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May 18, 2023

뉴욕의 9마일 포인트 원자력 발전소에서 냉각용 수소를 제조하는 것이 타당합니다

2월에 게시됨, 북부 지역의 Nine Mile Point 원자력 발전소

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지난 2월, 뉴욕 북부에 있는 나인 마일 포인트(Nine Mile Point) 원자력 발전소는 자체 수소 생산을 시작했습니다. 일반적으로 이 시점에서 제가 계산을 하고 왜 이것이 끔찍한 아이디어인지 설명하지만, 이 경우에는 그들이 옳았습니다.

그렇다면 그들은 무엇을 하고 있으며, 그 이유는 무엇입니까?

Constellation Energy가 운영하는 Nine Mile Point 원자로는 미국 함대에서 흔히 사용되는 가압수형 원자로(PWR)가 아닌 비등수형 원자로(BWR)입니다. 644MW를 생산하는 아주 오래되고 작은 발전소가 있는데, 이는 1969년에 가동되어 2029년에 폐쇄될 예정입니다. 그리고 더 큰 발전소인 1,375MW는 1988년에 가동되었고 2046년에 폐쇄될 예정입니다. 은퇴할 때 약 60세로 만들면 원자로를 운영할 수 있는 최대 연령이 됩니다. 흥미롭게도 같은 부지에는 실제로 완전히 다른 방식으로 소유 및 운영되는 813MW 규모의 원자력 발전소가 몇 년 전 재정적 위기에서 구출된 후 보조금 등으로 인해 절뚝거리고 있습니다.

Nine Mile Point 원자로는 하루에 약 560kg의 수소를 공정의 냉각수로 사용합니다. 이는 모든 BWR에 해당될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 이는 PWR에도 해당될 수 있습니다. 나는 기술에 충분히 가까이 있지 않아서 알 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 문제의 두 원자로에 대해서는 사실입니다.

의심할 바 없이 천연가스로부터 만들어진 회색수소는 상류 메탄 누출과 천연가스 공정의 수증기 개질로 인해 약 10kg CO2e가 되었습니다. 그것은 의심할 여지없이 매우 크고 가압된 무거운 탱크에 실려 kg당 11달러에 운반되었습니다.

이는 전달된 수소의 경우 하루 약 6,200달러, 연간 약 230만 달러에 해당합니다. 연간 CO2e 배출량은 2,000톤 수준으로 우려할만한 수준이었습니다.

어느 시점에서 Constellation과 에너지부는 함께 모여서 이에 대해 뭔가를 해보자고 말했습니다. DOE는 580만 달러를 투자했고 Constellation은 870만 달러를 추가로 투자하여 1,450만 달러의 비용을 마무리했으며 현장에 상대적으로 작은 전해조를 설치했습니다. 두 원자로가 모두 가동될 때 이 시설은 1.25MW, 즉 시설 일일 발전량 2GW의 약 0.06%를 소비합니다. 이는 펌프 작동, 모니터링 장비, 전기 관리 장비 등과 같이 시설에 대한 또 다른 보조 전력 소모로 가장 잘 이해됩니다. 생산된 전기에서 발생하는 추가 전력은 매우 미미합니다. 모든 발전소에는 보조 전력 소비가 있지만, 화력 발전소에는 분명한 이유로 풍력이나 태양광보다 훨씬 더 큰 전력 소비가 있습니다. 이는 지역적으로 생산된 전기의 미터 사용량 뒤에 있으며, 이는 기본 생산 비용에도 적용됩니다.

미국 원자로의 운영 및 유지 비용, 즉 발전 비용은 MWh당 약 38달러입니다. 1.25MW 전해조는 하루 약 30MWh를 소비하므로 비용은 하루 물 포함 $1,200, 자본 비용 감가상각을 무시하면 kg당 약 $2.15입니다. 뉴욕주의 도매 전기 가격은 MWh당 약 40달러로 반등하여 하루 수익이 아마도 60달러를 넘었습니다. 이는 반올림 오류입니다.

자체 전기로 수소를 생산하면 하루에 약 5,000달러 또는 연간 180만 달러를 절약할 수 있으며 하루에 약 60달러 또는 연간 22,000달러의 수익을 절약할 수 있습니다. 이는 1,450만 달러 투자에 대한 약 8년의 수익을 의미하며, 이는 별 의미가 없지만 DOE의 무료 및 명확한 보조금으로 인해 이를 4.5년으로 단축합니다.

이는 2028년 이후 수소가 비용을 피하고 수익성을 아주 약간만 증가시킨다는 것을 의미합니다. 매년 180만 달러가 추가되는 것은 좋은 소식이지만, 더 작은 원자로가 내년에 폐기되므로 수소 수요가 하루 3분의 1씩 줄어들 가능성이 높습니다. 이 저탄소 전기 생산 수소는 또한 연간 약 2,000톤의 CO2e를 방지하는데, 이는 좋은 승리이기도 합니다.

이것은 좋은 핵수소 사용 사례입니다. 고탄소 수소를 트럭으로 운송하는 것보다 저탄소 전기를 사용하여 수요 지점에서 수소를 만드는 것이 합리적입니다. 이는 미래 수소 경제의 좋은 예입니다. 즉 산업 공정에서 사용되는 회색 및 검정색 수소를 수요 시점에 전기분해된 수소로 대체하고 확고한 저탄소 전기를 사용하는 적절한 규모의 전해조로 대체하는 것입니다.