120년 전의 전기 자동차와 발전소
최초의 전기 자동차는 어떤 전기로 운행되었나요? 대부분 석탄 화력 전기를 사용했을 뿐만 아니라 석탄 화력 전기도 5~15%의 효율로 발전했습니다.
20세기 초의 전기 자동차는 실제로 어떤 모습이었을까요? 저는 1905년이 아니라 2006년부터 2009년까지 전기 오토바이의 첫 내구 테스트를 하면서 그 드라마를 직접 경험했습니다. 영하 11°C의 트라운슈타인을 다녀온 후에도 저는 중국산 납축 배터리의 뛰어난 냉각 성능에 찬사를 보냈습니다.
하지만 주행 거리가 4,500킬로미터로 줄어들자 곧 환멸이 느껴지기 시작했습니다. 세 번째 배터리 팩도 경제적인 주행 스타일로 약 17,300km를 주행했을 때 주행 가능 거리가 18km에 불과해 내구성 테스트가 종료되었습니다. 시티-엘의 배터리는 일반적으로 10,000km로 조금 더 오래 지속되었습니다. 아마도 오르막길을 오르지 않고 아주 부드럽게 가속했다면 E-Max S의 배터리도 그렇게 오래 지속되었을 것입니다. 높은 출력은 납 축적을 의미합니다.
1991년 제가 처음 효율성과 발전량을 조사했을 때 석탄 화력발전소의 일반적인 효율은 33%였습니다. 2024년에 엄청난 팡파르를 울리며 폭발한 가장 현대적인 석탄 화력 발전소의 효율은 46%였습니다. 하지만 1900년부터 1910년까지 최초의 전기 자동차가 등장할 당시에는 규모에 따라 5~15%에 불과했습니다. 1925년에는 200kW 내외의 소형 발전소의 경우 8~12%, 대형 발전소의 경우 18~20%가 일반적이었습니다. 대부분의 전기차가 운행되던 도시에서는 전력 구성에 석탄 화력 발전이 많이 사용되었습니다.
포드 T는 11~18리터/100km가 필요했습니다. 보통은 14~16리터/100km였습니다. 제조 연도와 차종에 따라 다르지만 Ford T의 무게는 570~750kg에 불과했습니다. 제 첫 차였던 폭스바겐 비틀 1500의 810kg보다 더 가볍습니다. 천천히 운전한 가벼운 차치고는 연료 소비량이 많았습니다.
당시 전기 자동차의 연료 소비량은 오늘날 전기 자동차의 범위였습니다. 시속 30km에서 공기역학은 거의 아무런 역할을 하지 않았고 약간 더 가벼웠지만 회복력은 없었습니다. kWh당 몇 kg의 이산화탄소로 충전되는 전기 자동차에 비해 연료 집약적인 가솔린 자동차는 매우 연료 집약적이었습니다.
전기는 휘발유보다 저렴했지만 수명이 짧은 납축 배터리를 교체하면 전기 자동차의 비용이 너무 많이 증가하여 손해를 볼 정도였습니다. 이것이 바로 2006년부터 2009년까지의 제 경험이자 시티-엘 포럼의 평가입니다: 당시 제가 직접 배터리 교체 비용을 지불해야 했다면, 시트 알함브라를 운전하는 것이 전기 스쿠터보다 저렴했을 것입니다. 당시 100킬로미터당 경유가 6유로 정도였으니 배터리 교체 비용은 350유로 미만이었을 겁니다.
납축 배터리의 대안으로 니켈-철 배터리도 있었지만 훨씬 더 비싸고 널리 사용되지 않았습니다. 사람들은 음모론을 만들어 퍼뜨리는 것을 좋아하지만, 1세대 전기 자동차의 종말은 분명히 경제적 사실 때문이었습니다. 납 배터리를 사용하면 Tesla Y의 배터리 용량은 15kWh, 주행 거리는 100km에 불과하며 30kW로 가속하는 것은 이미 납 배터리 남용의 나쁜 사례가 될 수 있습니다.
1990년대 초, 니켈 카드뮴 배터리를 장착한 차세대 전기 자동차가 시험 운행되었습니다. 저는 2005년에 푸조 106 전기자동차에 대한 테스트 보고서를 썼습니다. 니켈 카드뮴 배터리를 사용했다면 테슬라 Y의 배터리 용량은 이미 25kWh에 달했을 것이고 단기간에 50kW로 가속하는 것이 가능했을 것입니다.
조금 더 나은, NiMh: 30kWh 배터리 용량.
이 세 가지 실패한 배터리 화학 물질은 전기 자동차에 쓸모가 없을 뿐만 아니라 원료 매장량도 충분하지 않아 전 세계적으로 사용하기에 충분하지 않습니다. 입증된 원료 매장량은 납 배터리보다 약 80배 더 많은 LFP(리튬인산철) 배터리에 충분합니다. 나트륨은 바다의 소금과 같아서 원료에 제한이 없습니다.
현재 CORP.at 컨퍼런스에서 발표할 논문을 작성 중입니다. 거기에는 "최대 수익성 있는 계통 연결 비용"이라는 용어가 등장합니다. 2005년부터 2020년까지의 시간별 생산량 데이터를 가지고 전 세계 여러 지점에서 순수 태양광 발전 시스템을 시뮬레이션했습니다. 먼저 100kW에서 300kW 범위의 분산형 시스템에 대해 메탄올 대비 전력 50%, 발전기 효율 35%를 가정합니다. 그런 다음 58%의 전력 대 메탄올과 54%의 발전 효율을 가진 훨씬 더 효율적인 중앙 집중식 시스템으로 시뮬레이션합니다. 그런 다음 시뮬레이션은 전기 생산량을 24×365 전기로 변환할 때의 효율을 계산합니다. 예를 들어, 카마플라에 있는 1kW의 태양광 발전은 연간 1,363kWh의 전력 생산량을 제공합니다. 분산형 방식은 24×365일 기준 915kWh, 중앙 집중형 방식은 24×365일 기준 951kWh의 전기를 생산합니다. 따라서 5.1%가 더 많습니다. 총 시스템은 2MW의 태양광, 10MWh의 나트륨 배터리, 100kW의 메탄올 전력 및 간단한 발전기로 구성되며, 2030년부터 2035년까지 약 1백만 유로의 비용이 소요될 것으로 예상됩니다. 메탄올 발전소와 중앙 집중식 대규모 기술을 갖춘 발전소의 생산량이 5.1% 더 많다면, 분산형 발전소를 5.1% 더 크게 지을 수 있습니다. 이 약간 더 큰 발전소는 100만 유로의 5.1%인 51,000유로가 더 들 것입니다. 이것이 최대 수익성 있는 그리드 연결 비용입니다.
이러한 값은 모든 곳에서 동일하지 않습니다. 다른 극단적인 예로 덴마크의 올보르에서는 최대 수익성 있는 전력망 연결 비용이 302,000유로에 달했습니다. 하지만 100년 전에는 어떤 모습이었을까요? 소규모 분산형 석탄 화력 발전소의 효율은 8~12%, 대형 석탄 화력 발전소의 효율은 18~20%였습니다. 석탄 소요량, 운송 비용, 인건비가 크게 증가하면서 인플레이션을 보정하면 최대 수익성 있는 그리드 연결 비용은 1,000,000~1,800,000유로에 달합니다. 당시의 최첨단 기술을 고려하면 고압 전력망은 비용 최적화의 핵심이었습니다.
이것이 오늘 뉴스레터의 주제인 최초의 전기 자동차는 어떤 전기 믹스로 작동했을까요? 대부분 석탄 화력 전기였을 뿐만 아니라 5~15%의 효율로 생산된 석탄 화력 전기도 있었습니다. 1905년부터 1925년까지 발전소 기술은 상당한 발전을 이루었습니다.
지구를 350ppm CO2로 정화한다는 것은 대기 중 1ppm CO2를 걸러내 탄소와 산소로 재활용하는 데 약 47,000TWh의 전력이 필요하다는 뜻입니다. 누가 감당할 수 있을까요? 부유한 인류, 100억 인구만이 할 수 있는 일입니다. 에너지에 최적화된 100만㎢의 정착 지역만 해도 전 세계 번영과 지구 복원에 필요한 전력에 15만 TWh를 기여할 수 있을 것으로 예상됩니다.
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GEMINI 차세대 AG는 그 반대를 증명할 것입니다.
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20년 후 주식의 가치가 100배나 1000배가 될지, 아니면 몇 센트의 가치에 불과할지 여부가 중요한 것이 아닙니다. 우리 모두의 미래에 관한 문제입니다. 에코 파시즘과 어제의 화석 사이에 큰 대결이 벌어질까요, 아니면 사회의 깊은 분열을 극복하고 양쪽의 지지자들에게 새로운 목표를 위해 영감을 불어넣을 수 있을까요?
절약 대신 글로벌 번영과 지구 정화 제한과 기후 재앙 또는 피크 오일과 조금 더 많은 기후 재앙. 양쪽 모두 원격으로 실행 가능한 해결책이 없다는 것을 확신해야 합니다.
한편으로는 순배출 제로는 완전히 부적절한 목표이며, 그 대신 350ppm CO2로 지구를 깨끗하게 하는 것이 목표가 되어야 한다는 것을 보여 주어야 합니다. 다른 한편으로는 태양광 발전이 화석 에너지보다 더 높은 생활 수준을 가능하게 한다는 것을 보여줘야 합니다.
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