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왜 수소인가?
우리는 수소가 캘리포니아의 탈탄소화 미래에 중요한 역할을 할 것이라고 믿습니다. 가스 시스템을 탈탄소화하는 것 외에도 수소와 같은 제로 탄소 연료를 사용하면 전기화하기 어려운 영역에서 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
수소는 연료, 재생 가능 천연가스(RNG)의 공급원료 또는 천연가스와 혼합 시 무탄소 에너지 운반체로서 PG&E와 관련이 있습니다. 당사는 통합 천연가스 및 전기 사업을 활용하여 연료 전지 전기 자동차(FCEV), 전기 마이크로그리드용 연료, 기존 발전소 및 가전제품의 연소와 같은 수소 응용 분야를 탐색할 것입니다. 수소는 PG&E가 2040년에 탄소 에너지 시스템을 0으로 만드는 것을 목표로 하는 방법 중 하나로, 캘리포니아의 탄소 중립성 목표보다 5년 앞섭니다.
수소-인피니티 프로젝트
PG&E와 당사의 협력자들은 수소에서 무한대까지 또는 H2∞라고 하는 미국에서 가장 포괄적인 엔드 투 엔드 수소 가스 전송 시설을 출범했습니다. 이는 격리된 전송 파이프라인 및 저장 시스템에서 수소와 천연 가스를 혼합합니다. 130에이커 규모의 이 시설은 캘리포니아주 로디에 건설될 예정이며 수소 생산 경로, 파이프라인 운송, 저장 및 궁극적으로는 로디 에너지 센터 발전소에서의 연소를 위한 운영 입증의 지평 역할을 할 것입니다.
H2∞는 상당한 재생 가능 전력을 포함하는 현지 전기 그리드로 보완된 현장 재생 가능 에너지로 구동되는 청정 수소를 사용할 것입니다. 수소 생산을 위한 수원은 로디의 화이트 슬라우수 처리 시설입니다. 지역 용수 공급에 영향을 주지 않으면서 재생수를 제공할 수 있습니다.
녹색 수소는 운송 시장, 특히 중장비 차량, 선박 및 철도의 연료를 포함하여 몇 가지 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다. 수소는 계절 에너지 저장 용도로도 매우 적합하며, 수소-천연 가스 혼합물은 기존 가스 기기에 직접 사용하는 것으로 고려되고 있습니다.
PG&E는 유통 압력 프로젝트와 최종 용도에 초점을 맞춘 다른 캘리포니아 파이프라인 운영자의 시연을 지원합니다. 당사의 프로젝트와 함께, 주 전역의 수소 주입 표준을 준비하기 위해 기존 천연가스 인프라로의 수소 혼합의 모든 측면을 다룹니다.
수소에서 무한대까지 개요
우리의 목표는 2027년 말까지 수소 프로젝트를 운영하여 향후 몇 년 내에 잠재적인 미래 단계를 달성하는 것입니다.
H2∞는 독립형 복수공급, 다방향 및 폐쇄 천연가스 전달 파이프라인 시스템(테스트 루프)에서 다양한 수준의 수소 및 천연가스 혼합물을 연구할 것입니다. 여기에는 다양한 빈티지 가스 파이프를 테스트하고 2030년까지 기존 시스템에 혼합할 수 있는 수소의 안전한 수준을 알려주는 것이 포함됩니다. 이 시설은 최소 10년 동안 운영될 계획이며, 활성 자산으로 무기한 연장될 예정입니다.
향후 범위
프로젝트의 향후 단계에는 다음이 포함될 수 있습니다.
- 풀스케일 장비 호환성, 누출 테스트, 풀스케일 재료 및 무결성 테스트 테스트를 수행할 수 있는 풀스케일 오프라인 테스트 시설입니다. 이 시설은 가스 산업이 실험실 연구 규모를 확대하는 과정에서 인정한 격차를 메울 수 있습니다.
- 시험 실험실 및 워크숍을 포함하는 실험실. 이를 통해 실험실 규모의 테스트를 통해 전체 규모 및 실시간 테스트 프로그램보다 앞서 연구 및 테스트 프로그램을 지원할 수 있습니다. 또한 전체 규모 시험 전, 시험 중, 시험 후에 장비 및 샘플에 대한 조사 및 검사를 지원할 수 있습니다.
- 교육 및 훈련 시설에는 전담 교실과 지식 배포 및 공공기관 인력을 위한 안전/운영 훈련을 위한 추가 훈련 영역이 포함됩니다.
- 수소-천연 가스 혼합을 분리하고 공급업체 기술 및 민감한 고객 장비에 대해 달성 가능한 순도를 입증하기 위해 혼합 제거 기술을 테스트하는 혼합 제거 영역. 이렇게 하면 수소 연료 스테이션(현장 압축 저장 장치 포함)에 순수 수소 공급을 공급하여 헤비 듀티, 경량 및 버스 차량 차량에 적합할 수 있습니다.
- 수소 천연가스 블렌드를 Lodi Energy Center 발전소에 공급하여 연소를 통해 전기를 생산하는 상호 연결 파이프라인.
- 통제된 천연 가스 및 수소 혼합 환경에서 신규 및 기존 파이프라인 자산 평가.
- 대부분의 전송 자산을 테스트하고 지속적인 연구 및 혁신 공간을 창출합니다.
- 수소 혼합 시스템에 대한 실무 운영 경험을 통해 운영, 유지보수 및 안전에 대한 전문 지식을 개발하고 직원을 교육합니다.
- 가스 파이프라인 및 에너지 공급 시스템의 미래를 향한 혁신과 발전을 장려합니다.
- 천연가스 시스템에서 저탄소 수소로 화석 천연가스를 대체할 수 있는 능력을 보여줌으로써 기후 목표에 도달함으로써 기후 변화에 긍정적인 영향을 미칩니다.
- 지역사회 지도자, 고객 및 대중에게 수소를 무탄소 연료로 사용하는 것과 에너지 시스템의 탈탄소화에 도움이 되는 역할에 대해 교육하고 정보를 제공합니다.
추가 수소 작업
캘리포니아 수소 허브
PG&E의 수소-인피니티 프로젝트의 보완 이니셔티브는 캘리포니아 수소 허브입니다.
2023년 10월 13일에 발표된 바와 같이, 미국 에너지부(DOE)는 청정 에너지와 친환경 일자리 창출에 초점을 맞춘 프로젝트를 구축하고 확장하기 위해 캘리포니아에 최대 12억 달러를 지급했습니다. 목표는 2045년까지 탄소 경제 순제로를 달성하는 것입니다.
캘리포니아는 DOE의 지역 청정 수소 허브(H2Hubs)의 7개 상 수상자 중 한 명입니다. H2Hubs 청정 수소 생산자, 소비자 및 연결 인프라로 구성된 전국 네트워크를 형성합니다. 이들은 깨끗한 수소의 생산, 보관, 전달 및 최종 사용을 지원합니다. 이들은 함께 다음을 수행해야 합니다.
- 연간 3백만 미터톤의 수소 생산
- 2030년 미국 수소 생산 목표의 거의 1/3에 도달
- 총 미국 탄소 배출량의 30%를 차지하는 탈탄소화가 어려운 산업 부문의 배출량 감소
- 매년 최종 용도에서 2,500만 미터톤의 이산화탄소(CO2) 배출량을 줄이며, 이는 연간 550만 대의 가스 구동 자동차 배출량과 거의 동일한 양입니다.
- 전국에서 수만 개의 굿페이 직무 생성 및 유지
- 더 건강한 지역사회를 지원
연구 및 개발
PG&E는 2018년부터 수소 생산, 천연가스 시스템의 수소 혼합 및 수소 활용에 대한 R&D에 적극적으로 관여해 왔습니다. 수소 로드맵이 개발되어 회사가 탄소 중립 및 재생 가능한 가스 시스템을 달성하기 위한 주요 R&D 활동을 안내합니다.
- 생산
수소 생산 R&D 작업의 우선순위에는 탄소 포집, 메탄 열분해 및 바이오매스를 시작 원료로 사용하는 증기 메탄 개질이 포함됩니다. - 혼합
천연가스 시스템에서 수소 혼합의 우선순위에는 무결성 관리, 네트워크 용량, 지하 저장, 최종 사용 장비, 누출 완화 및 관리에 미치는 영향을 이해하는 것이 포함됩니다. - 활용
수소 활용의 우선순위에는 천연 가스와 수소의 혼합에서 실행되도록 기존 천연 가스 고객 장비를 수정하고 무 NOx 배출 수소 연소 공정을 개발하는 것이 포함됩니다.
자세한 내용은R&D 전략 보고서(PDF)를 참조하십시오.
자주 묻는 질문
수소는 주기율표에 원자 번호가 1인 세계에서 가장 풍부한 원소이며 원소 중 가장 간단하고 가볍습니다. 원자가 두 개(H2)인 수소 가스는 무색, 무취, 무독성 및 인화성이 높습니다.
수소는 지구상에 순수한 형태로 대량으로 존재하지 않습니다. 항상 탄소 및 산소와 같은 다른 원소와 결합됩니다. 예로는 메탄(CH4) 및 물(H2O)이 있다. 순수 수소를 분리하려면 다른 원소와 분리해야 합니다. 이는 전기분해 및 열 변환의 두 가지 주요 방법을 통해 이루어집니다.
전기분해는 수소와 산소로 물을 분리하는 것으로 전기가 필요합니다. 전력원이 재생 가능한 전기인 경우, 공정은 탄소가 전혀 없다.
가장 일반적인 열 변환 방법은 증기 메탄 개질(SMR)이라는 공정입니다. SMR은 메탄과 물의 반응으로 수소와 일산화탄소를 생성합니다. 다른 열 변환 수소 생산 방법은 메탄 열분해 및 바이오매스 가스화를 포함한다. 각 탄소는 SMR보다 대기 중 탄소 배출량이 낮을 수 있습니다.
청정 수소는 대기에 CO2 배출을 거의 또는 전혀 기여하지 않는 방식으로 만들어진 수소입니다. 이는 재생 가능 에너지로 구동되는 전기분해 또는 재생 가능 천연가스의 열 변환, 탄소 포집을 통한 SMR 또는 탄소 포집을 통한 바이오매스의 가스화를 통해 수행할 수 있습니다.
PG&E 시스템에는 다양한 유형의 파이프라인, 레귤레이터 및 밸브가 있으며 시간이 지남에 따라 설치됩니다. 빈티지 장비를 테스트하면 수소와 천연가스를 혼합하여 장기간에 걸쳐 자산을 운용하는 방법을 이해할 수 있습니다.
A수소 혼합 영향 연구(PDF)는 2022년 7월 캘리포니아 대학교 리버사이드에서 완료했습니다. 캘리포니아 공공시설 위원회 웹사이트에서 이 연구를 참조할 수 있습니다.