10년 안에 태양열이 미국 전력의 30~50%를 공급한다.

 

때는 2035년이다. 해가 뜨고 8시간 동안 방해 없이 잠을 자고 나면 상쾌하게 깨어난다. 당신은 아침 햇살이 머지않아 깨끗하고 배출가스 없는 태양 에너지로 움직이는 세상을 밝힐 것이라는 것을 알고 아기처럼 잠을 잤다.

 

태양광 발전의 부상

오늘날 미국은 전체 전력의 4%만을 태양광에서 생산하지만 재생 가능한 자원은 증가하고 있다. 2016년 이후 미국 내 태양광 설치 건수는 5배 증가했다.

미국은 이러한 추진력을 계속 이어가서 2050년까지 완전히 탈탄소화된 에너지 부문으로 가는 길의 이정표로서 10년 안에 태양열이 미국 전력의 30~50%를 공급하는 지점에 도달하기를 희망한다.

우리가 그 목표에 도달할 수 있는 방법을 알아보기 위해 미국 태양광 발전의 역사와 태양광 발전의 미래로 우리를 이끌 수 있는 추세를 간략하게 살펴보겠다.

 

우리가 있었던 곳

우리가 가는 곳은 (아마도)

전체적으로 미국의 500만 개 태양광 발전 시설은 179기가와트(GW) 이상의 전기를 생산할 수 있다. 현재 추세를 바탕으로 SEIA는 미국의 총 태양광 발전 용량이 2034년까지 673GW로 급증하여 1억 가구에 전력을 공급할 수 있을 만큼 충분한 전력을 공급할 것이라고 주장한다.

 

하지만 미국은 2035년까지 100% 청정 전기 공급이라는 바이든 행정부의 목표를 달성하기 위해 그보다 더 나은 조치를 취해야 할 것이다. 그때까지 에너지부(DoE)는 그리드를 탈탄소화하려면 1테라와트(1,000GW)의 태양광 발전 용량이 필요할 것으로 예상한다. 이는 태양광 발전만으로 미국 전력 수요의 30~50%를 충족할 수 있는 양이다.

 

그럼 거기까지 어떻게 갈까?

효율성 향상

최근 태양광 설치의 급증이 전적으로 기후 변화를 막으려는 미국인의 열망에 의해 주도되었다고 생각하는 것은 좋지만 현실은 아마도 환경주의보다는 경제와 더 관련이 있다는 것이다. 태양광은 현재 가장 저렴한 에너지 옵션일 뿐이다.

청정 에너지 전환에 초점을 맞춘 NGO인 규제 지원 프로젝트(Regulatory Assistance Project)의 유럽 프로그램 책임자인 얀 로즈노우(Jan Rosenow)는 “비용 궤적을 보면 정말 놀랍다.”라고 말했다.

태양광 기술의 개선은 비용 절감의 주요 동인이었다. 태양광 패널이 햇빛을 전기로 변환하는 데 더욱 효율적이게 되면서 태양광 발전의 와트당 비용이 감소했다.

올해 초 DoE는 태양전지 성능 개선을 위한 아이디어를 가진 연구자들에게 2천만 달러의 자금 지원 기회를 발표했으며, 태양광 R&D에 계속 투자함으로써 미국은 태양광 비용을 더욱 낮추는 기술 혁신을 촉진할 수 있다.

신뢰성 향상

태양광은 화석 연료보다 깨끗하고 저렴하지만 신뢰성 측면에서 석탄 및 천연 가스와 경쟁할 수 없다. 전기가 필요할 때마다 이를 태울 수 있지만(“전송 가능한” 소스) 태양을 강제로 공급할 수는 없다. 365일 24시간 빛난다.

낮 동안 잉여 태양에너지를 배터리에 저장해 해가 진 후에 사용할 수 있지만, 현재 일부 태양광 발전소에서 사용하는 리튬 이온 배터리는 며칠 또는 최대 몇 주 동안만 충전을 유지할 수 있어 사용할 수 없다. 햇빛의 계절적 변화를 설명하기 위한 것이다. 또한 비용이 많이 들고 시간이 지남에 따라 성능이 저하된다.

그러나 리튬 이온 배터리가 태양열 저장을 위한 유일한 옵션은 아니며, 2024년에 DoE는 잉여 태양열 및 풍력을 저장하기 위한 대안을 모색하는 데 초점을 맞춘 7,500만 달러 규모의 R&D 시설인 GSL(Grid Storage Launchpad)을 열 계획이다. 여기에는 흐름 배터리, 열 배터리, 심지어 AI의 도움으로 만들어진 새로운 종류의 배터리도 포함될 수 있다.

"그리드 스토리지 런치패드(Grid Storage Launchpad) 시설은 전국의 연구원과 업계를 한데 모아 전력망을 현대화하고 유연성을 추가하며, 저장 기술을 발전시키고, 청정 에너지 사용을 촉진할 것이다"고 에너지부 장관 제니퍼 M. 그랜홀름(Jennifer M. Granholm)이 말했다.

관료주의를 잘라내야 한다.

효율적이고 신뢰할 수 있는 태양광 기술은 연구실을 벗어나지 않으면 누구에게도 소용이 없으며, 현재 태양광 발전 시스템 배치 승인을 확보하는 과정은 시간이 많이 걸리고 복잡할 수 있다.

모든 수준의 정부에서 개혁을 허용하면 DoE의 국립 재생 에너지 연구소에서 개발한 자동화된 허가 플랫폼인 SolarAPP+와 같은 기술과 마찬가지로 주거용 태양광 장치를 설치하려는 주택 소유자의 경우 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다.

태양열 발전소를 건설하고 이를 기존 전력망에 연결하기 위한 승인을 확보하는 것은 훨씬 더 어려울 수 있지만 개혁을 허용하는 것도 도움이 될 수 있다. 예를 들어 환경 품질 위원회(Council on Environmental Quality)는 국가 환경 정책법(National Environmental Policy Act)을 업데이트하여 이를 더 쉽게 만들었다. 태양광 개발자가 프로젝트에 대한 환경 검토를 완료할 수 있도록 한다.

"이 규칙은 환경 검토에 대한 시간 및 페이지 제한을 모두 구현하고 기관이 허가 프로세스에 대해 보다 협력적인 접근 방식을 취할 수 있도록 승인한다. 규칙은 또한 영향이 적은 인프라 프로젝트에 대한 긴 검토를 방지하여 귀중한 기관 자원을 확보해야 한다."고 SEIA의 회장 겸 CEO인 애비게일 로스 호퍼(Abigail Ross Hopper)는 말했다.

Berkeley Lab은 2023년 태양광 산업 전문가를 대상으로 조사한 결과 허가가 프로젝트 지연의 주요 원인인 것으로 나타났다.

 

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미국과 2035년까지 100% 청정 전기 목표 사이에 가장 큰 장애물 중 하나는 화석 연료 산업이 태양 에너지 및 기타 형태의 재생 에너지 배치를 방지하기 위해 적극적으로 노력하고 있다는 사실이다.

작가이자 기후 운동가인 빌 맥키벤(Bill McKibben) “우리는 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 더 많은 태양광 발전을 구축하고 있지만 기후 변화의 물리학을 따라잡을 만큼 빠르지는 않다.”라고 말했다. "기술적으로나 재정적으로 가능하지만 화석 연료 산업의 계속되는 반대로 인해 모든 것이 느려지고 있다."

이러한 반대 중 일부는 정책에 초점을 두고 있다. 2022년에 화석 연료 산업은 종종 태양광 산업 성장에 도움이 되는 법안을 방지하려는 목표로 로비에 1억 2,440만 달러를 지출했다. 민간 시민들은 지역사회에서 제안된 재생 에너지 프로젝트에 반대한다.

그럼에도 불구하고 미국에서 화석 연료(특히 석탄)가 생산하는 전기의 비중은 감소하고 있는 반면, 태양광 및 기타 청정 에너지원은 증가하고 있다. 그것을 중지한다.

지금 임무? 장애물을 극복하기 위한 혁신, 배치를 촉진하는 정책 지원, 지역사회에 정확한 정보 홍보를 통해 태양열 및 풍력, 원자력, 지열과 같은 기타 청정 에너지원의 채택을 가속화한다.