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“We have a perfect opportunity to merge our scientific expertise in Colorado School of Mines and the USGS to tackle this exciting potential new addition to the alternative energy mix,” said Geoffrey Ellis, a research geologist with the USGS Energy Resources Program and director of the new joint program. 

“This is the first collaborative effort on geologic hydrogen between a federal agency and academia,” said Mengli Zhang, co-director of the Center for Gravity, Electrical and Magnetic Studies and co-lead of the new joint program for Mines. “With the combined expertise in electromagnetics, gravity and magnetics in mineral exploration and exploration seismology for natural gas at Mines, we are uniquely positioned to tackle the subsurface exploration research in geologic hydrogen.” 

Geologic hydrogen is a naturally occurring gas with significant potential as an energy resource.  It is also a resource that could help reduce the climate impact of many industries that cannot easily be electrified – everything from heavy duty transport (air travel) to steel manufacturing to industrial heating.

Most hydrogen today, however, is manufactured using natural gas, requiring large amounts of energy and releasing carbon dioxide that is often left unabated. Current methods for reducing the carbon footprint of producing hydrogen include capturing and storing the carbon dioxide produced, or by using renewable electricity to split water molecules – both more costly than traditional hydrogen manufacturing.

As an alternative, scientists with Mines and the USGS have begun investigating the hydrogen gas that naturally exists beneath the surface of the Earth. Preliminary research suggests that vast quantities of hydrogen may exist in various rock formations, both in the United States and around the world.

In the first industry-supported hydrogen exploration consortium in the world, researchers at Mines and the USGS will advance the understanding of geologic hydrogen systems, as well as develop surface- and subsurface exploration technologies to locate the clean-burning gas beneath the ground.

“Fortunately, we are not starting from scratch here,” Ellis said. “We can adopt and adapt the learning that we have developed from many decades of research into other resources such as mineral resources, petroleum and geothermal energy.” 

To that end, the consortium’s research will focus on the development of four key areas: 

  1. A geologic “hydrogen system” model that identifies sources, migration pathways and mechanisms, reservoirs, traps and seals leading to accumulations of hydrogen in the subsurface.
  2. Surface exploration approaches, including remote sensing and surface geochemistry, to refine our understanding of where hydrogen accumulations exist in the subsurface. 
  3. Subsurface exploration tools, including multiple geophysical tools, advanced signal processing and artificial intelligence tools, to image geologic hydrogen systems and potential economic accumulations suitable for energy production.
  4. 3D reactive transport modeling that integrates geology, geochemistry and geophysics to improve the understanding of hydrogen systems and provide guidance to the development of exploration strategies.

“A major focus of the consortium is developing immediately deployable technologies,” said Yaoguo Li, professor of geophysics at Mines. “There’s a need and desire for exploration technologies that can be applied by industry in the near future to contribute directly to the energy transition, as well as for strategies that can be used by society to tackle the challenges in mitigating climate change for better human life.”

Funding for the research will come from a growing number of industry partners.  Eight member companies have already signed on, including major players in the mining and energy industries and geologic hydrogen start-ups: BP, Chevron, Eden Geopower, Petrobras, Fortescue, Koloma, Hydroma USA, and HyTerra. 

The consortium began collaborative research between Mines and USGS scientists in September 2023.  The immediate objectives are the scientific understanding of hydrogen systems, including mechanisms and conditions of hydrogen generation, migration, and preservation, as well as practical tools to find hydrogen accumulation and identify the potential for enhanced hydrogen generation.  The consortium will also emphasize educating researchers and engineers in this emerging field.

Mines’ involvement in the consortium is being led by Research Assistant Professor Mengli Zhang and Professor Yaoguo Li of the Department of Geophysics. The Department of Geology and Geological Engineering is also involved.

The USGS’s involvement is led by Geoffrey Ellis, with support from the USGS Energy Resources Program.

More information on the consortium can be found here. More information on geologic hydrogen can be found here.  

USGS, Colorado School of Mines establish joint industry program to explore potential of geologic hydrogen | U.S. Geological Survey

 

USGS, Colorado School of Mines establish joint industry program to explore potential of geologic hydrogen | U.S. Geological Surv

 

www.usgs.gov

 

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カーボンニュートラルの実現に不可欠な再生可能エネルギー。風力や太陽光といった発電手法の陰に隠れがちだが、実は脱炭素の「切り札」になる可能性を秘めているのが、地熱発電だ。近年、新技術の登場により、従来型の地熱発電における課題が解消されて、カーボンニュートラルの「ベースロード」として機能できる機運が高まっている。カーボンニュートラルにおいて地熱発電が果たし得る役割を、最新動向とともに解説する。 【詳細な図や写真】地熱発電の仕組み(出典:日本地熱協会HPをもとに編集部作成)

ポテンシャル「高すぎ」の地熱発電

 まずは、地熱発電の仕組みについて簡単に確認しておこう。地熱発電とは、地下に存在するマグマによって高温に熱せられた「地熱流体」と呼ばれる蒸気と熱水の混合体を、井戸(生産井)を通じて取り出し、セパレーター(気水分離器)によって蒸気だけを取り出した後、その蒸気によってタービンを駆動させ、発電機を介して電気エネルギーとして取り出す仕組みである。  セパレーターによって蒸気と熱水を分離した後、熱水は生産井とは別の井戸(還元井)を介して地中に戻される。熱水が高温の場合は、セパレーターで分離した熱水をフラッシャー(減圧器)に導入して低圧の蒸気を取り出し、高圧蒸気と低圧蒸気の両方でタービンを回すことにより、出力を増加させることが可能だ。蒸気投入が一系列の場合はシングルフラッシュ方式、二系列の場合はダブルフラッシュ方式と呼ばれている。

活用における「4つの課題」

 カーボンニュートラルの必要性が叫ばれている昨今、注目度が高まる地熱発電だが、実はカーボンニュートラルの必要性が広く認識されるよりもはるかに昔から活用が図られてきた。その理由の1つは、その膨大な賦存量(理論上存在するエネルギー量)にある。  NEDOの公表によると、日本では、地表から2km以内に存在する地熱発電の賦存量は約2370万kWと見積もられている。さらに、地表2km~3kmまでを含めると2900万kW程度、5km以浅の場合にはさらなる賦存量(一説によると10000万kW超)が見込まれるとされている(原子力発電所1基はおよそ100万kW)。  このことから、今後カーボンニュートラルを実現していくうえで、地熱発電技術のポテンシャルは極めて大きいと言えるのだ。  しかし、導入可能量に対する既存導入量は極めて限定的だ。地表から2km以内の地熱資源に限ったとしても、賦存量2370万kWに対しての既存の地熱発電導入容量は、僅か52万kWに留まっている。  この理由は主に次の4点にある。 ・日本の場合、地熱資源の多くが国定公園の直下などに存在しており、開発に制限があること ・地下に高温が存在する場所は多いが、従来型の地熱発電を導入する場合、地熱流体として取り出せる場所でなければならないこと ・地下の地熱流体を直接利用する場合、温泉事業者などの地熱資源の先行利用者との利害調整が必要になり、開発が容易には進まないこと ・資源探査をして有望地域を特定したとしても、井戸の掘削費用は開発費用全体の約3割に上るほか、開発の初期段階における掘削成功率は3割程度と低く、総合的に見てほかの再生可能エネルギー技術に比べても開発リスクが相応に高いこと  こうした原因があるため、地熱資源をさらに活用していくためには、地熱流体を取り出すのではなく地熱そのものを利用する、先行利用者への影響を最小限に留める、掘削成功確率を高める(あるいは掘削費用を低減する)、といった工夫が必要になるのである。

 

グーグルもすでに導入、脱炭素に「期待しかない」地熱発電のヤバさとは(ビジネス+IT) - Yahoo!ニュース

 

グーグルもすでに導入、脱炭素に「期待しかない」地熱発電のヤバさとは(ビジネス+IT) - Yah

 カーボンニュートラルの実現に不可欠な再生可能エネルギー。風力や太陽光といった発電手法の陰に隠れがちだが、実は脱炭素の「切り札」になる可能性を秘めているのが、地熱発電だ。

news.yahoo.co.jp

 

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자료출처 뉴스핌

일 자 2024.2.26

민간자본 109억원 등 총사업비 169억원 투입...2026년 상업운전
청정수소시장 국가경쟁력 제고와 동해신항 수소 전용항만 지정 등 수소산업 생태계 조성 기대

[동해=뉴스핌] 이형섭 기자 = 강원 동해시가 한국동서발전·대우건설·제아이엔지와 공동 추진하는 수전해 기반 수소생산기지 구축사업의 강원자치도 지방재정 투자심사 결과가 오는 3월초 확정될 전망이다.

동해시 구호동 북평산업단지 내 동서발전 P2G 실증단지에 들어설 수전해 기반 수소생산기지는 한국동서발전이 주관해 하루 1t 이상의 수소생산이 가능한 2.5MW급 순도 99.99%의 수전해 설비와 소화설비, 냉각설비, 질소공급솔비, 압축공기설비, 수소압축기 2기, 저장탱크 3기, 용량 2만2900L의 튜브트레일러 2기가 구축될 예정이다.


동해시 수전해 기반 수소생산기지 조감도.[사진=동해시청] 2024.02.26 onemoregive@newspim.com

이 사업은 신재생에너지 연계 수전해 기반 수소생산기지를 구축해 국가 수소 수요 증가에 적극 대응하고 연관산업을 유치할 수 있는 기반 마련으로 지속 가능한 미래 신정장동력 창출에 기여하기 위해 전략적으로 추진하고 있다.

또 태양광 바이오매스 발전을 활용한 국내 청정 그린수소 생산 기술력 확보로 탄소중립 시대를 선도하는 글로벌 청정수소 에너지 거점도시 육성 및 국가 수소경제 이행을 선도하는데 목적을 두고 추진되고 있다.

총 사업비 169억원이 투입되는 이 사업은 오는 3월 강원자치도 지방재정 투자심사가 결정된 후 오는 6월부터 내년 11월까지 기본 및 상세설계, 수전해 설비기기 제작 및 입고가 진행될 계획이다. 이어 내년 3월부터 2026년 1월까지 플랜트 착공 및 준공, 2026년 2월 시운전 후 상업운전을 개시할 계획이다. 또 사업비 169억원 중 109억원이 민간자본으로 진행된다.

동해시와 주관기관인 한국동서발전은 이 사업의 추진과 관련 강원도는 대도시권 광역교통관리에 관한 특별법의 대도시권에 속하지 않아 수도권 등 타지역을 통한 수소 운송 여건이 매우 열악한 실정으로 지역내 수소산업 인프라 확대가 불가피하다고 진단했다.

또 강원도 수소 생산량은 전국 0.4%로 전국 최하위 수준이며 강원도에서 자체적인 수소생산시설 구축을 통해 공급 가능한 수소는 하루 2.05t으로 미래 수소 수요량 충족을 위한 생산시설 구축과 현재 생산되는 95% 이상의 수소에너지는 화석연료로부터 얻어지는 그레이 수소로 궁극적 친환경 에너지원인 그린수소 산업 인프라 확대가 필요하다고 강조했다.

아울러 전 세계 수전해 수소시장은 지난 2020년 84억 달러에서 올해 176억 달러로 연평균 20.3% 성장할 것으로 전망되며 신규 수전해 설비는 지난 2018년 이전 연평균 10MW 규모였으나 지난 2019년 25.4MW로 급격히 증가하고 지난해에는 1433MW규모로 설치가 계획되는 등 활발한 성장세를 보이고 있다고 밝혔다.


동해신항 조감도.[사진=동해시청] 2023.06.01 onemoregive@newspim.com

오는 2026년 동해시 수전해 기반 수소생산기지가 본격 가동되면 강원도 수소차 중장기 보급계획에 따라 오는 2030년 기준 하루 10t의 수소 수요에 맞춘 지역 수소 생산량 증대와 해외 청정수소시장 진출의 국가경쟁력 제고와 노후된 지역 산업단지 내 기업 체질 개선, 수소차 이용 지역주민 및 수소 활용 기업체의 편의성 향상 등이 기대되고 있다.

수소생산기지 플랜트는 수소 저장·운송 클러스터, 혁신지원센터 및 지식산업센터 부지 인근에 조성됨으로서 전주기 수소산업 기업간 정보공유를 통한 파트너십 강화 및 시너지 효과 창출이 기대되고 있다. 현재 도내 수소 생산량은 하루 2.4t 수준이다.

이와함께 한국동서발전에서 자체 소유한 바이오매스 및 태양광을 그리드 전력과 함께 연계해 수소를 생산할 계획으로 향후 수소 공급가격 산정에서 제외해 수소생산량 기준 전력비용을 연간 약 6억6700만원의 절감이 가능할 전망이다.

이 사업은 또 동해신항 수소 전용항만 지정, 수소 저장·운송 클러스터 구축사업 등과 연계한 지역내 수소산업 생태계 조성, 수소클러스터 추진의 동력으로 작용하고 연관산업 유치 및 수소생태계 조성에 주도적으로 대응할 수 있는 기반을 조성할 것으로 기대되고 있다.

수전해는 물을 전기 분해해 분리막으로 이온을 이동시켜 수소를 생산하는 기술이다.



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자료출처 아시아경제

일 자 2024.2.26

석유·가스처럼 땅 속에서 채굴하는 수소

극히 일부만 채굴해도 세계 에너지 충당

지구 속에 무려 5조t에 이르는 천연 수소가 잠들어 있을 수 있다는 주장이 나왔다. 전 인류가 향후 1만년간 사용할 수 있는 수준이다. 영국 경제지 파이낸셜타임스(FT)는 최근 미국 지질조사국 연구 책임자 제프리 엘리스 박사가 연례 학술회의에서 발표한 미발표 보고서 내용 일부를 소개했다.

엘리스 박사는 현재 지구 아래에 매장된 천연가스의 양을 5조t으로 추정하며 "대부분의 수소는 접근이 불가능할 가능성이 높지만, 일부만 추출할 수 있어도 향후 수백년에 걸쳐 에너지 수요를 맞출 수 있다"고 전망했다.

천연수소 시추 기업 캐나다 '하이드로마'의 실험용 채굴지 모습 [이미지출처=하이드로마 홈페이지]

천연수소는 석유 자원처럼 땅속에서 채굴해 얻을 수 있는 수소다. 대부분은 지구 맨틀 상부에 존재하는 것으로 추정된다. 해당 수소들은 지구 내에서 자연적으로 생성됐다. 특히 지구 맨틀 상부층을 이루는 '감람석'은 주요 천연수소 공급원으로 주목받고 있다. 감람석은 고온고압 환경에서 물과 반응해 사문석이 되며, 이 과정에서 수소가 배출된다.

수소 연료는 차세대 친환경 에너지로 꼽힌다. 석유나 가스와 달리 에너지를 만들어 내고 난 뒤 물만 남기기 때문이다. FT는 천연수소의 잠재력을 두고 "새로운 에너지 골드러시가 재현될 수 있다"고 전하기도 했다.

미국 등 자원 개발 강국에선 이미 천연가스 시추 시도가 진행되고 있다. 빌 게이츠 마이크로소프트 창업자가 투자하는 에너지 벤처캐피탈(VC) '브레이크스루 에너지 벤처스'는 천연가스 채굴 기업 '콜로마'에 9100만달러를 지원하기도 했다.

이 기업 최고사업책임자인 폴 하라카는 FT에 "천연수소는 탄소 배출이 적고, 토지 및 물, 에너지 소바도 적다"라며 "깨끗한 수소를 생산할 특별한 기회"라고 강조했다.

국내에서도 천연수소 탐사가 진행되고 있다. 한국석유공사는 지난해 4월 전국 5개 지점에 측정 장치를 설치, 국내 최초로 수소 발생을 확인한 뒤 정밀 분석 중이라고 밝혔다. 또 수소 탐사 및 모니터링 기술을 적극적으로 활용해 전국의 유망지역을 발굴해 나갈 예정이다.

 
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[더구루=정예린 기자] 미국 '플러그파워'가 현지 자동차 제조사로부터 대규모 신규 수주를 따냈다. 포드가 유력 고객사로 꼽힌다. SK온과 포드 간 전기차 배터리 합작사 '블루오벌SK' 공장을 비롯한 대규모 차량·부품 생산단지가 들어선 포드 테네시 캠퍼스에 플러그파워 수소 인프라가 깔릴 것으로 예상된다.

 

26일 플러그파워에 따르면 회사는 최근 미국 주요 완성차 업체와 고객사 제조 시설 내 수소 인프라와 수소연료전지 솔루션을 공급하는 계약을 체결했다. 지게차, 예인선 등 공장 내 자재를 취급·운송하는 장비에도 수소연료전지를 탑재한다.

 

플러그파워는 수소연료전지 외에도 △액체수소저장탱크 2개 △수소 디스펜서 10개 이상 등을 납품해 공장 내 수소 인프라 구축을 돕는다. 연내 설비 공급·설치와 시운전을 모두 마무리한다는 방침이다. 자사 수소 솔루션을 통해 시설 △생산성 향상 △운영 절차 간소화 △온실가스 배출 감소 등의 효과를 거둘 수 있을 것이라고 기대하고 있다.

 

고객사는 비밀에 붙여졌다. 하지만 플러그파워가 제공한 고객사 거점 시설에 대한 힌트를 종합 분석하면 포드일 확률이 높다. 플러그파워는 "6평방마일이 넘는 제조 캠퍼스는 전기자동차, 배터리 전용이며 미국 역사상 가장 큰 자동차 제조 캠퍼스 중 하나"이며 "(이 시설은) 오는 2025년 1분기까지 완전히 가동될 것"이라고 묘사했다.

 

포드는 테네시주 멤피스 지역에 '블루오벌시티'를 짓고 있다. 약 6평방마일에 달하는 3600에이커(약 1456만8683㎡) 규모의 포드 역사상 최대 자동차 생산단지다. 포드·SK온의 합작사 블루오벌SK의 배터리 공장(연산 43GWh)과 포드의 전기차 생산시설, 부품 공장 등이 들어선다. 2022년 9월 착공했으며 오는 2025년 가동 목표다. 이 곳에서 포드 전기 픽업트럭 ‘F-시리즈’와 포드 산하 링컨의 신차와 이들 차량에 탑재할 배터리를 양산한다.

 

플러그파워와 SK그룹 간 인연도 포드를 신규 고객사로 확보하는 데 적잖은 기여를 했을 것으로 관측된다. SK㈜와 SK E&S는 2021년 공동으로 1조6000억원을 투자, 플러그파워 지분 약 10%를 보유하고 있다. SK E&S와 합작사 'SK 플러그 하이버스'도 세웠다. 합작사는 그린수소 생산을 위한 필수 설비인 수전해설비 생산·공급과 △액화수소 충전소 설치 △수소연료전지 공급 사업 등을 진행한다.

 

플러그파워는 포드를 고객사 목록에 추가하며 기업 경쟁력을 한층 끌어올릴 수 있게 됐다. 글로벌 주요 완성차 파트너사 라인업도 더욱 화려해졌다. 기존 BMW, 다임러, 혼다, 제너럴모터스(GM), 스텔란티스 등과 파트너십을 맺고 있다.

 

앤디 마시 플러그파워 최고경영자(CEO)는 "이 새로운 파트너십은 자동차 산업에서 우리의 성공 기록을 더욱 강화하여 해당 부문의 지속 가능성을 촉진하는 데 큰 도약을 의미한다" 며 "우리는 플러그파워의 최첨단 녹색 수소 생태계로 이 시설의 운영 효율성을 향상시키는 동시에 보다 지속가능하고 환경적으로 책임 있는 미래에 기여하는 솔루션을 제공하게 된 것을 기쁘게 생각한다"고 밝혔다.

 

한편 플러그파워는 1997년 설립된 미국 대표 수소 기업이다. 테네시주에 수소 공장을 가동하고 있으며 미국 △뉴욕주 △텍사스주와 △핀란드 △벨기에에도 공장을 짓고 있다. 오는 2025년까지 하루에 500t 이상의 액화 수소 생산능력을 확보하고, 2028년까지 일일 1000t으로 생산량을 늘린다는 목표다. 아마존, 월마트, 홈디포 등을 고객사로 두고 있다.

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