실제로 소비하는 초 전력의 비율에 따라 달라진다 (아래 텍사스 청정 에너지 초 전력 참조).

 

 5는 텍사스의 100% SWB 시스템의 SEC와이 값이 초 전력 투자 및 사용률에 따라 어떻게 달라지는 지 보여준다. 텍사스에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템의 SEC는 초 전력을 전혀 사용하지 않더라도 킬로와트 시 당 3.5센트에 불과하다.

 

 

 

 5. 슈퍼파워 투자 및 활용에 따른 텍사스 시스템 전기 비용

 

 

텍사스 청정 에너지 슈퍼파워

 

우리의 모델링은 텍사스에서 100% SWB 시스템이 놀랍도록 적당한 계절적 변동으로 연중 93% 이상에서 슈퍼파워를 생성한다는 것을 보여준다. 초 겨울 뿐만 아니라 늦여름과 가을에 초강력이 없는 며칠 이상의 장기간이 발생한다(그림 22).

 

 

 

그림 22. 최저 비용의 100% SWB 시스템을 갖춘 텍사스 슈퍼파워 (2018년 시간별)

 

 

2018년의 이 시간별 차트는 텍사스에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템이 놀랍도록 적당한 계절적 변동으로 일년 내내 슈퍼파워를 생산할 것임을 보여준다.

 

SWB 용량에 대한 추가 투자는 텍사스에서 불균형적으로 큰 전력 수익을 가져온다. 예를 들어, 시스템 자본 지출이 20% 증가하면 연간 슈퍼 전력 생산량이 504 테라와트에서 983테라와트 시로 거의 두 배 증가하는 동시에 초 전력 가용성이 연중 93%에서 97%로 증가한다( 6).

 

 

 

 6. 텍사스 슈퍼 파워  조사 결과 요약

 

 

최저 비용의 100% SWB 시스템에서도 슈퍼 파워는 텍사스의 모든 도로 교통에 전기를 공급하기에 충분한 에너지를 제공한다 (차량의 전기화 가정). 또는 주거 및 상업 부문에서 사용되는 모든 화석 연료 에너지 사용량을 합친 것보다 더 많은 에너지 양이다(그림 23).

 

 

 

그림 23. 텍사스 슈퍼 파워  부문 별 에너지 사용 비교

 

 

이 차트는 텍사스의 슈퍼파워 출력이 주에서 다른 모든 에너지 사용의 상당 부분을 상쇄할 수 있을 만큼 충분히 클 것이며 자본 투자의 소폭 증가로 인해 슈퍼 파워가 불균형 적으로 크게 증가할 수 있음을 보여준다. 텍사스가 100% SWB 시스템에 추가로 20%를 투자하기로 선택한 경우, 슈퍼파워 출력은 주거용, 상업용 및 도로 운송 부문을 결합한 모든 화석 연료 사용을 대체하는 데 사용될 수 있다(차량의 전기화 및 난방 가정).

 

 

 

사례 연구 3. 뉴 잉글랜드

 

뉴 잉글랜드는 미국 대륙에서 일조량과 풍력 자원이 가장 빈약한 지역이다. 전 세계적으로 유사한 자원이 있는 지역에는 북유럽, 일본, 러시아 일부 및 중국 일부 국가가 포함된다. 그럼에도 불구하고 우리의 분석에 따르면 이러한 영역에서도 2030년까지 100% SWB 시스템이 가능하고 저렴하며 인상적인 초 전력 혜택도 제공한다.

 

 

 

뉴 잉글랜드 청정 에너지 U-커브

 

그림 24는 뉴 잉글랜드의 U자 곡선을 보여준다. 곡선은 비대칭으로 발전 용량이 최대 전력 수요를 충족하는 데 현재 필요한 양의 4.4배 또는 4.4배 미만으로 감소함에 따라 비용이 급격히 증가함을 나타낸다. 이는 100% SWB 시스템의 배터리 에너지 저장 요구 사항이 발전 용량이 감소함에 따라 엄청나게 증가하기 때문이다.

 

 

그림 24. 뉴 잉글랜드의 청정 에너지 U-커브

 

 

뉴 잉글랜드의 청정 에너지 U-커브는 발전 용량과 배터리 에너지 저장 사이에 비선형 상충 관계가 있음을 보여준다.

 

현재까지 대부분의 기존 분석에서는 1.5배 이상의 발전 용량을 구축하는 것은 불가능하며 결과적으로 막대한 비용으로 몇 주 동안 배터리 에너지를 저장해야 한다고 가정했다. Clean Energy U-Curve를 사용한 분석에 따르면 뉴 잉글랜드에서 이러한 기술의 가장 저렴한 조합은 총 시스템 자본이 910억 달러에 불과한 89 시간의 배터리 에너지 저장 용량과 4.4배의 발전 용량으로 구성된다. 이것은 대부분의 기존 분석이 주장한 것보다 훨씬 저렴하다.

 

뉴 잉글랜드에는 현재 1.5기가와트의 태양광 PV가 설치되고 1.5기가와트의 풍력이 설치되어 있다. 최저 비용의 100% SWB 시스템 시나리오에서 새로운 태양광 PV 발전 용량은 85.5기가와트에 달하고 새로운 풍력은 25.5기가와트에 달한다.  87기가와트와 27기가와트이다.

 

태양광 PV는 과정 동안 풍력에 대한 비용 리드를 확장할 것이지만 2020년대 뉴 잉글랜드 지역의 상대적으로 열악한 일조 자원은 뉴 잉글랜드의 최적 발전 혼합이 캘리포니아나 텍사스의 경우보다 비례적으로 더 많은 풍력을 포함한다는 것을 의미한다.

 

 

 

뉴 잉글랜드 최저 비용 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템

 

그림 25의 시계열 히트 맵은 뉴 잉글랜드의 최저 비용 100% SWB 시스템이 어떻게 변경되었고 계속해서 변경될 것인지를 보여준다. 2010년에 최적의 조합은 주로 풍력으로 구성되었을 것이다. 오늘날 최적의 조합은 대략 동일한 양의 태양열과 풍력으로 구성된다. 그러나 2020년대에는 논리가 태양광 PV에 유리하게 바뀌어 2030년에는 최적의 혼합이 주로 태양광이 될 것이다.

 

 

 

그림 25. 뉴 잉글랜드에서 100% SWB 시스템의 자본 비용

 

 

이 시계열 히트 맵은 뉴 잉글랜드의 태양열 및 풍력 용량 조합이 더 비싸고(빨간색) 덜 비싼(녹색)것을 보여준다. 가장 저렴한 조합은 흰색으로 강조 표시된다. 자본 비용에는 태양열 및 풍력 용량 자체 뿐만 아니라 이를 지원하는 데 필요한 배터리 양도 포함된다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리의 비용이 각각 다른 비율로 감소하기 때문에 가장 저렴한 조합은 시간이 지남에 따라 변경된다. 풍력이 비교적 저렴했던 2010년에 가장 저렴한 조합은 태양광 PV를 훨씬 적게 포함했을 것이다. 그러나 2030년에는 풍력에 비해 비용이 급격히 떨어지기 때문에 가장 저렴한 조합은 압도적으로 태양광 PV일 것이다.

 

 

 

2021년부터 기하급수적으로 증가한다고 가정할 때 뉴 잉글랜드의 최저 비용 100% SWB 시스템은 다음과 같이 구성된다.

 

»87기가와트의 태양광 PV 발전 용량

 

»27기가와트의 풍력 발전 용량

 

»현재 최대 전력 수요 대비 3.8배의 시스템 생성 용량

 

»1,232기가와트 시 (평균 수요 시간 89시간)의 배터리 에너지 저장 용량

 

 

 

뉴 잉글랜드 시스템 자본 비용

 

태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리의 자본 비용(capex)은 너무나 극적이어서 10년 전에는 경제적으로 생각할 수 없었던 것이 10년 후에는 경제적으로 불가피 할 것이다. 2010년 이후 태양광 PV, 풍력 및 배터리의 합산 자본 비용은 85% 하락했으며 2030년까지 추가로 75% 하락할 것이다 (그림 26). 이는 불과 20년 만에 96.5% 감소 또는 30배 개선되었음을 나타낸다.

 

 

 

그림 26. 뉴 잉글랜드 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템 자본 비용 2010-2030

 

 

뉴 잉글랜드의 100% SWB 시스템의 자본 비용은 2010년 이후 85% 감소했으며 2030년까지 75% 더 감소할 것이다.

 

 

 

이러한 기술이 가파른 디플레이션 비용 궤도에 있지만, 뉴 잉글랜드는 태양광, 풍력 및 배터리에 대한 투자를 시작하기 위해 2030년까지 기다릴 필요가 없다. 지금 구축을 시작하는 것과 2030년까지 대기하는 것의 차이는 상대적으로 미미하다. 모델 가정에서는 27%에 불과하다. 비용이 가장 낮은 마지막 해에 대량의 새로운 용량 추가가 추가될 것이기 때문이다.

 

에너지 독립성, 일자리 창출, 새로운 기업가적 기회, 기존 화석 인프라의 운영 및 유지 관리를 피하여 비용을 절감하고, 환경에 미치는 영향을 줄이며, 이 추가 비용을 보충하는 것보다 더 많은 인간 건강 혜택과 같은 조기 채택의 이점이 있다.

 

그림 27 2021년부터 시작되는 기하급수적 구축에 대한 연간 시스템 자본 지출을 보여주며, 총 비용은 총 910억 달러로 2030년 뉴 잉글랜드의 최저 비용 100% SWB 시스템에 도달한다.

 

 

 

그림 27. 기하급수적 구축을 위한 연도 별 뉴 잉글랜드 100% SWB 시스템 Capex

 

 

뉴 잉글랜드에서 총 910억 달러에 달하는 최저 비용의 100% SWB 시스템의 기하급수적 구축에 대한 연간 투자는 초기에는 태양광 PV와 풍력, 후기에는 태양광 PV와 배터리가 주도한다.

 

 

 

뉴 잉글랜드 시스템 전기 비용

 

뉴 잉글랜드의 100% SWB 시스템에 대한 완전한 재정적 상황을 파악하려면 운영 비용도 고려해야한다. 태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리 설치는 모두 기존 기술에 비해 고정 작동 및 유지 보수 비용이 매우 낮으며 특히 태양광 PV는 가변 작동 및 유지 보수 비용이 거의 제로에 가깝다. 물론 태양광, 풍력, 배터리는 연료를 소비하지 않는다. 결과적으로 100% SWB 시스템에 대한 총 운영 비용 (시스템 운영 비용)과 해당하는 전기 단위당 한계 비용은 석탄, 천연 가스 또는 원자력에 비해 매우 낮다. 더욱이 SWB 시스템은 화석 및 핵연료와 그 공급망의 완전한 사회적, 정치적, 환경적 외부 성을 고려할 때 더욱 경쟁적이다.

 

종합하면, 전체 시스템 자본 지출과 시스템 운영 지출은 주어진 기간 동안 100% SWB 시스템이 공급하는 모든 킬로와트-시에 걸쳐 평균을 내어 시스템 전력 비용(SEC)에 도달할 수 있다. 이 측정 항목의 측정 단위는 킬로와트 시 당 센트이다.

 

따라서 SEC가 전체 시스템에 적용되더라도 후자의 메트릭의 심각한 결함에도 불구하고 개별 재래식 발전소의 에너지 평준화 비용 (LCOE)과 직접 비교할 수 있는 비용 지표를 제공한다.

 

SEC는 사용된 전력의 모든 킬로와트 시에 걸쳐 모든 비용을 평균하기 때문에 계산은 최종 사용자가 실제로 소비하는 초 전력의 비율에 따라 달라진다 (아래의 뉴 잉글랜드 청정 에너지 초 전력 참조).

 

 7은 뉴 잉글랜드의 100% SWB 시스템의 SEC와이 값이 초 전력 투자 및 사용률에 따라 어떻게 달라지는 지 보여준다. 뉴 잉글랜드에서 가장 저렴한 100% SWB 시스템을 제공하는 SEC는 초 전력을 전혀 사용하지 않더라도 킬로와트 시 당 6.1센트로 여전히 상당히 경쟁력이 있다.

 

 

 

 7. 슈퍼파워 투자 및 활용에 따른 뉴 잉글랜드 시스템 전력 비용

 

 

뉴 잉글랜드 청정 에너지 슈퍼파워

 

우리의 모델링은 뉴 잉글랜드에서 100% SWB 시스템이 연중 64% 이상에서 슈퍼 파워를 생산한다는 것을 보여준다. 초능력을 사용하는 모든 시간의 총 비율은 캘리포니아와 텍사스에서와 같이 뉴 잉글랜드에서 약 30%로 거의 동일하지만 이 시간은 다른 두 지역보다 더 적은 일로 압축되고 더 적은 잉여를 생성한다. 뉴 잉글랜드에서는 계절에 따른 보다 명확한 슈퍼파워 가용성 패턴이 분명해질 것이며, 슈퍼파워가 가을에 더 보편화되고 봄까지 겨울 내내 지속되지 않고 며칠 이상 연장된 기간이 있을 것이다(그림 28).

 

 

 

그림 28. 최저 비용 100% SWB 시스템의 뉴 잉글랜드 슈퍼파워 (2018년 시간별)

 

 

2018년의 이 시간별 차트는 뉴 잉글랜드에서 가장 낮은 비용의 100% SWB 시스템이 상대적으로 계절적 변동이 있는 연중 놀라울 정도로 많은 부분에 대해 슈퍼 파워를 생산할 것임을 보여준다. SWB 용량에 대한 추가 투자는 뉴 잉글랜드에서 불균형적으로 큰 슈퍼파워 수익을 가져온다. 예를 들어, 시스템 자본 지출이 20% 증가하면 연간 초 전력 생산량이 61테라와트에서 189테라와트 시로 3배 이상 증가하는 동시에 초 전력 가용성이 연중 모든 날짜의 64%에서 89%로 증가한다 (8 ).

 

 

 

 8. 뉴 잉글랜드 슈퍼파워  조사 결과 요약

 

 

그림 29. 뉴 잉글랜드 슈퍼파워  부문 별 에너지 사용 비교

 

 

이 차트는 뉴 잉글랜드의 초 전력 생산량이 주에서 다른 모든 에너지 사용의 상당 부분을 상쇄할 만큼 충분히 클 것이며 자본 투자의 소폭 증가로 인해 초능력이 불균형적으로 크게 증가한다는 것을 보여준다. 예를 들어 뉴 잉글랜드가 100% SWB 시스템에 추가로 20%를 투자하기로 선택한 경우, 슈퍼 파워 출력은 주거 및 도로 운송 부문을 결합한 대부분의 화석 연료 사용을 대체하는 데 사용될 수 있다. (차량의 전기 화 및 난방 가정).

 

 

 

파트 4- 시사점

 

태양열, 풍력, 배터리에 의한 에너지 중단은 더 이상 문제가 아니라 언제인가 가문제가 될 뿐이다. 기존의 청정 에너지 시나리오는 파괴적인 신기술이 단순히 오래된 기술을 일대일로 대체하는 것이 아니라는 오해의 일반적인 오류를 만든다.

 

 

 

태양열

 

태양광 발전, 육상 풍력 발전 및 리튬 이온 배터리는 한 세기 이상 인류와 에너지의 관계를 지배해 온 추출, 고갈, 오염 자원이라는 전통적인 규칙에 따라 작동하지 않는다. 역사를 통틀어 다른 파괴적인 기술과 마찬가지로 기존 시스템을 아키텍처, 경계 및 기능이 크게 다른 새롭고 훨씬 더 큰 시스템으로 불균형적으로 대체할 것이다. 과감한 적응 조치를 취하지 않은 현직자들은 말이 끄는 마차가 자동차에 의해 닦아지고 증기 기관차가 디젤 엔진에 의해 닦아지고, 셀룰로이드 필름이 디지털 이미징으로 닦아져 기록되고 비디오 대여점은 스트리밍 서비스로 전멸했다. 석탄 붕괴는 이미 미국에서 잘 진행되고 있으며 천연 가스와 석유는 2020년대 중반부터 시작될 것이다.

 

이러한 파괴의 틀을 감안할 때, 우리의 분석은 기존 에너지 시스템이 태양, 풍력 및 배터리를 통합하는 방법을 설명하지 않는다. 대신, 우리의 분석은 정책 입안자, 투자자 및 기타 의사 결정권자가 100% SWB를 기반으로 한 새로운 시스템이 해당 지역에 제공할 놀라운 가능성을 질문하여 에너지의 미래를 재고하도록 돕는 것을 목표로 한다.

 

2020년대의 사회적, 경제적, 정치적, 환경적 결과는 오늘날 우리가 내리는 선택에 달려 있으며, 혼란을 따르거나 저항하기보다 혼란을 주도하는 사람들에게 발생하는 혜택은 엄청날 것이다.

 

우리의 분석은 엄격하게 제한적인 가정을 하고 캘리포니아, 텍사스, 뉴 잉글랜드의 결과를 전국으로 추정한다. 우리는 미국 대륙 전체가 태양광 PV, 육상 풍력, 2030년까지 2조 달러 미만의 자본 투자로 리튬 이온 배터리를 사용할 수 있으며, 시스템 초 전력의 50% 이상이 사용되는 경우 전국 평균 시스템 전력 비용은 킬로와트 시 당 3센트 미만이다.

 

 

박스 1: 슈퍼파워: 지역 경제 개발을 추출에서 창조로 전환

 

 

 

슈퍼파워를 일자리와 경제 발전으로 바꾸는 방법은? 전력 시스템이 중앙집중식, 희소성, 비용이 많이 드는 것에서 분산형, 매우 풍부하고 값싼 것으로 전환됨에 따라 경제와 사회에 미치는 파급 효과는 에너지 자체의 붕괴보다 훨씬 더 커질 것이다.

 

기업, 특히 엄청난 양의 에너지가 필요한 기업은 에너지 비용을 절감하고 향후 공급 및 비용의 예측 가능성을 높일 수 있는 인센티브를 가지고 있다. 알루미늄 제련소, 제철소 및 데이터 센터는 역사적으로 에너지 비용이 낮은 곳으로 이동했다. 주어진 재화 (자동차, 지붕 타일, 스마트폰)를 생산하는 데 필요한 모든 에너지를 더하면 그 결과 에너지가 구현된다.

 

폭스바겐에 따르면 골프 A3를 생산하는 데 약 18,000킬로와트 시가 걸린다. 현재 평균 가격인 킬로와트 시 당 12센트에서 모든 처리의 전기 화를 가정하면 그러한 자동차를 만드는 데 거의 $2,160의 에너지가 들 것이다. 전체 공급망에 걸쳐 초강력 전력으로 그 비용을 킬로와트 시 당 1.3센트로 줄이면 회사는 각 차량에 대해 1,900달러 이상을 절약할 수 있다.

 

, 카운티 및 시 공무원은 전통적으로 지역 일자리를 창출하고 경제 및 사회 발전에 박차를 가하기 위해 수십억 달러의 기업이 지역으로 이주한다. 이러한 보조금 제도는 좋은 PR을 제공하지만 일반적으로 일자리를 가져오는 데 비용이 많이 든다.

 

구글은 175개의 일자리를 창출하겠다고 약속한 데이터 센터를 오리건으로 가져 오기 위해 3 6천만 달러 (작업 당 2백만 달러)를 받았으며, 애플은 노스 캐롤라이나에 있는 데이터 센터에 대해 3 2100만 달러의 인센티브를 받아 50개의 일자리를 창출했다 (일당 640만 달러).

 

이러한 지역 인센티브는 추출적인 승자 독식으로 바뀌었다. 기업의 승자가 납세자들로부터 그 돈의 대부분이 본사로 흘러 가고 사회 전체의 경제적 이익 측면에서 보여줄 수 있는 것은 거의 없다. 예를 들어, Shell Oil은 기업 수익이 320억 달러를 넘음에도 불구하고 펜실베이니아 주로부터 16 5천만 달러의 인센티브를 제공 받았다.

 

슈퍼파워에 대한 투자는 실제로 에너지 시장 내의 모든 사람들의 비용을 감소시킬 것이기 때문에 슈퍼 파워는 이 추출 모델을 변형시킬 것이다. 텍사스의 예를 고려해보자. 우리의 분석에 따르면 가장 낮은 비용 100% SWB 시스템은 시스템의 슈퍼파워가 전혀 사용되지 않더라도 킬로와트 시 당 3.5센트의 전력을 생성한다. 에너지 집약적인 제조업체를 이 지역으로 끌어 들이기에 충분하다. 그러나 SWB에 대한 추가 20% 투자와 함께 슈퍼파워 활용을 극대화하기 위한 공동 노력은 95% 더 많은 에너지를 생성하고 (983테라와트 시 대 504테라와트 시) 모든 사람의 평균 전기 비용을 2/3까지 낮출 수 있다. 킬로와트 시 당 1.3센트에 불과하다.

 

폭스바겐은 전체 공급망이 그 비용으로 전기를 이용할 수 있다면 가상의 골프 A3를 만드는 데 1,900달러 이상을 절약할 수 있다. 이것은 초능력의 긍정적인 승수 효과이다. 기존 전력 시스템 내에서 발전에 대한 추가 투자는 모든 사람의 전력 비용을 증가시킨다 (부정적인 외부 효과).

 

잘 설계된 SWB 시스템은 그 반대이다. 추가 투자는 모든 사람의 전기 비용을 낮 춘다 (긍정적인 외부 효과).

 

이제 비싸고 희소한 자원에 기반한 에너지 경제학은 곧 정보 경제학과 유사하게 될 것이며, 광자의 한계 비용인 0에 접근하는 엄청난 양의 킬로와트 시가 될 것이다. 인터넷과 마찬가지로 이를 통해 기업과 정부는 이러한 풍요 로움을 활용할 수 있는 새로운 제품, 비즈니스 모델 및 조직 기능을 만들 수 있다. Walmart와 같은 대형 박스 회사는 쇼핑객을 실제 매장으로 끌어 들이기 위해 에너지를 줄 수 있다. 시간이 75킬로와트인 Tesla Model Y를 가지고 있다면 Walmart는 쇼핑하는 동안 자동차 배터리 충전을 제안할 수 있다.

 

 

킬로와트 시 당 1.3센트의 초강력 전력으로 이 고객을 유치하는 데 드는 비용은 1달러 미만이다. 쇼핑몰 운영자와 레스토랑은 고객이 쇼핑하거나 식사하는 동안 무료 EV 충전을 제공할 수 있으며, 개인 뿐 아니라 그룹에게도 혜택을 제공할 수 있다.

 

Proterra ZX5 전기 버스는 29 명을 수용할 수 있으며 440킬로와트 시를 저장할 수 있는 배터리를 갖추고 있다. 식당에서 많은 사람들이 식당에서 식사를 하는 동안 배터리를 채우는 쿠폰을 제공할 수 있다. 비용은 6달러 미만 또는 고객 당 약 20센트이다.

 

초능력은 또한 지역 경제 발전의 역학을 변화시킨다. 싱글을 유치하기 위해 현금이나 세금 혜택을 기업에 건네 주는 대신 텍사스와 같은 주에 있는 Tesla, US Steel 또는 Amazon과 같은 회사는 지방 정부가 추가 SWB 슈퍼 파워 개발을 장려하거나 보조할 수 있다. 이 회사들은 지역 일자리와 개발을 창출하면서 거의 0에 가까운 한계 비용으로 엄청난 에너지의 혜택을 누릴 것이다.

 

이것은 전통적인 추출 기반 모델이 아니라 창조 기반 경제 발전 모델이 될 것이다. 모든 사람이 초능력에 대한 투자로부터 혜택을 받을 것이다. 주거용, 상업용 및 산업용 사용자는 모두 Tesla가 마을로 이사하면서 전기 비용이 급락하는 것을 볼 수 있다. 전력 비용이 내려가면 새 집을 짓는 데 필요한 교통비, 식량 또는 재료비가 떨어지고 생활비를 낮추고 모든 사람의 돈을 절약하는 데 도움이 된다.

 

이것은 더 많은 기업들이 더 낮은 전기 비용에 끌리고 더 많은 사람들이 더 높은 생활 수준에 끌리게 되어 초 전력에 대한 더 많은 투자에 대한 수요를 창출하여 전력 비용을 훨씬 더 낮출 것이기 때문에 선순환이 시작될 것이다.

 

초능력에 대한 정부 투자는 교육에 투자하는 것과 마찬가지로 승수 효과를 생성한다. 지식은 학위 소지자에게 혜택을 주고 사회 전체에 긍정적인 영향을 미친다.

 

한 걸음 더 나아가면 초능력이 너무 싸고 풍부해서 미래 지향적인 정부는 실제로 에너지 집약적인 제조 또는 기술 회사를 유치하기 위해 이를 제공할 수 있다. 글로벌 데이터 센터는 2018년에 200테라와트 시의 전기를 소비했다.

 

분석 결과 텍사스에서 10% 추가 SWB 용량을 구축하기위한 투자는 210억 달러가 될 것이며 310테라와트-시의 추가 슈퍼파워를 생산할 것이다. (비교를 위해 세계에서 네 번째로 큰 경제인 독일은 2019년에 총 516테라와트 시의 전력을 생산했다).

 

초 전력에 대한 10% 증분 투자로 텍사스는 국경 (200테라와트 시) 내에 위치하도록 전 세계의 모든 데이터 센터를 유치하고 전 세계의 모든 비트코인 채굴자 (69테라와트 시)에 전력을 공급할 수 있다. 테라와트 시 (뉴질랜드 또는 홍콩의 총 전력 생산량)는 자가 촉매 공정에서 더 많은 SWB를 제조하기 위해 남았다.

 

슈퍼파워는 정상을 향한 경쟁이다. 지역이 SWB 슈퍼파워를 더 빨리 채택할수록 더 많은 기업, 인재 및 투자를 유치하게 된다. 슈퍼파워는 전체 지역의 에너지 비용을 낮추고 더 많은 개인이 더 높은 삶의 질에 끌리고, 더 많은 회사가 낮은 에너지 비용 (및 재능)에 끌리게 되고, 더 많은 투자가 끌리는 선순환을 유발한다. 성장 기회를 통해 사회 전반의 에너지 비용을 더욱 낮추고 기업, 인재 및 투자를 더 많이 유치한다. SWB 중단은 우리를 추출 기반 승자에서 지역 개발의 모든 모델을 창조 기반 생산 모델로 옮겨 종자 투자가 성장하고 모두를 위한 기회를 창출할 것이다.

 

 

 

주요 시사점

 

1. 100% SWB 시스템은 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴하다.

 

전 세계 공개 담론에서 지배적인 이야기와는 달리, 캘리포니아 텍사스와 뉴 잉글랜드에서 100% 태양열, 풍력 및 배터리 시스템으로 모든 전기 요구 사항을 충족할 수 있으며, 더 나아가 미국 대륙의 나머지 지역에서도 가능하다. 또한 전 세계 인구의 압도적 다수가 뉴 잉글랜드보다 태양열 및 풍력 자원이 더 풍부한 지역에 살고 있기 때문에 태양광 PV, 풍력 및 배터리가 전 세계 인구의 압도적 다수의 전력 수요를 충족시킬 수 있다.

 

 

 

2. 지원에 필요한 배터리 에너지 저장량

 

100% SWB 시스템은 널리 알려진 것보다 훨씬 낮다. 뉴스 헤드라인과 기존의 분석은 100% 태양광 PV 및 풍력 발전 시스템이 몇 주 분량의 배터리 에너지 저장을 필요로 한다는 신화를 지속적으로 영속 시켰다.

 

우리의 분석에 따르면 뉴 잉글랜드와 같이 상대적으로 열악한 태양열 및 풍력 자원이 있는 지역에서도 최저 비용의 100% SWB 시스템에서는 89시간의 배터리 에너지 저장만 필요하다. 자본 지출을 20% 더 많이 투자하는 시스템에는 43시간 만 소요된다.

 

더욱이 여기에서 설명하는 제한 시나리오는 전기 수입이 없고, 기존의 예비 용량이 없고, 분산형/지붕형 태양광 PV 및 배터리 설치, 전기자동차, 에너지 차익 거래, 기술적 혁신이 없다는 가정에 의해 비현실적으로 제한된다. 투자자, 정책 입안자 및 기타 의사 결정권자가 우리의 작업을 기반으로 위의 요인을 고려하여 특정 지역에 대한 더 자세한 사례 연구를 수행함에 따라 실제 배터리 용량 요구 사항이 우리의 상한선보다 훨씬 낮다는 것을 계속해서 알게 될 것이다. 여기에서 분석이 확립된다.

 

 

 

3. 100% SWB 시스템은 널리 사용되는 것보다 훨씬 저렴하다.

 

2030년까지 대부분의 인구 밀집 지역에서 가장 저렴한 전력 생산 옵션이 될 것이다. 태양과 풍력 자원이 상대적으로 열악한 뉴 잉글랜드와 다른 유사한 지역에서도 100% 태양열, 풍력 및 배터리 전기 시스템은 시스템의 초 전력을 50% 이상 사용하는 경우 킬로와트 시 당 평균 5센트 미만의 비용으로 전력을 생산할 수 있다. 햇빛과 바람이 풍부한 지역에서는 시간당 킬로와트 당 비용이 2센트 미만이다.

 

2030년까지, 따라서 100% SWB 시스템은 화석 및 핵연료와 그 공급망과 관련된 추가적인 사회적, 정치적, 환경적 외부 효과를 고려하지 않더라도 천연 가스와 직접적으로 비용 경쟁력이 있고 석탄이나 원자력보다 훨씬 저렴할 것이다. 파괴는 이미 시작되었으며 과거, 현재 및 미래의 기존 자산에 대한 모든 투자는 좌초될 위험이 매우 크다.

 

 

 

4. 100% SWB 시스템의 구축은 수백만 개의 일자리를 창출할 것이다.

 

미국 노동 통계국에 따르면태양광 발전 설치자풍력 터빈 서비스 기술자는 이미 미국에서 가장 빠르게 성장하는 두 가지 직업이다. 태양광 PV, 풍력 및 리튬 이온 배터리 기술의 제조 및 설치에서 노동 효율성이 기하급수적으로 확장됨에 따라 크게 증가할 것으로 기대할 수 있지만, 100개를 구축하는 데 1조 달러 이상을 지출할 가능성이 높다. 2020년대 미국 대륙의 SWB 시스템 비율은 최소한 수백만 명의 미국인이 정규직으로 고용될 것이다. 미국과 전 세계의 일자리 창출 잠재력에 대한 완전한 평가는 여기에서 제시하는 분석 범위를 벗어나지 만 추가 연구를 위한 중요한 영역이다.

 

 

 

5. 100% SWB 시스템으로의 전환은 모든 온실 가스 배출량의 50% 이상을 직접적으로 제거할 수 있다.

 

오늘날 미국의 온실가스 배출량의 27%는 전기에서 발생하고 23%는 도로 운송에서 발생한다. 이 두 부문은 국가 온실가스 배출량의 절반을 차지한다. 100% SWB 시스템은 거의 모든 진행중인 온실을 완화한다. 전력에서 배출되는 가스, 그리고 SBW 시스템의 제조 및 배치가 송환되고 전기 화되면 수명주기 배출량도 상당히 감소될 수 있다. 또한 100% SWB 시스템은 차량의 전기화를 가정하여 도로 운송에서 발생하는 거의 모든 온실가스 배출량을 줄일 수 있다.

 

전기자동차 자체는 대체되는 화석 연료 에너지의 양에 대한 배수 역할을 하는 내연 기관 차량의 12-30%에 비해 77% 에너지 효율적이다. 대부분의 지역에서 초능력은 완전 전기화 된 도로 운송 차량에 전력을 공급하는 데 필요한 모든 에너지를 제공하기에 충분하다. 청정 에너지 슈퍼 파워가 다른 부문의 화석 연료 에너지 사용을 대체하는 한, 그 곳에서도 관련 온실가스 배출을 완화할 것이다.

 

 

 

6. 청정 에너지 초능력을 사용하여 모든 도로 운송에 전기를 공급한다.

 

미국의 총 석유 수요를 60% 이상 줄일 수 있다. 오늘날 미국은 도로 운송을 위해 매일 1,250만 배럴의 석유를 소비하며 이는 전체 국가 석유 소비의 62.5%를 차지한다. 전국적인 100% SWB 시스템은 모든 도로 운송에 전기를 공급하고 거의 모든 관련 석유 수요를 없애기에 충분한 초능력을 생산할 것이다. 비교를 위해 이것은 중국의 석유 소비를 모두 제거하거나 인도, 일본, 러시아의 모든 석유 소비를 합친 것과 같다.

 

 

 

7. 청정 에너지 초능력은 문제가 아니라 해결책이다.

 

거의 모든 기존의 분석은 전력 시스템이 적극적으로 최소화해야 하는 태양열 및 풍력 "과잉 용량"으로 인한 "과잉 생산"문제로 초 전력을 프레임 한다. 우리의 분석에 따르면, 그와는 반대로 초 전력은 광범위한 경제 전반에 걸쳐 전력 부문을 넘어서는 화석 연료 사용을 대체하는 문제에 대한 솔루션을 포함하여 제공하는 엄청난 경제적, 사회적 및 환경 적 이점 때문에 극대화되어야 한다.

 

재직자들은 당연히 초능력의 축소를 옹호할 것이지만, 거의 제로에 가까운 한계 비용으로 생산된 엄청난 양의 청정 에너지를 의도적으로 낭비하는 것은 본질적으로 비합리적이며 기존 시스템이 파괴적인 신기술 도입에 적응할 능력이 없음을 나타낸다.

 

역사 전반에 걸친 이전 중단과 마찬가지로 이러한 종류의 행동 패턴은 이전 시스템이 극적으로 다른 아키텍처를 가진 새로운 시스템으로 대체될 준비가 되었음을 나타낸다. 슈퍼파워를 줄이지만 한계 비용이 거의 없이 생산된 엄청난 양의 청정 에너지를 의도적으로 낭비하는 것은 본질적으로 비합리적이며 기존 시스템이 파괴적인 신기술 도입에 적응할 능력이 없음을 나타낸다.

 

역사 전반에 걸친 이전 중단과 마찬가지로 이러한 종류의 행동 패턴은 이전 시스템이 극적으로 다른 아키텍처를 가진 새로운 시스템으로 대체될 준비가 되었음을 나타낸다.

 

 

 

8. 한계 비용이 거의 0에 가까운 전력의 엄청난 풍요는 청정 에너지 초능력의 결과는 에너지 시장, 에너지 관련 및 에너지 집약적 산업, 경제 전반에 변화를 가져올 것이다.

 

100% SWB 시스템은 당연히 제로에 가까운 한계 비용 초능력을 매우 많이 생성한다. 우리는 이미 캘리포니아와 독일과 같은 조기 채택 지역에서 초능력의 영향을 보고 있다. 시장 침투율이 20% 미만인 경우에도 태양열과 풍력의 한계 비용이 거의 0에 가까워 전기 도매 가격이 때때로 0이하로 맑아지고 있다.

 

오늘날 이러한 초 전력 공급은 종종 활용되기보다는 축소되지만 기존 발전기와 유틸리티에 대한 동정과 보호의 침식이 가속화됨에 따라 배터리 에너지 저장 및 스마트 인프라가 확장됨에 따라 낭비적인 축소는 필연적으로 버려져 지능적인 활용이 가능하다. 초 전력의 상당 부분을 사용하는 경우 100% SWB 시스템으로 생산되는 시간당 유효 전력 비용은 기존 발전소 옵션보다 훨씬 낮다.

 

캘리포니아와 텍사스와 같이 햇볕이 잘 드는 지역(그리고 더 나아가 전 세계 인구 밀집 지역 대부분)에서 비용이 너무 낮아서 100% SWB 시스템이 기존 석탄, 천연 가스 및 원자력 발전소의 운영 비용보다 적은 전력을 제공할 것이다.

 

거의 제로에 가까운 한계 비용 에너지를 매우 풍부하게 적용하면 다양한 산업 분야에서 근본적으로 새로운 비즈니스 모델이 등장할 수 있다. 응용 분야에는 도로 운송 및 난방, 물 담수화 및 처리, 폐기물 처리 및 재활용, 금속 제련 및 정제, 화학 처리 및 제조, 암호화폐 채굴, 분산 컴퓨팅 및 통신, 연료 생산, 탄소 제거 등이 포함된다.

 

초능력의 전반적인 영향이 지역 경제에 얼마나 큰 영향을 미칠 것인지 과장하기는 어렵다 (박스1 참조). 높은 한계 비용에서 거의 0에 가까운 한계 비용 에너지로의 전환은 우리가 이미 목격한 것과 비슷하게 값 비싼 정보에서 거의 비용이 들지 않는 정보로의 전환과 유사하며 영향을 받는 산업, 경제 및 사회 전반에 똑같이 심오한 영향을 미친다.

 

 

 

9. 태양광, 풍력, 배터리의 90% 이하를 목표로 해야 한다고 가정하는 기존의 청정 에너지 시나리오는 청정 에너지 초 전력의 가치를 인식하지 못하기 때문에 착각한다. 기존의 분석과 SWB 시스템에 대한 일반적인 인식은 100% 시장 포화에 도달함에 따라 비용이 상승하고 실행 가능성이 감소한다고 가정한다.

 

우리의 분석은 이것이 거짓임을 보여준다. 100% SWB 시스템은 2030년까지 거의 모든 인구 밀집 지역에서 가능하고 저렴할 뿐만 아니라 초강력 전력의 놀라운 이점을 의미한다. 대부분의 지역에서 SWB의 시장 포화를 극대화하지 않는 것은 비합리적일 것이다.

 

 

 

10. 초능력의 이점은 최저 비용의 100% SWB 시스템 이상의 추가 투자를 정당화할 수 있다.

 

청정 에너지 U-커브의 바닥이 얕기 때문에 지역은 단 20%의 추가 자본 투자로 슈퍼파워 출력을 두 배 또는 세 배로 늘릴 수 있다. 초강대국이 그렇게 변혁적인 사회를 가질 것이라는 점을 감안할 때 경제적, 환경적 영향, 이 특별한 기회를 포착하고 중단으로 인해 발생하는 이익을 극대화하려는 모든 지역은 그러한 추가 투자를 강력하게 고려해야한다 (박스1 참조).

 

 

 

11. 100% SWB 시스템의 기하 급수적인 구축은 이미 저렴하고 즉시 시작할 수 있다.

 

100% SWB 시스템을 구축하기 위해 기다릴 이유가 없다. 태양광 PV 및 배터리 에너지 저장 기술의 급속한 발전으로 인해 우리는 가파른 디플레이션 체제에 놓이게 되지만, 그럼에도 불구하고 오늘 구축을 시작하는 것이 경제적으로 합리적이다. 그 이유는 모든 빌드 아웃이 자연스럽게 기하급수적이기 때문이다. 결과적으로 대부분의 용량 추가는 지난 몇 년간 건설 기간 동안 발생하며, 그로 인해 시간 비용이 크게 감소할 것이다.

 

그 결과 2030년이 시작될 때까지 기다리지 않고 즉시 구축을 시작하기위한 프리미엄은 우리 모델의 가정하에 25-30%에 불과하다. 에너지 독립성, 일자리 창출, 산업 송환, 새로운 기업가적 기회, 기존 화석 기반 시설 유지 비용 절감, 환경 영향 감소 및 인간 건강 혜택과 같은 조기 채택의 이점이 이 겸손한 프리미엄보다 훨씬 크다. 일부 지역에서 이미 구축이 시작되었다는 증거는 CAISO, ERCOT  ISO-NE와 같은 서비스 운영자의 상호 연결 대기열에서 볼 수 있다.

 

새로운 발전 용량 추가는 이미 태양광 PV와 육상 풍력 발전에 의해 지배되고 있는 반면, 기존의 석탄, 천연 가스 및 원자력 발전 용량 추가는 빠르게 0에 가까워지고 동시에 리튬 이온 배터리 용량 추가도 급격히 증가하고 있다.

 

 

 

12. 전기 시스템은 현재 비용이 아닌 미래를 기준으로 분석되어야 한다.

 

최저 비용의 100% SWB 시스템에서 생성 및 저장 용량의 혼합은 움직이는 목표이며, 과녁을 맞추기 위해 우리는 미래의 목표를 정확하게 예측해야 한다. 지난 10년 동안 태양광 PV 용량 비용은 82%, 풍력 용량 비용은 46%, 리튬 이온 배터리 용량 비용은 89% 감소했다. 세 가지 기술은 모두 2020년대에 계속 개선될 것이며 이전 궤도의 일관성을 바탕으로 보수적으로 각각 약 70%, 40%, 80% 감소할 것으로 예상한다.

 

기존의 분석이 현재 비용을 가정하여 예측하는 몇 가지 정당한 이유가 있지만, 이는 역사적으로 많은 혼란과 투자 자본의 물질적 잘못된 할당을 야기했다. 따라서 앞으로의 모든 정책 결정, 투자, 계획 및 기타 시스템 설계 선택은 명시적으로 미래 비용을 기반으로 해야 한다.

 

 

 

13. SWB 중단은 이미 불가피하며 보조금, 탄소세 또는 기타 시장 개입에 의존하지 않는다.

 

미국 및 전 세계에서 다양한 태양광 발전, 풍력 및 배터리 에너지 저장 기술의 개발 및 배치를 위한 현재까지의 보조금으로 SWB 중단이 가속화되었다. 마찬가지로 현재까지 화석 연료 및 원자력 산업에 대한 보조금 (직간접 적) SWB 중단을 늦추었다.

 

보조금, 세금 및 규제 요구 사항의 형태로 시장 개입이 SWB 중단을 미미한 양만큼 서두르거나 지연시킬 수 있지만 이러한 개입은 SWB의 상승이나 화석 연료 및 원자력의 소멸을 보장하기 위해 필요하지 않다.

 

지금은 순전히 경제적 이유 때문에 중단이 불가피하다. 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온 배터리는 이제 가장 저렴한 전기 생산 방법을 제공한다. 그것은 문제가 아니라 언제의 문제일 뿐이다.

 

전 세계의 여러 지역에서 시장 개입과 관련하여 다양한 선택을 할 가능성이 있지만 일반적인 지침으로서 최선의 방법은 개인과 커뮤니티 (산업이 아님)를 보호하고 중단을 허용하는 것 외에는 가능한 한 적게 개입하는 것이다. 내부 역학에 따라 펼쳐진다.

 

 

 

14. 100% SWB 시스템의 효율성을 물리적 측면이 아닌 경제적 측면에서 재고해야 한다.

 

과거에는 발전 시스템의 물리적 및 경제적 효율성이 매우 밀접하게 연관되어 있어 물리적 효율성이 비용의 직접적인 대용물로 사용될 수 있었다. 그러나 이러한 사고 방식은 태양광 PV, 육상 풍력 및 리튬 이온과 같은 한계 비용이 거의 0에 가까운 기술에서는 쓸모가 없다. 배터리  정보 기술과 마찬가지로 말이다. 따라서 용량 요인, 간헐성 또는 축소와 같은 오래된 물리적 효율성 지표를 기반으로 전력 부문에서 결정을 내리는 것은 더 이상 합리적이지 않다.

 

 

 

15. 100% SWB 시스템의 보존을 재고해야 한다.

 

한계 비용이 거의 없는 청정 에너지를 사용하지 않는 것은 낭비이다. 지금까지 우리 에너지의 대부분은 화석 연료를 태우는 데서 왔다. 그러나 석탄, 가스 및 석유에서 얻은 각 에너지 단위는 경제적 및 환경적 비용을 모두 부담하기 때문에 대부분의 사회와 개인은 낭비를 피하기 위해 에너지 사용을 최소화해야 한다는 성찰적인 믿음을 품고 ​​있다. 에너지가 거의 0에 가까운 한계 비용과 0에 가까운 부정적인 외부 효과를 갖는 패러다임에서 이 논리는 더 이상 유효하지 않다.

 

반대로 비용이 거의 들지 않고 환경에 거의 영향을 미치지 않는 에너지를 사용하지 않는 것은 낭비이다. 좋은 것을 낭비하지 않는다는 이 보존 개념은 오래되고 친숙하지만 추출 체제에서 1세기 이상 생활한 후 에너지 영역에서 다시 주장해야 한다. 우리는 이미 비트 세계에서 정보 기술을 통해 이러한 종류의 변화를 목격했으며 이제 전자 세계에서 에너지 기술의 변화가 뒤따를 것이다. 예를 들어, 디지털 카메라에 의한 필름 카메라의 붕괴는 필름 낭비를 피하기 위해 한 세기가 넘게 주의를 기울였지만 이제는 많은 사진을 찍어 디지털 카메라를 충분히 활용하지 않는 것은 낭비이다.

 

 

 

16. SWB의 에너지 중단은 운송 중단을 가속화할 것이다.

 

Rethinking Transportation 2020-2030 보고서에서 우리는 2020년대에 교통 수단을 서비스로 제공하는 전기 및 자율 주행 차량이 어떻게 운송 부문을 혼란에 빠뜨릴 준비가 되었는지 보여주는 분석을 제공했다.

 

100% SWB 시스템에서 슈퍼파워를 극대화하기로 선택한 지역은 전기 자동차 채택을 터보차징하여 이러한 중단을 가속화할 수 있다. 이러한 전기 자동차는 시스템의 배터리 에너지 저장 부하 중 일부를 공유하여 SWB 중단 자체의 경제적, 사회적 및 환경적 이점을 증폭시키는 강화 피드백 루프를 생성할 수 있다.

 

 

 

17. SWB의 에너지 중단은 식량과 농업의 중단을 가속화할 것이다.

 

Rethinking Food and Agriculture 2020-2030 보고서에서 우리는 2020년대 동안 식품 및 농업 부문을 혼란에 빠뜨리기 위해 정밀 발효 및 Food-as-Software가 어떻게 준비되어 있는지 보여주는 분석을 제공했다.

 

100% SWB 시스템에서 슈퍼 파워를 극대화하기로 선택한 지역은 이러한 새로운 산업에 대한 에너지 투입 비용을 낮춤으로써 이러한 혼란을 가속화할 수 있다. 기존의 농업과 식량 생산이 중단되면 수천만 에이커의 토지가 확보되어 SWB 시설이 공동으로 활용할 수 있다.

 

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