위트레흐트에 있는 대규모 산업 창고인 Werkspoor Fabriek의 태양광 패널

독일은 GDP의 1% 미만으로 2030년까지 전체 전력 시스템을 태양열, 풍력 및 배터리로 전환할 수 있다. 그리고 국가의 전체 에너지 시스템은 화석 연료에 지출하는 것보다 적은 비용으로 2035년까지 100% 청정 에너지로 전환할 수 있다. 10~15년 안에 독일은 값비싼 휘발성 화석 연료 추출에 의존하는 시대를 영구적으로 끝내고 유럽이 동일한 일을 할 수 있도록 모든 것을 바꿀 수 있다.

RethinkX에서 러시아의 우크라이나 침공으로 특히 유럽 정부가 러시아 석유 및 가스 수입에 대한 의존도를 근본적으로 재고하게 되면서 우리는 크리스티안 린드너 독일 재무장관이 "자유의 에너지"라고 부른 것에 대한 명확한 로드맵을 식별하기 위해 노력하고 있다.": 태양광, 풍력 및 배터리(SWB)를 기반으로 하는 청정 에너지 시스템.

우리의 새로운 정책 입문서인 독일의 2030년까지의 '자유 에너지(Freedom Energy)' 경로는 유럽 최대 경제가 진정한 에너지 자급자족, 안보 및 회복력을 달성할 수 있는 가장 저렴하고 빠르고 효과적인 경로를 에너지 및 운송 부문의 핵심 기술 파괴를 가속화함으로써 제시한다.

Tony Seba, James Arbib 및 Adam Dorr와 공동으로 작성한 입문서는 태양열, 풍력 및 배터리 기술의 최적 배치를 통해 독일이 현재 화석에 지출하는 것보다 훨씬 적은 비용으로 완전히 에너지 독립 및 자급자족 국가가 될 수 있음을 발견했다. 연료를 공급하여 향후 수십 년 동안 수조 달러를 절약할 수 있는 길을 열었다.

우리의 분석에서 가장 중요한 점은 이 청정 에너지 변환이 단순히 기존 시스템을 대체하는 일대일 대체가 아니라는 것이다. 오히려 그것은 우리가 에너지 시스템의 완전한 단계적 변환이라고 부르는 것을 나타내며, 이는 독일 사회와 경제 전체에 엄청난 연쇄 효과를 미치게 된다.

새로운 청정 에너지 시스템은 완전히 새로운 역동성과 특성을 가지며 기존의 추출 기반 시스템처럼 작동하지 않는다. 에너지는 연중 대부분 동안 제로 한계 비용으로 오늘날보다 훨씬 저렴해진다. 이것은 차례로 비즈니스 모델 혁신과 가치 창출을 위한 새로운 가능성 공간을 창출하여 행성 경계 내에서 깨끗한 번영을 촉진하게 된다.

즉, 변동성이 심한 러시아 석유 및 가스 수입에 대한 유럽의 의존도가 촉발한 현재 전례 없는 위기로 보이는 것이 실제로는 볼 수 없는 에너지 안보, 경제 번영 및 환경 복원의 대담한 시대를 위한 토대를 마련할 전례 없는 기회이다. 10년 이내에 달성할 수 있다.

청정 에너지 U-커브

태양, 풍력, 배터리 등의 다양한 가능한 조합으로 인해 사회가 청정 에너지를 배치할 수 있는 수천 가지 방법이 있으며 일부 조합에는 다른 조합보다 비용은 더 많이 들고 효율성은 낮다. 이러한 조합 중 어느 것이 지역에 가장 적합한지 탐색하는 데 사용하는 분석 도구는 청정 에너지 U-커브이다.

청정 에너지 U-Curve의 반직관적 의미 중 하나는 발전 용량과 배터리 저장 간의 관계에 대해 밝히는 것이다. 배터리 저장 요구 사항을 충족하면서 겨울의 가장 어두운 날을 견디기에 충분한 에너지를 생성한다.

이는 차례로 두 가지 효과를 생성한다.

첫째, 이 시스템은 연중 대부분의 시간 동안 한계 비용 없이 막대한 잉여 전력을 생성한다. 이 전력은 축소되는 대신 전력망(우리가 '초전력'이라고 함)을 변형 및 확대할 방대한 신규 애플리케이션에 활용할 수 있다.

독일의 '초전력' 기회

현재 전력 수요가 약 500TWh(테라와트 시)로 변동하는 독일에 이 도구를 적용한 RethinkX 팀은 독일이 총 비용으로 향후 10년 이내에 태양열, 풍력 및 배터리(SWB)로 이 모든 수요를 충족할 수 있음을 발견했다. 연간 367억 달러에 불과하다. 이는 독일 GDP의 1% 미만(현재 연간 화석 연료 보조금보다 적음)이다.

그리고 그것은 시작에 불과하다. 가장 겸손한 이 시나리오에서 SWB를 기반으로 하는 독일의 새로운 청정 전력 시스템은 매년 130TWh의 잉여 전력을 생성하게 된다. 그러나 독일이 가장 겸손한 시나리오보다 20%만 더 높은 투자를 동원한다면 기존 수요에 추가로 생성되는 슈퍼 전력의 양은 615TWh가 될 것이다. 전체 전력 시스템은 기존 전력 수요의 두 배 이상인 총 1,115TWh를 생성한다.

이 청정 에너지 과잉은 독일 산업 및 제조에 막대한 비용을 절약할 수 있다. 담수화 및 처리, 폐기물 처리 및 재활용, 금속 제련 및 정제, 화학 처리 및 제조, 암호화폐 채굴, 분산컴퓨팅 및 통신, 탄소 제거 등 다양한 서비스의 전기화를 위한 새로운 기회를 연다.

둘째, 과잉 구축은 훨씬 적은 배터리 저장 공간이 필요함을 의미하므로 이 SWB 조합을 구축하는 비용은 일반적으로 인식되는 것보다 훨씬 낮다. 간단히 말해서 훨씬 더 저렴한 비용으로 훨씬 더 많은 에너지를 얻을 수 있다.

청정 에너지에 올인하는 것은 화석 연료보다 여전히 저렴하다.

그러나 이것 역시 시작에 불과하다. 우리의 연구에 따르면 독일은 2035년까지 전력 시스템뿐만 아니라 전체 에너지 시스템을 신속하게 전환할 수 있는 기회가 있다. 그리고 다시 한 번, 독일이 현재 화석 연료 수입 및 보조금에 지출하는 것보다 더 저렴하게 할 수 있다. 이것이 독일이 진정한 에너지 자립을 달성하는 데 진지하다면 가장 대담하면서도 가장 안전한 길이다.

독일은 향후 15년 동안 매년 1,130억 달러를 지출함으로써 발전, 주거 및 상업용 난방, 도로 운송을 위한 모든 화석 연료 사용을 완전히 제거할 수 있는 충분한 SWB를 구축할 수 있다. 언급된 바와 같이, 그 지출은 독일이 현재 화석 연료 수입 및 보조금에 지출하는 것보다 적다.

이 시나리오는 실용적이다. 독일이 여전히 새로운 시스템을 구축하는 동안 원자력, 수력 및 가스 피크 발전기 용량을 제거하지 않아야 한다.

기저부하를 유지하는 동시에 열 펌프, 단열 및 스마트 계량과 같은 주요 효율성 조치를 강화함으로써 독일은 2035년까지 기존 전력 수요 500TWh를 대체하고 열 및 운송을 위한 추가 510TWh의 전기를 생성할 것이다. 1,636TWh의 막대한 추가 초전력 잉여를 생성하게 된다.

이는 전체적으로 독일이 총 약 2,646TWh를 생산할 것임을 의미한다. (이는 2020년 총 에너지 소비의 약 80%) 연중 대부분 동안 한계 비용이 0인 청정 에너지로 전적으로 사용되며 나머지는 기존 기저부하 용량 및 난방 효율 개선으로 설명된다.

새로운 시스템의 연쇄 효과

독일은 깨끗하고 값싼 에너지 과잉이 사회 전반에 걸쳐 생활비와 산업 비용을 극적으로 감소시킬 뿐만 아니라 인터넷에서 제로 비용 정보가 했던 것과 유사한 방식으로 전례 없는 기회를 열어주는 새로운 시대에 진입하게 된다.

그리고 이 시나리오 역시 시작에 불과하다. 이는 독일이 '기적'이나 '혁신적인' 에너지 기술을 기다릴 필요가 없다는 것을 의미한다. 이미 확장되고 있는 기존 기술을 배치하여 진정한 독립과 자급자족의 미래를 가속화할 수 있다.

독일은 또한 새로운 화석 연료, 원자력, 수소, 수력 또는 지열 발전을 전혀 건설할 필요가 없다. 그리고 2035년 이후에는 석탄, 석유 및 가스를 다시 수입할 필요가 없기 때문에 화석 연료 수입에 대한 독일의 모든 지출은 거의 0에 가까워지게 된다.

이는 매년 수천억 달러의 저축을 의미하며, 수십 년 후 수십억 달러의 저축이 축적된다. 그리고 이러한 막대한 경제적 절감으로 독일은 SWB 구축을 계속 가속화하여 원할 경우 원자력 및 수력 발전 시설을 완전히 대체할 수 있다.

이 수준의 초전력이 의미하는 바는 놀랍다. 이를 통해 독일은 난방, 폐수 처리, 광업 및 기타 산업 기능을 포함하여 사회의 모든 영역을 완전히 전기화할 수 있다. 엄청나게 저렴하고 깨끗한 에너지는 결국 방대한 새로운 혁신, 비즈니스 모델 및 가치 사슬의 생성을 주도하고 막대한 일자리 기회를 창출함으로써 청정 번영의 새 시대를 뒷받침하게 된다.

새로운 청정 에너지 시스템이 구축되면 SWB 시스템의 수명 연장(최장 50년 이상 지속됨) 덕분에 더 이상 지속적인 에너지 확보에 의존하지 않는 상설 에너지 스톡으로 운영될 것이다. 멀리 떨어진 물질적 자원이 흐른다. 따라서 이러한 100% SWB 시스템은 가장 저렴하고 번영하며 가장 탄력적인 구성을 나타낸다.

유럽을 위한 기회

우리의 새 논문은 독일에 초점을 맞추고 있지만 물론 유럽 전체에 큰 영향을 미친다. 데이터가 유럽의 가장 큰 경제가 열악한 화석 연료 의존에서 청정 에너지 과잉으로 어떻게 변모할 수 있는지를 결정적으로 보여준다면, 이는 나머지 유럽 국가들도 그렇게 할 수 있음을 의미하기 때문이다.

무엇보다도 여기서 교훈은 에너지 변환이 '고통스러운 희생'에 관한 것이 아니라는 것이다. 에너지 독립(관련 지정학적 이점 포함), 에너지 탈탄소화(관련 기후 변화 이점 포함) 및 제로를 동시에 달성할 수 있는 역사적이고 독특한 기회이다. 절충 없이 비용 에너지 과잉(관련 경제적 이점 포함).

그리고 아마도 기억해야 할 핵심은 핵심 기술이 이미 존재하고 이미 확장되고 있기 때문에 경제적 요인으로 인해 향후 20년 이내에 에너지 변환이 일어날 것이라는 점이다.

그러나 우리의 선택은 우리가 떠오르는 미래 에너지 시스템에서 리더가 될 것인지 패배자가 될 것인지를 결정하게 된다.

다음은 무엇일까?

'자유 에너지'를 달성하기 위한 로드맵은 간단해 보이지만 쉽지는 않을 것이다. 2030-35년까지 완전한 에너지 자립이라는 목표를 달성하는 것은 문샷이나 전시 동원과 유사한 주요 노력이 될 것이다. 명확한 목표, 지표 및 리소스 할당이 필요하다. 시민들은 무엇이 위태로운지 이해해야 할 뿐만 아니라 무엇이 진정으로 가능한지, 그리고 왜 이러한 변화가 모든 노력을 기울일 만한 가치가 있는지 이해해야 한다. 이러한 약속은 다양한 전략으로 전환되어야 한다.

물론 독일은 러시아 석유 및 가스 수입에 대한 의존도를 종식시키면서 국가 에너지 안보를 보장하기 위해 여전히 제한적이고 일시적인 '격차 방지' 조치가 필요하다. 그러나 독일은 또한 기존 에너지 산업에 대한 모든 비긴급 보조금을 중단하고 개방적이고 경쟁력 있는 전력 시장을 창출해야 한다. 이러한 핵심 기술은 이미 그러한 시장 조건에서 경쟁력이 있기 때문이다. 이는 추가 탄소세가 필요하지 않음을 의미한다.

기존 시장 장벽, 비효율성 및 개입을 제거함으로써 독일은 에너지 및 운송 중단 가속화를 위한 경쟁의 장을 평정할 수 있다. 개방적이고 경쟁적인 시장이 대부분의 작업을 수행할 수 있지만 주에서는 주거용 난방 및 요리에 전력을 공급하고 이를 촉진하기 위한 새로운 규제 표준을 만드는 데 개입하는 데 집중할 수 있다.

독일 정부는 개인, 지역 사회 및 기업이 전기를 생산, 저장 및 거래할 수 있도록 에너지 권리를 보장해야 한다. 이는 기존 중앙집중식 유틸리티 독점을 끝내고 새로운 분산 SWB 세대에 세금을 부과하지 않는다는 것을 의미한다. 이는 화석 연료의 파괴를 더욱 촉진하고 가속화하게 된다.

마지막으로 독일 정부는 이러한 기술의 기하급수적인 비용과 기능 향상에서 볼 수 있는 경제적 요인으로 인해 이러한 혼란이 궁극적으로 불가피하다는 점을 인식해야 한다. 기존의 에너지 자산은 이미 엄청나게 고 평가되어 있어 좌초되어 사실상 파산 상태이며 투자 수익에 대한 희망을 결코 제공하지 못하게 된다. 따라서 불가피한 것은 이러한 불운한 산업으로부터 독일 국민을 보호하는 것이다. 구제할 수 없는 산업 자체를 보호하려고 해서는 안 된다. 기존 산업보다 더 많은 일자리를 창출하기 위해 청정 에너지 전환이 진행됨에 따라 사람들이 이러한 산업에서 새로운 호황을 누리는 전기 산업으로 전환하는 데 도움이 되는 방대한 새로운 기회가 있을 것이다.

청정 에너지 변환에 대한 '모든 경우에 적용되는' 접근 방식은 없지만 모든 국가와 지역에는 다양한 조합, 비용 및 이점을 포함하는 다양한 최적화 전략이 필요하다. 우리가 독일에 대해 확인한 정책 로드맵은 러시아-우크라이나 위기 이후 에너지 자급률을 달성하고자 하는 다른 유럽 국가들에게 강력한 템플릿을 제공한다.

결과는 우리가 진행하는 데 필요한 모든 것이 있다는 것이다. 그리고 우리가 그렇게 한다면 그 결과는 에너지, 경제, 환경 모두에게 윈-윈(win-win-win)이 될 것이다.