가스 보일러를 히트펌프로 교체하는 것이 독일 가스 소비를 줄이는 가장 빠른 방법입니다.

Apr 27, 2023

커뮤니케이션 지구 및 환경 4권, 기사 번호: 56(2023) 이 기사 인용

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러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 화석가스 공급 안보가 붕괴되었습니다. 가스 생산 및 운송을 이전하기 위한 결정이 너무 시급해져서 파리 기후 협약을 훼손하는 새로운 장기 계약이 임박했습니다. 여기에서 우리는 파리 협약을 충족하기 위한 결정적인 조치를 취하면서 재생 가능 전기의 추가와 열 펌프 설치가 공급 위험을 줄이기 위해 충분한 가스를 얼마나 빨리 대체할 수 있는지 시뮬레이션합니다. 독일을 예로 들어 우리의 상향식 모델링은 가스 화력 발전소의 부하 시간을 줄이는 것 외에도 열 펌프 설치가 가스 소비를 줄이는 가장 빠른 방법 중 하나라는 기술 경로를 보여줍니다. 목표한 노력을 통해 2025년까지 러시아 연방에서 생산되는 가스의 최대 60%를 열 펌프 및 그리드 확장으로 대체할 수 있으며, 석탄의 단계적 폐지와 e-모빌리티 도입이 여전히 실행 가능할 만큼 충분한 전력을 사용할 수 있습니다.

산업화 이전 수준보다 지구 평균 기온이 1.5°C 이상 상승하는 것을 방지하려면 지구 에너지 시스템의 신속한 화석 제거가 필요합니다1. 전력 부문에서 이를 비용 효과적으로2 달성하기 위해 허용되는 경로는 화석 연료를 주로 광전지(PV), 풍력 및 다양한 재생 가능 에너지원으로부터의 추가 균형으로 신속하게 대체하는 것입니다3. 온실가스 배출을 유발하는 또 다른 에너지 부문은 난방입니다4. 난방 시 배출을 줄이는 것은 건물의 단열, 태양열, 가스 및 오일 보일러를 에너지 시스템의 화석 제거를 위한 주요 구성 요소로 간주되는 재생 가능한 전기로 구동되는 열 펌프5,6로 교체하는 등 다양한 수단을 동시에 통해 달성해야 할 수 있습니다3 ,7,8. 열의 효과적인 사용을 위해서는 더욱 의식적인 소비자 행동9, 산업 폐열, 태양열 및 지열 에너지 사용을 기반으로 한 지역난방 네트워크와 다양한 저장 기술10이 중요합니다. 난방을 위한 목재, 펠릿 및 기타 바이오매스의 확장은 제한적이며 종종 지속 불가능합니다11. 재생 가능한 수소는 전기 가격의 절반 가격으로 공급해야 하고(그러나 동일한 양의 수소를 생산하려면 약 3배의 전기가 필요함) 총 시스템 비용이 히트펌프보다 약 2배 높습니다12,13. 이러한 다양성으로 인해 열 발생은 전기보다 통합 평가 모델4에서 더 다양한 개발 경로에 할당되었습니다.

최근 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 화석가스 공급 안보가 갑자기 중단되었습니다. 생산과 물류 모두를 이전하기 위한 결정이 너무 시급해져서 새로운 장기 계약이 파리 기후 협약을 훼손할 위협을 받고 있습니다14. 본 백서에서 우리는 파리 협약을 충족하기 위한 결정적인 조치를 취하면서 공급 위험을 줄이는 경로를 개발합니다. 우리는 가장 빠른 방법 중 하나가 열 펌프를 설치하는 것이라고 가정합니다. 열 펌프는 계획 및 승인 절차가 거의 필요하지 않고 PV와 유사한 모듈식이기 때문입니다. 그러나 열 펌프는 가스 화력 발전의 대체와 동일한 재생 가능 전력을 놓고 경쟁합니다. 또한 태양광, 풍력 발전이 부족한 겨울철에는 히트펌프용 전력을 가스화력발전소에서 공급해야 하는 경우가 많다. 따라서 이러한 방식으로 얼마나 많은 가스를 대체할 수 있는지는 불분명하며, 특히 열 펌프가 비효율적으로 작동할 수 있는 건물의 단열 수준이 보통인 경우에는 더욱 그렇습니다. 따라서 우리는 독일의 전력 생산뿐만 아니라 건축 자재, 산업 분야의 가스 소비량을 시간별 해상도로 모델링합니다. 화석가스를 재생에너지 전력으로 최대한 대체하는 것이 우선입니다. 필요한 데이터에 대한 접근이 널리 이용 가능하고 난방이 주로 천연가스(50%)와 석유(25%)15를 기반으로 하기 때문에 우리는 독일을 사례 연구로 사용합니다. 그러나 우리의 방법론과 결과는 다른 온대 국가에도 광범위하게 적용 가능합니다.