Strategies for Renewable Energy Adoption as Low-carbon Energy Technology in District Heating Systems in Mongolia

Abstract

The heating sector is strategically important for any country and creates primary conditions for that country's social, economic, and industrial development. The need to use thermal energy and technology in at least one stage of production inevitably arises. Therefore, one of the main tasks of the energy sector is to provide heat to residential, social, and service buildings in cities and towns, as well as to industries. The heating sector is even more critical for countries with harsh climates. Mongolia has a unique climate with long winters; the reliability of the heat supply is a fundamental issue here. Notably, about 80% of the total solid fuel consumption in the country is used for heating, proving the vital role and importance of thermal energy for the country. Since the foundation of the centralized district heating system was laid in Mongolia, it has continued to develop. Despite Mongolia's high potential for renewable energy sources such as solar, wind, and hydropower, 100% of district heating was produced from coal-fired heat and power plants. For this reason, further development cannot be achieved if the barriers to renewable energy adoption as low-carbon energy technology in the district heating system are not properly identified and removed. Hence, this study identifies and ranks the barriers faced by renewable energy adoption as low-carbon energy technology in the district heating system of Mongolia. Based on previous research and the country's energy-use situation, 15 barriers were defined under four main criteria: technical, economic, social, and policy-political. The Analytic Hierarchy Process (AHP) methodology was used to estimate and assign priorities to these barriers. The priorities of barriers were determined by pairwise comparison based on the responses of directors who make the final decision-making in the main stakeholders of the district heating system: such as the Ministry of Energy, academia, and the major companies that handle the generation, distribution, and transmission network. Policy implications were recommended to overcome the highest-ranked barriers to renewable energy adoption as low-carbon technology in district heating systems. The policy implications can be proposed more appropriately by focusing on these barriers regarding Mongolias sustainable energy development. Based on the result, economic barriers were the highest priority at 33.1%, followed by technical barriers at 32.2%, with nearly 66% concentrated on these two criteria among the four main criteria for renewable energy adoption. Notably, the top three out of fifteen important sub-criteria are high capital cost (14.7%), lack of knowledge and expertise (10.4%), and lack of infrastructure (10.3%). Fundamentally, this study will help address the problems faced by renewable energy adoption as low-carbon energy technology in the district heating system. It will contribute to further research in district heating. Moreover, this study fills a knowledge gap by contributing to the literature and analyzing the barriers to renewable energy adoption as low-carbon energy technologies in district heating systems by using multi criteria decision-making analysis to prioritize barriers and provide policy recommendations.

몽골 정부는 모든 다른 국가의 정부와 마찬가지로 에너지 부문의 중 과제 중 하나로 열 에너지의 안정적인 공급을 들고 있다. 열에너지는 사회, 경제, 산업 발전에 필요한 기본 에너지 공급방식이기 때문에 에너지 부문의 주요 과제가 도시와 마을의 주거용, 상업용 및 공공 건물뿐 만 아니라 산업 공정에 열을 공급하는 것이다. 특히 겨울이 긴 몽골의 경우, 난방 공급의 안정성은 아주 중요한 문제이며, 몽골 내 총 고체 연료 소비의 약 80%가 난방 부문에 투입되고 있어 열 에너지의 중요성과 역할이 증대되고 있다. 몽골에서는 중앙집중식 지역난방 시스템을 구축하기 시작한 이후로 계속해서 이를 발전, 보급되어 왔다. 한편 몽골은 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 재생가능 에너지 원의 잠재력이 높다. 이에 지금과 같이 지역 난방을 100%를 석탄 또는 복합 열병합발전 설비 등 중앙집중식 시스템에 의존하는 것에 대하여 다양한 대안을 추구할 필요성이 제기되 어 왔다. 또한 저탄소 에너지 기술로서 열 공급원으로서의 재생에너지원의 채택에 대한 장애는 무엇인지 식별하고 분석함으로써 재생에너지의 도입 및 활성화 정책에 기초 자료를 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 설문조사 기법을 적용하여 몽골의 지역난방 시스템에서 저탄소 에너지 기술로서 재생에너지원의 채택에 대한 장애요인을 식별하고 순위를 매겼다. 기존 문헌 및 몽골의 에너지 여건을 참고하여 기술적, 경제적, 사회적, 정책책정치적 등 네 가지 주요 부분을 채택하고 다시 세부적으로 15가지 장애요인을 정의하였다. 분석에 사영한 설문기법으로는 다기준의사결정 방법론(Multi-criteria Decision Making: MCDM)의 한 방법론인 계층화분석법(Analytic Hierarchy Process: AHP)이 사용되었다. 설문에 참여한 응답자는 정부 관련 부처 공무원, 학계, 그리고 발전, 송배전 네트워크를 총괄하는 공공/민간 업체 주요 이해당사자들(최종 의사결정권자)로 구성되었으며 이들의 참여와 답변을 계층화분석법을 적용하여 분석, 순위를 결정하였다. 네 가지 중 부문 중에는 경제적 장애요인이 33.1%로 가장 크게, 그리고 기술적 장애 요인이라고 응답한 비율이 32.3%로 다음으로 나타나 이 두 부문에 66% 가까이 집중되었다. 15개 장애 요인들 중에는 높은 자본비용 (14.7%), 지식 및 경험부족(10.4%) 그리고 인프라 부족(10.3%) 등 3가지가 가장 높게 나타났다. 본 연구의 결과는 몽골의 지역난방 시스템에서 저탄소 에너지 기술로서 재생 에너지 채택에 직면하는 문제들을 파악하고 해결하는 데 도움을 줄 것이다. 이는 지역 난방 분야의 전문 연구진에게 향후 연구 방향과 분야 선정에 많은 참고가 될 것이며 AHP 분석에서 나타난 장애요인에 초점을 맞추어 정책적 함의를 보다 적절하게 제시할 수 있다. 이는 몽골의 지속 가능한 에너지 발전 측면에서 핵심적 정책방향이 제시될 것이다.