이 후원 기사는 귀하에게 제공됩니다 NYU Tandon 공학 학교.
세상이 깨끗한 에너지 시스템으로 전환해야 할 긴급한 필요성에 어려움을 겪으면서 점점 더 많은 연구자들이 신흥 기술의 설계 및 최적화를 탐구하고 있습니다. 이 노력의 최전선에서 Dharik MallapragadaNyu Tandon의 화학 및 생체 분자 공학 조교수. Mallapragada는 새로운 에너지 기술이 어떻게 발전하는 에너지 환경에 통합되는지 이해하는 데 전념하여 혁신, 확장 성 및 실제 구현 사이의 복잡한 상호 작용에 대해 조명을 흘리며 빛을 발합니다.
Mallapragada ‘s 지속 가능한 에너지 전환 그룹은 다양한 정책과 지리적 맥락에서 저탄소 기술과 에너지 시스템 통합을 분석하기위한 수학적 모델링 접근법을 개발하는 데 관심이 있습니다. 이 그룹의 연구는 미국과 같은 선진국의 가속화 된 에너지 전환을 지원하는 데 필요한 지식 및 분석 도구를 창출하는 것을 목표로하고 있으며, 세계 기후 완화 노력의 중심 인 글로벌 남부의 신흥 시장 및 개발 도상국 경제 국가.
브리징 연구와 현실
Mallapragada는“우리 그룹은 새로운 에너지 기술을 설계하고 최적화하는 데 중점을 두어 빠르게 진화하는 에너지 시스템에 완벽하게 맞도록합니다. 그의 팀은 정교한 시뮬레이션 및 모델링 도구를 사용하여 랩에서 과학적 발견을 스케일링하면서 현대 에너지 그리드의 역동적 인 현실에 적응합니다.
“에너지 시스템은 정적이 아닙니다”라고 그는 강조했다. “오늘날의 이상적인 디자인 목표가 될 수있는 것은 내일 전환 될 수 있습니다. 우리의 목표는 정책 입안자, 벤처 자본가 또는 업계 리더에 관계없이 연구 및 정책 개발을 이끌어내는 실행 가능한 통찰력을 제공하는 이해 관계자를 제공하는 것입니다.”
Dharik Mallapragada는 Nyu Tandon의 화학 및 생체 분자 공학 조교수입니다.
Mallapragada의 연구는 종종 사례 연구를 사용하여 새로운 기술 통합의 과제를 설명합니다. 한 가지 두드러진 예는 물 전기 분해를 통한 수소 생산입니다.이 과정은 저탄소 수소를 약속하지만 독특한 장애물 세트가 제공됩니다.
“전기 분해가 저탄소 수소를 생산하려면 사용 된 전기가 깨끗해야합니다.”라고 그는 설명했습니다. “이것은 깨끗한 전기에 대한 수요와 그리드 탈탄산에 미치는 영향에 대한 의문을 제기합니다. 이 새로운 수요는 그리드를 탈탄화하는 능력을 가속화하거나 방해합니까?”
또한 장비 수준에서 도전이 많습니다. 바람과 태양과 같은 간헐적 인 재생 에너지를 이용하기 위해 유연하게 작동 할 수있는 전해질은 종종 비싸지 않을뿐만 아니라 현재 소량으로 생산되는 이리 디움과 같은 귀금속에 의존합니다. 글로벌 탈탄화 목표를 달성하기 위해 이러한 시스템을 확장하려면 실질적으로 재료 공급망이 필요할 수 있습니다.
Mallapragada는“우리는 새로운 프로세스의 공급망을 조사하여 귀금속 사용 및 기타 성능 매개 변수가 앞으로 수십 년 동안 스케일링 전망에 어떤 영향을 미치는지 평가합니다. “이 분석은 효율성, 확장 성 및 자원 가용성의 균형을 맞추는 대체 기술의 개발을 안내하여 연구자들을위한 실질적인 목표로 이어집니다.”
Mallapragada는 새로운 촉매 또는 재료를 개발하는 동료들과 달리 실험실 혁신과 대규모 구현을 연결하는 의사 결정 지원 프레임 워크에 중점을 둡니다. “우리의 모델링은 재료 공급망이나 생산 비용에서 비롯된 초기 단계 제약을 식별하는 데 도움이되며 확장 성을 방해 할 수 있습니다.”
예를 들어, 새로운 촉매가 잘 수행되지만 희귀 재료에 의존하는 경우 그의 팀은 비용과 지속 가능성 관점에서 생존력을 평가합니다. 이 접근법은 연구원들에게 선택성을 향상 시키거나 에너지 소비를 줄이거 나 자원 의존성을 최소화 할 수있는 노력에 대해 알려줍니다.
탈 탄소화 항공
Aviation은 고유 한 에너지 요구와 체중과 전력에 대한 엄격한 제약으로 인해 탈탄산에 특히 어려운 분야를 제시합니다. 장거리 비행 기능의 필요성과 함께 이륙에 필요한 에너지는 양과 무게를 최소화하는 에너지 밀도가 높은 연료를 요구합니다. 현재 이것은 전통적인 항공 액체 연료로 구동되는 가스 터빈을 사용하여 달성됩니다.
그는“이륙에 필요한 에너지는 최소 전력 요구 사항을 설정합니다.
Mallapragada 두 가지 1 차 탈탄화 전략을 강조합니다. 바이오 매스에서 유래 한 것과 같은 재생 가능한 액체 연료 및 전기 화와 같은 재생 가능한 액체 연료 및 배터리 구동 시스템 또는 수소 연료를 통해 구현할 수 있습니다. 전기 화는 상당한 관심을 끌었지만 항공 응용 프로그램의 초기 단계에 남아 있습니다. 질량 당 높은 에너지를 가진 수소는 더 깨끗한 대안으로 약속합니다. 그러나, 수소 저장과 필요한 추진 기술의 개발에 실질적인 도전이 존재한다.
Mallapragada의 연구는 가변적 인 목표 연료 전지 별 전력을 충족하는 데 필요한 페이로드 감소 및 페이로드 감소를 달성하는 데 필요한 특정 전력을 조사했습니다.
수소는 질량에 의한 에너지 밀도로 인해 눈에 띄므로 항공과 같은 체중 감수 적용을위한 매력적인 옵션입니다. 그러나 항공기에 효율적으로 수소를 저장하려면 액화가 필요하며, 이는 -253 ° C로 극도의 냉각을 요구하거나 고압 격리가 필요하므로 강력하고 무거운 저장 시스템이 필요합니다. 이러한 저장 문제는 높은 특정 전력 밀도를 갖는 고급 연료 전지의 필요성과 관련하여 수소 전원 항공을 스케일링하는 데 상당한 장벽을 제시합니다.
항공에 대한 Mallapragada의 수소 사용에 대한 Mallapragada의 연구는 1000 nmi 이하의 항공편 (예 : 뉴욕에서 시카고)의 항공편에 대한 온보드 저장 및 연료 전지 시스템의 성능 요구 사항에 중점을 두 었으며, 이는 항공 산업의 작지만 의미있는 부분을 나타냅니다. 이 연구는 페이로드 용량이 영향을받지 않도록 수소 저장 시스템 및 연료 전지의 발전의 필요성을 확인했습니다. 이러한 시스템의 현재 기술은 페이로드 감소가 필요하므로 항공편이 더 자주 발생하고 비용을 증가시킵니다.
“에너지 시스템은 정적이 아닙니다. 오늘날의 이상적인 디자인 목표는 내일 전환 할 수 있습니다. 우리의 목표는 정책 입안자, 벤처 자본가 또는 업계 리더에 관계없이 연구 및 정책 개발을 이끌어내는 실행 가능한 통찰력을 제공하는 이해 관계자를 제공하는 것입니다.” – Dharik Mallapragada, Nyu Tandon
항공을 위해 수소를 채택 할 때 중추적 인 고려 사항은 수소 생산에 대한 상류 영향입니다. 지역 항공의 증분 수요는 탈탄화 경제에서 필요한 총 수소를 크게 증가시킬 수 있습니다. 특히 재생 가능 에너지로 구동되는 전기 분해를 통해이 수소를 생산하면 에너지 그리드에 대한 추가 요구가 발생하고 추가 인프라 확장이 필요합니다.
Mallapragada의 분석은 탄소 캡처 기술의 필요성과 수소 생산의 전반적인 비용에 대한 영향을 고려 하여이 수요가 다른 부문에서 광범위한 수소 채택과 어떻게 상호 작용하는지 탐구합니다. 이 체계적인 관점은 수소를 항공 부문에 통합하는 동시에 더 넓은 탈탄 화 목표를 유지하는 복잡성을 강조합니다.
Mallapragada의 연구는 분야와 분야에서 협력의 중요성을 강조합니다. 기술 병목 현상을 식별하는 것부터 정책 인센티브 형성에 이르기까지 그의 팀의 연구는 과학적 발견과 사회적 변화 사이의 중요한 다리 역할을합니다.
글로벌 에너지 시스템이 발전함에 따라 Mallapragada와 같은 연구원들은 앞으로 나아가고 있습니다.
