가장 강력한 재생 에너지

계에서 가장 많이 사용되는 재생 가능한 에너지원은 바람이나 햇빛이 아니라 물입니다. 지난해 세계 수력 발전 용량은 1,308 기를 사세요.에 달했다. 전 세계의 공익 설비들은 수력 발전에 의존하여 전기를 생산한다. 그것은 싸고, 쉽게 저장되고, 연료 연소 없이 생산되기 때문이다. 그것은 석탄이나 천연 가스와 같은 화석 연료를 태우는 발전소들이 하는 것처럼 이산화 탄소나 오염 물질을 방출하지 않는다는 것을 의미한다.

그러나 다른 에너지원과 마찬가지로 수력 발전도 환경 비용이 없는 것은 아니다. 수력 발전은 거대한 수로를 준설하고 물길을 돌리는 등 생태계에 미치는 깊은 영향을 넘어 토종 수생 종과 생태계에 막대한 피해를 입힐 수 있다. 전 세계의 대부분의 물 웅덩이들은, 일부는 100년 이상 수력 발전소에서 운영되어 오고 있는데, 오염된 수로와 오래 된 기술로 인해, 고도로 황폐화되어 있습니다. 전통적인 저수지들은 종종 물의 정체 상태이다;이것 때문에, 그들은 사람, 물고기, 조개, 해양 포유 동물과 새들에게 유독한 해로운 조류 꽃, 즉 HAB의 장소이다.

큰 수력 발전 댐은 물고기들의 죽음의 영역이 될 수 있다. 그들의 이동 경로를 방해할 뿐만 아니라 빠르게 회전하는 터빈 날개들도 그들을 자를 수 있다. 만약 그들이 칼날을 지나 간다면, 갑작스런 압력 변화는 물고기를 죽일 수 있고, 터빈을 통과하는 동안 힘을 굴절시킬 수 있습니다.

 

야생 동물과 더 넓은 서식지를 복원하면서 강에서 깨끗하고 재생 가능한 에너지를 만드는 것이 가능할까요? 기술자들은 물고기 안전 터빈을 통해 수력 발전의 미래를 바꾸는 것을 모색해 왔다. 캘리포니아에 본사를 둔 나텔 에너지社는 마이크로 소프트 설립자 빌 게이츠의 투자 회사인 '브레크트 로우 에너지 벤처스'와 제휴하여 물고기의 생존 능력을 향상시키는 새로운 구형 터빈을 개발했습니다. Natel의 터빈은 물고기를 구하는 것뿐만 아니라 예측할 수 없는 강우의 소용돌이를 견딜 수 있는 기후에 민감한 수력 발전을 만드는 것을 목표로 한다.

와일드 라이프 친화적

"우리가 해결해야 할 과제는 수력 발전의 우수한 특성을 재생 에너지 자원으로 활용하는 동시에 환경에 미치는 영향과 비용을 줄이는 것입니다."라고 Natel의 수석 기술 책임자이자 기계 엔지니어인 AbrahamSchneider씨는 말합니다. "물고기 안전한 소형 고성능 터빈이 바로 그러한 역할을 합니다. 얼마나 많은 물이 언제 흐를지에 대한 더 나은 정보와 결합하면, 전체 솔루션이 함께 작동하여 현대적인 수력 발전 시스템을 만듭니다."

 

기존의 수력 발전소는 댐의 정수소를 통해 높은 지점에서 낮은 지점으로 흐르는 물의 힘과 압력을 이용하여 작동한다. 슈트의 바닥 근처에는 터빈이 있습니다;물은 터빈을 회전시킵니다;그것은 기업과 가정에 전달될 수 있는 동력을 만들어 냅니다. 하지만 이것은 또한 연어나 뱀장어 같은 물고기를 이동시키는 주요 통로인데, 이 물고기는 얇고 날카로운 이 기계의 칼날에 잡힐 수 있다.

 

반면에 Natel의 터빈은 곡선 형태의 두꺼운 날을 사용한다. 터빈은 설계 특성상 타격 속도를 두배로 높일 수 있어 상대적으로 작고 저렴한 크기의 터빈으로 이동식 물고기가 안전하게 통과할 수 있다. 핀홀 구성은(터빈의 허브에서 바로 나오는 스포크가 아니라)터빈의 블레이드가 칼과 같은 타격 대신 비스듬히 타격을 가하는 것을 의미합니다. 아베 총리는 "공학적 관점에서 볼 때 두꺼운 칼날은 마치 물고기를 위한 에어 백처럼 물체를 길 밖으로 빼내는 압력 구역을 만든다"며"따라서 그 영향은 미미하다"고 말했다. 이 디자인은 또한"쓰레기 통"의 필요성을 없애주기도 하는데, 이것은 전통적으로 터빈 입구의 잔해를 포착하기 위해 사용되는 정교한 스크린으로, 작은 물고기들이 기계 밖으로 나오지 못하게 하기 위해 설치된다.

기후 탄력성

아베 총리는 기술자이자 회사의 최고 경영자인 여동생 지아 슈나이더와 함께 나텔 에너지를 공동 설립했다. 그들은 함께, 비 와 날씨 패턴 자체가 변하고 있기 때문에 수력 발전에 대한 기존의 접근 방식이 현대적인 조건에는 적합하지 않다는 것을 인정했다. 계속되는 가뭄이나 홍수가 전 세계 지역을 위협하고 있고 기후 변화가 비정상적인 날씨 패턴을 유발하고 있기 때문에, Natel은 수력 발전의 형태를 변경하여 물을 더 잘 적응시킬 수 있다.

"기후 변화는 물의 변화입니다."지아가 설명합니다. "우리는 물고기 보호 터빈, 기계 학습 및 위성 이미지를 사용하여 토목 및 환경 공학 기술로 수력 발전 시설을 다시 생각해 볼 기회를 보았습니다." 실제로, 전년 대비 극단적인 기후 변화와 예측할 수 없는 강우량은 혁신적인 해결책을 더 시급하게 만들 뿐이다. 지속 가능하게 된다면 수력 발전은 홍수 조절, 관개, 가뭄 완화, 용수 공급 등 많은 부수적인 이점을 가진 녹색 연료 공급원으로 작용할 수 있다.

Natel의 터빈은 수력 발전소 운영자들이 봄"그린 업"(즉, 눈이 녹고 식물이 자라기 시작할 때)과 같은 분수령 조건의 변화를 감시하고 물의 흐름을 보다 정확하게 예측할 수 있도록 위성 기술과 결합되어 있다. 지상의 상황이 변함에 따라, 이 소프트웨어는 기계 학습을 이용하여 주변 환경의 실시간 모델을 만들어 내고, 이를 통해 보다 정확한 물 예측을 가능하게 한다.

"이 개념은 기존의 수력 발전 시스템에 대해 환경적으로 지속 가능한 대안을 제공하기 때문에 수력 발전의 미래에 매우 중요하다"고 매사추세츠의 AldenResearchLabs의 주요 어업 생물학자인 StephenAmaral은 말한다. AldenLabs는 산업 전반에 걸쳐 흐름 관련 엔지니어링 및 환경 문제를 해결합니다. 작년에 동사는 생선을 다른 터빈 날개의 속도와 기하학적 구조에 노출시킬 수 있도록 특수 설계된 기구를 사용하여 일련의 블라인드 테스트를 실시했다. "우리의 가장 최근 실험은 Natel의 터빈이었습니다."라고 Amaral은 말한다. "우리는[터빈]으로 물고기 생존율이 개선되었다는 것을 입증할 수 있었습니다."

RestorationHydro라고 불리는 Natel의 비전은 기존의 큰 댐에서 벗어나 생체 모방에 기초한 보다 분산된 접근법으로 옮겨 간다. 인간의 개입과 수로와 수로의 건설 전에, 대부분의 북미 강들은 숲의 잔해와 비버 댐으로 막혀 있었다. 비버의 구조를 모방한 폭포는 물의 속도를 늦추고, 작은 연못과 습지를 만들어 낸다. 이것은 물이 땅으로 침투하는데 충분한 시간을 주고, 이것은 다시 물 테이블을 올린다. 더 높은 물 테이블은 더 많은 지하수 저장을 의미하는데, 이것은 물의 유역이 긴 가뭄을 이겨 내도록 도와 준다.

이러한 연결된 분산 시스템은 특히 물고기와 다른 야생 동물들을 위한 강 연결을 복원하고, 상수도 위생과 농업 생산성을 향상시키고, 지역 사회의 생계와 사회 경제 발전을 지원하도록 설계되어 있어, Natel의 시스템은 개발 도상국들에게 명백한 선택이 되고 있다. 지아는 "우리의 접근 방식은 분산되어 있는 것"이라며"대규모 댐 없이 수력 발전을 할 수 있도록 소규모 개별 프로젝트들을 그룹별로 운영하고 있다"고 말했다.

수력 발전소는 즉시 송전망에 전력을 공급할 수 있기 때문에 대규모 정전이나 중단 시 필요한 예비 전력을 제공한다(현대적 설비의 자동화로 인해 전기 발전에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 실제로 전력 수요가 높았다).

아직 초기 단계이긴 하지만 나텔 에너지의 터빈은 이미 가동되고 있다. 이 회사는 2019년 미국에 첫 수력 발전소를 설립했고 두번째 터빈은 올해 말로 예정된 시운전을 통해 건설 중이다. 전 세계의 기업들이 저탄소 또는 제로 탄소 그리드로 전환하기 위해 노력함에 따라, 더 나은 설계의 터빈은 높은 신뢰성과 전력 저장 장치를 달성하는 것을 도울 수 있고, 연어가 상류로 행복하게 헤엄쳐 갈 수 있게 하면서 기후 탄력성을 향상시킬 수 있다.