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최근 몇 년간 중국의 재생 가능 에너지 발전량은 급격히 증가하고 있으며, 이와 함께 전력 소비량이 가장 많은 시기는 기상 요인으로 인한 발전 부족이나 저전력 소모 기간 동안 재생 가능한 많은 청정 에너지를 효과적으로 활용하지 못하는 문제등 수요 공급의 불일치의 현상이 점차 눈에 띄고 있다. 반면에 엄청난 환경 압력 때문에 이산화탄소 (CO2) 배출량을 줄일 수도 없다. Power-to-Gas (PtG)는 전기 에너지를 고에너지 밀도의 가연성 가스로 변환하는 화학 에너지 저장 기술로서, 전기분해에 의해 생성된 수소 (H2)와 포집된 CO2를 이용해 메탄을 합성하거나 재발전을 하거나 전략적인 저장 에너지로 사용하면서 탄소 중립을 달성할 수 있게 된다 . 중국 과학원 무한 암석 토양 역학 연구소의 연구원인 리기(李琦,Li Qi) 연구팀은 다년간 독일 Helmholtz 으로, PtG 지질 에너지 저장 기술에 대한 연구를 위해 수년간 헬름 홀츠 Potsdam의 지구 과학 연구 센터 (GFZ)의 Michael KUhn 팀과 협력해 왔다. PtG 지질 에너지 저장 기술 프로세스, 지질 에너지 저장 모델 및 글로벌 시범 프로젝트에 대한 자세한 조사가 수행되었다. PtG 지질 에너지 저장 기술의 측면에서, 전기분해와 메탄생성은 여전히 시스템의 에너지 효율을 제한하는 핵심 기본 기술이다. 지질 저장고의 에너지 저장은 주로 메탄과 이산화탄소의 동일층 저장과 메탄과 이산화탄소의 계층화된 저장으로 나뉜다. 동일한 층 저장소에서 이산화탄소를 기저 기체로 하는 메탄의 저장은 메탄의 회수율을 상당히 증가 시키지만, 두 가스의 혼합 범위의 제어 및 최적화는 추가 연구 방향이다. 계층화 된 저장은 혼합 문제를 피할 수 있지만, 이 기술의 적용에는 보다 엄격한 지질 조건과 메탄 가스의 영구 저장 장치에서 복구 할 수 없는 대량의 자원 낭비가 있다. 현재 유럽 국가들에 의해 공식화된 에너지 전략은 PtG 기술의 광범위한 전망을 보여 주며, 특히 독일은 많은 PtG 기술 및 현장 응용 연구를 수행했으며 이 분야에 대한 중국의 연구는 아직 초기 단계에 있다. 두 팀은 세계적인 진전 중국과 독일 간의 기술 현황을 토대로, 기술 및 경제 영향, 생태 영향, 중국에서의 적용 기회 및 도전 과제, 향후 연구 및 개발 우선 과제에 대한 상세한 분석 및 전망을 발표했다. 일련의 결과는 PtG 지질 에너지 저장 기술의 경제성이 기존의 에너지 저장 기술보다 경쟁력이 있음을 보여준다. 또한 현재 중국의 탄소 포집 저장(CCS, Carbon Capture and Storage) 및 천연 가스 지하 저장의 현장 시연 및 현장 적용은 중국에서 이 기술을 적용하기 위한 강력한 이론 및 실제 기반을 제공 할 수 있지만, 현장 선택, 에너지 효율성, 환경 위험 등의 기술적 도전도 있어 더 연구가 필요한 실정이다. 중일 - 독일 협력에 관한 최신 연구 결과가 Renewable & Sustainable Energy Reviews저널의 온라인판에 게재되었습니다. 연구 결과는 중국 CDM 기금 (제 2013085 호)과 중국 유학기금위원회 (제 201804910875 호)가 공동으로 기금을 지원했다. |
