때때로 당신은 복잡한 답을 찾기 위해 간단한 질문을 합니다. 미국의 모든 수력 발전 댐을 태양광 패널로 교체할 수 있는지 생각해 본 적이 있다면, 간단한 대답은 물론 충분한 시간과 돈이 있으면 ‘그렇다’입니다. 더 복잡한 대답은 미국 최대 수력 발전 시설인 그랜드 쿨리 댐만 교체하려면 수백만 개의 상업용 태양광 패널이 필요하다는 것입니다. 어떻게 이런 결론에 도달합니까? 물론 수학은 공통핵심이 아니라는 점을 약속드립니다!
간단히 말해서, 수력 발전 댐은 물을 사용하여 발전기에 연결된 터빈을 회전시키는 방식으로 작동합니다. 발전기는 전류를 생산합니다. 매년 그랜드 쿨리 댐은 210억kWh의 전력을 생산합니다. 평균 상업용 태양전지판의 정격은 500와트, 즉 0.5킬로와트입니다. 연중무휴로 작동하는 댐과 달리 태양광 패널은 해가 뜰 때만 전력을 생산합니다. 하나의 상업용 패널은 매년 평균 500~900kWh를 생산합니다. 이 댐 하나와 동일한 양의 전기를 생산하려면 최소한 2,300만 개의 패널이 필요합니다!
이제 수학적인 문제는 해결했으니 가설로 넘어가겠습니다. Nature Sustainability에 발표된 연구에서 연구자들은 큰 질문에 대한 이론적 결과를 제시했습니다. 태양 전지판은 미국의 모든 댐과 동일한 양의 에너지를 생산할 수 있습니까? 그 발견은 다소 놀라운 일이지만 쉽지는 않을 것입니다.
수력발전 대신 태양광 발전소?
미국에는 1,400개 이상의 수력 발전소가 있으며, 수력 발전 댐은 미국 전력의 6%를 생산합니다. 2023년에 태양에너지는 전기의 약 4%만을 생산했습니다. 뉴욕 시립대학교의 생물학자 및 토목공학자 팀은 모든 수력 발전 댐을 태양열 발전소로 교체하는 아이디어를 탐구했으며 그 결과는 이론적이기는 하지만 놀랍습니다. 거의 동일한 양의 전기를 생산하기 위해 태양광 패널은 현재 기존 댐 저수지 지역이 차지하는 공간의 약 13%, 즉 529,885헥타르만 사용합니다. 이는 약 1,309,374에이커, 즉 델라웨어 주와 거의 같은 크기입니다.
이 연구는 개념적이지만 연구자들은 기존 수력 발전 인프라의 노후화와 이러한 댐이 환경에 미치는 영향 때문에 이를 강조합니다. 연구에 따르면 어류 개체수에 부정적인 영향을 미치고 강에 퇴적물을 가두며 수온을 변화시키는 것으로 나타났습니다. 수력 발전 댐은 또한 폭풍우를 관리하고 지역 사회의 심각한 홍수의 영향을 줄이는 데 도움이 되는 자연 범람원을 복원하려는 노력을 방해할 수 있습니다.
이 지적 활동은 흥미롭지만 미국에 있는 많은 댐의 다목적 특성으로 인해 이것이 불가능합니다. 댐은 신선한 식수와 홍수 조절을 포함하여 지역 사회에 다른 혜택을 제공합니다. 하나의 재생 가능 에너지원을 다른 것으로 교체하는 데 투자하기 전에 석탄 발전소와 같은 재생 불가능한 에너지원을 태양광 발전으로 교환하는 것을 고려해야 합니다.
