KR101194168B1 - 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비 - Google Patents

바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR101194168B1
KR101194168B1 KR20110026845A KR20110026845A KR101194168B1 KR 101194168 B1 KR101194168 B1 KR 101194168B1 KR 20110026845 A KR20110026845 A KR 20110026845A KR 20110026845 A KR20110026845 A KR 20110026845A KR 101194168 B1 KR101194168 B1 KR 101194168B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
biogas
heating
agricultural facility
carbon dioxide
Prior art date
Application number
KR20110026845A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120108668A (ko
Inventor
이학로
윤희철
서재건
권일한
Original Assignee
주식회사 포스코
포스코신기술연구조합
재단법인 포항산업과학연구원
주식회사 포스코건설
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 포스코신기술연구조합, 재단법인 포항산업과학연구원, 주식회사 포스코건설 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR20110026845A priority Critical patent/KR101194168B1/ko
Publication of KR20120108668A publication Critical patent/KR20120108668A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101194168B1 publication Critical patent/KR101194168B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/18—Greenhouses for treating plants with carbon dioxide or the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비에 관한 것으로, 유기성 폐기물을 혐기소화조에서 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 단계; 상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 단계; 상기 분리된 이산화탄소는 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하고, 한편 상기 분리된 메탄을 사용하여 발전기를 통해 난방열과 전기를 생성하는 단계; 상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고, 여열은 축열기에 저장하는 단계; 동절기나 일조량이 적은 경우에 축열기에 저장되었던 열을 사용하여 상기 농업시설을 난방하는 단계를 포함하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법이 제공된다. 또한, 상기 방법에 사용되는 난방 설비가 제공된다.
본 발명에 따르면, 축산폐수, 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 유기성 폐기물을 혐기소화하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 동절기에 가온을 하는데 에너지원으로 사용하고, 하절기 및 바이오가스의 발전 후 남은 잉여의 열을 PCM(Phase Changing Material)을 이용한 축열기에 보유하였다가 동절기 보온에 사용함으로써 난방 에너지 효율을 극대화할 수 있다.

Description

바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비{Heating method and heating plant for agricultural facility using biogas and regenerator}
본 발명은 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기성 폐기물을 혐기소화하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 동절기에 가온을 하는데 에너지원으로 사용하고, 하절기 및 바이오가스의 발전 후 남은 잉여의 열을 PCM(Phase Changing Material)을 이용한 축열기에 보유하였다가 동절기 보온에 사용함으로써 난방 에너지 효율을 극대화할 수 있는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비에 관한 것이다.
화석연료의 소진과 환경오염의 염려로 인해 태양열을 이용한 기술이나 수소, 풍력 또는 조력 등을 이용한 미래에너지원 확보의 개발이 활발하게 진행되고 있고, 특히 지구환경보호차원의 환경친화적 에너지원개발과 활용이라는 측면과 우루과이라운드, WTO 등 국제환경 관련 조약에 능동적으로 대처하기 위해서 태양열에너지를 활용하는 기술은 국가적 차원에서 개발과 연구가 진행되어 실생활에도 적용되고 있다.
특히, 태양열은 지구의 탄생과 더불어 무한히 공급될 에너지의 원천으로, 본 발명 또한 태양열을 직접 PCM(Phase Changing Material) 축열조 탱크에 저장하여 필요시에 사용하도록 하므로서 물을 데워 쓰는데 연료비가 전혀 소비되지 아니할 뿐 만 아니라 환경오염의 걱정도 없으며, 무엇보다도 고유가 시대에 개인적 국가적 에너지절감효과를 가져올 수 있는 태양에너지의 활용기술을 개발 한 것이다.
일반적으로 태양열을 이용하여 냉수를 온수로 전환시켜 사용하는 온수시스템은 냉수를 파이프 내로 유입시킨 뒤 이 파이프를 태양열로 가열하여 파이프내의 냉수가 데워지면 이 온수를 축열탱크에 담아두었다가 사용하는 기본원리로 구성되지만, 집열과 축열, 열 교환 등에 있어서 얼마나 효율성이 높으냐에 따라 시스템의 성능이나 실제적용에의 성공여부가 가름되어 왔다.
듀얼타입 축열시스템을 이용한 히트펌프 냉난방시스템(국내출원 제 10-2009-0037346호)의 경우 저온용 축열탱크와 고온용 축열탱크를 사용하여 축열을 하는 방식이나, 본 발명에서와 같이 저온용 축열탱크를 사용하고, 이 저온용 축열탱크와 혐기소화기가 연동되어 축열하는 기술은 개시되어 있지 않다.
온실용 냉난방기(국내출원 제 10-2008-0093070호)의 경우 유리온실에 냉난방을 위하여 열교환 원리를 이용한 측면에서는 유사한 점이 있으나, 본 발명에서는 상기의 발명과는 달리 열교환용 액체를 사용하지 않고, 냉각보다는 흡열을 통한 차후 보온에 중점을 두고 있다.
태양열 온수를 이용한 난방 플랜트(국내출원 제 10-2005-0036510호)의 경우 태양열 반사판을 이용한 집열부와 축열부형태를 갖추어 난방에 이용하려는 구조를 가지지만, 본 발명에서는 태양열에서 유래된 잉여열을 축열과정을 통하여 모으기는 하나, 구조가 상이하다.
본 발명의 목적은 에너지 효율을 극대화할 수 있는 난방 방법 및 난방 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 일견지에 의하면,
유기성 폐기물을 혐기소화조에서 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 단계;
상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 단계;
상기 분리된 이산화탄소는 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하고, 한편 상기 분리된 메탄을 사용하여 발전기를 통해 난방열과 전기를 생성하는 단계;
상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고, 여열은 축열기에 저장하는 단계;
동절기나 일조량이 적은 경우에 축열기에 저장되었던 열을 사용하여 상기 농업시설을 난방하는 단계
를 포함하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법이 제공된다.
본 발명의 일 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 축열기는 상변화 물질(PCM, Phase Changing Material)을 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 하절기나 일조량이 많은 경우에는 상기 메탄을 사용하여 생성된 열 및 태양열은 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 농업시설에서 이산화탄소 시비가 요구될 때에는 PCM 축열기를 통과하면서 온도가 낮아진 발전배기가스를 농업시설에 공급하고, 필요 없을 때에는 축열 후 발전배기가스를 외기로 내보내는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면,
유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 혐기소화조(20);
상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 분리/정제기(30);
상기 분리된 이산화탄소를 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하는 이산화탄소 공급기(40);
상기 분리된 메탄을 사용하여 난방열과 전기를 생성하는 발전기(90); 및
상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고 남은 여열을 저장하는 축열기(100)
를 포함하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비가 제공된다.
본 발명의 일 바람직한 구현으로, 상기 난방 설비에 있어서, 상기 축열기는 상변화 물질을 이용하는 상변화 물질 축열기인 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 하절기나 일조량이 많은 경우 태양열을 송풍기를 이용하여 상변화 물질 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비가 제공된다.
본 발명에 따르면, 축산폐수, 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 유기성 폐기물을 혐기소화하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 동절기에 가온을 하는데 에너지원으로 사용하고, 하절기 및 바이오가스의 발전 후 남은 잉여의 열을 PCM(Phase Changing Material)을 이용한 축열기에 보유하였다가 동절기 보온에 사용함으로써 난방 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 바이오가스 및 축열기를 이용하여 유리온실과 같은 농업시설을 난방하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 하절기(상) 및 동절기(하)에 따라 다르게 운영하는 본 발명에 따른 농업시설의 난방 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 축산폐수, 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 유기성 폐기물을 혐기소화하는 과정에서 발생하는 바이오가스를 동절기에 가온을 하는데 에너지원으로 사용하고, 하절기 및 바이오가스의 발전 후 남은 잉여의 열을 상변화 물질(PCM, Phase Changing Material)을 이용한 축열기에 저장하였다가 동절기 보온에 사용함으로써 난방비용을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 여러 가지 유기성 폐기물에서 메탄가스와 이산화탄소가 혼합된 바이오가스를 생산하고 그 생산된 바이오가스를 고질화하는 과정 및 메탄가스를 사용한 후 발생되는 이산화탄소 및 여열을 온실에 주입하여 광합성 작용을 촉진시키는 동시에 난방비를 줄이려는 목적으로 고안된 시스템이다.
본 발명에서는 도 1과 같이 축산폐수, 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 유기성 폐기물을 혐기소화 과정을 통하여 바이오가스를 생산하고, 탈황/실록세인/수분제거 시설 등을 통과하여 PSA (Pressure Swing Absorption)장치를 거쳐 고순도(예, 96%)의 메탄가스와 고순도(예, 98%)의 이산화탄소를 각각 분리하여 이산화탄소는 직접, 메탄가스의 경우는 연소과정을 거쳐 생산된 이산화탄소를 재포집하여 유리온실 시설에 투여하도록 고안되었으며, 이 과정에서 발전기를 거쳐 남는 잉여열을 상변화 물질 축열기를 거쳐서 저장하였다가 동절기나 일조량이 적은 경우에 사용하는 구조로 구성된다.
일반적으로 잠열(latent heat)이란 어떤 물질이 상전이 될 때, 즉 고체에서 액체(또는 액체에서 고체), 액체에서 기체(또는 기체에서 액체)가 될 때 흡수하거나 방출하는 열을 의미하며, 상전이가 일어나지 않은 상태에서 온도 변화에 따라 흡수 또는 방출하는 열인 현열(sensible heat)보다 축열용량이 매우 크다는 특징이 있다. 예를 들어, 물의 경우 섭씨 0도 얼음(고체)에서 물(액체)로 바뀔 때 1g당 80cal(335J)의 열을 흡수하고, 이러한 열은 같은 양의 섭씨 0도의 물을 80도까지 올릴 때 필요한 열량과 같다. 이처럼, 잠열의 큰 열흡수/방출 효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 온도를 일정하게 유지시키는 목적으로 사용되는 물질을 잠열 저장물질, 상전이 물질 또는 상변화물질(Phase Change Material, PCM)이라 한다. 상전이 온도 및 잠열량 등은 그 물질의 고유한 특성이어서, 물질마다 다르며 사용 목적에 따라 적당한 물질을 선택할 수 있다.
또한, 하절기나 일조량이 많은 경우에 태양열에 의해 과잉으로 가온된 농업시설(예, 유리온실) 내부의 열 또한 상변화 물질 축열기를 거쳐서 저장하였다가 동절기에 사용함으로써 동절기 난방비용을 최소화하도록 구성되어 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 우선 유기성 폐기물을 혐기소화조에서 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성한다. 이때 상기 유기성 폐기물은 축산폐수, 음식물 쓰레기, 하수슬러지와 같은 것들을 포함할 수 있으며, 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 기술은 잘 알려져 있다.
그 다음, 상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리한다. 혐기소화 과정을 거치면 메탄 약 65%, 이산화탄소 약 35%를 함유한 바이오가스가 생산이 되는데, 이러한 바이오가스에서 H2S, 실록세인, 수분과 같은 불순물을 제거하고 PSA(Pressure Swing Absorption)와 같은 장치를 통과하여 고순도의 메탄가스와 이산화탄소로 분리/정제될 수 있다.
상기 분리된 이산화탄소는 온실, 유리온실 및 비닐하우스와 같은 농업시설에 공급하고, 한편 상기 분리된 메탄을 사용하여 발전기를 통해 난방열과 전기를 생성한다.
그 다음, 분리된 메탄을 사용하여 상기 생성된 열 및 자연적으로 얻어지는 태양열을 이용하여 농업시설을 난방하고, 여열은 축열기에 저장한다. 이때 축열기는 상변화 물질(PCM, Phase Changing Material)을 이용하는 상변화 물질 축열기를 이용하는 것이 바람직하다. 상변화 물질 축열기는 일반적으로 사용되는 어느 것도 무방하며, 주로 태양열을 저장할 때 사용되는 것이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 상변화 물질은 유기물질의 예로는 탄소와 수소로 이루어진 직쇄형 하이드로카본계열의 테트라데칸, 옥타데칸, 노나데칸 등을 들 수 있으며, 무기물질의 예로는 6개의 물분자가 결합된 수화물형태의 염화칼슘 등이 사용될 수 있다.
동절기나 일조량이 적은 경우에는 상기 축열기에 저장되었던 열을 사용하여 농업시설을 난방할 수 있다.
또한, 하절기나 일조량이 많은 경우에는 상기 메탄을 사용하여 생성된 열 및 태양열은 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용할 수 있다.
또한, 농업시설에서 이산화탄소 시비가 요구될 때에는 PCM 축열기를 통과하면서 온도가 낮아진 발전배기가스를 농업시설에 공급하고, 필요 없을 때에는 축열 후 발전배기가스를 외기로 내보내는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비가 제공된다.
본 발명에 따른 농업 시설의 난방 설비는 유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 혐기소화조(20); 상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 분리/정제기(30); 상기 분리된 이산화탄소를 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하는 이산화탄소 공급기(40); 상기 분리된 메탄을 사용하여 난방열과 전기를 생성하는 발전기(90); 및 상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고 남은 여열을 저장하는 축열기(100)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 난방 설비에 사용되는 축열기는 바람직하게 상변화 물질을 이용하는 상변화 물질 축열기이다.
본 발명의 난방 설비는 하절기나 일조량이 많은 경우 태양열을 송풍기를 이용하여 상변화 물질 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
축산유래 유기성폐기물, 음식물 쓰레기, 하수슬러지 등과 같은 유기성 폐기물 (10)은 수거되어 각기 또는 여러 가지 혼화 비율로 혐기소화 과정(20)을 거쳐 메탄 65%, 이산화탄소 35%를 함유한 바이오가스가 생산이 되는데, 이러한 바이오가스에서 H2S, 실록세인, 수분과 같은 불순물을 제거하고 PSA(Pressure Swing Absorption)와 같은 장치를 통과하여 고순도의 메탄가스와 이산화탄소로 분리/정제(30)된 후, 이산화탄소의 경우 유리온실(80)에 직접투여(40)되고, 메탄가스의 경우 발전기를 통과하면서 연소과정을 거쳐 발생한 열을 축열기에 저장(하절기의 경우, 50)하거나, 직접이용(동절기의 경우, 60)하게 된다(도 1 참조).
또한 하절기의 강렬한 태양열(70)을 상변화 물질(PCM) 축열기에 저장하여 동절기 난방비 절감에 이용하게 된다.
이는 하절기와 동절기로 나누어 도2의 구성에 자세히 설명이 되어 있는데, 하절기의 경우 발생한 바이오가스(20)가 분리정제기(30)를 거쳐서 발전기(90)에서 발전이 이루어진 후에 배기가스가 PCM 축열기를 통과하면서 열을 전달하고, 유리온실(80)에 이산화탄소가 필요한 경우 이산화탄소 투입(120)이 이루어지고, 이산화탄소가 필요 없는 야간 또는 과잉상태의 경우에 가진 여열을 PCM축열기에 전달한 후에 대기 중으로 방출되게 된다.
또한 하절기의 강렬한 태양조사(70)로 인하여 높아진 유리온실의 온도를 송풍기를 이용하여 지하의 PCM축열기(100)에 저장(130)하여 동절기의 난방에 대비한다. 난방이 필요한 동절기의 경우에도 발생한 바이오가스(20)가 분리정제기(30)를 거쳐서 발전기(90)에서 발전이 이루어진 후에 배기가스가 PCM 축열기를 통과하면서 열을 전달하고, 그 전달된 열이 유리온실(80)로 축열되었던 열까지 같이 유리온실에 전달되어 난방을 담당하게 된다.
10: 축산/음식물/하수 유기성폐기물 20: 혐기소화조
30: 바이오 가스 분리 정제장치
40: 정제된 이산화탄소의 온실 직접투여(CO2 공급기)
50: 하절기 발전여열 축열저장 60: 동절기 발전여열 축열저장 및 직접이용
70: 하절기 잉여 태양열 80: 유리온실
90: 바이오가스 발전시설 100: PCM(Phase Changing Material) 축열기
110: 발전배기가스 대기방출 120: 발전배기가스 온실 이용
130: 하절기 잉여태양열 축열장치에 저장
140: 축열장치로부터 저장열 온실 투여

Claims (7)

  1. 유기성 폐기물을 혐기소화조에서 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 단계;
    상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 단계;
    상기 분리된 이산화탄소는 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하고, 한편 상기 분리된 메탄을 사용하여 발전기를 통해 난방열과 전기를 생성하는 단계;
    상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고, 여열은 축열기에 저장하는 단계;
    동절기나 일조량이 적은 경우에 축열기에 저장되었던 열을 사용하여 상기 농업시설을 난방하는 단계
    를 포함하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 축열기는 상변화 물질(PCM, Phase Changing Material)을 이용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 하절기나 일조량이 많은 경우에는 상기 메탄을 사용하여 생성된 열 및 태양열은 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 농업시설에서 이산화탄소 시비가 요구될 때에는 PCM 축열기를 통과하면서 온도가 낮아진 발전배기가스를 농업시설에 공급하고, 필요 없을 때에는 축열 후 발전배기가스를 외기로 내보내는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 유기성 폐기물을 혐기성 방법으로 발효처리하여 바이오가스를 생성하는 혐기소화조(20);
    상기 혐기소화조에서 생성되는 바이오가스 중의 불순물을 제거하고 바이오가스내 함유된 메탄과 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 분리/정제기(30);
    상기 분리된 이산화탄소를 온실, 유리온실 및 비닐하우스중에서 선택된 농업시설에 공급하는 이산화탄소 공급기(40);
    상기 분리된 메탄을 사용하여 난방열과 전기를 생성하는 발전기(90); 및
    상기 생성된 열 및 태양열을 이용하여 상기 농업시설을 난방하고 남은 여열을 저장하는 축열기(100)
    를 포함하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 축열기는 상변화 물질을 이용하는 상변화 물질 축열기인 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비.
  7. 제 6항에 있어서, 하절기나 일조량이 많은 경우 태양열을 송풍기를 이용하여 상변화 물질 축열기에 저장하였다가, 동절기나 일조량이 적은 경우에 난방열로 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 설비.
KR20110026845A 2011-03-25 2011-03-25 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비 KR101194168B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110026845A KR101194168B1 (ko) 2011-03-25 2011-03-25 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110026845A KR101194168B1 (ko) 2011-03-25 2011-03-25 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120108668A KR20120108668A (ko) 2012-10-05
KR101194168B1 true KR101194168B1 (ko) 2012-10-24

Family

ID=47280242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20110026845A KR101194168B1 (ko) 2011-03-25 2011-03-25 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101194168B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103960089A (zh) * 2014-05-04 2014-08-06 福建省云霄县绿州果蔬开发有限公司 一种沼气大棚系统
WO2014181932A1 (ko) * 2013-05-10 2014-11-13 한국에너지기술연구원 이산화탄소와 온수 통합 이송배관을 구비한 온실 이산화탄소 시비용 열병합 발전 시스템
KR101533721B1 (ko) * 2013-07-15 2015-07-10 한경대학교 산학협력단 청정에너지 농업시스템
CN104871877A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 东南大学 一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105850589A (zh) * 2016-03-31 2016-08-17 常州大学 一种利用沼气供暖草莓大棚的装置
KR102265521B1 (ko) * 2020-10-27 2021-06-15 한국산업기술시험원 바이오가스화 시설에서의 열의 이용 및 축열 시스템
KR102692676B1 (ko) * 2022-01-06 2024-08-08 한국전력공사 바이오가스를 이용한 난방 및 수소 생산용 하이브리드 시스템
CN115152494B (zh) * 2022-06-01 2024-01-16 河北工业大学 温室大棚相变墙体蓄热耦合生物质锅炉供暖系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005341953A (ja) 2004-06-04 2005-12-15 Mec Engineering Service Co Ltd 施設栽培植物残渣の再利用コジェネレーションシステム
JP2006305467A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Hiroshi Okawa 有機資源のリサイクル方法及びリサイクル装置
JP2008253875A (ja) 2007-03-30 2008-10-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd バイオガスシステム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005341953A (ja) 2004-06-04 2005-12-15 Mec Engineering Service Co Ltd 施設栽培植物残渣の再利用コジェネレーションシステム
JP2006305467A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Hiroshi Okawa 有機資源のリサイクル方法及びリサイクル装置
JP2008253875A (ja) 2007-03-30 2008-10-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd バイオガスシステム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014181932A1 (ko) * 2013-05-10 2014-11-13 한국에너지기술연구원 이산화탄소와 온수 통합 이송배관을 구비한 온실 이산화탄소 시비용 열병합 발전 시스템
US9756793B2 (en) 2013-05-10 2017-09-12 Korea Institute Of Energy Research Combined heat and power system for greenhouse carbon dioxide enrichment with unified transmission pipes for hot water and carbon dioxide
KR101533721B1 (ko) * 2013-07-15 2015-07-10 한경대학교 산학협력단 청정에너지 농업시스템
CN103960089A (zh) * 2014-05-04 2014-08-06 福建省云霄县绿州果蔬开发有限公司 一种沼气大棚系统
CN103960089B (zh) * 2014-05-04 2016-06-22 福建省云霄县绿州果蔬开发有限公司 一种沼气大棚系统
CN104871877A (zh) * 2015-06-11 2015-09-02 东南大学 一种太阳能温室大棚的恒温和供暖系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120108668A (ko) 2012-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101194168B1 (ko) 바이오가스 및 축열기를 이용한 농업시설의 난방 방법 및 설비
Gaballah et al. Enhancement of biogas production by integrated solar heating system: A pilot study using tubular digester
ES2275490T3 (es) Procedimiento para la produccion de hidrogeno a partir de material organico descompuesto anaerobicamente.
US6984305B2 (en) Method and apparatus for sustainable energy and materials
Kalaiselvan et al. A waste to energy technology for Enrichment of biomethane generation: A review on operating parameters, types of biodigesters, solar assisted heating systems, socio economic benefits and challenges
CN102500604A (zh) 固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术
CN201865755U (zh) 一种沼气发电系统
CN102491613B (zh) 生物质厌氧消化产氢和沼气的电热冷肥联供系统
CN103708693A (zh) 一种城市污水处理所产生污泥的消解系统及方法
Alexopoulos Biogas systems: basics, biogas multifunction, principle of fermentation and hybrid application with a solar tower for the treatment of waste animal manure.
CN106630135A (zh) 一种基于压缩式热泵的uasb反应器系统及其方法
Yu et al. Combined Hydrogen, Heat and Power (CHHP) pilot plant design
Ren et al. Design investigation of a solar energy heating system for anaerobic sewage treatment
KR20140087599A (ko) 연료전지용 바이오가스 전처리 장치
CN202465466U (zh) 禽畜粪便沼气发电系统
KR101493731B1 (ko) 바이오가스의 급속 수분 제거장치
CN103427468A (zh) 一种利用多能源制备氢气并供应绿色能源的方法及系统
CN203368116U (zh) 一种利用多能源制备氢气并供应绿色能源的系统
JP2007064614A (ja) 蓄熱装置への蓄熱方法及び蓄熱システム
CN206641153U (zh) 利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场
JP2002276387A (ja) バイオマス発電システムおよびこれを用いたバイオマス発電方法
Bagher et al. Advantages and disadvantages of biogas energy
KR101181834B1 (ko) 발전소 배가스의 폐열을 이용한 미세조류 전열처리와 고온 고효율 수소 및 메탄발효장치
Wang et al. Simulation of a solar‐biogas hybrid energy system for heating, fuel supply, and power generation
CN108651285A (zh) 利用猪粪就地实现热电联供的智能化养猪场

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151019

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181017

Year of fee payment: 7