KR101544747B1 - Independent power generator based on the salinity gradient - Google Patents
Independent power generator based on the salinity gradient Download PDFInfo
- Publication number
- KR101544747B1 KR101544747B1 KR1020140082963A KR20140082963A KR101544747B1 KR 101544747 B1 KR101544747 B1 KR 101544747B1 KR 1020140082963 A KR1020140082963 A KR 1020140082963A KR 20140082963 A KR20140082963 A KR 20140082963A KR 101544747 B1 KR101544747 B1 KR 101544747B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fresh water
- water
- salinity
- tank
- membrane module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 염도차 자가발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 전력망과 떨어져 있어 전력 제공이 어려운 장소나 대도시, 신규 전력 제공 공사 비용이 많이 드는 도심지 및 도서나 재해지역 등에서 소규모의 전력으로 운용될 수 있는 설비에 전력을 공급할 수 있는 염도차를 이용한 자가발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a salinity charger generating system, and more particularly, to a salinity charger generating system which is separated from an existing power grid and operated in a small-scale power source in a city or a metropolis where power supply is difficult, The present invention relates to a self-generating apparatus using a salinity difference capable of supplying electric power to a facility that can be used.
일반적으로, 최근 전세계적으로 물 및 에너지 부족 문제가 야기되고 있어 수자원의 확보와 미래에너지원으로 지속 가능하고 탄소배출이 없는 새로운 에너지에 대한 연구개발이 요구되고 있다.Generally, water and energy shortage problems are caused worldwide in recent years, and it is required to secure water resources and to research and develop new energy sources that are sustainable and have no carbon emission as a future energy source.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 최근 해수를 담수화하는 기술에 대한 연구와 해수와 담수의 염도 차이를 에너지로 회수하는 발전방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이러한 해수를 담수화하는 기술은 역삼투법이나 증발법 및 정삼투법 등의 다양한 방식이 연구되고 있으나, 역삼투방식이 효율이 높아 대표적인 해수담수화 기술로 연구되고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, researches on a technique for desalination of seawater and a method for recovering difference in salinity between seawater and fresh water as energy have been conducted. Various techniques such as reverse osmosis, evaporation, and positive osmosis have been studied for desalination of seawater, but reverse osmosis has been studied as a typical seawater desalination technique because of its high efficiency.
한편, 전술한 바와 같은 역삼투법은 다른 방식에 비해 담수화 효율이 높은 장점이 있으나, 공정 중에 배출되는 고농도로 농축된 해수가 환경을 오염시킬 수 있어 이에 대한 처리가 문제된다.On the other hand, the reverse osmosis method as described above is advantageous in that the desalination efficiency is higher than other methods, but the concentrated sea water discharged during the process may contaminate the environment, which is problematic.
또한, 해수와 담수의 염도차이를 이용한 발전 방식은 다른 신재생에너지에 비해 안정적인 출력을 확보할 수 있고, 하구둑이나 방조제와 연계하여 해양면적을 활용함으로써 초기 설치비용을 감소시킬 수 있는 이점이 있어 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In addition, the power generation method using the difference in salinity between seawater and fresh water can secure a stable output compared to other renewable energy, and it can advantageously reduce the initial installation cost by utilizing the marine area in connection with the estuary or the seawall Research is being actively carried out.
전술한 바와 같은 해수와 담수의 농도 차이를 이용하는 에너지 회수기술은 1975년 이스라엘의 Sidney Loeb 교수에 의하여 처음 제안된 삼투압방식과 전해질(NaCl) 투석방식으로 대별할 수 있는데, 현재 노르웨이의 수력풍력발전 회사인 Statkraft사와 네덜란드의 지속가능수력기술센터(Wetsus) 등에서 연구가 진행되고 있다.The energy recovery technology using the difference of the concentration of seawater and fresh water as described above can be divided into osmotic pressure method and electrolytic (NaCl) dialysis method first proposed by Prof. Sidney Loeb of Israel in 1975. Currently, Research is underway at Statkraft, Inc. and the Sustainable Hydropower Technology Center (Wetsus) in the Netherlands.
한편, 염도차 발전기술은 반투과막으로 분리된 모듈에 가압된 고농도 용액과 저용도 용액을 각각 주입하고, 삼투현상에 의해 증가된 기수로 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 발전기술이다.On the other hand, salinity generation technology is a power generation technology that injects a pressurized high-concentration solution and a low-use solution into a module separated by a semi-permeable membrane, and rotates the turbine by an osseous phenomenon to produce electric power.
도 1 은 일반적인 염도차 발전기술의 기본이 되는 대상기술인 압력삼투지연(Pressure-retarded Osmosis : PRO) 공정의 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of a pressure-retarded osmosis (PRO) process, which is an object technology to be a basis of a general salinity difference generation technique.
도 1 에 도시된 바와 같이 압력삼투지연 기술은 보통 저농도 용액으로는 담수를 이용하고, 고농도 용액으로는 해수를 이용한다. 전처리 과정을 거친 담수가 삼투압 차에 의해 반투과막을 통하여 해수로 투과되며, 이때 증가한 유량에 의해 형성된 수압으로 터빈을 회전시켜 에너지를 생산한다.As shown in FIG. 1, the pressure osmosis delay technique uses fresh water as a low-concentration solution and seawater as a high-concentration solution. The pretreated fresh water is permeated into the seawater through the semi-permeable membrane by osmotic pressure, and the turbine is rotated by the hydraulic pressure formed by the increased flow rate to produce energy.
전술한 바와 같은 압력삼투지연 기술에서 3.5% 해수는 15기압, 7% 농축수는 25∼30 기압이 최적 조건이고, 담수측 압력은 염수측 압력의 1/2이 효과적이라 할 수 있다. 이때, PRO 공정의 상업화를 위해서 해결되어야 할 과제로는 막면적당 동력밀도 향상과 막 가격의 하락 및 에너지 소비율 향상이 있다.In the pressure osmosis delay technique as described above, optimum conditions are 15 atmospheric pressure for 3.5% seawater and 25 to 30 atmospheric pressure for 7% concentrated water, and half of the brine side pressure is effective for the fresh water side pressure. At this time, the problems to be solved for the commercialization of PRO process are improvement of power density per membrane area, decrease of membrane price and improvement of energy consumption rate.
한편, 종래 기술에 따른 자가발전기술은 상용전원이 정전되었을 때 자동으로 비상전원을 공급하여 주요설비의 작용이 가능하게 하는 장치로 디젤발전기와 같이 주로 화석연료를 이용하여 왔다.On the other hand, the self-power generation technology according to the related art is a device that automatically supplies an emergency power source when a commercial power supply is out of order, thereby enabling operation of a main facility, and has mainly used fossil fuel as a diesel generator.
그러나, 최근에는 이산화탄소 배출 감소를 위해 신재생에너지가 부각됨에 따라 태양광과 풍력을 이용한 방법들이 제안되고 있으나, 낮은 효율성과 위험성 등으로 인해 대규모 면적의 설치장소가 요구되고, 일사량이나 풍속 등의 자연환경에 따른 제약조건이 있으므로 상시전원으로서는 효과적이지 못하다는 문제가 있다.However, recently, new renewable energy has been proposed for reduction of carbon dioxide emission, and methods using sunlight and wind power have been proposed. However, due to low efficiency and danger, a large-scale installation site is required, There is a problem that it is not effective as an always-on power source due to a constraint depending on the environment.
한편, 염도차를 이용한 자가발전은 염수와 담수가 재사용될 수 있으면 자연환경에 관계없이 항상 일정한 전력을 생산할 수 있다. 실험실 규모의 PRO 실험에서 해수보다 높은 고농도 용액을 사용했을 때 5 W/m2 이상의 전력 밀도를 얻을 수 있고, 최근 Singapore의 Fane 등의 연구에서 복합막을 이용하여 10.6 W/m2의 전력밀도를 얻은 것으로 보고되었다.On the other hand, self-generation using salinity difference can produce constant power irrespective of natural environment if salt water and fresh water can be reused. In a laboratory-scale PRO experiment, a power density higher than 5 W / m 2 can be obtained when a high concentration solution higher than seawater is used. Recently, Fane et al. In Singapore have found a power density of 10.6 W / m 2 .
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압력지연삼투(PRO) 방식을 이용하여 소규모 설비에 전원을 공급할 수 있도록 함으로써 전력이 공급되지 않는 격오지 등의 중계기나 가로등과 같은 전원설비에 전력을 공급할 수 있도록 한 염도차 자가발전시스템을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve all the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a power supply such as a repeater, a streetlight, etc., The purpose of the present invention is to provide a power generation system that can supply power to a facility.
또한, 본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 고효율로 일정한 전력을 생산할 수 있도록 염도차 자가발전시스템에 염수의 농도를 조절할 수 있도록 하는 염도조절수단과 희석된 염수인 기수의 일부를 담수로 회수할 수 있는 담수회수수단을 구성함으로써 반영구적으로 전력의 생산이 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide salinity control means for controlling the concentration of saline water in the power generation system so as to produce a constant power with high efficiency, The present invention aims at providing a semi-permanent power generation by constructing a fresh water recovery means.
아울러, 본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 발전된 전력을 효율적으로 관리하기 위해 배터리를 설치하되 배터리의 충방전과 부하로의 전원 공급을 제어하는 전력제어수단을 구성함으로써 응급상황에 대처할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a battery for efficiently managing developed electric power, which can cope with an emergency situation by constituting a power control means for controlling charging / discharging of a battery and power supply to a load It has its purpose.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 염도차 자가발전시스템의 제 1 실시 예에 따른 기술은 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수되는 담수탱크; 담수탱크로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단; 염도조절수단을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크; 담수탱크와 염수탱크에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈; 멤브레인모듈에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈; 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단; 터빈을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하여 염도조절수단으로 공급하는 기수회수수단; 및 멤브레인모듈의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크로 반송시키는 담수반송수단을 포함한 구성으로 이루어진다.The present invention configured to achieve the above-described object is as follows. That is, the technology according to the first embodiment of the salinity car power generation system according to the present invention is characterized in that fresh water supplied from a fresh water supply source is stored in a fresh water tank; A salinity control means for receiving fresh water from a fresh water tank and adjusting the salinity of the fresh water to a high concentration of salt water; A brine tank for storing high-concentration brine having a controlled salinity through salinity control means; A membrane module for converting a high concentration brine into a high flow rate nodule through osmotic pressure according to supply of fresh water and high concentration brine stored in a fresh water tank and a brine tank; A turbine producing power by high-pressure injection of the high flow rate naphtha converted by the membrane module; Power control means for controlling power produced by rotation of the turbine; A water recovery means for generating electric power in the process of passing through the turbine, for recovering the navy water converted into low pressure and supplying it to the salinity control means; And fresh water conveying means for conveying the untransmitted fresh water to the fresh water tank in the osmotic pressure process of the membrane module.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 염도조절수단은 담수탱크와 기수회수수단으로부터 공급되는 담수와 기수가 저수되는 교반조; 교반조에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조; 용질저장조로부터 교반조에 연결된 용질공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브; 및 교반조의 내부에 설치되어 공급된 담수와 기수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기의 구성으로 이루어질 수 있다.The salinity control means constituting the present invention according to the first embodiment described above includes: a stirring tank in which fresh water and nose water supplied from the fresh water tank and the nose water collecting means are stored; A solute storage tank for filling and storing a solute such as sodium chloride (NaCl) for controlling salinity, which is fed into a stirring tank; A solute supply control valve provided on the solute supply line connected to the stirring tank from the solute reservoir to regulate the supply amount of the solute through opening and closing; And a stirrer installed inside the stirring tank for mixing the supplied fresh water and the supplied solids into the nacelle while dissolving the solute.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 염도조절수단을 구성하는 용질저장조의 내부에 설치되어 저장된 염화나트륨(NaCl)을 분쇄하는 분쇄기가 더 구성될 수 있다.A crusher for crushing sodium chloride (NaCl) installed inside the solute reservoir constituting the saltiness controlling means of the present invention according to the first embodiment described above may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 염도조절수단을 구성하는 교반조 내에서 조절되는 염수의 농도를 측정하는 전기전도도계가 더 구성될 수 있다.An electrical conductivity meter for measuring the concentration of the saline solution to be adjusted in the stirring tank constituting the salinity adjusting means of the present invention according to the first embodiment described above may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 염도조절수단을 구성하는 교반조 내의 염수의 수위를 측정하여 염수탱크로 공급되는 염수 공급량이 조절되도록 하는 수위감지센서가 더 구성될 수 있다.A water level sensor for measuring the water level of the salt water in the agitating tank constituting the salinity adjusting means of the present invention according to the first embodiment and adjusting the supply amount of the salt water supplied to the salt water tank may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 염도조절수단을 구성하는 교반조와 염수탱크 사이에는 염수공급라인이 구성되어지되 염수공급라인 상에는 수위감지센서에 의한 제어를 통해 개폐되어 염수의 유출량을 조절하는 염수유출조절밸브가 더 구성될 수 있다.A brine supply line is provided between the agitating tank and the brine tank constituting the salinity adjusting means according to the first embodiment of the present invention. The brine supply line is controlled by the level sensor to control the flow rate of the brine A brine flow control valve can be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 전력제어수단은 터빈의 회전에 의해 생산된 직류전원(DC)을 전원설비인 부하가 필요로하는 교류전원(AC)으로 변환시키는 인버터; 터빈을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리; 및 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 인버터에 연결하거나 배터리에 충전시 전력을 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어질 수 있다.The power control means constituting the present invention according to the first embodiment of the present invention includes an inverter for converting a DC power source DC produced by the rotation of the turbine into an AC power source AC that requires a load, A battery for charging and storing power produced by the turbine; And a control circuit for connecting the electric power produced by the rotation of the turbine to the inverter or controlling the electric power upon charging the battery.
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 인버터에 의해 교류전원(AC)으로 변환된 전원은 염도차 발전에 필요한 교류전원(AC)으로 이용될 수 있다.The power source converted into AC power by the inverter constituting the power control means according to the first embodiment described above can be used as the AC power source AC necessary for the salinity difference generation.
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 배터리는 축전식 리튬 이온 배터리의 구성으로 이루어질 수 있다.The battery constituting the power control means according to the first embodiment described above can be configured as a storage type lithium ion battery.
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 제어회로는 배터리의 직류전원(DC)을 인버터에 연결하여 교류전원(AC)으로의 변환을 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the power control means according to the first embodiment described above can be configured to connect the DC power source (DC) of the battery to the inverter and control the conversion to the AC power source (AC).
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 제어회로는 배터리의 직류전원(DC)을 직접 부하에 연결 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the power control means according to the first embodiment described above can be configured to connect and control the DC power source (DC) of the battery directly to the load.
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 제어회로는 인버터에 의해 변환된 교류전원(AC)을 부하에 연결 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the power control means according to the first embodiment described above can be configured to connect and control the AC power source AC converted by the inverter to the load.
전술한 제 1 실시 예에 따른 전력제어수단을 구성하는 제어회로는 염도차 발전에 따른 제반 사항을 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the power control means according to the first embodiment described above can be configured to control various matters according to salinity difference generation.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 기수회수수단은 터빈을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하는 기수회수탱크; 기수회수탱크에 저수된 기수를 염도조절수단으로 공급하는 기수공급라인; 기수공급라인 상에 설치되어 기수회수탱크에 저수된 기수를 염수조절수단으로 공급하는 기수공급펌프; 및 기수공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 기수공급펌프에 의해 공급되는 기수의 공급량을 조절하는 기수공급조절밸브의 구성으로 이루어질 수 있다.The present invention relates to a water recovery system comprising: a water recovery tank for generating electric power in a process of passing through a turbine and recovering a low water pressure converted water; A ninth water supply line for supplying nose water stored in the nose water collection tank by means of salinity control means; A nursery supply pump installed on the nursery supply line for supplying the nursing water stored in the nursery return tank to the brine control means; And a ninth water supply control valve provided on the ninth water supply line to adjust the supply amount of the ninth water supplied by the ninth water supply pump through opening and closing.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 담수반송수단은 멤브레인모듈의 담수측으로부터 담수탱크로 연결되는 담수반송라인; 및 담수반송라인 상에 설치되어 멤브레인모듈의 담수측으로부터 담수탱크로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프의 구성으로 이루어질 수 있다.The fresh water conveying means constituting the present invention according to the first embodiment described above includes a fresh water conveyance line connected from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank; And a fresh water return pump installed on the fresh water return line for forcibly conveying the fresh water from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 구성에서 담수공급원으로부터 담수탱크로 연결되는 담수유입라인 상에는 담수탱크에 저수된 담수의 수량에 따라 개폐되어 담수의 유입과 차단이 이루어지도록 하는 담수유량조절밸브가 더 구성될 수 있다.In the construction of the present invention according to the first embodiment described above, a fresh water flow control valve is provided on the fresh water inflow line connected from the fresh water supply source to the fresh water tank to open / close the fresh water according to the amount of fresh water stored in the fresh water tank, Lt; / RTI >
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 구성에서 담수탱크로부터 멤브레인모듈에 연결된 담수공급라인 상에는 담수탱크의 담수를 멤브레인모듈로 공급하는 담수공급펌프와 담수공급펌프에 의해 공급되는 담수의 수량을 조절하는 담수수량조절밸브가 더 구성될 수 있다.In the structure of the present invention according to the first embodiment described above, on the fresh water supply line connected to the membrane module from the fresh water tank, the fresh water supply pump for supplying the fresh water of the fresh water tank to the membrane module and the fresh water supply pump A fresh water quantity control valve may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 구성에서 염수탱크로부터 멤브레인모듈에 연결된 염수공급라인 상에는 염수탱크의 염수를 멤브레인모듈로 공급하는 염수공급펌프와 염수공급펌프에 의해 공급되는 염수의 수량을 조절하는 염수수량조절밸브가 더 구성될 수 있다.In the construction of the present invention according to the first embodiment described above, on the brine supply line connected to the membrane module from the brine tank, the quantity of brine supplied by the brine supply pump and the brine supply pump for supplying the brine of the brine tank to the membrane module A brine quantity control valve may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 구성에는 기수회수수단으로 회수된 기수로부터 담수를 회수하는 담수회수수단이 더 구성될 수 있다.The structure of the present invention according to the first embodiment described above may further comprise fresh water recovery means for recovering fresh water from the nursery water recovered by the nursery recovery means.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 담수회수수단은 기수회수수단으로부터 기수를 공급받아 기수를 끓는점까지 가열하는 증발챔버; 및 증발챔버의 가열을 통해 증발되는 증기를 응축시켜 응축된 담수를 담수탱크로 유입되도록 하는 응축기의 구성으로 이루어질 수 있다.The fresh water collecting means constituting the present invention according to the first embodiment described above includes an evaporation chamber for supplying nose water from the nose water collecting means and heating the nose water to a boiling point; And a condenser for condensing the vapor evaporated through the heating of the evaporation chamber to allow the condensed fresh water to flow into the fresh water tank.
전술한 제 1 실시 예에 따른 담수회수수단을 구성하는 증발챔버의 가열은 열선 또는 태양열 집열기를 통해 이루어질 수 있다.The heating of the evaporation chamber constituting the fresh water collecting means according to the first embodiment may be performed through a heat ray or a solar collector.
전술한 제 1 실시 예에 따른 담수회수수단을 구성하는 증발챔버의 가열은 태양열 집열기를 통해 우선적으로 가열하되 환경요인에 의해 태양열 집열기로 끓는점에 도달하지 못하는 경우 열선을 통해 증발챔버를 가열하는 구성으로 이루어질 수 있다.The heating of the evaporation chamber constituting the fresh water recovery means according to the first embodiment is preferentially performed through the solar heat collector and when the boiling point of the solar collector is not reached due to environmental factors, the evaporation chamber is heated through the heat line Lt; / RTI >
전술한 제 1 실시 예에 따른 담수회수수단을 구성하는 증발챔버에는 온도감지센서가 더 설치되어 온도감지센서에 의해 가열온도가 제어될 수 있도록 한 구성으로 이루어질 수 있다.The evaporation chamber constituting the fresh water recovery means according to the first embodiment may be provided with a temperature sensor so that the heating temperature can be controlled by the temperature sensor.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 기수회수수단에 설치되어 기수의 수위를 감지하는 기수수위센서가 더 구성될 수 있다.A noble water level sensor provided in the water collection means constituting the present invention according to the first embodiment and sensing the water level of the noble water may be further constructed.
전술한 제 1 실시 예에 따른 본 발명을 구성하는 기수회수수단의 일측에 기수를 외부로 방류시키는 기수수위조절밸브가 더 구성되어지되 기수의 수위가 최고수위 이상이면 기수수위조절밸브를 열어서 기수를 외부로 방류하되 기수의 수위가 최저수위에 도달하면 증발챔버로의 공급을 멈추고 기수의 회수가 있도록 하는 구성으로 이루어질 수 있다.A water level control valve for discharging the water level to the outside is further provided at one side of the water level collecting means constituting the present invention according to the first embodiment of the present invention. When the water level of the water level is higher than the maximum water level, And when the water level of the nose reaches the minimum water level, the supply to the evaporation chamber is stopped and the nose water is recovered.
본 발명의 또 다른 특징인 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템은 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수되는 담수탱크; 담수탱크로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단; 염도조절수단을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크; 담수탱크와 염수탱크에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈; 멤브레인모듈에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈; 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단; 멤브레인모듈의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크로 반송시키는 담수반송수단; 터빈을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하는 기수회수탱크; 및 기수회수탱크에 저수된 기수를 유도용액을 이용한 삼투압을 통해 고농도 염수로 변환시키는 염수회수수단을 포함한 구성으로 이루어진다.The salinity water power generation system according to the second embodiment, which is another feature of the present invention, includes a fresh water tank in which fresh water supplied from a fresh water supply source is stored; A salinity control means for receiving fresh water from a fresh water tank and adjusting the salinity of the fresh water to a high concentration of salt water; A brine tank for storing high-concentration brine having a controlled salinity through salinity control means; A membrane module for converting a high concentration brine into a high flow rate nodule through osmotic pressure according to supply of fresh water and high concentration brine stored in a fresh water tank and a brine tank; A turbine producing power by high-pressure injection of the high flow rate naphtha converted by the membrane module; Power control means for controlling power produced by rotation of the turbine; A fresh water conveying means for conveying the untransmitted fresh water to the fresh water tank in an osmotic pressure process of the membrane module; A water recovery tank for generating electric power in the process of passing through the turbine and recovering the nodules converted to low pressure; And a brine recovery means for converting the nursery water stored in the nursery recovery tank into high-concentration brine through osmotic pressure using an induction solution.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 염도조절수단은 담수탱크와 염수회수수단으로부터 공급되는 담수와 고농도 염수가 저수되는 교반조; 교반조에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조; 용질저장조로부터 교반조에 연결된 용질공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브; 및 교반조의 내부에 설치되어 공급된 담수와 고농도 염수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기의 구성으로 이루어질 수 있다.The salinity control means constituting the salinity electric power generation system according to the second embodiment described above includes a stirring tank in which fresh water and high concentration brine supplied from the fresh water tank and the brine recovery means are stored; A solute storage tank for filling and storing a solute such as sodium chloride (NaCl) for controlling salinity, which is fed into a stirring tank; A solute supply control valve provided on the solute supply line connected to the stirring tank from the solute reservoir to regulate the supply amount of the solute through opening and closing; And a stirrer installed in the inside of the stirring tank to mix the supplied fresh water and the high-concentration brine while dissolving the solute.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 용질저장조의 내부에 설치되어 저장된 염화나트륨(NaCl)을 분쇄하는 분쇄기가 더 구성될 수 있다.A crusher for crushing sodium chloride (NaCl) installed inside the solute storage tank constituting the salinity-intensive power generation system according to the second embodiment described above may be further constructed.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 교반조 내에서 조절되는 염수의 농도를 측정하는 전기전도도계가 더 구성될 수 있다.An electrical conductivity meter for measuring the concentration of the saline solution to be adjusted in the stirring tank constituting the salinity electric power generating system according to the second embodiment described above can be further constructed.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 교반조 내의 염수의 수위를 측정하여 염수탱크로 공급되는 염수 공급량이 조절되도록 하는 수위감지센서가 더 구성될 수 있다.A water level sensor for measuring the water level of the salt water in the stirring tank constituting the salinity water power generation system according to the second embodiment and adjusting the supply amount of the salt water supplied to the salt water tank may be further constructed.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 교반조와 염수탱크 사이에는 염수공급라인이 구성되어지되 염수공급라인 상에는 수위감지센서에 의한 제어를 통해 개폐되어 염수의 유출량을 조절하는 염수유출조절밸브가 더 구성될 수 있다.A salt water supply line is provided between the agitation tank and the salt water tank constituting the salinity water power generation system according to the second embodiment described above. On the salt water supply line, a salt water A flow control valve may be further configured.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 전력제어수단은 터빈의 회전에 의해 생산된 직류전원(DC)을 전원설비인 부하가 필요로하는 교류전원(AC)으로 변환시키는 인버터; 터빈을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리; 및 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 인버터에 연결하거나 배터리에 충전시 전력을 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어질 수 있다.The power control means constituting the salinity electric power generation system according to the second embodiment described above includes an inverter (not shown) for converting the DC power produced by the rotation of the turbine into an AC power source (AC) ; A battery for charging and storing power produced by the turbine; And a control circuit for connecting the electric power produced by the rotation of the turbine to the inverter or controlling the electric power upon charging the battery.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 인버터에 의해 교류전원(AC)으로 변환된 전원은 염도차 발전에 필요한 교류전원(AC)으로 이용될 수 있다.The power source converted into the alternating-current power (AC) by the inverter constituting the salinity-intensive power generation system according to the second embodiment described above can be used as the alternating-current power source (AC) necessary for the salinity difference generation.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 배터리는 축전식 리튬 이온 배터리의 구성으로 이루어질 수 있다.The battery constituting the salinity charger power generation system according to the second embodiment described above can be configured as a storage type lithium ion battery.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 제어회로는 배터리의 직류전원(DC)을 인버터에 연결하여 교류전원(AC)으로의 변환을 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the salinity charger power generation system according to the second embodiment may be configured to connect the DC power source (DC) of the battery to the inverter to control the conversion to the AC power source (AC).
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 제어회로는 배터리의 직류전원(DC)을 직접 부하에 연결 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the salinity charger power generation system according to the second embodiment may be configured to directly control the DC power source (DC) of the battery by directly connecting to the load.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 제어회로는 인버터에 의해 변환된 교류전원(AC)을 부하에 연결 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the salinity charger power generation system according to the second embodiment may be configured to connect and control the AC power source AC converted by the inverter to the load.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 제어회로는 염도차 발전에 따른 제반 사항을 제어하는 구성으로 이루어질 수 있다.The control circuit constituting the salinity charger power generation system according to the second embodiment may be configured to control various matters according to salinity difference generation.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 담수공급원으로부터 담수탱크로 연결되는 담수유입라인 상에는 담수탱크에 저수된 담수의 수량에 따라 개폐되어 담수의 유입과 차단이 이루어지도록 하는 담수유량조절밸브가 더 구성될 수 있다.In the freshwater inflow line connected to the fresh water supply source from the fresh water supply source constituting the salinity generating system according to the second embodiment described above, the fresh water is opened and closed according to the quantity of the fresh water stored in the fresh water tank, A flow control valve may be further configured.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 담수탱크로부터 멤브레인모듈에 연결된 담수공급라인 상에는 담수탱크의 담수를 멤브레인모듈로 공급하는 담수공급펌프와 담수공급펌프에 의해 공급되는 담수의 수량을 조절하는 담수수량조절밸브가 더 구성될 수 있다.On the fresh water supply line connected to the membrane module from the fresh water tank constituting the salinity water power generation system according to the second embodiment, a fresh water supply pump for supplying the fresh water of the fresh water tank to the membrane module and a fresh water supply pump for supplying fresh water A fresh water quantity control valve for controlling the quantity of water may be further constructed.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 염수탱크로부터 멤브레인모듈에 연결된 염수공급라인 상에는 염수탱크의 염수를 멤브레인모듈로 공급하는 염수공급펌프와 염수공급펌프에 의해 공급되는 염수의 수량을 조절하는 염수수량조절밸브가 더 구성될 수 있다.On the salt water supply line connected to the membrane module from the salt water tank constituting the salinity water power generation system according to the second embodiment described above, there are provided a salt water supply pump for supplying the salt water of the salt water tank to the membrane module, A brine volume control valve for controlling the quantity of water may be further configured.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 염수회수수단은 기수회수탱크의 기수와 유도용액의 유입에 따른 삼투압 작용을 통해 기수를 고농도 염수로 변환시키는 정삼투막모듈; 정삼투막모듈의 삼투압 과정에서 변환된 고농도 염수를 염도조절수단으로 공급하는 고농도염수공급라인; 및 유도용액을 정삼투막모듈로 공급하는 유도용액공급수단의 구성으로 이루어질 수 있다.The saltwater recovery means constituting the salinity water power generation system according to the second embodiment of the present invention includes a forward osmosis membrane module for converting a nod into a high concentration brine through an osmotic action due to the introduction of nodal water and an induction solution in the nodule recovery tank; A high-concentration brine supply line for supplying the high-concentration brine converted in the osmotic process of the osmosis membrane module to the salt-adjusting means; And an induction solution supply means for supplying the induction solution to the positive osmosis membrane module.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 유도용액공급수단은 정삼투막모듈에 유도용액을 공급하는 유도용액 저장탱크; 유도용액 저장탱크와 정삼투막모듈을 연결하는 유도용액공급라인; 유도용액공급라인 상에 설치되어 유도용액 저장탱크의 유도용액을 정삼투막모듈로 강제 공급하는 유도용액 공급펌프; 및 유도용액 공급펌프 상에 설치되어 개폐를 통해 공급되는 유도용액의 공급량을 조절하는 유도용액 공급량 조절밸브의 구성으로 이루어질 수 있다.The induction solution supply means constituting the salinity electric power generation system according to the second embodiment described above includes an induction solution storage tank for supplying an induction solution to the positive osmosis membrane module; An induction solution supply line connecting the induction solution storage tank and the positive osmosis membrane module; An induction solution supply pump installed on the induction solution supply line for forcibly supplying the induction solution of the induction solution storage tank to the positive osmosis membrane module; And an induction solution supply amount regulating valve which is provided on the induction solution supply pump and regulates the supply amount of the induction solution supplied through opening and closing.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 유도용액 저장탱크의 일측에는 유도용액 공급원으로부터 유입되는 유도용액의 유입량을 조절하는 유도용액 유입량 조절밸브가 더 설치될 수 있다.An induction solution inflow amount control valve for controlling the inflow amount of the induction solution introduced from the induction solution supply source may be further provided at one side of the induction solution storage tank constituting the salinity electric power generation system according to the second embodiment.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 기수회수탱크로부터 정삼투막모듈로 기수의 유입이 이루어질 수 있도록 하는 기수유입라인 상에 설치되어 기수회수탱크의 기수를 정삼투막모듈로 강제 공급되도록 하는 기수펌프와 기수유입라인 상에 설치되어 개폐를 통해 기수의 유입량을 조절하는 기수유입량 조절밸브가 더 구성될 수 있다.The salinity intensifier according to the second embodiment is installed on the nose inflow line for allowing the introduction of the nose water from the nose recovery tank constituting the power generation system into the osmosis membrane module, And a nose inflow amount control valve installed on the nose inflow line for controlling the inflow amount of the nose through opening and closing.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 유도용액은 Calcium Nitrate와 Diammonium Hydrogen Phosphate 및 Potassium Chloride 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The induction solution constituting the salinity electric power generating system according to the second embodiment may be any one or a mixture of calcium nitrate, diammonium hydrogen phosphate and potassium chloride.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 정삼투막모듈을 통과하는 과정에서 희석된 유도용액은 비료(Fertilizer)로 사용될 수 있다.The diluted induction solution may be used as a fertilizer in the course of passing the osmosis membrane module according to the second embodiment through the osmosis membrane module constituting the power generation system.
전술한 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템을 구성하는 담수반송수단은 멤브레인모듈의 담수측으로부터 담수탱크로 연결되는 담수반송라인; 및 담수반송라인 상에 설치되어 멤브레인모듈의 담수측으로부터 담수탱크로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프의 구성으로 이루어질 수 있다.The fresh water conveying means constituting the salinity-anchored power generation system according to the second embodiment described above includes a fresh water conveyance line connected from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank; And a fresh water return pump installed on the fresh water return line for forcibly conveying the fresh water from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank.
본 발명의 기술에 따르면 외부의 공급되는 전력없이 담수와 염수의 염도차를 이용하여 상시적으로 자가발전을 통해 전력을 공급할 수가 있다.According to the technique of the present invention, power can be supplied through self-power generation at all times using the difference in salinity of fresh water and salt water without external power supply.
또한, 본 발명의 기술에 따르면 염수의 농도를 고농도로 일정하게 유지하여 반투과막을 이용한 염도차 발전의 전력밀도를 최대화하고 안정된 출력을 얻을 수가 있다.According to the technique of the present invention, the concentration of the saline solution can be kept constant at a high concentration to maximize the power density of the salinity gradient power generation using the semi-permeable membrane and obtain stable output.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 전력제어수단을 통해 잉여전력을 배터리에 저장할 수 있음은 물론, 부하의 요구에 따라 발전량을 조절할 수가 있다.In addition, the technique according to the present invention can store surplus power in the battery through the power control means, and can adjust the power generation amount according to the demand of the load.
도 1 은 종래의 기술에 따른 압력지연삼투 방식의 구성도.
도 2 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 제 1 실시 예를 보인 구성도.
도 3 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 염도조절수단을 보인 구성도.
도 4 는 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 전력제어수단을 보인 구성도.
도 5 는 본 발명의 기술의 따른 염도차 자가발전시스템의 담수회수수단을 보인 구성도.
도 6 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 제 2 실시 예를 보인 구성도.
도 7 은 도 6 에 따른 염도조절수단을 보인 구성도.
도 8 은 도 6 에 따른 전력제어수단을 보인 구성도.1 is a block diagram of a pressure delay osmosis system according to the prior art.
FIG. 2 is a schematic view showing a first embodiment of a salinity charger generating system according to the technique of the present invention; FIG.
3 is a schematic view showing salinity control means of a salinity-less power generation system according to the technique of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing power control means of a salinity-less power generation system according to the technique of the present invention; FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing fresh water recovery means of a salinity-less power generation system according to the technique of the present invention; FIG.
6 is a configuration diagram showing a second embodiment of a salinity charger power generation system according to the technique of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a salinity adjusting means according to FIG. 6; FIG.
8 is a configuration diagram showing power control means according to Fig.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a salinity-differentiated power generation system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 제 1 실시 예를 보인 구성도, 도 3 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 염도조절수단을 보인 구성도, 도 4 는 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 전력제어수단을 보인 구성도, 도 5 는 본 발명의 기술의 따른 염도차 자가발전시스템의 담수회수수단을 보인 구성도이다.FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a salinity charger generating system according to the technique of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a salinity adjusting means of a salinity charger generating system according to the technique of the present invention, FIG. 5 is a configuration diagram showing a fresh water recovery means of a salinity-less power generation system according to the technique of the present invention.
도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제 1 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(100)은 염도차를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 한 것으로, 이러한 염도차 자가발전시스템(100)은 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수되는 담수탱크(110), 담수탱크로(110)부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단(120), 염도조절수단(120)을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크(130), 담수탱크(110)와 염수탱크(130)에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈(140), 멤브레인모듈(140)에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈(150), 터빈(150)의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단(160), 터빈(150)을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하여 염도조절수단(120)으로 공급하는 기수회수수단(170) 및 멤브레인모듈(140)의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크(110)로 반송시키는 담수반송수단(180)을 포함한 구성으로 이루어진다.As shown in FIGS. 2 to 5, the salinity-type
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(100)은 외부의 담수공급원으로부터 담수를 유입하여 담수탱크(110)에 저장한 다음 담수탱크(110)에 저장된 담수의 일부를 염도조절수단(120)으로 공급한다. 이때, 기수회수수단(170)을 통해 회수된 기수 역시 염도조절수단(120)으로 공급된다.In the salinity water
다음으로, 전술한 바와 같이 담수탱크(110)와 염도조절수단(120)으로부터 담수와 기수가 유입되면 염도조절수단(120)은 염화나트륨(NaCl)을 주입하고, 교반을 통해 용해시켜가면서 염수의 농도를 조절하여 설정치의 고농도 염수로 만들어 염수탱크(130)에 공급하게 된다.Next, when the fresh water and the noodle are introduced from the
한편, 본 발명을 구성하는 멤브레인모듈(140)은 담수탱크(110)와 염수탱크(130)로부터 담수와 고농도 염수를 공급받는다. 즉, 담수탱크(110)의 담수를 멤브레인모듈(140)로 공급하고, 염수탱크(130)의 고농도 염수를 멤브레인모듈(140)에 공급하면 삼투압에 의해 고농도 염수가 고유량의 기수로 바뀐다.Meanwhile, the
다시 말해서, 전술한 바와 같은 염수탱크(130)의 농축 염수와 담수탱크(110)의 담수가 멤브레인모듈(140)의 반투과막(142)에 입수되면 반투과막(142)의 삼투압 작용에 의해 담수의 일부가 고농도 염수측으로 투과됨에 따른 고농도 염수는 고유량의 기수로 바뀌게 된다.In other words, when the concentrated brine of the
전술한 바와 같이 멤브레인모듈(140)의 반투과막(142)을 통과한 담수는 담수반송수단(180)을 통해 담수탱크(110)로 반송되고, 멤브레인모듈(140)의 반투과막(142)을 통과한 고유량의 기수는 노즐을 통해 고압으로 분사되어 터빈(150)을 돌림으로써 전력을 생산하게 된다.The fresh water that has passed through the
아울러, 전술한 바와 같이 터빈(150)을 돌려 생산된 전력은 전력제어수단(160)에 공급되고, 전력제어수단(160)은 공급받은 전력을 축전시키거나 부하(10)에 직접 연결한다.In addition, as described above, the power produced by rotating the
그리고, 전술한 바와 같이 터빈(150)을 통과한 기수는 저압으로 바뀌고 기수회수수단(170)에 회수되어 저장된다. 이처럼 기수회수수단(170)에 저장된 기수는 염도조절수단(120)으로 공급되거나 일부는 외부로 방류한다.As described above, the nose passing through the
한편, 전술한 바와 같이 기수회수수단(170)으로 회수되는 기수의 유량은 염도조절수단(120)의 처리량에 따라 제어된다.On the other hand, the flow rate of the water recovered by the water collection means 170 is controlled according to the throughput of the salt adjustment means 120, as described above.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(100)을 구성하는 각각의 구성요소를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명의 제 1 실시 예를 구성하는 담수탱크(110)는 담수를 저수하기 위한 것으로, 이러한 담수탱크(110)는 도 2 에 도시된 바와 같이 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수된다.Each component constituting the salinity
한편, 전술한 바와 같은 담수탱크(110)의 일측에는 담수공급원으로부터 담수유입라인(112)이 연결되고, 이러한 담수유입라인(112) 상에는 담수탱크(110)에 저수된 담수의 수량에 따라 개폐되어 담수의 유입과 차단이 이루어질 수 있도록 하여 담수탱크(110) 내부의 담수유량을 조절하기 위한 담수유량조절밸브(112a)가 더 구성된다.On the other hand, a fresh
그리고, 전술한 바와 같은 담수탱크(110)로부터 염도조절수단(120)으로 공급되는 담수는 담수탱크(110)와 염도조절수단(120)을 연결하는 담수라인(114)과 담수라인(114) 상에 설치된 공급펌프(114a) 및 조절밸브(114b)에 의해 담수의 공급이 이루어진다. 이때, 담수탱크(110)로부터 염도조절수단(120)으로 공급되는 담수의 유량은 염도조절수단(120)을 구성하는 수위감지센서(127)에 의해 제어된다.The fresh water supplied from the
다음으로, 본 발명을 구성하는 염도조절수단(120)은 유입되는 담수를 고농도 염수로 조절하기 위한 것으로, 이러한 염도조절수단(120)은 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 담수탱크(110)로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 변환시키기 위한 염도를 조절하게 된다.2 and 3, the salinity adjusting means 120 may adjust the salinity of the
전술한 바와 같은 염도조절수단(120)은 도 3 에 도시된 바와 같이 담수탱크(110)와 기수회수수단(170)으로부터 공급되는 담수와 기수가 저수되는 교반조(121), 교반조(121)에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조(122), 용질저장조(122)로부터 교반조(121)에 연결된 용질공급라인(123a) 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브(123) 및 교반조(121)의 내부에 설치되어 공급된 담수와 기수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기(124)의 구성으로 이루어진다.3, the salinity adjusting means 120 includes a
아울러, 전술한 바와 같은 염도조절수단(120)의 구성에는 용질저장조(122)의 내부에 설치되어 저장된 염화나트륨(NaCl)을 분쇄하는 분쇄기(125), 교반조(121) 내에서 조절되는 염수의 농도를 측정하는 전기전도도계(126), 교반조(121) 내의 염수의 수위를 측정하여 염수탱크(130)로 공급되는 염수 공급량이 조절되도록 하는 수위감지센서(127) 및 교반조(121)와 염수탱크(130) 사이에 구성되는 염수공급라인(128) 상에 설치되어지되 수위감지센서(127)에 의한 제어를 통해 개폐되어 염수의 유출량을 조절하는 염수유출조절밸브(128a)가 더 구성된다.The salinity control means 120 includes a
한편, 전술한 바와 같이 구성되는 염도조절수단(120)은 교반조(121)의 내부로 유입되는 담수탱크(110)의 담수와 기수회수탱크(170)의 기수가 혼합된 상태인 염수를 전기전도도계(126)를 통해 염수의 농도를 측정한다. 이때, 측정된 염수의 농도가 설정치에 미치지 못하면 용질저장조(122)에 저장된 염도조절용 염화나트륨(NaCl)을 용질공급조절밸브(123)를 통해 교반조(121)에 공급한다.The salinity control means 120 configured as described above is a means for controlling the salinity of the
전술한 바와 같이 교반조(121)의 내부로 염도조절용 염화나트륨(NaCl)이 일정량 공급되면 교반기(124)는 구동을 통해 교반하여 교반조(121) 내부의 염수에 용질인 염화나트륨(NaCl)의 용해가 이루어질 수 있도록 한다. 이처럼 염화나트륨(NaCl)의 용해가 이루어져 농도가 조절된 고농도 염수는 염수유출조절밸브(128a)를 통해 염수탱크(130)로 유출되어진다.As described above, when a certain amount of sodium chloride (NaCl) for controlling the saltiness is supplied to the inside of the stirring
다시 말해서, 본 발명에 따른 염도조절수단(120)은 교반조(121)에 염수의 농도에 따라 용질저장조(122)에 저장된 염화나트륨(NaCl)을 투입하고, 교반시켜 염도를 조절한다. 이때, 교반조(121) 내부의 염수 농도는 전기전도도계(126)에 의해 측정되고, 측정된 염수의 농도가 설정치보다 낮을 경우에는 용질저장조(122)의 염화나트륨을 투입하여 염수의 농도를 설정치에 이르도록 조절한다.In other words, the salinity adjusting means 120 according to the present invention adjusts the salinity by adding sodium chloride (NaCl) stored in the
한편, 전술한 바와 같이 용질저장조(122)에 저장된 염화나트륨(NaCl)은 분쇄기(125)를 통해 분쇄되어 용질공급조절밸브(123)를 통해 투입량이 조절되면서 교반조(121)로 투입된다.As described above, NaCl stored in the
그리고, 전술한 바와 같은 염도조절수단(120)을 구성하는 교반기(124)는 전동모터와 임펠러의 구성을 통해 유동시킴으로써 염수에 염화나트륨(NaCl)의 용해가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.The
전술한 바와 같이 교반조(121) 내의 염수에 염화나트륨(NaCl)의 용해를 통해 설정치 농도에 도달하게 되면, 고농도 염수는 측정된 염수탱크(130)의 수위에 따라 염수유출조절밸브(128a)에 의한 제어를 통해 염수탱크(130)로 공급된다.As described above, when the concentration of the high concentration brine is reached through the dissolution of sodium chloride (NaCl) in the brine in the
한편, 전술한 바와 같은 염도조절수단(120)을 구성하는 교반조(121)는 기본적으로 기수회수수단(170)으로부터 기수를 공급받고, 부족한 양은 담수탱크(110)로부터 담수를 공급받아 보충하게 된다. 이때, 교반조(121)의 수위는 수위감지센서(127)에 의해 제어된다.On the other hand, the stirring
다음으로, 본 발명을 구성하는 염수탱크(130)는 설정치의 고농도 염수를 저장하기 위한 것으로, 이러한 염수탱크(130)는 도 2 에 도시된 바와 같이 염도조절수단(120)을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 공급받아 저장하게 된다.2, the
전술한 바와 같이 구성되는 염수탱크(130)는 교반조(121)와의 사이에 연결된 염수공급라인(128)을 통해 염도조절수단(120)에 의해 농도가 조절된 고농도 염수를 공급받아 저장하게 된다.The
다음으로, 본 발명을 구성하는 멤브레인모듈(140)은 공급되는 반투과막(142)을 통해 담수와 염수의 삼투압에 따른 고유량의 기수를 생성시키는 것으로, 이러한 멤브레인모듈(140)은 도 2 에 도시된 바와 같이 담수탱크(110)와 염수탱크(130)에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 것이다.Next, the
전술한 바와 같이 멤브레인모듈(140)로 공급되는 담수는 담수탱크(110)로부터 멤브레인모듈(140)에 연결된 담수공급라인(116) 상에 구성되어 담수탱크(110)의 담수를 멤브레인모듈(140)로 공급하는 담수공급펌프(116a)와 담수공급펌프(116a)에 의해 공급되는 담수의 수량을 조절하는 담수수량조절밸브(116b)를 통해 공급된다.The fresh water supplied to the
그리고, 전술한 바와 같이 멤브레인모듈(140)로 공급되는 고농도 염수는 염수탱크로(130)부터 멤브레인모듈(140)에 연결된 염수공급라인(132) 상에 구성되어 염수탱크(130)의 고농도 염수를 멤브레인모듈(140)로 공급하는 염수공급펌프(134)와 염수공급펌프(134)에 의해 공급되는 염수의 수량을 조절하는 염수수량조절밸브(136)를 통해 공급되어진다.The high concentration brine supplied to the
한편, 전술한 바와 같이 담수탱크(110)로부터 담수가 멤브레인모듈(140)의 반투과막(142)으로 공급되는 한편, 염수탱크(110)로부터 고농도 염수가 반투과막(142)으로 공급되면 삼투압에 의해 담수는 고농도 염수측으로 투과하게 된다. 이에 따라, 고농도 염수는 고유량의 기수로 바뀌게 된다.On the other hand, when fresh water is supplied from the
다음으로, 본 발명을 구성하는 터빈(150)은 전력을 생산하기 위한 것으로, 이러한 터빈(150)은 도 2 에 도시된 바와 같이 멤브레인모듈(140)에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 회전되어 전력을 생산하게 된다.Next, the
다시 말해서, 앞서 기술한 바와 같이 멤브레인모듈(140)의 반투과막(142)에 담수와 고농도 염수가 입수되어 삼투압에 의해 일부 담수가 고농도 염수측으로 투과됨에 따라 생성되는 고유량의 기수는 노즐을 통해 고압으로 분사되는 과정에서 터빈(150)을 회전시켜 전력의 생산이 이루어질 수 있도록 한다.In other words, as described above, fresh water and high concentration brine are received in the
전술한 바와 같이 고유량의 기수가 노즐을 통해 고압으로 분사되는 과정에서 터빈(150)을 회전시켜 전력의 생산이 이루어지면 생산된 전력은 전력제어수단(160)에 공급되고, 터빈(150)을 통과한 고유량의 기수는 저압으로 바뀌어 기수회수수단(170)으로 회수된다. 즉, 삼투압에 의해 고농도 염수가 고유량의 기수로 변환하게 되면 고유량의 기수는 터빈(150)에 고압으로 분사되어 전력을 생산하게 된다.As described above, when the
한편, 전술한 바와 같이 터빈(150)을 통과한 고압 고유량의 기수는 저압으로 변환되어 기수회수수단(170)을 통해 회수된다. 이처럼 기수회수수단(170)으로 회수된 저압의 기수 중 일부는 염도조절수단(120)으로 공급되고 일부는 외부로 방류된다.On the other hand, as described above, the high pressure and high flow rate nodules having passed through the
다음으로, 본 발명을 구성하는 전력제어수단(160)은 생산된 전력을 제어하기 위한 것으로, 이러한 전력제어수단(160)은 도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이 터빈(150)의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하게 된다.Next, the power control means 160 constituting the present invention is for controlling the produced power, and this power control means 160 is controlled by the rotation of the
전술한 바와 같은 전력제어수단(160)은 터빈(150)의 회전에 의해 생산된 직류전원(DC)을 전원설비인 부하(10)가 필요로하는 교류전원(AC)으로 변환시키는 인버터(162), 터빈(150)을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리(164) 및 터빈(150)의 회전에 의해 생산된 전력을 인버터(162)에 연결하거나 배터리(164)에 충전시 전력을 제어하는 제어회로(500)의 구성으로 이루어진다.The
한편, 전술한 바와 같은 전력제어수단(160)을 구성하는 인버터(162)에 의해 교류전원(AC)으로 변환된 전원은 염도차 발전에 필요한 교류전원(AC)으로 이용될 수 있다. 그리고, 배터리(164)는 축전식 리튬 이온 배터리의 구성으로 이루어진다.On the other hand, the power source converted into the alternating current power (AC) by the
그리고, 전술한 전력제어수단(160)을 구성하는 제어회로(500)는 배터리(164)의 직류전원(DC)을 인버터(162)에 연결하여 교류전원(AC)으로의 변환을 제어함은 물론, 제어회로(500)는 배터리(164)의 직류전원(DC)을 직접 부하(10)에 연결하거나 인버터(162)에 의해 변환된 교류전원(AC)을 부하(10)에 연결시 이를 제어하게 된다.The
아울러, 전술한 바와 같은 전력제어수단(160)을 구성하는 제어회로(500)는 염도차 발전에 따른 제반 사항을 제어하게 된다.In addition, the
다음으로, 본 발명을 구성하는 기수회수수단(170)은 터빈(150)을 통과한 저압의 기수를 회수하여 저장하기 위한 것으로, 이러한 기수회수수단(170)은 도 2 및 도 5 에 도시된 바와 같이 터빈(150)을 통과하는 과정에서 저압으로 변환된 기수를 유입 받아 저수하여 일부를 염도조절수단(120)으로 공급한다.Next, the water-recovery means 170 constituting the present invention is for recovering and storing the low-pressure water that has passed through the
다시 말해서, 전술한 바와 같이 고압의 기수는 터빈(150)을 통과하는 과정에서 전력을 생산한 다음, 저압의 기수로 변환되어진다. 이처럼 저압으로 변환된 기수는 기수회수수단(170)에 의해 회수되어 염도조절수단(120)으로 공급되어진다.In other words, as described above, the high pressure nadir produces electricity in the course of passing through the
전술한 바와 같은 기수회수수단(170)은 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 터빈(150)을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하는 기수회수탱크(172), 기수회수탱크(172)에 저수된 기수를 염도조절수단(120)으로 공급하는 기수공급라인(174), 기수공급라인(174) 상에 설치되어 기수회수탱크(172)에 저수된 기수를 염수조절수단(120)으로 공급하는 기수공급펌프(176) 및 기수공급라인(174) 상에 설치되어 개폐를 통해 기수공급펌프(176)에 의해 공급되는 기수의 공급량을 조절하는 기수공급조절밸브(178)의 구성으로 이루어진다.2 and 3, the water recovery means 170 includes a
한편, 전술한 바와 같은 기수회수수단(170)의 구성에서 기수회수탱크(172)로 회수되는 기수의 유량은 염도조절수단(120)의 처리량에 따라 기수공급펌프(176)와 기수공급조절밸브(178)에 의해 제어된다. 이때, 기수회수탱크(172)로부터 외부로 방류되는 기수는 기수회수탱크(172)의 일측에 설치된 기수수위조절밸브(172a)를 통해 외부로 방류된다.On the other hand, the flow rate of the water recovered to the
다음으로, 본 발명을 구성하는 담수반송수단(180)은 멤브레인모듈(140)의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크(110)로 반송시키기 위한 것으로, 이러한 담수반송수단(180)은 도 2 에 도시된 바와 같이 멤브레인모듈(140)의 담수측으로부터 담수탱크(110)로 연결되는 담수반송라인(182) 및 담수반송라인(182) 상에 설치되어 멤브레인모듈(140)의 담수측으로부터 담수탱크(110)로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프(184)의 구성으로 이루어진다.The fresh water conveying means 180 constituting the present invention is for conveying the untransmitted fresh water to the
전술한 바와 같이 구성된 담수반송수단(180)은 멤브레인모듈(140)에 공급되는 담수와 고농도 염수의 반투과막(142)에 의한 삼투압 과정에서 고농도 염수측으로 투과되지 않은 상태의 담수측 담수를 담수탱크(110)로 반송시킴으로써 담수공급원으로부터 담수탱크(110)로 담수를 유입시키기 위한 담수유량조절밸브(112a)의 개폐 작동을 줄여 전력의 낭비를 줄일 수 있도록 한다.The fresh water conveying means 180 constructed as described above is constructed so that the fresh water side fresh water which is not permeated to the high concentration salt water side during the osmotic pressure process by the
한편, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(100)에는 기수회수탱크(172)로 저수된 기수로부터 담수를 회수하는 담수회수수단(190)이 더 구성될 수 있다. 이러한 담수회수수단(190)은 기수회수탱크(172)로부터 기수를 공급받아 기수를 끓는점까지 가열하는 증발챔버(192) 및 증발챔버(192)의 가열을 통해 증발되는 증기를 응축시켜 응축된 담수를 담수탱크(110)로 유입되도록 하는 응축기(194)의 구성으로 이루어진다.Meanwhile, the salinity water
전술한 바와 같이 구성되는 담수회수수단(190)은 기수회수탱크(172)로부터 기수를 공급받아 기수를 끓는점까지 가열하는 것을 통해 증기를 발생시키고, 이러한 증기를 응축기(194)를 통해 응축시켜 담수를 생성한 다음 응축된 담수를 담수탱크(110)로 유입되도록 함으로써 담수의 회수가 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 담수회수수단(190)을 통한 담수량의 부족시 담수공급원을 통해 담수탱크(110)로 담수의 공급이 이루어질 수 있도록 하여 담수의 부족분을 보충하게 된다.The fresh water recovery means 190 configured as described above generates steam through the supply of the nursery water from the
그리고, 전술한 바와 같은 담수회수수단(190)의 구성에서 증발챔버(192)의 가열은 열선(196a) 또는 태양열 집열기(196b)를 통해 이루어진다. 이때, 증발챔버(192)의 가열은 태양열 집열기(196b)를 통해 우선적으로 가열하되 환경요인에 의해 태양열 집열기(196b)로 끓는점에 도달하지 못하는 경우 열선(196a)을 통해 증발챔버(192)를 가열하게 된다.In the structure of the fresh water recovery means 190 as described above, the
아울러, 전술한 바와 같은 담수회수수단(190)을 구성하는 증발챔버(192)에는 온도감지센서(198a)가 더 설치되어 온도감지센서(198a)에 의해 가열온도가 제어될 수 있도록 구성된다. 이러한 온도감지센서(198a)는 증발챔버(192)의 가열에 따른 가열온도를 제어할 수 있도록 한다.In addition, the
그리고, 본 발명에 따른 구성에서 기수회수탱크(172) 내부에는 기수의 수위를 감지하는 기수수위센서(172b) 설치된다. 이러한 기수수위센서(172b)는 기수회수탱크(172) 내부의 기수의 수위를 감지함으로써 후술하는 기수수위조절밸브(172a)의 제어가 이루어질 수 있도록 한다.In the structure according to the present invention, a radiant
한편, 전술한 바와 같은 기수수위조절밸브(172a)는 기수회수탱크(172)의 일측에 기수를 외부로 방류시키기 위해 구성되는 것으로, 이러한 기수수위조절밸브(172a)는 기수회수탱크(172) 내부의 수위가 최고수위 이상이면 기수수위조절밸브(172a)를 열어 기수를 외부로 방류하되 기수의 수위가 최저수위에 도달하면 증발챔버(192)로의 공급을 멈추고 기수의 회수가 있도록 하는 기능을 하게 된다.The radiant water
또한, 본 발명에 따른 기술을 구성하는 담수탱크(110)에는 내부에 저수된 담수의 수위를 감지하여 담수의 유입을 제어하기 위한 담수수위감지센서(110a)가 더 설치된다. 이러한 담수수위감지센서(110a)는 담수탱크(110) 내부의 담수의 수위를 감지하여 감지된 신호를 제어회로(500)에 전송함으로써 제어회로(500)에 의한 담수유량조절밸브(112a)의 개폐가 이루어질 수 있도록 하여 담수의 보충이 이루어질 수 있도록 한다.Further, the
도 6 은 본 발명의 기술에 따른 염도차 자가발전시스템의 제 2 실시 예를 보인 구성도, 도 7 은 도 6 에 따른 염도조절수단을 보인 구성도, 도 8 은 도 6 에 따른 전력제어수단을 보인 구성도이다.FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the salinity charger generating system according to the technique of the present invention. FIG. 7 is a view showing a salinity adjusting means according to FIG. 6. FIG. Fig.
도 6 내지 도 8 은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(200)을 보인 것으로, 염도차 발전과정은 도 2 내지 도 5 에 설명한 것과 동일하다.6 to 8 show the salinity-differentiated
다만, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 기술은 기수회수탱크(270)의 기수로부터 고농축 염수를 회수하기 위한 방법으로 화학 비료 정삼투압 담수화(Fertilizer Driven Forward Osmosis) 방법을 이용한 것이다.However, the technique according to the second embodiment of the present invention uses a chemical fertilizer Fertilizer Driven Forward Osmosis method as a method for recovering highly concentrated brine from the nursery water of the
다시 말해서, 본 발명에 따른 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(200)은 기수회수탱크(270)의 기수와 유도용액 저장탱크(283a)의 유도용액을 정삼투막모듈(281)의 정삼투막(Forward Osmosis, FO)에 공급함으로써 삼투압에 의해 기수 중의 물이 유도용액측으로 투과되고, 정삼투막(281a)을 통과하는 기수는 고농도 염수로 바뀌도록 하여 고농도 염수를 염도조절수단(220)으로 회수하는 기술이다. 이때, 정삼투막(281a)을 통과하는 유도용액은 희석된 유도용액(Diluted Fertilizer Solution)으로 바뀌어 비료로 사용되어진다.In other words, the salinity-type
도 6 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(200)은 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수되는 담수탱크(210), 담수탱크(210)로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단(220), 염도조절수단(220)을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크(230), 담수탱크(210)와 염수탱크(230)에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈(240), 멤브레인모듈(240)에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈(250), 터빈(250)의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단(260), 터빈(250)을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하는 기수회수탱크(270), 기수회수탱크(270)에 저수된 기수를 유도용액을 이용한 삼투압을 통해 고농도 염수로 변환시키는 염수회수수단(280) 및 멤브레인모듈(240)의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크(210)로 반송시키는 담수반송수단(290)을 포함한 구성으로 이루어진다.As shown in FIGS. 6 to 8, the salinity electric
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(200)은 외부의 담수공급원으로부터 담수를 유입하여 담수탱크(210)에 저장한 다음 담수탱크(210)에 저장된 담수의 일부를 염도조절수단(220)으로 공급한다. 이때, 기수회수탱크(270)를 통해 회수된 기수는 염수회수수단(280)을 통해 고농도 염수가 회수되어 염도조절수단(220)으로 공급된다.The salinity-
한편, 전술한 바와 같이 염수회수수단(280)을 통해 고농도 염수가 회수되는 과정에서 염수회수수단(280)의 정삼투막모듈(281)을 통과하는 유도용액은 희석된 유도용액(Diluted Fertilizer Solution)으로 바뀐다. 이때, 희석된 유도용액(Diluted Fertilizer Solution)은 비료로 사용되어진다.Meanwhile, as described above, the inductive solution passing through the osmosis membrane module 281 of the saline solution recovery means 280 during the recovery of the high-concentration saline solution through the saline solution recovery means 280 is diluted with a diluted Fertilizer Solution, . At this time, Diluted Fertilizer Solution is used as fertilizer.
다음으로, 전술한 바와 같이 담수탱크(210)와 염도조절수단(220)으로부터 담수와 기수가 유입되면 염도조절수단(220)은 염화나트륨(NaCl)을 주입하고, 교반을 통해 용해시켜가면서 염수의 농도를 조절하여 설정치의 고농도 염수로 만들어 염수탱크(230)에 공급하게 된다.Next, when fresh water and noodle are introduced from the
한편, 본 발명을 구성하는 멤브레인모듈(240)은 담수탱크(210)와 염수탱크(230)로부터 담수와 고농도 염수를 공급받는다. 즉, 담수탱크(210)의 담수를 멤브레인모듈(240)로 공급하고, 염수탱크(230)의 고농도 염수를 멤브레인모듈(240)에 공급하면 삼투압에 의해 고농도 염수가 고유량의 기수로 바뀐다.Meanwhile, the
다시 말해서, 전술한 바와 같은 염수탱크(230)의 농축 염수와 담수탱크(210)의 담수가 멤브레인모듈(240)의 반투과막(242)에 입수되면 반투과막(242)의 삼투압 작용에 의해 담수의 일부가 고농도 염수측으로 투과됨에 따른 고농도 염수는 고유량의 기수로 바뀌게 된다.In other words, when the concentrated brine of the
전술한 바와 같이 멤브레인모듈(240)의 반투과막(242)을 통과한 담수는 담수반송수단(290)을 통해 담수탱크(210)로 반송되고, 멤브레인모듈(240)의 반투과막(242)을 통과한 고유량의 기수는 노즐을 통해 고압으로 분사되어 터빈(250)을 돌림으로써 전력을 생산하게 된다.The fresh water that has passed through the
아울러, 전술한 바와 같이 터빈(250)을 돌려 생산된 전력은 전력제어수단(260)에 공급되고, 전력제어수단(260)은 공급받은 전력을 축전시키거나 부하(20)에 직접 연결한다.Further, as described above, the electric power produced by rotating the
그리고, 전술한 바와 같이 터빈(250)을 통과한 기수는 저압으로 바뀌고 기수회수탱크(270)에 회수되어 저장된다. 이처럼 기수회수탱크(270)에 저장된 기수는 염수회수수단(280)을 통해 고농도 염수가 회수되어 염도조절수단(220)으로 공급된다.As described above, the nose passing through the
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 염도차 자가발전시스템(200)을 구성하는 각각의 구성요소를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명의 제 2 실시 예를 구성하는 담수탱크(210)는 담수를 저수하기 위한 것으로, 이러한 담수탱크(210)는 도 6 및 7 에 도시된 바와 같이 담수공급원으로부터 공급되는 담수가 저수된다.The constituent elements of the salinity electric
한편, 전술한 바와 같은 담수탱크(210)의 일측에는 담수공급원으로부터 담수유입라인(212)이 연결되고, 이러한 담수유입라인(212) 상에는 담수탱크(210)에 저수된 담수의 수량에 따라 개폐되어 담수의 유입과 차단이 이루어질 수 있도록 하여 담수탱크(210) 내부의 담수유량을 조절하기 위한 담수유량조절밸브(212a)가 더 구성된다.On the other hand, a fresh
그리고, 전술한 바와 같은 담수탱크(210)로부터 염도조절수단(220)으로 공급되는 담수는 담수탱크(210)와 염도조절수단(220)을 연결하는 담수라인(214)과 담수라인(214) 상에 설치된 공급펌프(214a) 및 조절밸브(214b)에 의해 담수의 공급이 이루어진다. 이때, 담수탱크(210)로부터 염도조절수단(220)으로 공급되는 담수의 유량은 염도조절수단(220)을 구성하는 수위감지센서(227)에 의해 제어된다.The fresh water supplied from the
다음으로, 본 발명을 구성하는 염도조절수단(220)은 유입되는 담수를 고농도 염수로 조절하기 위한 것으로, 이러한 염도조절수단(220)은 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 담수탱크(210)로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 변환시키기 위한 염도를 조절하게 된다.6 and 7, the salinity adjusting means 220 includes a
전술한 바와 같은 염도조절수단(220)은 도 7 에 도시된 바와 같이 담수탱크(210)와 염수회수수단(280)으로부터 공급되는 담수와 고농도 염수가 저수되는 교반조(221), 교반조(221)에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조(222), 용질저장조(222)로부터 교반조(221)에 연결된 용질공급라인(223a) 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브(223) 및 교반조(221)의 내부에 설치되어 공급된 담수와 기수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기(224)의 구성으로 이루어진다.7, the salinity adjusting means 220 includes a
아울러, 전술한 바와 같은 염도조절수단(220)의 구성에는 용질저장조(222)의 내부에 설치되어 저장된 염화나트륨(NaCl)을 분쇄하는 분쇄기(225), 교반조(221) 내에서 조절되는 염수의 농도를 측정하는 전기전도도계(226), 교반조(221) 내의 염수의 수위를 측정하여 염수탱크(230)로 공급되는 염수 공급량이 조절되도록 하는 수위감지센서(227) 및 교반조(221)와 염수탱크(230) 사이에 구성되는 염수공급라인(228) 상에 설치되어지되 수위감지센서(227)에 의한 제어를 통해 개폐되어 염수의 유출량을 조절하는 염수유출조절밸브(228a)가 더 구성된다.The salinity control means 220 includes a
한편, 전술한 바와 같이 구성되는 염도조절수단(220)은 교반조(221)의 내부로 유입되는 담수탱크(210)의 담수와 염수회수수단(280)으로부터 공급되는 고농도 염수가 혼합된 상태인 고농도 염수를 전기전도도계(226)를 통해 염수의 농도를 측정한다. 이때, 측정된 염수의 농도가 설정치에 미치지 못하면 용질저장조(222)에 저장된 염도조절용 염화나트륨(NaCl)을 용질공급조절밸브(223)를 통해 교반조(221)에 공급한다.The salinity degree adjusting means 220 may be configured as described above so that the fresh water of the
전술한 바와 같이 교반조(221)의 내부로 염도조절용 염화나트륨(NaCl)이 일정량 공급되면 교반기(224)는 구동을 통해 교반하여 교반조(221) 내부의 염수에 용질인 염화나트륨(NaCl)의 용해가 이루어질 수 있도록 한다. 이처럼 염화나트륨(NaCl)의 용해가 이루어져 농도가 조절된 고농도 염수는 염수유출조절밸브(228a)를 통해 염수탱크(230)로 유출되어진다.As described above, when a certain amount of sodium chloride (NaCl) for controlling the saltiness is supplied to the inside of the stirring
다시 말해서, 본 발명에 따른 염도조절수단(220)은 교반조(221)에 염수의 농도에 따라 용질저장조(222)에 저장된 염화나트륨(NaCl)을 투입하고, 교반시켜 염도를 조절한다. 이때, 교반조(221) 내부의 염수 농도는 전기전도도계(226)에 의해 측정되고, 측정된 염수의 농도가 설정치보다 낮을 경우에는 용질저장조(222)의 염화나트륨을 투입하여 염수의 농도를 설정치에 이르도록 조절한다.In other words, the salinity control means 220 according to the present invention controls the salinity by adding sodium chloride (NaCl) stored in the
한편, 전술한 바와 같이 용질저장조(222)에 저장된 염화나트륨(NaCl)은 분쇄기(225)를 통해 분쇄되어 용질공급조절밸브(223)를 통해 투입량이 조절되면서 교반조(221)로 투입된다.Meanwhile, as described above, sodium chloride (NaCl) stored in the
그리고, 전술한 바와 같은 염도조절수단(220)을 구성하는 교반기(224)는 전동모터와 임펠러의 구성을 통해 유동시킴으로써 염수에 염화나트륨(NaCl)의 용해가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.The
전술한 바와 같이 교반조(221) 내의 염수에 염화나트륨(NaCl)의 용해를 통해 설정치 농도에 도달하게 되면, 고농도 염수는 측정된 염수탱크(230)의 수위에 따라 염수유출조절밸브(228a)에 의한 제어를 통해 염수탱크(230)로 공급된다.As described above, when the concentration of the high concentration brine is reached through the dissolution of sodium chloride (NaCl) in the brine in the
한편, 전술한 바와 같은 염도조절수단(220)을 구성하는 교반조(221)는 기본적으로 염수회수수단(280)으로부터 고농도 염수를 공급받고, 부족한 양은 담수탱크(210)로부터 담수를 공급받아 보충하게 된다. 이때, 교반조(221)의 수위는 수위감지센서(227)에 의해 제어된다.Meanwhile, the stirring
다음으로, 본 발명을 구성하는 염수탱크(230)는 설정치의 고농도 염수를 저장하기 위한 것으로, 이러한 염수탱크(230)는 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이 염도조절수단(220)을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 공급받아 저장하게 된다.6 and 7, the
전술한 바와 같이 구성되는 염수탱크(230)는 교반조(221)와의 사이에 연결된 염수공급라인(228)을 통해 염도조절수단(220)에 의해 농도가 조절된 고농도 염수를 공급받아 저장하게 된다.The
다음으로, 본 발명을 구성하는 멤브레인모듈(240)은 공급되는 반투과막(242)을 통해 담수와 염수의 삼투압에 따른 고유량의 기수를 생성시키는 것으로, 이러한 멤브레인모듈(240)은 도 6 에 도시된 바와 같이 담수탱크(210)와 염수탱크(230)에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 것이다.Next, the
전술한 바와 같이 멤브레인모듈(240)로 공급되는 담수는 담수탱크(210)로부터 멤브레인모듈(240)에 연결된 담수공급라인(216) 상에 구성되어 담수탱크(210)의 담수를 멤브레인모듈(240)로 공급하는 담수공급펌프(216a)와 담수공급펌프(216a)에 의해 공급되는 담수의 수량을 조절하는 담수수량조절밸브(216b)를 통해 공급된다.The fresh water supplied to the
그리고, 전술한 바와 같이 멤브레인모듈(240)로 공급되는 고농도 염수는 염수탱크로(230)부터 멤브레인모듈(240)에 연결된 염수공급라인(232) 상에 구성되어 염수탱크(230)의 고농도 염수를 멤브레인모듈(240)로 공급하는 염수공급펌프(234)와 염수공급펌프(234)에 의해 공급되는 염수의 수량을 조절하는 염수수량조절밸브(236)를 통해 공급되어진다.The high concentration brine supplied to the
한편, 전술한 바와 같이 담수탱크(210)로부터 담수가 멤브레인모듈(240)의 반투과막(242)으로 공급되는 한편, 염수탱크(210)로부터 고농도 염수가 반투과막(242)으로 공급되면 삼투압에 의해 담수는 고농도 염수측으로 투과하게 된다. 이에 따라, 고농도 염수는 고유량의 기수로 바뀌게 된다.On the other hand, when fresh water is supplied from the
다음으로, 본 발명을 구성하는 터빈(250)은 전력을 생산하기 위한 것으로, 이러한 터빈(250)은 도 6 에 도시된 바와 같이 멤브레인모듈(240)에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 회전되어 전력을 생산하게 된다.Next, the
다시 말해서, 앞서 기술한 바와 같이 멤브레인모듈(240)의 반투과막(242)에 담수와 고농도 염수가 입수되어 삼투압에 의해 일부 담수가 고농도 염수측으로 투과됨에 따라 생성되는 고유량의 기수는 노즐을 통해 고압으로 분사되는 과정에서 터빈(250)을 회전시켜 전력의 생산이 이루어질 수 있도록 한다.In other words, as described above, fresh water and high concentration brine are supplied to the
전술한 바와 같이 고유량의 기수가 노즐을 통해 고압으로 분사되는 과정에서 터빈(250)을 회전시켜 전력의 생산이 이루어지면 생산된 전력은 전력제어수단(260)에 공급되고, 터빈(250)을 통과한 고유량의 기수는 저압으로 바뀌어 기수회수탱크(270)로 회수된다. 즉, 삼투압에 의해 고농도 염수가 고유량의 기수로 변환하게 되면 고유량의 기수는 터빈(250)에 고압으로 분사되어 전력을 생산하게 된다.As described above, when the
한편, 전술한 바와 같이 터빈(250)을 통과한 고압 고유량의 기수는 저압으로 변환되어 기수회수탱크(270)를 통해 회수된다. 이처럼 기수회수탱크(270)로 회수된 저압의 기수는 염수회수수단(280)으로 공급되고 일부는 외부로 방류된다.On the other hand, as described above, the high-pressure, high-flow rate water that has passed through the
다음으로, 본 발명을 구성하는 전력제어수단(260)은 생산된 전력을 제어하기 위한 것으로, 이러한 전력제어수단(260)은 도 6 및 도 8 에 도시된 바와 같이 터빈(250)의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하게 된다.Next, the power control means 260 constituting the present invention is for controlling the produced power, and this power control means 260 is controlled by the rotation of the
전술한 바와 같은 전력제어수단(260)은 터빈(250)의 회전에 의해 생산된 직류전원(DC)을 전원설비인 부하(20)가 필요로하는 교류전원(AC)으로 변환시키는 인버터(262), 터빈(250)을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리(264) 및 터빈(250)의 회전에 의해 생산된 전력을 인버터(262)에 연결하거나 배터리(264)에 충전시 전력을 제어하는 제어회로(500)의 구성으로 이루어진다.The power control means 260 as described above includes an
한편, 전술한 바와 같은 전력제어수단(260)을 구성하는 인버터(262)에 의해 교류전원(AC)으로 변환된 전원은 염도차 발전에 필요한 교류전원(AC)으로 이용될 수 있다. 그리고, 배터리(264)는 축전식 리튬 이온 배터리의 구성으로 이루어진다.On the other hand, the power source converted into the alternating-current power source AC by the
그리고, 전술한 전력제어수단(260)을 구성하는 제어회로(500)는 배터리(264)의 직류전원(DC)을 인버터(262)에 연결하여 교류전원(AC)으로의 변환을 제어함은 물론, 제어회로(500)는 배터리(264)의 직류전원(DC)을 직접 부하(20)에 연결하거나 인버터(262)에 의해 변환된 교류전원(AC)을 부하(20)에 연결시 이를 제어하게 된다.The
아울러, 전술한 바와 같은 전력제어수단(260)을 구성하는 제어회로(500)는 염도차 발전에 따른 제반 사항을 제어하게 된다.In addition, the
다음으로, 본 발명을 구성하는 기수회수탱크(270)는 터빈(250)을 통과한 저압의 기수를 회수하여 저장하기 위한 것으로, 이러한 기수회수탱크(270)는 도 6 에 도시된 바와 같이 터빈(250)을 통과하는 과정에서 저압으로 변환된 기수를 유입 받아 저수하여 염수회수수단(280)으로 공급한다.The
다시 말해서, 전술한 바와 같이 고압의 기수는 터빈(250)을 통과하는 과정에서 전력을 생산한 다음, 저압의 기수로 변환되어진다. 이처럼 저압으로 변환된 기수는 기수회수탱크(270)에 의해 회수되어 염수회수수단(280)으로 공급되어진다.In other words, as described above, the high pressure nadir produces power in the course of passing through the
다음으로, 본 발명을 구성하는 염수회수수단(280)은 기수회수탱크(270)로 회수된 기수로부터 고농도 염수를 분리하기 위한 것으로, 이러한 염수회수수단(280)은 도 6 에 도시된 바와 같이 기수회수탱크(270)의 기수와 유도용액의 유입에 따른 삼투압 작용을 통해 기수를 고농도 염수로 변환시키는 정삼투막모듈(281), 정삼투막모듈(281)의 삼투압 과정에서 변환된 고농도 염수를 염도조절수단(220)으로 공급하는 고농도염수공급라인(282) 및 유도용액을 정삼투막모듈(281)로 공급하는 유도용액공급수단(283)의 구성으로 이루어진다.Next, the saline-water recovering means 280 constituting the present invention is for separating the high-concentration saline water from the saline recovered into the saline-
전술한 바와 같은 염수회수수단(280)의 구성에서 유도용액공급수단(283)은 정삼투막모듈(281)에 유도용액을 공급하는 유도용액 저장탱크(283a), 유도용액 저장탱크(283a)와 정삼투막모듈(281)을 연결하는 유도용액공급라인(283b), 유도용액공급라인(283b) 상에 설치되어 유도용액 저장탱크(283a)의 유도용액을 정삼투막모듈(281)로 강제 공급하는 유도용액 공급펌프(283c) 및 유도용액 공급펌프(283c) 상에 설치되어 개폐를 통해 공급되는 유도용액의 공급량을 조절하는 유도용액 공급량 조절밸브(283d)의 구성으로 이루어진다.In the structure of the saline recovery means 280 as described above, the induction solution supply means 283 includes an induction
한편, 전술한 기수회수탱크(270)로부터 정삼투막모듈(281)로 기수의 유입이 이루어질 수 있도록 하는 기수유입라인(272) 상에는 기수회수탱크(270)의 기수를 정삼투막모듈(281)로 강제 공급되도록 하는 기수펌프(274)와 기수유입라인(272) 상에 설치되어 개폐를 통해 기수의 유입량을 조절하는 기수유입량 조절밸브(276)가 구성된다.On the other hand, on the
전술한 바와 같이 구성되는 염수회수수단(280)은 기수회수탱크(270)와 정삼투막모듈(281)을 연결하는 기수유입라인(272)을 통해 기수회수탱크(270)로부터 정삼투막모듈(281)로 기수의 유입이 이루어진다. 이때, 기수회수탱크(270)의 기수는 기수펌프(274)와 기수유입량 조절밸브(276)를 통해 그 유입 유량이 제어된다.The brine recovery means 280 configured as described above is configured to receive the purified osmosis membrane module (s) from the
그리고, 전술한 바와 같이 기수회수탱크(270)의 기수가 기수펌프(274)와 기수유입량 조절밸브(276)를 통해 정삼투막모듈(281)로 공급되면 유도용액 저장탱크(283a)에 저장된 유도용액이 유도용액 공급펌프(283c)와 유도용액 공급량 조절밸브(283d)를 통해 정삼투막모듈(281)로 공급된다.When the nose of the
전술한 바와 같이 정삼투막모듈(281)에 기수와 유도용액이 입수되면 정삼투막(281a)의 삼투압에 의해 기수 중의 물이 유도용액측으로 투과되고, 정삼투막(281a)을 통과하는 기수는 고농도 염수로 바뀐다. 또한, 정삼투막(281a)을 통과하는 유도용액은 희석된 유도용액(Diluted Fertilizer Solution)으로 바뀐다. 이때, 정삼투막(281a)을 통과한 고농도 염수는 염도조절수단(220)으로 회수되고, 정삼투막(281a) 통과한 희석된 유도용액은 회수되어 비료로 사용된다.As described above, when the nose and inducing solution are received in the osmosis membrane module 281, the water in the nose water is permeated to the induction solution side by the osmotic pressure of the
한편, 전술한 바와 같은 염수회수수단(280)의 구성에서 외부로부터 유도용액(Fertilizer Solution)이 유도용액 저장탱크(283a)로 유입되는데, 유도용액 저장탱크(283a)의 수위에 따라 유도용액 저장탱크(283a)의 일측에 설치되어 유도용액 공급원으로부터 유입되는 유도용액의 유입량을 조절하는 유도용액 유입량 조절밸브(283e)를 제어하여 유입량을 조절한다.In the meantime, in the structure of the saline recovery means 280 as described above, the Fertilizer Solution flows from the outside into the induction
전술한 바와 같은 구성에서 유도용액은 용해도가 큰 비료로 쓰이는 Calcium Nitrate, Diammonium Hydrogen Phosphate 및 Potassium chloride 등을 사용하여 삼투압을 발생시킬 수 있다. Calcium Nitrate의 경우 이론적으로 용해 범위 내에서 600atm 이상의 삼투압을 갖는다. 또한, Calcium Nitrate, Diammonium Hydrogen Phosphate, Potassium chloride 등을 혼합하여 유도용액으로 사용하면 삼투압을 크게 할 수 있다.In the above-described constitution, the induction solution can generate osmotic pressure by using calcium nitrate, diammonium hydrogen phosphate and potassium chloride, which are used as fertilizer with high solubility. In the case of Calcium Nitrate, theoretically, it has an osmotic pressure of 600 atm or higher in the melting range. In addition, it is possible to increase the osmotic pressure by using Calcium Nitrate, Diammonium Hydrogen Phosphate and Potassium Chloride as an inducing solution.
다음으로, 본 발명을 구성하는 담수반송수단(290)은 멤브레인모듈(240)의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 담수탱크(210)로 반송시키기 위한 것으로, 이러한 담수반송수단(290)은 도 6 에 도시된 바와 같이 멤브레인모듈(240)의 담수측으로부터 담수탱크(210)로 연결되는 담수반송라인(292) 및 담수반송라인(292) 상에 설치되어 멤브레인모듈(240)의 담수측으로부터 담수탱크(210)로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프(294)의 구성으로 이루어진다.The fresh water conveying means 290 constituting the present invention is for conveying untransmitted fresh water to the
전술한 바와 같이 구성된 담수반송수단(290)은 멤브레인모듈(240)에 공급되는 담수와 고농도 염수의 반투과막(242)에 의한 삼투압 과정에서 고농도 염수측으로 투과되지 않은 상태의 담수측 담수를 담수탱크(210)로 반송시킴으로써 담수공급원으로부터 담수탱크(210)로 담수를 유입시키기 위한 담수유량조절밸브(212a)의 개폐 작동을 줄여 전력의 낭비를 줄일 수 있도록 한다.The fresh water conveying means 290 constituted as described above is constructed so that the fresh water side fresh water which is not permeated to the high concentration salt water side during the osmotic pressure process by the
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 외부의 공급되는 전력없이 담수와 염수의 염도차를 이용하여 상시적으로 자가발전을 통해 전력을 공급할 수 임은 물론, 염수의 농도를 고농도로 일정하게 유지하여 반투과막을 이용한 염도차 발전의 전력밀도를 최대화하고 안정된 출력을 얻을 수가 있다. 이에 따라서, 본 발명에 따른 기술은 전력제어수단을 통해 잉여전력을 배터리에 저장할 수 있음은 물론, 부하의 요구에 따라 발전량을 조절할 수가 있다.As described above, the technology according to the present invention can always supply power through self-power generation by using salinity difference between fresh water and saline water without supplying external power, and it is possible to maintain the saline concentration at a high concentration It is possible to maximize the power density of the salinity difference generation power using the semi-permeable membrane and obtain stable output. Accordingly, the technique according to the present invention can not only store the surplus power in the battery through the power control means, but also adjust the power generation amount according to the demand of the load.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made within the scope of the technical idea of the present invention.
100, 200. 염도차 자가발전시스템
110, 210. 담수탱크
120, 220. 염도조절수단
130, 230. 염수탱크
140, 240. 멤브레인모듈
150, 250. 터빈
160, 260. 전력제어수단
170. 기수회수수단
270. 기수회수탱크
180, 290. 담수반송수단
190. 담수회수수단
280. 염수회수수단
500. 제어회로100, 200. Salinity Chiller Power Generation System
110, 210. Fresh water tank
120, 220. Salinity control means
130, 230. Salt water tank
140, 240. Membrane module
150, 250. Turbine
160, 260. Power control means
170. Nose recovery means
270. Nose recovery tank
180, 290. Fresh water conveying means
190. Fresh water recovery means
280. Saline recovery means
500. Control circuit
Claims (41)
상기 담수탱크로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단;
상기 염도조절수단을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크;
상기 담수탱크와 염수탱크에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈;
상기 멤브레인모듈에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈;
상기 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단;
상기 터빈을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하여 상기 염도조절수단으로 공급하는 기수회수수단; 및
상기 멤브레인모듈의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 상기 담수탱크로 반송시키는 담수반송수단을 포함한 구성으로 이루어진 염도차 자가발전시스템.A fresh water tank in which fresh water supplied from a fresh water supply source is stored;
A salinity control means for receiving fresh water from the fresh water tank and adjusting the salinity of the fresh water to a high concentration of salt water;
A brine tank for storing high-concentration brine having a controlled salinity through the salinity adjusting means;
A membrane module for converting the high-concentration brine into a high-concentration nodule through osmotic pressure according to the supply of fresh water and high-concentration brine stored in the fresh water tank and the brine tank;
A turbine that produces power by high pressure injection of the high flow rate naphtha converted by the membrane module;
Power control means for controlling power produced by rotation of the turbine;
Water recovery means for generating electric power in the process of passing through the turbine and recovering the low-pressure converted water to supply it to the salinity control means; And
And fresh water conveying means for conveying fresh water not permeated in the osmotic pressure process of the membrane module to the fresh water tank.
상기 교반조에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조;
상기 용질저장조로부터 상기 교반조에 연결된 용질공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브; 및
상기 교반조의 내부에 설치되어 공급된 담수와 기수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.[2] The apparatus according to claim 1, wherein the salinity adjusting means comprises: a stirring tank in which fresh water supplied from the fresh water tank and the water collection means is stored;
A solute storage tank for filling and storing a solute such as sodium chloride (NaCl) for controlling salinity, which is introduced into the stirring tank;
A solute supply control valve provided on the solute supply line connected to the stirring tank from the solute storage tank to adjust the supply amount of the solute through opening and closing; And
And a stirrer installed inside the stirring tank to mix the supplied fresh water and the nasal water while dissolving the solute.
상기 터빈을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리; 및
상기 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 상기 인버터에 연결하거나 상기 배터리에 충전시 전력을 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.The power control apparatus according to claim 1, wherein the power control means includes: an inverter for converting a DC power produced by rotation of the turbine into an AC power source required for a load, which is a power supply facility;
A battery for charging and storing electric power produced through the turbine; And
And a control circuit for connecting the electric power produced by the rotation of the turbine to the inverter or controlling the electric power upon charging the battery.
상기 기수회수탱크에 저수된 기수를 상기 염도조절수단으로 공급하는 기수공급라인;
상기 기수공급라인 상에 설치되어 상기 기수회수탱크에 저수된 기수를 상기 염수조절수단으로 공급하는 기수공급펌프; 및
상기 기수공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 상기 기수공급펌프에 의해 공급되는 기수의 공급량을 조절하는 기수공급조절밸브의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.[2] The turbine of claim 1, wherein the water collection means comprises: a water collection tank for generating electric power in the process of passing through the turbine and recovering the low water pressure converted water;
A ninth water supply line for supplying the nursing water stored in the nursing water recovery tank to the salinity adjusting means;
A nursery supply pump installed on the nursery supply line for supplying nursing water stored in the nursery return tank to the salt water regulating means; And
And a radial supply control valve provided on the radial supply line for adjusting the supply amount of radial water supplied by the radial supply pump through opening and closing.
상기 담수반송라인 상에 설치되어 상기 멤브레인모듈의 담수측으로부터 상기 담수탱크로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.2. The membrane module as claimed in claim 1, wherein the fresh water conveying means comprises: a fresh water return line connected from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank; And
And a fresh water conveyance pump installed on the fresh water conveyance line for forcibly conveying the fresh water from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank.
상기 증발챔버의 가열을 통해 증발되는 증기를 응축시켜 응축된 담수를 상기 담수탱크로 유입되도록 하는 응축기의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.[17] The apparatus of claim 16, wherein the fresh water recovery means comprises: an evaporation chamber that receives the nursery water from the nursery recovery means and heats the nursery water to a boiling point; And
And a condenser for condensing the vapor to be evaporated through heating of the evaporation chamber to allow the condensed fresh water to flow into the fresh water tank.
상기 담수탱크로부터 담수를 공급받아 담수를 고농도의 염수로 염도를 조절하는 염도조절수단;
상기 염도조절수단을 통해 염도가 조절된 고농도 염수를 저수하는 염수탱크;
상기 담수탱크와 염수탱크에 저수된 담수와 고농도 염수의 공급에 따른 삼투압을 통해 고농도 염수를 고유량의 기수로 변환시키는 멤브레인모듈;
상기 멤브레인모듈에 의해 변환된 고유량 기수의 고압 분사에 의해 전력을 생산하는 터빈;
상기 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 제어하는 전력제어수단;
상기 터빈을 통과하는 과정에서 전력을 생산하고 저압으로 변환된 기수를 회수하는 기수회수탱크;
상기 기수회수탱크에 저수된 기수를 유도용액을 이용한 삼투압을 통해 고농도 염수로 변환시키는 염수회수수단; 및
상기 멤브레인모듈의 삼투압 과정에서 투과되지 않은 담수를 상기 담수탱크로 반송시키는 담수반송수단을 포함한 구성으로 이루어진 염도차 자가발전시스템.A fresh water tank in which fresh water supplied from a fresh water supply source is stored;
A salinity control means for receiving fresh water from the fresh water tank and adjusting the salinity of the fresh water to a high concentration of salt water;
A brine tank for storing high-concentration brine having a controlled salinity through the salinity adjusting means;
A membrane module for converting the high-concentration brine into a high-concentration nodule through osmotic pressure according to the supply of fresh water and high-concentration brine stored in the fresh water tank and the brine tank;
A turbine that produces power by high pressure injection of the high flow rate naphtha converted by the membrane module;
Power control means for controlling power produced by rotation of the turbine;
A water recovery tank for generating electric power in the course of passing through the turbine and recovering the low water pressure converted water;
Salt water recovery means for converting the nascent water stored in the nacre recovery tank into high-concentration saline water through osmotic pressure using an inducing solution; And
And fresh water conveying means for conveying fresh water not permeated in the osmotic pressure process of the membrane module to the fresh water tank.
상기 교반조에 투입되는 염도조절용 염화나트륨(NaCl)인 용질을 충진하여 저장하는 용질저장조;
상기 용질저장조로부터 상기 교반조에 연결된 용질공급라인 상에 설치되어 개폐를 통해 용질의 공급량을 조절하는 용질공급조절밸브; 및
상기 교반조의 내부에 설치되어 공급된 담수와 고농도 염수에 용질의 용해가 이루어지는 가운데 혼합되도록 하는 교반기의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.24. The method of claim 23, wherein the salinity adjusting means comprises: a stirring tank in which fresh water supplied from the fresh water tank and the saline water collecting means and the high-concentration saline water are stored;
A solute storage tank for filling and storing a solute such as sodium chloride (NaCl) for controlling salinity, which is introduced into the stirring tank;
A solute supply control valve provided on the solute supply line connected to the stirring tank from the solute storage tank to adjust the supply amount of the solute through opening and closing; And
And a stirrer installed in the stirring tank to mix the supplied fresh water and the high-concentration brine while dissolving the solute into the salt water.
상기 터빈을 통해 생산된 전력을 충전 저장하는 배터리; 및
상기 터빈의 회전에 의해 생산된 전력을 상기 인버터에 연결하거나 상기 배터리에 충전시 전력을 제어하는 제어회로의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.The power control apparatus according to claim 23, wherein the power control means includes: an inverter for converting a DC power produced by the rotation of the turbine into an AC power source required for a load, which is a power supply facility;
A battery for charging and storing electric power produced through the turbine; And
And a control circuit for connecting the electric power produced by the rotation of the turbine to the inverter or controlling the electric power upon charging the battery.
상기 정삼투막모듈의 삼투압 과정에서 변환된 고농도 염수를 상기 염도조절수단으로 공급하는 고농도염수공급라인; 및
상기 유도용액을 상기 정삼투막모듈로 공급하는 유도용액공급수단의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.The osmosis membrane module according to any one of claims 23 to 35, wherein the saline-water recovering means comprises a positive osmosis membrane module for converting the noble water into the high-concentration saline water through the osmotic action according to the introduction of the noble water and the induction solution in the nacryi recovery tank;
A high concentration brine supply line for supplying the high concentration brine converted in the osmotic pressure process of the osmosis membrane module to the salinity adjusting means; And
And an induction solution supply means for supplying the induction solution to the positive osmosis membrane module.
상기 유도용액 저장탱크와 상기 정삼투막모듈을 연결하는 유도용액공급라인;
상기 유도용액공급라인 상에 설치되어 상기 유도용액 저장탱크의 유도용액을 상기 정삼투막모듈로 강제 공급하는 유도용액 공급펌프; 및
상기 유도용액 공급펌프 상에 설치되어 개폐를 통해 공급되는 유도용액의 공급량을 조절하는 유도용액 공급량 조절밸브의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.37. The apparatus of claim 36, wherein the inductive solution supply means comprises: an inductive solution storage tank for supplying an induction solution to the positive osmosis membrane module;
An induction solution supply line connecting the induction solution storage tank and the positive osmosis membrane module;
An induction solution supply pump installed on the induction solution supply line for forcibly supplying the induction solution of the induction solution storage tank to the positive osmosis membrane module; And
And an induction solution supply amount regulating valve provided on the induction solution supply pump for regulating a supply amount of the induction solution supplied through opening and closing.
상기 담수반송라인 상에 설치되어 상기 멤브레인모듈의 담수측으로부터 상기 담수탱크로 담수를 강제 반송시키는 담수반송펌프의 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 염도차 자가발전시스템.24. The apparatus of claim 23, wherein the fresh water conveyance means comprises: a fresh water return line connected from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank; And
And a fresh water conveyance pump installed on the fresh water conveyance line for forcibly conveying the fresh water from the fresh water side of the membrane module to the fresh water tank.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140082963A KR101544747B1 (en) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | Independent power generator based on the salinity gradient |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140082963A KR101544747B1 (en) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | Independent power generator based on the salinity gradient |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101544747B1 true KR101544747B1 (en) | 2015-08-19 |
Family
ID=54061137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140082963A KR101544747B1 (en) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | Independent power generator based on the salinity gradient |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101544747B1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190086409A (en) * | 2019-07-05 | 2019-07-22 | 서울대학교산학협력단 | Biosensing device |
WO2020146957A1 (en) | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Investigaciones Forestales Bioforest S.A. | Industrial salinity gradient battery and associated method |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
KR20230019566A (en) * | 2021-08-02 | 2023-02-09 | 한국에너지기술연구원 | Power conversion system for salinity gradient power generation |
KR102519751B1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-04-10 | 임상진 | Assembly for energy harvesting and apparatus comprising the same |
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
US12040517B2 (en) | 2023-05-09 | 2024-07-16 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010008275A1 (en) | 2008-07-14 | 2010-01-21 | Eneco New Energy B.V. | Energy storage and production system and method using salinity gradient power generation |
KR101291768B1 (en) | 2012-05-11 | 2013-07-31 | 한국에너지기술연구원 | Mass electrical storage system using salt water |
JP2014034946A (en) | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Hitachi Zosen Corp | Osmotic pressure power generation system |
-
2014
- 2014-07-03 KR KR1020140082963A patent/KR101544747B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010008275A1 (en) | 2008-07-14 | 2010-01-21 | Eneco New Energy B.V. | Energy storage and production system and method using salinity gradient power generation |
KR101291768B1 (en) | 2012-05-11 | 2013-07-31 | 한국에너지기술연구원 | Mass electrical storage system using salt water |
JP2014034946A (en) | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Hitachi Zosen Corp | Osmotic pressure power generation system |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020146957A1 (en) | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Investigaciones Forestales Bioforest S.A. | Industrial salinity gradient battery and associated method |
KR102187736B1 (en) | 2019-07-05 | 2020-12-07 | 서울대학교산학협력단 | Biosensing device |
KR20190086409A (en) * | 2019-07-05 | 2019-07-22 | 서울대학교산학협력단 | Biosensing device |
KR102573283B1 (en) | 2021-08-02 | 2023-09-06 | 한국에너지기술연구원 | Power conversion system for salinity gradient power generation |
KR20230019566A (en) * | 2021-08-02 | 2023-02-09 | 한국에너지기술연구원 | Power conversion system for salinity gradient power generation |
KR102519751B1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-04-10 | 임상진 | Assembly for energy harvesting and apparatus comprising the same |
WO2023153874A1 (en) * | 2022-02-11 | 2023-08-17 | 임상진 | Assembly for energy harvesting and apparatus comprising same |
US11502322B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11611099B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-03-21 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11699803B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-07-11 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11563229B1 (en) | 2022-05-09 | 2023-01-24 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell with heat pump |
US11502323B1 (en) | 2022-05-09 | 2022-11-15 | Rahul S Nana | Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof |
US11855324B1 (en) | 2022-11-15 | 2023-12-26 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump |
US12040517B2 (en) | 2023-05-09 | 2024-07-16 | Rahul S. Nana | Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101544747B1 (en) | Independent power generator based on the salinity gradient | |
AU2009322325B2 (en) | Utility scale osmotic grid storage | |
US10065868B2 (en) | Coupling photovoltaic and concentrated solar power technologies for desalination | |
US20110050158A1 (en) | System for storing electrical energy | |
US10597309B2 (en) | Coupling photovoltaic, concentrated solar power, and wind technologies for desalination | |
Khiari et al. | Power control strategy for PV/Wind reverse osmosis desalination without battery | |
Lotfy et al. | Renewable energy powered membrane desalination—review of recent development | |
US10919788B2 (en) | Integrated system for generating, storing and dispensing clean energy and desalinating water | |
CN103708665A (en) | Renewable energy combined with hot-film coupling seawater desalination and salt manufacturing system | |
JP2015150553A (en) | Fresh water generation device and fresh water generation method | |
AU2019200975B2 (en) | Electricity generation process | |
Azevedo | Renewable energy powered desalination systems: technologies and market analysis | |
Abdelkareem et al. | Recent progress in wind energy-powered desalination | |
CN207227169U (en) | A kind of full Membrane seawater desalination device using regenerative resource | |
US20110086250A1 (en) | Method and apparatus for storing electrical power by evaporating water | |
KR101668244B1 (en) | Multi-stage salinity gradient power system using salty feed solution | |
Raval et al. | A novel photovoltaic powered reverse osmosis with improved productivity of reverse osmosis and photovoltaic panel | |
CN106115830A (en) | A kind of renewable sources of energy sea water automatic processing device | |
CN205933294U (en) | Renewable sources of energy sea water automatic treating device | |
KR101519835B1 (en) | An energy storage system using pro pressure | |
JP2014069094A (en) | Desalination system | |
US20240001257A1 (en) | System and Method of Treating Brines | |
CN108167155A (en) | The comprehensive integrated new process of solar power generation sea water desalination | |
KR101540965B1 (en) | An energy storage system using a capmix device | |
WO2023079480A1 (en) | Method and device for water purification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |