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마이크로 하이드로를 아시나요?
물은 고대 그리스인들이 사용한 물레방아에서부터 남미와 중국의 거대한 수력 발전 댐에 이르기까지 수천 년 동안 에너지의 원천이었습니다.
물의 흐름을 사용하여 터빈을 돌리고 전기를 만드는 댐은 전 세계적으로 일반적이며 도시를 위한 탄소 제로의 안정적인 전력을 생산합니다.
수력 발전은 현재 세계에서 가장 큰 재생 가능 전력 공급원으로 설치된 용량의 1,200GW 또는 전 세계 전력의 17%를 차지합니다.
그러나 최근까지 잠재적인 힘의 원천으로 무시된 방대한 물 자원이 있습니다. 그것은 바로 저번 포스팅에서 의견을 낸 내용입니다.
도시와 마을에는 수 마일의 식수와 하수관이 그 아래로 흐르고 있습니다. 미국에서만 120만 마일의 식수 관이 있다고 합니다.
이제 마이크로 수력 기술은 특별히 설계된 파이프 내 터빈을 사용하여 이러한 물 낙차와 흐름을 통해서 에너지를 수집하기 시작했습니다.
Lucid Energy라는 회사에서 Lucid Pipes라고 하는 마이크로 수력 파이프 내 터빈 시스템을 사용하여 미국 여러 도시에서 전력을 생산하고 있습니다.
이는 식수 네트워크의 압력 방출 밸브를 대체하여 이전에 낭비되었던 에너지를 활용할 수 있습니다. 2015년에 Lucid는 전력 구매 계약을 체결한 최초의 마이크로 하이드로 회사가 되었고 전력망에 에너지를 판매하기 시작했습니다.
이는 이전에 주로 시험 또는 소규모로 사용되어왔지만, 기술의 발전으로 물 공급 업체의 대규모 에너지 수요를 맞추기 위해 에너지를 생성하는 마이크로 하이드로의 큰 성과를 이루었습니다.
발아래로 흐르는 물을 활용하는 것은 당연한 것처럼 보이지만 엄청난 기술이 도약한 것입니다. 파이프 내 터빈은 저수지가 저장에 사용되는 마을과 도시에서 흔히 볼 수 있는 중력 공급 수로에 배치할 수 있습니다.
물이 시스템을 통과할 때 많은 속도가 증가하여 압력이 발생합니다. 현재 이것은 위치 에너지를 열로 방출하여 에너지를 발생시키는 것 대신 낭비하는 감압 밸브를 사용하여 제어됩니다.
Lucid Pipe와 같은 기술 시스템은 이와 같은 밸브를 배치하여 사용하고 있습니다. 물이 구형 터빈을 통과하면서 회전하면서 발전기가 돌아가 전기를 생성합니다.
단순한 개념처럼 보이지만 물 흐름의 중요성은 이러한 터빈이 어떤 식으로든 공급 또는 운송에 영향을 미치지 않으면서 에너지를 생산해내야 합니다.
Lucid는 자사의 기술이 물의 이동을 방해하지 않으며 하루 24시간 일정한 속도로 계속 회전할 수 있다고 주장합니다. 현재 미국 오리건주의 포틀랜드시는 2015년에 170만 달러 프로젝트의 목적으로 Lucid Pipes를 사용하기 시작했습니다.
현재 도시에는 50개의 파이프가 설치되어 연간 1,100M Wh의 전기를 생산하고 있습니다. 이는 도시의 약 150가구에 전력을 공급하기에 충분합니다.
다른 곳에서는 많은 회사가 유사한 파이프 기술을 개발하고 테스트하고 있다고 합니다. Soar Energy는 오레곤과 하와이에 터빈을 설치했으며, Nova Scotia의 Halifax는 2014년에 캐나다 최초의 파이프 내 수력 발전을 활용한 도시가 되었습니다.
30개의 주택을 보유하고 있으며 연간 $ 29,000의 수익을 창출한다고 합니다. 뉴욕주 리치먼드에서 뉴욕에 본사를 둔 Rentricity 는 2017년 관개 시스템 내에서 마이크로 수력 터빈의 시험을 성공적으로 완료했습니다.
유럽에서 Scottish Water는 2012년에 2,000만 파운드의 파이프 내 수력 발전 계획을 시작했습니다. 터빈을 물 및 폐수 처리 공장에 배치하여 수처리 전력 비용을 10% 절감했습니다.
세계가 점점 도시화하고 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 소규모 재생 가능 전력원도 수요가 증가하고 있습니다.
마이크로 하이드로는 수력 발전 댐처럼 큰 수력을 제공하지 않을 수 있지만, 이전에 낭비된 자원을 최대한 활용하는 지역적 솔루션을 제공합니다.
전 세계에서 진행 중인 대부분 프로젝트는 생성된 에너지를 사용하여 수도 시스템 운영 자체에 필요한 에너지를 만들어 냅니다.
예를 들어 캘리포니아에서 소비되는 전기의 20%는 지하수 펌핑, 수처리 및 물 재활용에 필요한 주 수도 부문에서 사용됩니다.
물 부문의 큰 에너지 요구 사항은 비용이 많이 들고 그리드 시스템에 부담을 줄 수 있으며, 그중 상당수는 이미 수요 증가로 어려움을 겪고 있습니다.
따라서 Scottish Water와 같은 회사가 이를 개선하기 위해 풍력 및 태양열과 함께 파이프 내 마이크로 수력 기술로 전환한 것은 놀라운 일이 아닙니다.
대규모 프로젝트와 달리 마이크로 하이드로는 지역 환경에 해로운 영향을 미치지 않습니다. 탄소 중립적인 동력원임에도 불구하고 수력 발전은 종종 물을 전환하고 수면을 변경하여 댐을 둘러싼 생태계를 손상한다는 비판을 받습니다.
세계가 더 뜨거워지고 가뭄이 더 흔해 짐에 따라 수력 발전도 향후 몇 년 안에 흔들릴 것으로 예상합니다. 특히 아프리카 국가들은 대규모 수력에 계속 의존할 경우 엄청난 정전을 겪을 것으로 예상합니다.
따라서 에너지 안보를 위해서는 태양광, 풍력과 같은 기술과 마이크로 수력과 같은 소규모 기술을 포함하는 다각화가 필수적입니다.
Lucid Pipes 50개 만으로 150개의 가정에 전력을 공급할 수 있습니다. 그러나 포틀랜드에는 거의 30만 가구가 있으므로 이 터빈을 사용하여 도시 전체에 전력을 공급하려면 100,000개의 시스템이 필요합니다.
결합하면 수압 수준에 부담을 줄 수 있으며, 이는 더 큰 도시에서 더욱 악화할 수 있습니다. 이 문제로 인해 마이크로 하이드로가 결코 주요 전원이 될 수는 없지만, 기술은 의심할 여지 없이 에너지에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
수요가 증가함에 따라 가능한 한 많은 폐기물 에너지를 청소하는 것이 점점 더 필수가 될 것입니다. 마이크로 하이드로는 수도 망이 개조를 선택하는 경우 일관되고 예측 가능한 탄소 중립 전력을 위한 기회를 제공합니다.