최근의 정전은 전기에 대한 의존이 사람과 기업의 삶에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. 이러한 상황은 필수 서비스, 예를 들어 상수도. 이러한 우려는 위기의 순간을 넘어섭니다. 새로운 위생 프레임워크의 목표는 보편화를 요구합니다. 수도 및 하수도 서비스 2033년까지. 이러한 맥락에서, 예를 들어 천연 가스를 사용하는 펌핑 스테이션의 에너지원을 다각화하는 것은 지속적인 운영과 물 가용성에 기여합니다.
역사적으로 열과 전기 생산과 관련된 천연가스는 펌프와 압축기를 구동하는 동력원으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 주요 장점은 공급의 규칙성, 안정성 및 안전성과 디젤 엔진보다 오염이 적다는 점입니다.
물 분배를 위해 위생 회사는 펌핑 시스템이 있는 펌핑 스테이션을 사용합니다. 이 시스템이 작동하려면 다음이 필요합니다. 전력새로운 기술 덕분에 펌프는 더 이상 전기로 구동되지 않고 모터로 구동됩니다. 천연가스. 이는 다른 나라에서는 이미 존재하고 있는 파괴적 기술이며, 브라질에서 그 영향력이 커지고 있습니다.
천연 가스로 구동되는 연소 엔진은 바람, 폭풍 및 사고에 취약한 잠재적 정전의 영향을 줄입니다. 지하 파이프라인을 통해 수송되는 가스는 전기보다 더 규칙적이고 안정적인 공급을 보장합니다. FEI의 기계 공학 교수인 기계 엔지니어 실비오 시즈오는 “가스 파이프라인이 작동을 멈추는 것은 매우 드뭅니다.”라고 말합니다.
에너지 효율성도 작용합니다. 기존의 전기 펌프 구동 시스템에서는 긴 전송 체인과 케이블, 캐빈, 변압기와 같은 중간 구성 요소로 인해 에너지 손실이 15%에서 30%까지 다양할 수 있습니다. 가스 구동 펌핑 시스템은 연료를 엔진에 직접 연결합니다. 즉, 효율성이 향상됩니다.
Fluxus Soluções em Energia에서 개발하고 Energ Geradores에서 배포하며 상업적으로는 “Sistema Fluxus”로 알려진 이 기술은 에너지 효율 분야에서 혁신적 솔루션을 찾는 시상식에서 두각을 나타냈습니다.
그 중 하나는 브라질 위생 및 환경 공학 협회(ABES)가 추진하는 Open Spot 2021 Sanitation Innovation Challenge에서 우승한 것입니다. 이 시스템은 2020년 Eletrobras가 추진하는 “Water Supply” 챌린지에서 Lab Procel의 제안 공모에서 최종 후보에 올랐습니다. Fluxus Soluções em Energia의 전무 이사인 카이오 무츠는 “에너지 매트릭스의 다양화입니다. 이전에는 전기나 비상 사태인 발전기라는 단 하나의 경로만 있었습니다. 이제 다른 경로가 있습니다.”라고 설명합니다.
기술은 이미 Sabesp에서 사용되고 있습니다
펌핑 시스템에서 천연가스를 에너지 대체 수단으로 사용하는 기술은 이미 상파울루 주 기초 위생 회사(Sabesp)에서 운영되고 있습니다.
현재 시스템이 이미 설치되었거나 구현의 마지막 단계에 있는 10개의 스테이션이 있습니다. “위생 분야의 혁신은 효율성을 개선하고 천연 자원 관리를 최적화할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어 천연 가스를 사용하면 운영 개선과 환경적 지속 가능성이 보장됩니다.”라고 회사는 말합니다.
이 시스템이 설치된 장소 중 하나는 남부 지역에 위치한 João XXIII 펌핑 스테이션으로, 과라피랑가 시스템에서 상파울루 대도시권의 Taboão da Serra, Cotia, Embu das Artes 및 Itapecerica da Serra 지방으로 물을 펌핑하는 역할을 담당합니다.
Sabesp에 따르면, 이 시설은 약 845,000명의 주민에게 직접 공급을 담당하고 있으며, 가스 엔진을 사용하면 다른 190,000명의 주민에게 공급을 보다 유연하게 할 수 있습니다. 이 시설의 평균 에너지 소비량은 1,550,000kWh/월입니다.
800마력 펌프 6대(1마력은 735.5와트) 중 2대는 작년 말부터 가스로 가동되고 있다. 가스 펌프를 사용하기 전에 주유소는 잦은 정전에 시달려 물 부족이 발생했다. 전력 공급 인프라의 병목 현상으로 인해 용량을 늘리는 것이 어려웠다.
“이것은 하이브리드 펌프장입니다. 즉, 전기 펌프와 가스 펌프가 있습니다. 전기 펌프가 없으면 가스로 작동합니다. 아니면 둘 다 함께 작동할 수도 있습니다.” Energ의 이사인 Bruno Teixeira Moreira가 설명합니다.
회사 측은 두 개의 매트릭스를 사용하는 것은 “훨씬 더 높은 신뢰성을 제공하는 공급 시스템의 새로운 개념을 나타낸다”고 밝혔습니다.
맥켄지 장로교 대학 전기공학과 교수인 마르코스 로사는 가스 사용이 건기와 같은 비정형적인 기상 조건에서 더욱 중요할 수 있다고 지적합니다. 이용 가능한 물의 양이 감소하면 더 먼 곳이나 더 깊은 수원을 사용해야 하므로 비용이 증가합니다.
“일부 시장 참여자들은 비가 오지 않는 것을 우려하고 있습니다. 가스는 이런 상황에서 물 시스템을 ‘구할’ 수 있습니다.”
기본 위생 프레임워크
위생 부문에서 에너지원을 다양화하는 것의 중요성은 정전이나 악천후와 같은 위기 상황을 넘어섭니다. 이 문제는 또한 새로운 위생 법적 틀의 목표와 관련이 있습니다. 3년 동안 시행되는 이 법은 2033년까지 식수에 대한 접근성을 99%, 하수 처리 및 수거에 대한 접근성을 90%로 하는 목표를 설정합니다.
평균적으로 상파울루 주는 목표에 가까운 수치를 보였습니다. 물 이용률 95.2%, 하수 수거율 90.5%, 처리율 88.2%입니다. 그러나 과룰류스, 코티아, 이타콰케체투바, 카라피쿠이바, 오사스코, 바루에리 등 일부 지자체는 비율을 40% 미만으로 유지하고 있습니다.
Trata Brasil Institute의 연구에 따르면 2022년에 800만 가구 이상의 브라질 가구가 일반적인 처리된 물 공급망에 연결되지 않은 것으로 나타났습니다. 처리된 물을 사용할 수 없는 브라질인은 약 3,500만 명이고 9,500만 명은 하수 수집 및 처리 시설을 갖추고 있지 않습니다.
기본적인 위생 시설에 대한 보편적 접근성을 추구하는 것은 시민권 문제이며, 공중 보건과 경제에 직접적인 영향을 미칩니다.
PUC/SP 전기공학과 교수이자 물리학자인 엘리 디라니는 새로운 펌핑 스테이션이 새로운 위생 프레임워크의 목표를 달성하는 데 기여할 수 있다고 생각합니다.
“추가 펌핑 스테이션을 여러 개 건설해야 하며 가스 펌프를 사용할 가능성이 있으면 건설 속도가 빨라지고 비용이 절감될 것입니다.” 전문가가 말했습니다. “이 기술은 변전소, 변압기, 패널, 인버터, 전기 모터 및 케이블과 같은 모든 중간 전기 구성 요소가 필요하지 않습니다.”
환경에 미치는 영향
석유와 재생 에너지의 중간 단계인 “전환 연료”로 여겨지는 천연 가스는 화석 연료로, 대기 중으로 오염 가스를 배출하는 데 기여합니다. 브라질 산업용 전기 소비량의 약 40%와 산업용 천연 가스 소비량의 42%를 담당하는 50개 이상의 사업 그룹을 하나로 묶은 기업인 Abrace의 천연 가스 책임자인 Adrianno Lorenzon에 따르면, 이것이 전기에 비해 가스를 사용하는 것의 유일한 단점입니다.
이는 시즈오의 의견이지만, 교수는 디젤이나 석탄의 사용에 대한 고려를 합니다. “가스는 친환경 연료가 아닙니다. 하지만 펌핑이 연소 엔진에 의해 이루어진다는 점을 고려하면, 가스는 디젤보다 오염이 훨씬 적습니다.”
Dirani는 지속 가능성과 오염을 고려할 때 전기 모터 대신 연소 엔진을 사용하여 물을 펌핑하는 것은 언뜻 보기에 “모순적”으로 보일 수 있다고 말합니다. “그러나 완전한 솔루션을 고려할 때 보고된 주요 문제는 공급의 보안입니다.”라고 전문가는 말합니다.
Mutz는 오염 가스 배출을 중화하기 위해 펌프의 가스 공급원은 다양할 수 있다고 설명했습니다. 여기에는 폐기물을 원료로 사용할 수 있는 바이오메탄이나 유기 물질의 분해로 만든 바이오가스 등이 포함됩니다. 둘 다 100% 재생 가능합니다.
