전기차 배터리에서 태양광 패널 생산에 이르기까지 미국의 친환경 제조업 붐은 아직 재생 에너지로 구동되지 않는다.

캔자스주 데소토에 40억 달러가 투자되는 파나소닉의 새로운 배터리 공장은 굴뚝이 필요 없는 완전 전기 공장으로, 지속 가능성의 모델로 설계되었습니다. 완공되면 축구장 48개 크기에 4,000명을 고용하고 연간 50만 대의 전기 자동차에 공급할 수 있는 첨단 배터리를 생산하게 됩니다.

하지만 한 가지 큰 문제가 있습니다.

이 공장은 대부분의 시간을 풍력과 태양광으로 가동할 예정이지만, 2023년에 지역 전력회사인 에버지가 공급하는 전력의 34%만 재생에너지로 충당할 예정입니다.

미국의 많은 지역에서 화석 연료는 여전히 전력 수요를 충족하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 실제로 에버지는 배터리 공장을 포함해 증가하는 수요를 충족하기 위해 오래된 석탄 화력발전소의 수명 연장을 허가해 달라고 요청했습니다.

웰슬리 대학에서 학생들과 함께 청정에너지 제조에 대한 투자 붐과 배터리, 태양광 패널, 풍력 터빈 제조 및 공급망을 포함한 이러한 프로젝트가 국가의 전력망에 어떻게 매핑되는지 추적해 봤습니다.

캔자스주 배터리 공장은 미국이 청정에너지 기술 생산을 확대하고 화석 연료에서 벗어나기 위해 직면한 과제를 잘 보여줍니다. 또한 이 산업이 전국적으로 재생 에너지로의 전환을 가속화할 수 있는 잠재력을 보여줍니다.

친환경 기술을 활용한 제조업의 열풍

배터리 부문에서만 기업들이 2030년에 연간 1,000만 대 이상의 전기 자동차에 공급할 수 있는 충분한 배터리 셀을 생산할 수 있는 44개의 주요 공장을 건설할 계획을 발표했습니다.

이는 미국이 기후 변화에 대처하고 2024년 3월에 발표된 새로운 자동차 배기가스 배출 기준을 충족하기 위해 필요한 규모입니다.

당면 과제: 이러한 배터리 공장과 이를 탑재하는 전기 자동차에는 많은 전기가 필요할 것입니다.

새롭게 발표된 전기차 공급망에 대한 투자 현황. 미국 내 전기차 공급망, 특히 배터리 제조에 대한 신규 투자 발표가 2021년을 기점으로 급증했다.

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배터리 셀 공장 및 재생 에너지 시설 건설 계획. 현재 운영 중이거나 계획 중인 대부분의 배터리 공장은 전력망의 재생 에너지 비율이 미국 평균인 20% 미만인 지역에 자리잡고 있다. 그러나 많은 사람들이 더 많은 친환경 전력을 요구하고 있다.

최근 연구에 따르면 전기차의 주행 거리인 2~4마일에 해당하는 1 kWh의 전기를 저장할 수 있는 충분한 배터리 셀을 생산하려면 약 30 kWh의 제조 에너지가 필요합니다.

이 추정치와 추적 결과를 종합하면, 캔자스에 있는 공장과 같이 전기로 공장을 가동한다고 가정할 때 2030년 미국 내 배터리 제조에는 연간 약 300억 kWh의 전기가 필요할 것으로 예상됩니다. 이는 2022년에 사용되는 미국 전체 산업용 전기의 약 2%에 해당하는 양입니다.

배터리 벨트의 거대한 태양광 잠재력

이러한 발전소의 대부분은 "배터리 벨트"라고 불리는 미국 남부 지역에 계획되어 있습니다. 이 지역의 대부분은 태양 에너지 잠재력이 높지만 전력망은 이를 거의 활용하지 않습니다.

추적 결과, 배터리 제조 용량의 4분의 3이 현재 재생에너지 발전량이 평균보다 낮은 주에 위치하고 있는 것으로 나타났습니다. 그리고 거의 모든 지역에서 추가 전력은 거의 항상 화석 연료에서 나오기 때문에 수요가 증가하면 한계 탄소 배출량이 증가하게 됩니다.

배터리 발전소가 계획된 전력망에서 사용되는 재생 에너지. 전국적으로 재생 에너지는 미국 전력의 20%를 공급한다. 새로운 전기차 배터리 생산의 대부분은 전력망의 재생 에너지 비율이 15% 미만인 지역에서 계획되고 있다.

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하지만 어떤 배터리 회사가 재생 가능한 전기로 제조 공정에 전력을 공급하기로 약속했는지 추적한 결과, 더 깨끗한 미래를 향한 데이터도 확인할 수 있었습니다.

조사 결과, 2030년까지 전력 수요의 50% 이상을 재생에너지로 조달하기로 약속한 공장에서 배터리의 절반이 제조될 것으로 예상됩니다. 더 좋은 점은 이러한 약속이 투자가 부진한 미국 지역에 집중되어 있다는 점입니다.

배터리 공장의 재생 에너지 전환 약속. 전력망에서 재생에너지가 차지하는 비중이 평균보다 낮은 20% 미만인 주에 위치한 배터리 제조 회사들이 재생에너지 전력 조달에 가장 많은 약속을 한 것으로 나타났다.

일부 기업은 이미 조치를 취하고 있습니다. 테슬라는 텍사스 공장 지붕에 세계 최대 규모의 태양광 발전소를 건설하고 있습니다. LG는 테네시주의 새로운 음극제 제조 공장에 100% 재생 가능한 태양광 및 수력 전기를 공급하기로 약속했습니다. 그리고 파나소닉은 2030년까지 캔자스주의 새 공장을 포함한 모든 공장의 탄소 배출량을 제로로 만들기 위한 조치를 취하고 있습니다.

더 많은 기업의 노력이 신흥 배터리 벨트에서 풍력 및 태양광 발전에 대한 수요를 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

미국 전력 수요에 미치는 영향

이 모든 배터리를 제조하고 모든 전기차를 충전하려면 전력망에 훨씬 더 많은 수요가 발생할 것입니다. 하지만 이것이 전기차를 반대하는 주장은 아닙니다. 전기차든 배터리를 제조하는 공장이든 전력망에 연결되는 모든 것은 더 많은 재생 에너지원이 온라인 상태가 될수록 더 깨끗해집니다.

이러한 전환은 이미 일어나고 있습니다. 천연가스가 전력 생산을 지배하고 있지만, 2023년에는 미국 역사상 처음으로 재생에너지가 석탄보다 더 많은 전기를 공급했습니다. 정부는 2024년에 전력망에 추가되는 신규 발전 용량의 96%가 배터리를 포함하여 화석 연료를 사용하지 않을 것으로 예측하고 있습니다. 이러한 추세는 2022년 인플레이션 억제법에 포함된 청정에너지 보급에 대한 인센티브 덕분에 더욱 가속화되고 있습니다.

연도별 미국 전력 발전원의 변화 재생 에너지는 미국에서 가장 빠르게 성장하는 전력 공급원이다. 연방 정부는 2024년에 거의 모든 신규 전력 생산 용량이 화석 연료를 사용하지 않을 것으로 예상했다.

미래 전망

여기서 중요한 교훈은 캔자스의 문제는 배터리 공장이 아니라 점점 더 낡아가는 전력망이라는 점입니다.

청정에너지 미래에 대한 투자가 가속화됨에 따라 미국은 점점 더 많은 재생 에너지를 사용하고 동시에 자동차에서 공장, 가정에 이르기까지 모든 것을 전기화하기 위해 전력망의 대부분을 재설계해야 할 것입니다.

즉, 전력망의 현대화, 확장, 탈탄소화에 대한 투자는 새로운 공장을 짓거나 전기자동차로 전환하는 것만큼이나 중요합니다.

청정에너지 생산에 대한 투자는 이러한 전환을 가능하게 하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다: 새로운 첨단 배터리 중 일부는 전력망에 사용되어 재생에너지 발전이 느려지거나 전력 수요가 특히 높을 때를 대비한 백업 에너지 저장 장치를 제공할 것입니다.

지난 1월 하와이는 마지막 석탄 화력 발전소를 첨단 배터리 시스템으로 교체했습니다. 머지않아 테네시, 텍사스, 캔자스에서도 이러한 변화가 시작될 것입니다.

https://theconversation.com/americas-green-manufacturing-boom-from-ev-batteries-to-solar-panel-production-isnt-powered-by-renewable-energy-yet-226226

America’s green manufacturing boom, from EV batteries to solar panel production, isn’t powered by renewable energy − yet