https://tcr-us.com/uploads/3/5/9/1/35917440/paths_to_carbon_neutrality_white_paper_april23.pdf
2023년 6월 6일 오후 9시 41분에 작성됨 URL: https://www.utilitydive.com/news/corporate-clean-energy-procurement-carbon-matching-meta-google-amazon-tabors-report/652011/
As Google, Meta, others ramp up clean energy buying, ‘carbon matching’ offers cheapest path: report
Companies have contracted for 77 GW of clean energy in the U.S., up from about 10 GW in 2017, and are seeking expanded options for buying more emissions-free electricity.
www.utilitydive.com
타보스 카라마니스 루드케비치(TCR) 컨설팅 회사의 보고서에 따르면, 깨끗한 에너지를 구매하기 위한 기업들에게 가장 효과적이고 비용이 적은 조달 전략은 "탄소 매칭"입니다.
TCR에 따르면, 탄소 매칭은 회사가 연간 사용 전기량보다 더 많은 곳에서 탄소가 없는 전기를 구매하여 탄소 중립이 되는 전략입니다. 이 전략은 "위치별 한계 배출율"에 기반하며, 그리드의 특정 노드에 연결된 탄소 배출량을 나타냅니다. 다른 방법은 전체 배출량 감소를 고려하지 않고 회사의 에너지 사용을 상쇄하기 위해 깨끗한 전기를 구매하는 것입니다.
"가장 적은 돈으로 최선을 하려면 한계 배출율을 사용하는 지표로 전환해야 합니다."라고 보고서의 저자 중 한 명인 TCR 대표 Richard Tabors는 말합니다.
탄소 매칭 접근 방식에서 회사는 전력이 사용되는 위치와 거리를 고려하지 않고, 남서부 파워 풀(Southwest Power Pool) 및 상부 중서부 지역과 같은 발전소에서 탄소 배출이 높은 지역에서 탄소가 없는 전력을 구매합니다.
탄소 매칭은 전력 수급에 대한 전략 비용과 탄소 저감 잠재력 측면에서 가장 효과적인 전략입니다. ES-1 그림에서 볼 수 있듯이, 전체 MWh 당 비용 측면에서나 위치 및 부하 프로파일 시나리오를 고려한 모든 CO2 저감 비용 측면에서나 탄소 매칭이 가장 효과적인 전략으로 나타났습니다. 이 전략은 고객들이 전기 사용 및 발전의 양적인 배출 영향에 초점을 맞추어, 메가와트-시간 매칭을 넘어서고 탄소 매칭에 집중할 수 있도록함으로써, 고객들이 다음과 같은 이점을 누릴 수 있게 합니다.
- 일관적인 탄소 중립화를 달성할 수 있습니다. 분석 결과, 탄소 매칭이 유일하게 고객의 부하 프로파일 및 위치와 관계없이 일관적으로 탄소 중립성을 달성하는 것으로 나타났습니다.
- 각 투자 달러당 탄소 이동을 극대화하는 지역 및 프로젝트에 투자 대상을 집중할 수 있습니다. 에너지의 MWh를 탄소 배출로 번역함으로써, 고객은 더 이상 균형 권한 경계를 고려하지 않아도 됩니다. 부하 위치와 상관없이 모든 고객은 가장 높은 탄소 배출 잠재력을 가진 프로젝트를 구매할 수 있습니다. ES-1 그림에서 나타낸 분석에서, 가장 높은 탄소 배출 잠재력을 가진 프로젝트는 남쪽 SPP의 유틸리티 PV 프로젝트입니다. 이 지역은 우수한 태양 에너지 자원과 상당한 석탄 발전을 갖추고 있어 높은 LMER를 유발합니다. 이 프로젝트는 탄소 매칭 전략을 추구하는 모든 고객들에 의해 선택되었습니다.
그는, 이러한 지역에서 재생 가능한 전력을 구입하면, 이미 많은 배출이 없는 캘리포니아와는 다르게 더 많은 탄소를 대체할 수 있다고 말합니다.
TCR는 연간 에너지 매칭을 포함해 4가지 깨끗한 에너지 조달 전략을 평가했습니다. 그 외에 탄소 매칭 외에 지역별 에너지 매칭(Local energy matching)과 시간별 에너지 매칭(Hourly energy matching) 등이 있습니다.
보고서는 상업용 소매 건물과 데이터 센터 또는 산업 고객을 대표하는 두 가지 부하 프로필을 살펴보았습니다.
위치별 한계 배출율이 회사 부하 프로필과 위치에 관계없이 일관되게 탄소 중립을 달성하는 유일한 연간 매칭 전략임이 밝혀졌습니다.
지역, 시간별 에너지 매칭은 탄소 배출 감소에 대한 가장 비효율적인 전략입니다. 그것은 시간별 탄소 중립을 달성하지 못하며, 보고서에 따르면 2배 이상의 전기를 불필요하게 구입하여 연간 탄소 중립을 달성합니다.
태보스 분석가들은 시간별 에너지 매칭 전략하에서 상업용 소매 회사는 탄소 매칭 접근 방식보다 MWh당 113달러 대비 MWh당 6.30달러의 비용이 든다는 것을 발견했습니다.
태양광 프로젝트는 텍사스 전기 안정성 위원회(Electric Reliability Council of Texas) 지역에서 가장 저렴한 깨끗한 에너지 프로젝트이며, 남부 SPP 지역의 태양광 발전소는 탄소 배출을 대체하는 데 가장 효과적입니다.
보고서는 깨끗한 전력 조달의 급격한 증가와 함께 나온 것입니다.
미국에서 326개 기업이 2022년말까지 77.4GW의 깨끗한 에너지를 계약하였으며, 5년 전의 10GW보다 증가했습니다. 이런 용량은 태양광 45,050MW, 육상 풍력 28,830MW, 배터리 저장 975MW를 포함합니다.
기업용 깨끗한 전력의 36GW는 미국의 모든 깨끗한 전력의 16%를 차지하며, 상위 10개 기업은 계약 용량의 54%를 차지한다고 ACP는 밝혔습니다.
탄소 매칭은 깨끗한 전력을 구매하려는 기업들에게 선택의 폭을 넓히기 위한 지속적인 노력의 일환입니다. 깨끗한 에너지 구매 혁신 시장 및 정책 연구소(CEBI)의 시장 및 정책 혁신 디렉터인 덕 밀러(Doug Miller)는 "텍사스에서는 더 많은 풍력이 필요하지 않고 캘리포니아에서는 더 많은 태양광이 필요하지 않기 때문에, 에너지를 배치하는 데 조금 더 전략적인 방식이 필요합니다."라고 말합니다.
CEBI는 지속적인 깨끗한 에너지 구매 옵션 확대를 위한 프레임워크를 개발하기 위해 지난해 Next Generation Carbon-Free Electricity Procurement Initiative를 시작했습니다.
Next Generation Carbon-Free Electricity Procurement Initiative – Clean Energy Buyers Institute
The clean energy system developed over the past 25 years unlocked significant wind and solar deployment. However, the existing system now faces...
cebi.org
"우리는 시간별 솔루션, 탄소 매칭 솔루션, 소기업을 위한 솔루션을 원합니다. 사용 가능한 것 중에서 최선의 선택을 기업들이 결정할 수 있도록 모든 것을 다 제공해야 한다고 생각합니다."라고 밀러는 말합니다.
위치별 한계 배출율은 널리 사용되지 않으며, 탄소 매칭 접근 방식을 고려할 때 장애물이 되는 것으로 나타났습니다. PJM은 2021년 말 이후 실시간 위치별 한계 배출율을 발표했으며, ISO New England도 한계 배출율 보고를 시작했다고 그는 말합니다.
보고서에 따르면, 연방 에너지 규제위원회(Federal Energy Regulatory Commission)는 그 정보를 실시간으로보고하도록 그리드 운영자에게 지시해야 한다고 말합니다. 인프라 투자 및 일자리법(Infrastructure Investment and Jobs Act)은 미국 에너지 정보청(Energy Information Administration)에게 시간별 위치별 온실 가스 배출 한계 배출율을 보고하도록 요구한다는 보고서는 밝혔습니다.
탄소 매칭: 탄소 매칭은 Scope 2 CO2 배출량 감소의 대안적인 방법입니다. MWh 단위의 에너지 일치를 시도하는 대신, 이 전략은 탄소 배출을 직접 다룹니다. 이 전략을 사용하면, CO2 배출은 고객의 부하와 깨끗한 에너지 발전 위치에서 시간당 위치 마진 배출 요금을 사용하여 직접적으로 계산됩니다. 고객은 이러한 자산을 구매하여 이러한 자산에서 생성되는 양의 깨끗한 에너지가 고객의 전기 소비로 생성되는 배출량과 동일하거나 그 이상의 배출량을 대체하도록합니다.
중요한 것은 연간 에너지 매칭 전략(연간 에너지 매칭 및 지역별 연간 에너지 매칭)의 경우 고객 부하 프로파일은 중요하지 않다는 것입니다. 중요한 지표는 총 연간 부하량뿐입니다. 시간별 에너지 매칭 전략의 경우 고객은 매 시간마다 깨끗한 에너지 생성과 부하를 매칭해야 하므로 부하 프로파일이 관련이 있습니다. 탄소 매칭 전략의 경우, LMER이 시간적으로 변하기 때문에 부하 프로파일이 중요합니다. 따라서 한 시간의 부하가 다른 시간의 부하와 다른 탄소 발자국을 남길 수 있습니다.
II.1.1 위치별 마진 배출율 (LMER)
위치별 마진 배출율 (LMER)은 특정 그리드 위치와 시점에서 탄소 배출을 정량화하는 물리적 및 수학적으로 정확하고 신뢰성 있고 투명한 방법입니다. LMER은 주어진 위치에서 수요의 한계적인 증가 또는 감소에 대한 시스템 전체 배출의 변화를 측정하며 아래 식에서 보여지듯이 CO2 단위당 전기 에너지 단위로 표시됩니다. 노드별로 살펴보면 1 MWh의 증가된 수요가 시스템 전체 배출량이 400 킬로그램 증가하게 만든다면 해당 노드의 LMER은 400 킬로그램/MWh입니다.
수학적으로, LMER은 전 세계 전력 시스템의 경제적 배치에 사용되는 한계 가격과 유사한 방법론을 사용하여 계산됩니다. 미국 전력 시장에서 사용되는 위치별 한계 가격(LMP)과 마찬가지로 LMER은 시간과 위치의 함수입니다.
2021년 가을부터 PJM은 각 하위 전력소 및 집계 노드에 대한 실시간 LMER 데이터를 발표했습니다. 이러한 데이터는 LMER의 위치와 시간적 특성의 실제 예시를 제공합니다.
아래 그림은 2022년 8월 14일의 PJM 실시간 시스템 전체 세대 연료 혼합 및 배출율을 보여줍니다. 쌓인 영역은 시스템 세대 연료 혼합을 나타내며, 실선은 PJM의 고전압 전력소에서의 LMER이며 검은 점선은 시스템의 평균 배출율을 추정한 것입니다.
시스템 부하는 전형적인 여름 프로필을 가지며, 이른 아침에는 가장 낮고 오후와 저녁 초기에 최대치를 보입니다. 이 부하를 충족하기 위해 시스템은 비용 및 운영 매개변수에 따라 천연 가스 결합 사이클(NGCC), 석탄 및 가스 발전 장치를 운영합니다.
오전 7시쯤에 부하가 증가하기 시작하면 시스템은 열 발전을 증가시키고 석탄 및 가스 생산을 서서히 증가시켜 5시에 부하가 최대치에 도달할 때까지 운영합니다. 밤이 다가오면 부하가 감소하기 시작합니다.
시스템은 이에 대응하여 석탄과 가스 발전을 줄입니다. LMER는 열 발전의 변화를 밀접하게 따릅니다. 2022년에 높은 천연 가스 가격으로 인해 천연 가스가 PJM에서 지배적인 한계 연료가 되었습니다.
이 특정 날에는 LMER이 0.45 메트릭 톤 CO2/MWh (일반적인 NGCC 배출율) 정도로 자주 나타났으며, 이는 NGCC가 주요한 한계 에너지원이었음을 나타냅니다. 아침과 오후 램프 기간 동안 빠르게 변하는 부하 및 재생 가능 에너지 생산(아침에는 바람 감소, 밤에는 PV 감소)으로 인해 시스템은 열 발전을 재배치해야 하며, 일부 지역에서 석탄이 NGCC를 대체하게 만듭니다.
이로 인해 전송 제약으로 인해 LMER은 급격히 1 메트릭 톤 CO2/MWh 이상으로 상승하고 발산하기 시작합니다. 또한, 고수요와 전송 제약으로 인해 일부 지역에서 추가 석탄 및 연료유 발전을 운영해야 했을 때 LMER도 초기 오후에 발산했습니다.
이와는 대조적으로, 연료 혼합을 기반으로 계산된 평균 배출율 (AER)은 시간적 및 위치적 세분화 수준을 제공하지 않습니다. 이 날 AER은 상대적으로 평평했으며, 그리드 탄소 강도가 높거나 낮은 시간을 구별하는 데는 적은 신호를 제공합니다.
그림 2는 2022년 8월 오후 시간대의 PJM 게시 구역별 LMER 5분 스냅샷을 보여줍니다. 이 시간 동안 전송 제약으로 인해 시스템 전반에 걸쳐 LMER에 분명한 차이가 있었습니다. 시스템에서는 0.4 메트릭 톤-CO2/MWh에서 0.7 메트릭 톤-CO2/MWh까지 LMER가 다양하게 나타났으며, 차이는 50% 이상이었습니다.
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