청정 에너지, 재생 가능 에너지, 배터리의 전망에 대한 글입니다.
러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 유가와 천연가스 가격이 상승하며 유럽은 추운 겨울을 준비하고 있습니다. 그 와중에 청정에너지에 대한 수요가 전 세계적으로 서서히 증가하고 있습니다.
재생 가능 애너지의 가장 큰 문제는 공급량 조절이 어렵다는 데 있습니다.
재생 가능 에너지와 관련된 가장 큰 이슈는 에너지에 대한 수요에 따라 쉽사리 공급을 조절하기 어렵다는 점에 있습니다. 태양 에너지는 해가 떠 있는 동안에만 작동하고, 풍력은 바람이 불지 않으면 무용지물입니다. 에너지 수요는 일중에도 큰 변동성을 보이며 따라서 에너지 공급 역시 탄력적이어야만 합니다. 오늘날 에너지 공급량의 탄력성은 거의 100%가 화석 에너지의 탄력성으로부터 나옵니다. 하지만 재생 가능 에너지의 보급이 증가면 배터리가 서서히 화석 연료의 자리를 대체할 것입니다.
90개에 가까운 국가가 재생 가능 에너지 사용을 가속화할 것으로 보입니다. 러시아의 우크라이나 침공은 많은 유럽 국가로 하여금 재생 가능 에너지의 필요성을 절감하게 했습니다. 유럽 외의 국가에서도 현재의 시스템으로는 에너지 수요를 충족하기 어려운 지역들은 이로 인해 경제 활력에 악영향이 발생하고 있으며, 그로 인해 해당 정부들은 강력한 압박을 받고 있습니다.
각 국가들은 전체 에너지 주 5% 이상을 태양과 풍력 에너지로 채워야만 하는 협약을 맺었습니다.
BloombergNEF에 따라 87개 국가는 전체 에너지 중 5% 이상을 태양과 풍력 에너지로 채워야만 합니다. 미국은 이미 2011년에 5% 요구량을 채웠으며 2021년에는 재생 가능 에너지의 비중이 20%를 넘어섰습니다. 이와 같은 추세가 지속된다면 2032년에는 미국에서 사용되는 에너지의 50% 이상이 풍력과 태양 에너지가 될 것입니다. 중국은 현재 재생 가능 에너지의 비중이 30%가량으로 상승했습니다. 일본은 후쿠시마 참사 이후 지난 7년 간 재생 관련 에너지의 비중이 1%에서 20%까지 증가했습니다. 독일은 1%를 넘어선 후 아직 14년 간 20%를 채우지 못하고 있습니다. 아마도 이번 러시아-우크라이나 전쟁으로 인해 비중이 가파르게 증가하지 않을까 예상됩니다.
전 세계적으로 재생 가능 에너지는 2021년 기준 시간당 8000 테라와트 정도가 생산되고 있으며 이는 전체의 13.5%를 차지합니다. 재생 가능 에너지의 53.9%는 수력 발전, 23.2%는 풍력, 13.3%는 태양 에너지이며, 그 외의 자원에서 9.6%가 생산됩니다. 재강 가능 에너지 생산량은 2020년에는 5%, 그리고 2021년에는 6% 증가했습니다.
해당 국가의 1차 에너지 중 몇 %가 재생 가능 에너지에서 나오느냐만 본다면 아이슬랜드가 87%로 1위입니다. 노르웨이는 여전히 화석 연료 의존 비중이 높은 편이지만 그럼에도 불구하고 재생 가능 에너지가 72%를 차지합니다. 스웨덴은 51%, 브라질은 46%, 스페인은 22%입니다.
배터리 : 에너지 공급 안정성의 핵심
재생 관련 에너지의 비중이 증가함에 따라 전력 공급 관리 기술도 함께 진화하고 있습니다. 지난 여름은 기온이 매우 높았으며, 캘리포니아도 예외는 아니었습니다. 그러나 올해에는 예년과 같은 정전 사태가 없었습니다. 바로 배터리 덕분이었습니다.
캘리포니아의 보고서에 따르면 배터리 용량이 2017년 0.1%에서 올해에는 6%까지 상승했다고 합니다. 배터리 용량이 60배나 증가했다는 것은 배터리가 한여름 전력 사용량이 최고조에 이를 때에도 지열, 원자력, 풍력 에너지보다 더 높은 용량을 보였다는 것을 의미합니다.
에너지 수요의 최고점은 갈수록 증가할 것입니다. 이것은 비단 재상 관련 에너지만의 문제가 아니며 현재 사용하는 모든 에너지원에게도 해당되는 문제입니다. 조사에 따르면 2020년 미국 가정은 평균 8시간 이상 정전을 경험했으며, 2021년 한겨울에는 텍사스의 1000만 명 이상의 인구가 전기 없이 지내야 했습니다. 텍사스 주정부에 따르면 이로 인한 경제적 손실이 $1300억에 달한다고 합니다.
이는 전 세계적인 문제입니다. 전력 사용량이 최고조인 여름과 겨울에 중국에서는 정전이 발생합니다. 골드만삭스는 중국의 경제 활동의 최대 44%가 전력 공급에 영향을 받고 있다는 보고서를 내기도 했습니다.
테슬라는 전기자동차로 가장 유명한 기업이지만, 동시에 메가팩으로도 유명합니다. 메가팩은 발전소를 위해 디자인된 충전 가능한 고용량 리튬 이온 배터리입니다. 메가팩 매출은 2020년과 비교하여 2021년에는 32% 상승했습니다.
배터리 수요는 필수불가결하게 리튬에 대한 수요를 증가시킵니다. 리튬 배터리는 가벼운 동시에 용량이 높기 때문에 전기차에 매우 널리 쓰입니다. Albemarle Corp(ALB)는 세계 최대의 리튬 생산 업체입니다.
NextEra Energy (NEE)는 전기 설비 생산업체인 동시에 광범위한 풍력, 태양, 배터리 저장소를 소유하고 있습니다.
배터리를 생산하는 것 외에도 California-based Stem Inc (STEM)은 AI 기반의 에너지 생산 및 저장 최적화 솔루션을 제공합니다. 탄소 배출을 0으로 만들기 위한 노력이 일반화되고 있기 때문에 STEM은 배터리 저장 관련 매출이 2050년까지 $1.2조까지 증가할 것으로 보고 있습니다. STEM의 매출은 2020년에 100%, 2021년에 250% 증가했으며 2022년 2쿼터에는 전년 대비 246% 증가했습니다.
재생 관련 에너지의 필수적 부분 중 하나가 반도체입니다. On Semiconductor Corp (ON)은 세계에서 두 번째로 큰 파워 칩 메이커입니다.
재생 관련 에너지 수요는 갈수록 커질 것이고 발전 속도 역시 더 빨라질 것입니다. 그리고 그렇게 되면 전력 소비량이 최고조에 이를 때 이에 대응하기 위한 기술의 필요성 역시 높아짐을 의미합니다. 결국 에너지 공급 탄력성에 대한 필요성은 무조건 증가할 것이라는 의미입니다. 배터리 기술과 재생 가능 에너지 기술의 발전은 우리가 청정 에너지원으로부터 안정적으로 공급받을 수 있는 에너지의 양을 늘릴 것입니다.
출처 : nasdaq.com
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