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소형 열 병합 발전 시스템 개요

소형 열 병합 발전 시스템 개요. 2004. 7. 한국가스공사 연구개발원 이용기기 연구센터. 보급활성화 필요성 개요. ○ 고효율 에너지 시스템 대형발전소의 발전효율 30∼35% ⇒ 총효율 70 ∼85% 의 열병합발전시스템의 보급활성화 필요 ○ 기존 대형발전소는 석탄 , 원자력의 부산물에 의한 환경공해 발생 ⇒ 천연가스 열병합 보급시 환경공해문제 및 기후변화 협약에 대처

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소형 열 병합 발전 시스템 개요

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  1. 소형 열병합 발전 시스템 개요 2004. 7. 한국가스공사 연구개발원 이용기기 연구센터

  2. 보급활성화 필요성 개요 ○ 고효율 에너지 시스템 대형발전소의 발전효율 30∼35% ⇒ 총효율 70∼85%의 열병합발전시스템의 보급활성화 필요 ○ 기존 대형발전소는 석탄, 원자력의 부산물에 의한 환경공해 발생 ⇒ 천연가스 열병합 보급시 환경공해문제 및 기후변화 협약에 대처 ○ 천연가스의 계절별 수요편차 및 하절기 전력난 해소 대안 ⇒ 계절별 수요편차(TDR)는 약 4.5∼5.0 : 1 로서 부하관리 어려움 ⇒ 가스냉방의 보급활성 화 와 병행 필요

  3. 가스와 전력의 년간 수요형태 ’02년도 전력 (kW) 수요 TDR=1.2 ’03년도 천연가스 수요 TDR=4.0 냉방

  4. 열병합 시스템의 정의 ○ 열병합 시스템(Cogeneration System)이란 ⇒ 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 발생시키는 종합에너지 시스템(Total Energy System) ○ 열병합 발전시스템

  5. 열병합시스템 효율 ○ 효율은 입력과 출력의 비로 표시 ⇒ 발전효율 = 발전전력(B) / 소비연료(A) ⇒ 열회수효율 = 회수열(C) / 소비연료(A) ⇒종합효율 = [발전전력(B) + 회수열(C)] / 소비연료(A) ⇒이용효율 = [이용전력(F) + 이용열(G)] / 소비연료(A)

  6. 열병합시스템 효율(개념)

  7. 열병합시스템 분류(규모별)

  8. 열병합시스템 분류(원동기별)

  9. 국내외 보급현황 ○국내(1000kW 이하)

  10. 국내외 보급현황 ○국내(1000kW 이상)

  11. 국내외 보급현황 ○아파트용 엔진열병합 현황 • 총 28개소 39대 설치 • MDE사 21개소 28대 • Lindenberg사 6개소 10대 • 기타 1개소 1대

  12. 국내 지원제도 ○설치 및 설계 장려금 ⇒ 대상설비 : 가스엔진 및 가스터빈 열병합발전 시스템 ⇒ 지급대상 : - 설치지원금 : 열병합설비 신설 또는 증설한자 - 설계장려금 : 열병합설비를 설계한 설계사무소 ⇒ 지급금액 : 10,000원/kWe(한도 1,000만원) ⇒ 접수처 : 한국가스공사 관할지사 관리부 ⇒ 신청기간 : 연중(회계연도 12.31기준 20일전 접수분)

  13. 국내 지원제도 ○에너지이용 합리화 자금 ⇒ 근거 : 에너지이용 합리화법에 의한 에너지절약시설 설치사업 ⇒ 지원내용 - 절약시설설치사업 : 소요자금의 100%, 변동금리 (’04년 ¾분기 연리 3.0%, 3년거치 5년 분할상환) ○세액공제 ⇒ 조세특례법에 의한 제 25조 2에 의거 투자금액의 7%를 법인세 또는 소득세에서 공제

  14. 국내 지원제도 ○열병합용 가스요금 ⇒ 지역별 열병합발전 요금(’04.1.1기준, 단위 : 원/Nm3)

  15. 가스터빈 열병합발전시스템 ○ 1992년부터 1995년 개발 ○ 사무용빌딩 설치 사례

  16. 설치사례

  17. 설비 개요(냉난방 계통도)

  18. 설비 개요(전력계통도)

  19. 가스엔진 열병합발전시스템 ○ 1992년부터 1995년 개발 ○ 가스과학관 설치

  20. 가스엔진(설치사례) ○ 연간 8000시간, 약 10년 이상의 신뢰성 ○ 산업용, 정치용, 미국 Caterpillar사 3406SITA

  21. 시스템 개요도

  22. 시장 전망 MGT 열병합 소개

  23. Model330 성능사양 ※ Full load spec. @ ISO conditions(15℃, 5psig) ＊Low Pressure Type : Compressor동력으로 2kW 자체소비됨

  24. MicroTurbine™시스템 Overview 배기 제어판 MicroTurbine 공기 흡입구 연료 공급부 고전압 단자 유저 커넥션부 DPC

  25. MGT 열수지 시스템 기술 273 ℃ 재생 열교환기 배기 593℃ 534℃ 연소기 공기 15℃ 850℃ 205℃ 압축기 터빈 발전기 96000rpm 연료가스 컴프레서 인버터 교류출력 28kW 60Hz 1600Hz 연료

  26. Air Bearing • MTG내 유일한 Moving part → 구동부의 수명증가 • 축속도 20,000rpm이상시 공기막형성되며 Bearing을 띄워줌 → Max. 96,000rpm • 윤활부가 필요없으며 그로인한 단순화, 정기점검생략으로 비용감소효과가 커짐

  27. 스프링 Foil 샤프트 마이크로터빈 핵심 기술 - Air Bearing • 신뢰성 • 제품의 단순화 • 윤활유 및 냉각수의 불필요 • 고속 운전(96,000rpm) • 낮은 운전비용 • 주기적 점검의 불필요 • 제품 과열에 따른 성능저하를 예방 Air Bearing 단면도 30kW 로터 어셈블리

  28. 마이크로터빈 핵심 기술-레큐퍼레이터 • 가스터빈 소형화에 따른 효율 저하 극복의 핵심 기술 • 100% 기술 보유 및 자체 생산 • 생산 자동화로 인한 신뢰도 향상

  29. 수소흡장냉동기(MHR) MGT Metal 판영열교환기 280 0.99MPa hydride 냉각탑 흡열 수소 40 발열 0.05MPa Metal 냉동창고 발열 수소 냉각탑 -15 흡열 hydride MGT 및 수소흡장 냉동기 • 약 275℃의 MGT 배가스를 열원으로하여, • 수소가 수소흡장합금(Metal Hydride)에 흡수시 발열반응, • 방출시 흡열반응원리를 이용하여 약 -10℃의 냉열매체를 생산하여 냉동, 냉 • 장에 이용하는 기기임(일본, JSW사 개발)

  30. MGT 및 수소흡장 냉동기

  31. 배가스 흡수식 냉난방기 개발 • 배가스를 일중+이중효용 사이클 • 배가스의 고온부는 이중효용 사이클에서 저온부는 일중효용 • 사이클에서 회수하는 시스템 • 회수열량 :  48.4kW (회수온도 261℃→115℃) • - 이중효용사이클 : 30.3kW × COP(1.0) = 30.3kW • - 일중효용사이클 : 18.4kW × COP(0.6~0.65) = 11~12kW

  32. 배가스흡수식 냉난방기

  33. MGT 성능평가장치

  34. MGT 실험장치 설치 현장

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