수소는 온실 가스나 오염 물질을 배출하지 않기 때문에 화석 연료에 대한 깨끗한 대안입니다. 그러나 수소를 대량으로 생산하고 다양한 부문에 적용하는 것은 길고 어려운 작업입니다. 아래로 스크롤하여 수소 에너지 시장, 다양한 응용 분야 및 미래 전망에 대해 알아보세요.
글로벌 수소발전 시장
글로벌 수소 발전 시장은 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다. 10.5% 263.5년까지 2027억 달러로 성장할 전망입니다. 항공우주 산업에서 전기 자동차와 로켓의 연료 전지에 대한 수소 수요가 증가하면서 시장이 앞으로 나아가고 있습니다.
또한, 국가들이 2050년까지 세계 탈탄소화를 달성하겠다고 약속한 경제 정책이 시장 성장을 촉진했습니다. 2020년 유럽 연합은 독특한 수소 녹색 수소 생산 이니셔티브를 지원하는 정책.
아시아 태평양 지역은 가장 큰 시장으로 추산됩니다. 수소 2022년 세대로 중국이 가장 큰 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. Siemens Energy(독일), ENGIE(프랑스), Linde plc(아일랜드)가 이 분야의 주요 글로벌 기업입니다.
이 기사에서는 투자자가 에너지원으로서의 수소, 그 응용 분야 및 미래에 대해 알아야 할 모든 내용을 다룹니다.
수소 란?
수소는 자연적으로 발생하는 가스이며 가장 풍부한 화학 원소 중 하나로 우주 질량의 75%를 차지합니다. 메탄에 비해 환경 친화적인 대안입니다. 물, 동물, 식물, 인간 모두 다음을 포함합니다. 수소 원자. 거의 모든 생명체에서 발견되지만, 가스로서의 수소는 매우 희소합니다.
수소 핵 에너지, 바이오가스, 천연 가스, 태양광 및 풍력과 같은 재생 에너지를 포함한 다양한 자원에서 생산될 수 있습니다. 그러나 가장 큰 과제는 기업에 연료를 공급하기 위해 대규모로 수소를 가스로 활용하는 것입니다.
수소가 미래에 필수적인 것으로 여겨지는 이유는 무엇입니까?
수년 동안 천연가스는 가정과 사업장에서 난방과 전기를 공급하는 데 사용되었습니다. 미국에서는 47% 영국의 가구 중 36%는 가스에 의존하고 있으며, 85%는 전기에 의존합니다.
메탄은 석유와 가스전에서 추출한 천연가스의 주요 구성 요소입니다. 산업계는 천연가스를 계속 사용해 왔는데, 이는 쉽게 구할 수 있고, 비용 효율적이며, 많은 국가가 난방과 전기 생산에 역사적으로 의존해 온 가장 더러운 화석 연료인 석탄에 대한 깨끗한 대안이기 때문입니다.
천연가스를 태우면 귀중한 에너지를 생산하지만 대기 중으로 이산화탄소를 방출하여 기후 변화에 기여합니다. 반면 수소는 부산물로 수증기만 방출합니다.
녹색 수소는 회색 수소, 청색 수소와 어떻게 다릅니까?
블루 수소는 두 가지 다른 방법을 통해 재생 불가능한 자원을 사용하여 생산됩니다. 가장 일반적인 방법은 증기 메탄 개질로, 대량의 수소를 생산하고 대부분의 세계 생산량을 차지합니다. 이 방법에서는 개질기를 사용하여 고온 고압의 증기를 메탄과 니켈 촉매와 반응시킵니다.
두 번째 방법은 산소, 이산화탄소 또는 증기가 메탄과 반응하여 수소를 생성하는 자동 열 개질입니다. 이 두 가지 방법의 단점은 탄소가 부산물로 존재하여 이 탄소를 포집하고 저장하기 위해 탄소 포집 및 저장이 필요하다는 것입니다.
또는, 녹색 수소는 전기를 사용하여 물 분자에서 수소를 분리하는 전해조에 전력을 공급하여 생산할 수도 있습니다. 이렇게 하면 순수한 수소가 생성되고 부산물이 발생하지 않습니다. 전기를 사용하는 것의 추가 이점은 과도한 전기를 전기 분해로 전환할 수 있으므로 미래의 에너지 요구 사항에 저장할 수 있는 수소 가스를 생산하는 데 사용된다는 것입니다.
마지막으로 회색 수소는 화석 연료에서 생산되며 비교적 저렴하고 일반적으로 비료를 만드는 데 사용됩니다. 불행히도 회색 수소 1kg이 생산될 때마다 10kg의 이산화탄소가 대기 중으로 방출됩니다. 결과적으로 수소의 가장 재생 불가능한 형태로 간주됩니다.
수소의 용도
수소 다양한 응용 분야가 있으며 다양한 산업 공정에 사용됩니다. 미국에서는 거의 모든 수소가 석유 정제, 식품 가공, 비료 생산 및 금속 처리에 사용됩니다. 이 나라의 석유 정유소는 수소를 사용하여 연료의 유황 함량을 줄입니다.
우주 탐사에 사용됨
미국 항공우주국(NASA)은 1950년대부터 수소를 로켓 연료로 사용해 왔습니다. NASA는 수소 연료 전지로 우주선 전기 시스템에 전력을 공급한 최초의 회사였습니다.
수소연료전지는 전기를 생산한다
산소와 수소 원자를 결합함으로써, 수소 연료 전지는 전기를 생성합니다. 배터리와 마찬가지로 수소는 전기화학 셀에서 산소와 반응하여 전기를 생성합니다. 다양한 용도로 사용할 수 있는 다양한 유형의 연료 전지가 있습니다.
작은 연료 전지는 휴대전화와 컴퓨터에 전력을 공급할 수 있습니다. 반면, 대형 연료 전지는 전력망에 전력을 공급하고, 건물에 비상 전력을 공급하고, 전력망에 연결되지 않은 지역에 전기를 공급할 수 있습니다.
2021년 현재 미국에는 166개 매장에서 약 113개의 연료 전지 전기 발전기가 운영 중이며, 총 용량은 약 260메가와트(MW)입니다. 약 16MW의 발전 용량을 갖춘 Bridgeport(Connecticut) Fuel Cell은 단일 연료 전지 발전 시설 중 가장 큽니다.
다음으로 큰 시설인 델라웨어의 Red Lion Energy Center는 발전 용량이 6MW입니다. 이러한 운영 연료 전지의 거의 대부분은 파이프라인 천연가스를 수소원으로 사용하는 반면, 다른 연료 전지는 매립지 가스와 바이오가스를 사용합니다.
발전소에서 사용
사용에 대한 관심이 커지고 있습니다 수소 미국의 발전소에서. 여러 발전소가 연소 가스 터빈에서 천연 가스-수소 연료 혼합물로 작동하고자 한다고 발표했습니다. 예를 들어, 오하이오주의 485MW Long Ridge Energy Generation 시설은 95% 천연 가스/5% 수소 연료 혼합물로 작동하는 가스 연소 터빈을 보유하고 있으며, 재생 가능한 자원을 사용하여 생산된 100% 녹색 수소를 사용할 계획입니다.
또 다른 사례는 유타주에 있는 인터마운틴 파워 에이전시(Intermountain Power Agency) 공장입니다. 이 공장은 기존 석탄 화력 발전소를 처음에는 최대 30%의 수소를 사용하고 결국에는 100% 친환경 수소를 사용할 가스 연료 발전소로 전환할 계획입니다.
차량에 사용
1992년 에너지 정책법에 따라 수소 차량 연료의 대안으로 여겨진다. 수소에 대한 관심이 커지고 있는데, 그 이유는 무공해 차량에서 연료 전지에 전력을 공급할 수 있고, 고효율의 잠재력이 있으며, 국내 생산에 유망한 잠재력을 자랑하기 때문이다.
연료 전지는 화석 연료로 구동되는 내연 기관보다 2~3배 더 효과적일 수 있습니다. 수소는 내연 기관에 연료를 공급하는 데에도 사용할 수 있지만, 질소 산화물을 방출합니다.
오늘날 수소 연료 차량은 다음과 같은 이유로 줄었습니다. 연료 전지들 비싸고, 수소 연료 충전소의 수가 제한적입니다. 미국에는 약 48개의 수소 충전소가 있으며, 거의 대부분이 캘리포니아에 있습니다.
녹색 수소 경제로 전환하는 국가
호주: 호주는 녹색 수소 시장에서의 영향력이 미미함에도 불구하고 다양한 조직과 협력하여 재생 가능 수소 생산을 촉진하는 태양광 및 풍력 프로젝트를 개발해 왔습니다.
Canada: 캐나다는 민간 및 공공 부문의 공동 파트너십과 투자 덕분에 수소 및 연료 전지 부문이 번창하고 있습니다. Ballard Power Systems 및 Hydrogenics와 같은 이 부문의 글로벌 기업도 캐나다에 본사를 두고 있습니다.
중국: 이 나라에서는 수소 차량에 대한 세금이 면제되고, 수소는 교통 수단의 탈탄소화의 잠재적 수단으로 여겨진다. 또한, 우한은 최소 100개의 연료 공급 시설을 개방할 계획이기 때문에 수소 도시로 여겨진다. 연료전지 자동차용 스테이션 2025에 의해.
일본: 일본은 자동차 제조업체인 Toyota와 Honda 덕분에 수소 연료 전지 제조에서 세계적 선두주자입니다. 이 나라는 또한 액화 천연 가스에서 녹색 수소로 전환하기를 간절히 원하고 있습니다.
수소의 미래
수소 수요
단기적으로, 수소 탈탄소화에 대한 사회적 압력이 있는 분야에서 사용될 것입니다. EU의 소비재 회사는 재생 에너지원에 점점 더 관심을 갖고 있습니다.
수소는 가까운 미래에 산업용 원료와 전기 생산을 탈탄소화할 것으로 기대됩니다. 장기적으로 수소에서 파생된 암모니아와 합성 탄화수소 연료의 생산은 항공과 같이 가장 줄이기 어려운 부문의 탈탄소화를 가능하게 할 것입니다.
수소 공급
사용 수소 녹색 수소 비용이 상당히 떨어지면 더 흔해질 것입니다. 단기적으로 가격이 높으면 청색 수소가 수요를 충족하는 데 사용될 가능성이 가장 큽니다.
수소분배
수소를 공급하기 위한 효율적인 유통 시스템이 구축될 것이며, 여기에는 잘 연결된 파이프라인과 선박 및 트럭이 포함됩니다. 전담 수소 네트워크는 현재의 천연가스 네트워크만큼 널리 분포되지 않을 것이며, 트럭을 통한 수소 분배가 필요할 것입니다. 파이프라인과 선박을 통한 수입은 국내 수요를 충족하는 데 중요할 것입니다.
높은 운송 비용을 감안할 때, 저렴한 재생 전기로 생산된 현지 수소는 수입 수소에 비해 경쟁력을 유지할 것입니다. 수소 수요가 증가함에 따라 파이프라인 구조를 통한 중앙 집중식 생산에서 대규모 저장으로의 전환이 더욱 매력적으로 느껴질 것입니다.
정책 관점
유럽은 수소 산업을 주도하여 다른 지역에서 새로운 기회를 열어갈 가능성이 가장 큽니다. 예를 들어 아시아에서는 전해조와 연료 전지를 생산하고 중동과 북미에서는 재생 가능 자원을 수출할 수 있습니다.
단기 수소 공급을 위해 전해조와 연료 전지의 비용을 낮춰야 합니다. 그러나 수소는 항상 화석 연료보다 비쌀 것이므로 경쟁력을 갖추기 위한 정책적 인센티브가 필요합니다.
