미래의 지속 가능한 에너지

지속 가능한 에너지 시스템의 과제 해결

세계 인구가 증가함에 따라 에너지에 대한 수요가 보다 빠르게 증가하고 있습니다. 이로 인해 지속 가능한 에너지 시스템에는 공급 안정성, 경제성, 기후 보호 및 자원 효율성이라는 네 가지 핵심 과제가 주어져 있습니다. 이 과제를 성공적으로 해결하기 위해서는 노하우가 필요합니다.

까다로운 목표

지속 가능한 에너지 시스템의 운영 능력

에너지 효율성을 개선하기 위한 노력은 늘 산업의 핵심 동력이었습니다. 또한 생산된 전력뿐 아니라 화석 자원과 재생 자원의 더 나은 활용에 기여하는 혁신적인 기술을 제공하는 데 있어 엄청난 발전이 있었습니다. 하지만 이것으로는 여전히 미래의 목표를 달성하는 데 부족합니다. 

 

미래의 에너지 시스템은 현재보다 훨씬 적은 온실 가스를 배출해야 합니다. 이를 위해, 재생 에너지자원, 변동적 공급량 및 소규모 발전소에서의 분산된 생산에 대한 비율을 훨씬 더 높여야 합니다. 또한, 여러 시장 참여자와 기술이 한데 힘을 모아 새로운 비즈니스 모델로 복잡한 전력 공급 시스템을 형성해야 합니다. 따라서 미래의 디지털화에서의 핵심은 에너지 전환 사슬을 따라 하드웨어의 각 부분을 개선하는 것 외에도 안정적이고 지속 가능한 에너지 시스템 및 해당 요소를 운영하는 것이 될 것입니다.

Amory Lovins

대처하기 힘든 변화

Amory Lovins – Rocky Mountains Institute의 수석 연구원

글로벌 에너지 시장의 현재 동향을 파악하려면 Amory B. Lovins의 말과 생각을 새겨 두어야 합니다. 40여년에 걸쳐, Lovins는 에너지 효율 및 청정 에너지 솔루션 분야에서 세계 최고의 권위자로 인정을 받았습니다. 

 

Amory B. Lovins는 최근 콜로라도 주 스노우메스에 있는 자신의 전시용 친환경 주택에서 가진 인터뷰에서 "전력 회사와 마찬가지로 석유 회사는 매우 다른 시장에서 경쟁하기 위해 자산과 역량 그리고 가장 까다로운 문화를 활용할 수 있는 다양한 방법을 찾아야 한다"라며, "이러한 시장의 변화는 그들이 상상할 수 없을 정도의 속도로 그들의 문화보다 훨씬 빠르게 다가올 것이므로 대처하기가 쉽지 않을 것"이라고 말했습니다.

 

Amory Lovins와의 인터뷰

Richard Lancaster

"위험을 감당할 수 있나요?"

Richard Lancaster – CEO of CLP Holdings Limited, Hong Kong

기후 변화를 비롯하여 에너지 기술이 기후 변화 문제를 해결할 수 있는지 여부에 대해 아시아 최대 전력 회사 중 한 곳의 CEO인 Richard Lancaster와 나눈 대화입니다. 

 

Lancaster는 ""우리에게는 탄소 배출이 없는 것이 이상적이지만 여기에는 엄청난 변화가 내포되어 있습니다. 한편, 우리에게는 이러한 변환을 항해할 기술이 있습니다. 이러한 변환을 추구할 때 한 번에 완벽한 솔루션을 얻을 수 없습니다. 오랜 시간이 걸립니다.

 

그렇기 때문에 우리에게는 더 많은 가스와 원자력, 재생 에너지가 필요하며, 더욱 효율적인 에너지 사용이 필요합니다. 우리는 이 모든 것을 이루어내야 합니다."라고 밝혔습니다.

 

Richard Lancaster와의 인터뷰

시장의 다양화

"에너지 시스템을 다루는 것이 결코 쉬운 적이 없었습니다. 하지만 디지털화로 인한 새로운 가능성 덕분에 지속 가능한 에너지 시스템 관리에 대한 요구가 훨씬 커졌으며 이는 앞으로도 계속될 것입니다. 이와 동시에 더 많은 시장 참여자가 더 높은 수익성으로 참여할 수 있는 훨씬 많은 기회가 창출될 것입니다."

 

DTU(Technical University of Denmark)의 전력 및 에너지 센터(Center for Electric Power and Energy) 센터장인 Jacob Ostergaard 교수가 IT 개발의 주요 동향과 IT 개발이 시장 참여자들에게 미치는 영향을 설명합니다.

스마트 디지털 기술이 제공하는 새로운 가능성

점점 많은 시장 참여자들이 어느 때보다 훨씬 많은 데이터를 생산하고 있습니다. 예를 들어, 대규모 가스 터빈에서만 수백 개의 센서가 매초마다 온도, 압력, 유동 경로 및 가스 성분을 측정하고 있습니다. 또한 미래 에너지 시스템의 안정적인 운영을 위해서는 모든 참여자(생산자, 프로슈머 및 소비자)가 지능적으로 유대해야 합니다. 디지털화의 기회를 잡는 것 외에 다른 방법이 없다는 점을 고려하면 이러한 데이터가 지능적으로 평가되고 활용되도록 하기 위해 첨단 분석 방법이 필요합니다. 

인포그래픽(Infographic)

에너지 환경

전력 배분, 저장 및 소비의 새로운 발전과 함께 전력 생산 방법이 지속적으로 변화하는 상황에서 에너지 환경이 점점 더 복잡해지고 있습니다. 예를 들어 수많은 소규모 재생 에너지 생산자들이 익숙한 대규모 발전소 환경을 보조하게 되면서, 변동하는 전력 공급을 처리할 수 있는 "스마트 그리드"가 필요합니다. 전체 에너지 환경과 그 안에 있는 상호 의존성에 대해 알아봅니다. 

Energy Use

Saving energy and using it better

The cleanest energy is the energy that isn’t needed. There is a huge potential for energy conservation, especially in buildings, industry and transportation. Saving energy and using energy more efficiently are the two main factors involved in creating a sustainable energy supply for the future. This can be achieved by controlling energy consumption and integrating energy-saving products and solutions in buildings, industry and transportation.
Electric engines account for nearly two-thirds of the electric energy used in industry, for example for conveyor technology or pumps. With optimized solutions, the energy consumption of industrial drives can be lowered by up to 30 percent. Worldwide, about 40 percent of energy is consumed by buildings. Here too a lot can be achieved: through heat insulation and pumps, smart building technology, or efficient lighting.

40%
of the world's
energy is consumed
by buildings
21%
of greenhouse gas
emissions come
from buildings
Up to 40%energy savings can be realized through
Intellingent Building Automation

Energy Storage

Integration of renewable energy sources

Today’s energy mix leads to fast-changing imbalances between generation and load, impacting grid stability and power quality. Battery storage can act as an energy consumer as well as producer. This combination helps to improve grid stability and enable greater integration of renewable energy sources. Thus the grid can utilize more available energy.  

Alternative you can feed surplus power into an electrolyzer, which uses electricity to decompose water into hydrogen, and oxygen and generates heat. The obtained hydrogen can be stored and used to fuel a gas turbine and in several industrial processes.

Since the supply of power from wind is
irregular, power storage and converting
systems will be a necessity.
Battery StorageHydrogen Storage

Renewables

Infinite potential for sustainable energy

Wind, photovoltaik, small hydropower plants and biomass greatly contribute to meeting power demand and environmental awareness.  Especially offshore wind power plants with an installed generating capacity in the triple-digit megawatt range are already in operation and deliver great amounts of electricity with a high degree of continuity. But a growing number of onshore wind farms are being sited in regions with moderate to low wind speeds. Therefore we offer a new generation of wind turbines, which extract the maximum energy yield from low to moderate wind velocities.

Also solar energy has a great potential and is an inexhaustible energy source. As a long-term, reliable source of energy, the sun provides a huge annual amount of energy. Thanks to the technological advance of recent years and the development of the photovoltaics market, PV systems are now ready for large-scale production of electricity. And if we would like to turn water into energy small hydropower plants have proven to be a sustainable source of energy as well.

For example Germany. “In 2030, there will be 44,100 wind turbines along
with 3,000,000 photovoltaik systems.”

Central Power Generation

High-efficiency power generation

If clouds block the sun or the wind dies, power fluctuations must be balanced out quickly. Gas-fired power plants that can be started up quickly are ideal for this. Combined with a steam turbine, the world´s most efficient combined heat and power plant (CHP) from Siemens can convert approx. 61,5 percent of the energy from natural gas into electricity. Thanks to its CHP concept the overall fuel efficiency increases to 85 percent.

Bringing out the best:

World records at the
Lausward Unit “Fortuna”,
Duesseldorf

Power output
603.8 MW(el)
Plant net efficiency ~61.5 percentSteam extraction district
heating 300MW(th)

Financing

Intelligent financing solutions

When cities and buildings look for technologies to reduce their energy consumption, smart financing solutions are often needed to overcome the shortage of funds. When engineering and financing solutions come together, buildings can unlock huge energy saving potential – in consumption and in cost. A good example of this is Siemens' energy performance contracting for building technologies – a combination of consulting, modernization services and customized financing. With this, customers do not need to make any initial investment; they simply use the energy cost savings to pay the installments.

Worldwide, Siemens has modernized more than 5,200 buildings this way, with more than €1 billion in savings and more than ten millions tons of CO2 reductions.

generateSavingsfinanceInvestmentsSelf-financing
cycle

Energy performance contracting:
a self-financing cycle

Microgrid

Intelligent electricity networks

In the future, not only large plants but also millions of small and medium-sized power producers will feed electricity into the grid. More and more former consumers of energy are becoming producers as well. This fact, and the fluctuating feed-ins of renewable energy, make intelligent power grids necessary for power distribution. With “Smart Grids” like these, Siemens helps to achieve the right balance between electricity production and demand - throughout the world, and here in Germany.

5 times as much power
produced as consumed

The village of
Wildpoldsried produces
5 times more power from
renewable sources than it
consumes.

Natural Gas

A major backbone for the world’s power supply

Natural gas accounts for around 25% of the global energy demand. The proven reserves climb new highs, based on deep sea exploration and unconventional resources. As the cleanest fossil energy resource natural gas will continue to increase its share of the global energy mix, growing at 1.8% per year until 2035. Gas trade is primarily carried out as Liquefied Natural Gas (LNG) and by pipelines. Mission critical technology from Siemens makes the total process from production of gas via transportation to electrical power more safe and efficient.

Growing importance
of natural gas globally

Primary Energy (Share)Source: BP Energy Outlook 2016 (base case)

Power Transmission

Low-loss energy transmission

Should primarily be used where they occur in abundance: solar energy in sun-drenched areas and wind energy on the high seas. Therefore, long-distance networks must be further expanded, beyond national boundaries, using classic overhead lines, cables or gas-insulated lines. Besides classical high-voltage AC connections, high-efficiency power superhighways with high-voltage direct-current (HVDC) technology can be used for very long distances.

For example, in a HVDC Technology project in China, Siemens has shown that around 95 percent of the electricity makes it to the consumers, even over a distance of 1,400 kilometers and at a transmission capacity of 5,000 megawatts.

Delivering electricity right to where it is needed.

Power Distribution

Always well supplied

The requirements on power distribution and therefore on medium- and low-voltage grids are increasing continuously. Changing directions of power flow, load and voltage fluctuations, which are caused especially by the strongly growing number of power supplies from volatile power sources, e.g. photovoltaic/biogas plants and wind farms, make the distribution grids of today go to their capacity limits. The solution is an active distribution grid with intelligent transformer substations as key components. These contribute to an active load management in the distribution grid and enable an automatic and fast fault clearance in case of disturbances.

How to reduce mean down time from hours to seconds

Self-healing grid for Rotterdam harbor district Stedin, Netherlands

System restart in less
than a minute

Grid Control & Applications

Information technology is what we need to get the meter data and the consumption data into the system so that we can measure consumption and draw the necessary conclusions. Automation technology makes the meter data available for outage management and outage measurement in the grids. So this is where operations technology and information technology become one. The collected data is stored and analyzed, in the interests of stable and efficient power supply.

The enabling factor for all of Siemens’ cross-sectoral solutions is a smart grid that allows an intelligent energy management.

From Big Data to Smart Data
680,000,000
smart meters
are estimated to be installed globally
leading to 280
petabytes of data a year
storage capacity of
22,400,000
BluRay discs

Oil

Crude oil supply, the dominant primary energy source

Oil consumption is expected to grow and crude oil remains the dominant primary energy source for the next 20 years. Especially transport fuel is dominated by oil, its low relevance in electrical power generation will further decrease. Oil reserves are enough not at least thanks to exploration and production in deep sea regions and opening production from unconventional resources like oil sands. Furthermore, enhanced oil recovery technologies for mature fields enable to get more out of a field. Siemens innovative technology makes production, transportation and processing more efficient and environmentally compatible.

Global oil demand by sectormboe/d = million barrels of oil equivalent per day
  • Electricity generation
  • Resid./comm./Agriculture
  • Other industry
  • Petrochemicals
  • Transportation
Source: OPEC, World Oil Outlook 2015 (reference case)

스마트 기술

에너지의 미래를 형성할 최첨단 솔루션

현재와 미래의 효율적이고 안정적인 전력 공급을 위해 지멘스는 최첨단 압축기, 터빈 및 발전기부터 가상 발전소, 지능형 그리드 관리 및 혁신적인 저장 솔루션까지 광범위한 물리적 및 디지털 제품, 기술, 솔루션을 제공합니다. 이러한 혁신적인 기술, 제품 및 솔루션을 통해 지멘스는 에너지 공급의 격차를 메우고 발전, 송전 및 배전을 보다 지능적으로 수행하도록 도와주고 있습니다. 

 

지멘스는 고객과 함께 에너지 시스템에 대한 요구 사항을 분석한 뒤, 전체 에너지 전환 사슬을 따라 문제를 해결하는 맞춤형 솔루션을 개발합니다. 지멘스의 포트폴리오에는 자원 고갈을 고려하고 기후를 보호하도록 도와주는 경제적으로 효율적이고 안정적인 전력 공급을 위한 기술 및 전문 지식이 포함됩니다. 가상 쇼룸에서 개요를 살펴보세요.

제품 개요

지멘스의 제품

지멘스 제품은 다양한 유형의 발전부터 송전 및 배전까지 모든 형태의 에너지 응용 분야로 이어지는 전체 에너지 전환 사슬에 포함됩니다. 지멘스의 전문 지식 및 서비스에 대한 개요를 살펴보고 가능한 것이 무엇인지 알아보세요.

참조

참조

DanTysk
Fortuna power plant
Grid control