KR101903837B1 - 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 환경으로부터 발생되는 태양광을 출력하여 신재생에너지의 가변출력에 따라, 담수화시스템에 연동 운전하여 물을 생산하고 에너지를 저장시킬 수 있도록 구성한 것이며, 그 공정 구성은 전력공급부와 담수화시스템으로 구분되고, 상기 전력공급부는 태양광 전지판,PCB(인버터,C/B), ESS, 위상변환기, 메인판넬, 계통전력, 메인판넬, 디절발전기, 메인판넬을 거치는 공정이며, 담수화시스템은 원수믹싱탱크(Raw Water Tank), UF 피드펌프. AC 필터, UF 멤브레인, RO 피드펌프, 세이프티 필터, RO 고압펌프, RO 멤브레인 유닛, 농축수 방류밸브 를 거치는 공정을 통하여 연동 운전은 물론 수요자 담수 수요 패턴에 맞는 안정적인 용수 생산이 가능할 수 있어 전기 수급이 어려운 지역(서해 오도)에 설치함으로써 물 문제 및 전기 공급 문제를 해결함은 물론, 에너지 비용 절감 및 유연한 시스템 운영으로 안전한 시스템을 구현할 수 있도록 구성되는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 환경으로부터 발생되는 태양광을 출력하여 신재생에너지의 가변출력에 따라, 담수화시스템에 연동 운전하여 물을 생산하고 에너지를 저장시킬 수 있도록 구성한 것이며, 그 공정 구성은 전력공급부와 담수화시스템으로 구분되고, 상기 전력공급부는 태양광 전지판, PCB(인버터,C/B), ESS, 위상변환기, 메인판넬, 계통전력, 메인판넬, 디절발전기, 메인판넬을 거치는 공정이며, 담수화시스템은 원수믹싱탱크(Raw Water Tank), UF 피드펌프. AC 필터, UF 멤브레인, RO 피드펌프, 세이프티 필터, RO 고압펌프, RO 멤브레인 유닛, 농축수 방류밸브를 거치는 공정을 통하여 연동운전은 물론 수요자 담수 수요 패턴에 맞는 안정적인 용수 생산이 가능할 수 있어 전기 수급이 어려운 지역(서해 오도)에 설치함으로써 물 문제 및 전기 공급 문제를 해결함은 물론, 에너지 비용 절감 및 유연한 시스템 운영으로 안전한 시스템을 구현할 수 있도록 구성되는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 관한 것이다.
물은 인간이 생존하고 생활을 영위하는데 반드시 필요한 인자 중 하나이다. 그러나 현재 우리나라는 물론 전세계적으로 물이 부족한 실정에 있고, 이러한 물부족 문제를 해결하기 위하여 다양한 물 재이용방안이 제시되고 있다.
특히 도서지역의 경우 물부족 현상이 현저하고 원활한 물 공급을 위한 대책이 필요하다.
일 예로 도서지역에 설치되는 해수담수화시설은 하루 생산량 1천톤 이하의 소규모 시설이고 대부분 시장규모가 미미한 수준이다.
담수화 방법으로 크게 역삼투법을 이용하는 방식과 막증류법을 이용하는 방식이 제안되어 있다.
역삼투법은 그동안의 많은 투자와 기술개발로 에너지 사용량을 감소시켜 왔으나 역삼투법에서의 에너지 저감기술은 아직 기술적 한계 수준에 의해 새로운 기술을 개발하지 않은 한 어려움이 많은 문제점이 있다.
다음으로 막증류법은 기존의 증발법 및 막공정과 달리 높은 열과 압력을 요구하지 않아 에너지의 효율적 이용이 가능하나 내구성 및 효율성이 높은 막의 개발과 많은 실증사례가 확보되지 못한 문제점이 있다.
그리고, 기존 담수화 설비는 고농도의 농축수의 배출로 인하여 수질오염 및 수온상승으로 해양 환경에 부정적 영향을 미치고, 도서 지역과 같이 제한된 에너지 및 수자원이 있는 지역에서 단순한 수처리 뿐만 아니라 에너지 효율도 고려한 복합 처리 시스템이 부족한 실정이다.
이와 같이 수자원이 부족한 도서지역에서는 그의 지리적 특성으로 인해 물의 원활한 공급과 운용에 대한 대책이 필요한 실정이고, 특히 에너지 및 수처리 효율적 측면에서 복합적으로 고려되는 담수화 운용 시스템이 필요하며, 다른 수자원과연계하여 운용되도록 하는 대안의 마련이 요구되고 있다.
또한, 종래의 재래식 해수담수화 기술은 흐린 날, 우천시 또는 밤과 같은 시간에는 태양열을 이용할 수 없어 효용가치가 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 지구표면의 약 70%가 물이지만 그 중 97.5%는 소금물이므로 식수나 산업용수로 사용할 수 있는 담수는 2.5%에 불과하다.
그나마 담수의 대부분은 남극과 북극의 빙하로 또는 토양수나 지하수로 존재하기 때문에 이를 제외하고난 인류의 가용수는 1%도 되질 않는다.
하지만, 이 적은 양의 담수도 세계에 고루 나눠져 있지 않으며, 인류가 사용할 수 있는 물은 점점 감소하고 있다.
이미 아프리카 주민 5억 여명은 물부족에 시달리고 있으며, 매년 수천명의 생명이 사망하고 있으며, 2030년 정도가 되면 추정 세계 인구 80억의 절반인 40억 인구가 물 부족 현상을 격을 것이라고 예측하고 있다.
이러한 물 부족에 의한 문제점을 해결하고자 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0068726(2011.06.22)와, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0064257호(2012.06.19)가 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 수자원이 제한적인 도서지역에서 지하 염수나 해수를 원수로 하는 담수화설비의 효율을 높이고, 신재생에너지를 에너지원으로 하여 운영할 수 있는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 외부 환경으로부터 발생되는 태양광을 출력하여 신재생에너지의 가변출력에 따라 담수화시스템에 연동 운전하여 물을 생산하고 에너지를 저장시킬 수 있도록 구성한 것이며, 그 공정 구성은 전력공급부와 담수화시스템으로 구분되고, 상기 전력공급부는 태양광 전지판,PCB(인버터,C/B), ESS, 위상변환기, 메인판넬, 계통전력, 메인판넬, 디절발전기, 메인판넬을 거치는 공정이며, 담수화시스템은 원수믹싱탱크(Raw Water Tank), UF 피드펌프. AC 필터, UF 멤브레인, RO 피드펌프, 세이프티 필터, RO 고압펌프, RO 멤브레인 유닛, 농축수 방류밸브를 거치는 공정을 통하여 연동운전은 물론 수요자 담수 수요 패턴에 맞는 안정적인 용수 생산이 가능할 수 있어 전기 수급이 어려운 지역(서해 오도)에 설치함으로써 물 문제 및 전기 공급 문제를 해결함은 물론, 에너지 비용 절감 및 유연한 시스템 운영으로 안전한 시스템을 구현할 수 있도록 구성되는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로그리드 연동형 담수화설비는 기존의 해수담수화 설비와 차별화하여 신재생에너지 태양광 전지판을 연동된 가변운전을 통해 물이 부족한 지역에 물 문제를 해결함과 동시에 에너지 비용 절감 및 유연한 시스템 운영으로 안전 시스템 구현의 효과를 가져올 수 있는 특징이 있다.
그리고, 구체적으로는 담수화설비의 전력공급시스템은 전력공급에 맞추어 물 생산 및 전력소비를 제어하고 전력이 남을 때는 담수를 생산하고, 전력이 부족하면 전력소비 및 담수생산을 줄임으로써 전력저장장치 또는 양수 발전기의 기능을 동시에 하강시킬 수 있고, 또한 담수화시스템은 역삼투압방식으로 펌프를 구동하여 바닷물을 가압해 분리막을 통과시켜 담수를 생산하는 방식이며, 기존 해수담수화 생산비 중 57%가 전력비용인 것을 감안할 때 신재생에너지 연동 방식의 적용만으로도 전력(3~50%) 및 물 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
따라서, 담수화시스템의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 운전비용의 경제성 측면에서도 그 비용을 줄이기 위해 신재생에너지 태양광 전지판의 가변 운전은 꼭 필요한 기술이며 시스템 운전 성능을 맞추는 범위 내에서 설비 운영을 최적화시킬 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 전력공급부 시스템을 개략적으로 나타낸 회로 계통도.
도 2는 본 발명에 적용되는 전력공급부 제어시스템의 전력공급 로직을 나타낸 참고도.
도 3은 본 발명에 적용되는 담수화 설비 자동제어 로직을 나타낸 참고도.
도 4의 (a)(b)는 본 발명에 적용되는 전력공급부 PID 제어 로직을 나타낸 참고도.
도 5는 본 발명에 적용되는 담수화 설비 자동제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명의 전체 작업 공정을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명의 마이크로그리드 해수담수화 시스템의 공정 모식도.
도 2는 본 발명에 적용되는 전력공급부 제어시스템의 전력공급 로직을 나타낸 참고도.
도 3은 본 발명에 적용되는 담수화 설비 자동제어 로직을 나타낸 참고도.
도 4의 (a)(b)는 본 발명에 적용되는 전력공급부 PID 제어 로직을 나타낸 참고도.
도 5는 본 발명에 적용되는 담수화 설비 자동제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명의 전체 작업 공정을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명의 마이크로그리드 해수담수화 시스템의 공정 모식도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 도 5와 같이 외부 환경으로부터 발생하는 태양광을 출력하여 신재생에너지의 가변출력에 따라 담수화시스템에 연동 운전하여 물을 생산하고 에너지를 저장시킬 수 있는 구성이다.
그리고, 본 발명의 공정 구성은 도 7과 같이 전력공급부(10)와 담수화시스템(20)으로 구분된다.
여기서, 상기 전력공급부(10)는 태양광 전지판(11) → PCB(인버터,C/B)(14) → ESS(15) → 위상변환기 → 메인판넬(16) → 계통전력(한전) → 메인판넬(16) → 디절발전기 → 메인판넬(16)을 거치는 공정이다.
다음, 담수화시스템(20)은 원수믹싱탱크(Raw Water Tank)(21) → UF 피드펌프(22)→ AC 필터(23) → UF 멤브레인(24) → RO 피드펌프(25) → 세이프티 필터(26) → RO 고압펌프(27) → RO 멤브레인 유닛(28) → 농축수 방류밸브(29)를 거치는 공정을 진행하게 된다.
여기서 농축수가 방류되는 경우 배관의 용존이온농도 측정기(미도시됨) 전단에 부착되는 농축수 방류 밸브(29)의 작동되며, 피드펌프 작동에 의해 원수를 멤브레인에 통과시켜 상기 멤브레인 내에 잔류하는 고농도의 원수를 상기 농축수 방류밸브(29)를 통해 외부로 배출하게 된다.
담수화시스템(20)에 적용되는 농축수 방류밸브(29)는 최소로 운영(저유량) 할 시에는 고압펌프 인버터(VDR)를 통해 펌프 출력(Hz)을 낮춤으로써(양정 낮아짐) 필요 유량이 제어될 수 있다. 설비의 압력은 줄어들고, 멤브레인 후단 농축수 라인에 추가 설치한 비례제어밸브는 손실된 압력을 보존해 주기 위해 잠기게 된다.
이와 같은 동작은 압력 상승으로 인해 다시 유량이 높아짐으로써 유량제어를 위한 고압펌프의 인버터 조절 동작은 반복되게 된다. 또한, 본 동작 시 멤브레인 처리수의 수질(TDS) 보정을 위해서도 반복되게 된다. 이와 같이 수요자 담수 수요 패턴에 따라 일련의 행위가 반복되는 것을 PID 제어라 칭하며, 본 제어는 변수에 따라 고압펌프의 인버터 출력 제어를 통해 유량 및 압력, 수질이 제어됨과 동시에 에너지 효율을 높이고 불균일한 전력부하를 잡는 효과를 가진 최적화된 시스템이다.
즉, 농축수 방류밸브(29)의 제어는 변수에 따라 고압펌프의 인버터 출력 제어를 통해 유량 및 압력, 수질이 제어됨과 동시에 에너지 효율을 높이고 불균일한 전력부하를 잡는 효과를 가질 수 있는 구성이다.
그리고, 마이크로그리드 연동형 정수설비 공정별 역할로써 전력공급부(10)의 경우 태양광전지판(11) 에너지 공급을 우선으로 설비가 운전된다.
그리고, 태양광전지판(11) 에너지가 부족 할 시에는 태양광전지판이 저장된 ESS 잔량으로 대체하고, 이것도 소진되면 계통전력(한전)을 사용하게 된다.
여기서, 전기가 공급되지 않는 지역을 고려해 디절발전기(미도시됨)를 최후 에너지으로 설치하여 설비가 항상 운전될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
여기서, 전력공급부(10)는 도 1 및 도 6, 도 7과 같이 DC 전원이며, PCB 인버터(14)를 통해 ESS(15)에 저장되며 위상 변환기를 통해 AC 전원이 시스템 메인판넬(16)에 전기를 공급할 수 있는 구성이다.
그리고, 메인판넬(16)에 설치된 PLC(13) 는 태양광 전지판(11) 또는 ESS(15)에 저장된 전기량을 고압펌프의 인버터 출력을 조정함으로써 담수를 생산하게 되는 구성이다.
한편, 고압펌프는 PCB 인버터(14)를 통해 효율을 조절할 수 있으며, RO 멤브레인 유닛(28)에서 3 계열로 구분 구성된 멤브레인 설비 중 선택된 어느 하나의 계열에서 관련 시스템이 가동된다.
여기서 RO 멤브레인 유닛(28) 설비 1, 2, 3 계열을 통해 시스템 가동에 필요한 최소, 최대 전기를 설정한 뒤 신재생에너지의 용량을 3 계열 최대치에 맞게 선정하고, 담수 수요에 따라 시스템을 가변적으로 가동하고 남은 전기는 판매할 수 있는 구성이다.
즉 PCB 인버터(14)의 기설정된 출력조건에 의해 고압펌프의 운용 내지 제어가 결정됨에 따라 1,2,3 계열로 각 구분된 멤브레인 설비 중 어느 하나의 계열에서 가동되는 구조이다.
즉 PCB 인버터(14)의 기설정된 출력조건에 의해 고압펌프의 운용 내지 제어가 결정됨에 따라 1,2,3 계열로 각 구분된 멤브레인 설비 중 어느 하나의 계열에서 가동되는 구조이다.
한편, 본 발명의 담수화시스템은 외부환경으로부터 발생되는 태양광전지판을 이용하여 에너지 저장 및 염분이 있는 염지하수, 해수를 담수화하기 위한 설비이다.
그리고, 본 발명의 담수화시스템은 전기기기 및 밸브와도 유기적으로 연동되어야 하며, 이렇듯 전력공급부(10)와 담수화시스템(20)은 유기적으로 연동운전이 가능하게 된다.
여기서, 담수화시스템(20)은 해수 및 지하수 농도에 따라 일정한 운영이 가능하게끔 원수 믹싱설비 교반기를 설치하고, 염지하수의 담수화를 위한 전처리설비로 AC 필터(23) 및 RO 멜브레인 유닛(28)을 구성하여 후처리의 부하를 낮추었다.
또한, 담수화시스템(20)의 핵심인 RO 멤브레인 유닛(28) 설치를 구축하여 전력공급부(10)와 연동한 PID(Piping and Instrument diagram) 제어를 실행하기 위해 비례제어밸브를 추가하는 구성이다.
또한, 농축수가 방류되는 경우 배관의 용존이온농도 측정기(미도시됨) 전단에 부착되는 농축수 방류 밸브(29)의 작동되며, 피드펌프의 작동에 의해 원수를 멤브레인에 통과시켜 상기 멤브레인 내에 잔류하는 고농도의 원수를 상기 농축수 방류 밸브(29)를 통해 외부로 배출하게 된다.
여기서, 담수화시스템(20)에 적용되는 농축수 방류 밸브(29)는 최소로 운영(저유량) 할 시에는 고압펌프 인버터(VDR)를 통해 펌프 출력(Hz)을 낮춤으로써(양정 낮아짐) 필요 유량이 제어된다. 설비의 압력은 줄어들고, 멤브레인 후단 농축수 라인에 추가 설치한 비례제어밸브는 손실된 압력을 보존해 주기 위해 잠기게 된다.
이와 같은 동작은 압력 상승으로 인해 다시 유량이 높아짐으로써 유량제어를 위한 고압펌프의 인버터 조절 동작은 반복되게 된다. 또한, 본 동작 시 멤브레인 처리수의 수질(TDS) 보정을 위해서도 반복되게 된다. 이와 같이 수요자 담수 수요 패턴에 따라 일련의 행위가 반복되는 것을 PID 제어라 칭하며, 본 제어는 변수에 따라 고압펌프의 인버터 출력 제어를 통해 유량 및 압력, 수질이 제어됨과 동시에 에너지 효율을 높이고 불균일한 전력부하를 잡는 효과를 가진 최적화된 시스템이다.
즉, 농축수 방류밸브(29)의 제어는 변수에 따라 고압펌프의 인버터 출력 제어를 통해 유량 및 압력, 수질이 제어됨과 동시에 에너지 효율을 높이고 불균일한 전력부하를 잡는 효과를 가질 수 있다.
그리고, 담수화시스템(20)에 마이크로그리드 태양광 전지판(11)을 연동하기 위한 전력공급부(10)의 경우는 태양광 전지판(11)에 에너지 공급을 우선으로 설비가 운전되며,
태양광 전지판(11) 에너지가 부족할 시에는 태양광 전지판(11)에 저장된 ESS (15) 잔량으로 대체하게 되며, 상기 ESS(15)도 소진되는 경우에는 계통전력(한전) 또는 디젤발전기(미도시됨)를 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 담수화시스템의 운전은 메인판넬에 설치 된 PLC가 배터리에 저장된 전기량을 읽어 인버터를 통해 고압펌프의 효율을 조절할 수 있다.
그리고 RO 멤브레인 유닛(28)에서 3 계열로 구성된 멤브레인 설비 중 선택된 어느 하나의 계열을 통해 시스템이 가동된다.
상기 멤브레인 설비 1, 2, 3 계열을 통해 시스템 가동에 필요한 최소, 최대 전기를 설정한 뒤 신재생에너지의 용량을 3 계열 각 최대치에 맞게 선정하고, 신재생에너지 효율에 따라 시스템을 가변적으로 가동하고 남은 전기는 저장하게 되는 것이다.
이는 1개의 모듈을 운영하는데 필요한 최소전력이 현재 전력공급시스템 에너지로 가능한지를 판단하고 현재 전력이 부족할 경우 최소 모듈조차 의미가 없음으로 이때는 시스템을 정지하거나 필요에 따라 에너지 저장장치에 저장한다.
또한, 1개의 모듈을 운영 중 전력공급시스템에 잉여전력이 검출되면 2개의 모듈 사용여부를 판단하여 2개의 모듈 오픈 명령을 수행하고 그래도 잉여전력이 남을 경우 잉여전력은 에너지 저장장치로 저장하는 것이다.
결국, 물을 생산하는데 필요한 에너지를 태양광 전지판으로 대체하겠다는 개념이라면, 전력계통인프라를 통해 소비된 에너지 만큼 생산된 에너지를 배터리에 충전하면 된다.
이상과 같이 본 발명의 마이크로그리드 연동형 담수화설비는 기존의 해수담수화 설비와 차별화하여 신재생에너지 태양광 전지판을 연동된 가변운전을 통해 물이 부족한 지역에 물 문제를 해결함과 동시에 에너지 비용 절감 및 유연한 시스템 운영으로 안전 시스템 구현의 효과를 가져올 수 있는 특징이 있다.
그리고, 구체적으로는 담수화설비의 전력공급시스템은 전력공급에 맞추어 물 생산 및 전력소비를 제어하고 전력이 남을 때는 담수를 생산하고, 전력이 부족하면 전력소비 및 담수생산을 줄임으로써 전력저장장치 또는 양수 발전기의 기능을 동시에 하강시킬 수 있고, 또한 담수화시스템은 역삼투압방식으로 펌프를 구동하여 바닷물을 가압해 분리막을 통과시켜 담수를 생산하는 방식이며, 기존 해수담수화 생산비 중 57%가 전력비용인 것을 감안할 때 신재생에너지 연동 방식의 적용만으로도 전력(3~50%) 및 물 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
따라서, 담수화시스템의 가장 많은 부분을 차지하고 있는 운전비용의 경제성 측면에서도 그 비용을 줄이기 위해 신재생에너지 태양광 전지판의 가변 운전은 꼭 필요한 기술이며 시스템 운전 성능을 맞추는 범위 내에서 설비 운영을 최적화시킬 수 있는 특징이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10. 전력공급부 11. 태양광 전지판
12. PC 제어로직 13. PLC
14. PCB 15. ESS
16. 메인판넬
20. 담수화시스템 21. 원수믹싱탱크
22. UF 피드펌프 23. AC 필터
24. UF 멤브레인 25. RO 피드 펌프
26. 세이프티 필터 27. RO 고압펌프
28. RO 멤브레인 유닛 29. 농축수 방류밸브
12. PC 제어로직 13. PLC
14. PCB 15. ESS
16. 메인판넬
20. 담수화시스템 21. 원수믹싱탱크
22. UF 피드펌프 23. AC 필터
24. UF 멤브레인 25. RO 피드 펌프
26. 세이프티 필터 27. RO 고압펌프
28. RO 멤브레인 유닛 29. 농축수 방류밸브
Claims (3)
- 외부 환경으로부터 발생되는 태양광을 출력하여 신재생에너지의 가변출력에 따라 담수화시스템에 연동 운전하여 물을 생산하고 에너지를 저장시킬 수 있도록 구성되는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템에 있어서,
태양광 전지판(11), PCB(인버터,C/B)(14), ESS(15), 위상변환기, 메인판넬(16), 계통전력, 메인판넬(16), 디절발전기, 메인판넬(16)을 순차 거침으로써 운용되고, DC 전원이고, PCB(14) 인버터 DC → AC를 통해 ESS(15)에 저장되고, 위상 변환기를 통해 AC 전원이 시스템 메인판넬(16)에 전기를 공급하는 전력공급부(10); 및 원수믹싱탱크(Raw Water Tank)(21), UF 피드펌프(22). AC 필터(23), UF 멤브레인(24), RO 피드펌프(25), 세이프티 필터(26), RO 고압펌프(27), RO 멤브레인 유닛(28), 농축수 방류 밸브(29)를 거침으로써 진행되고, 피드펌프의 작동에 의해 원수를 멤브레인에 통과시켜 멤브레인 내에 잔류하는 고농도의 원수를 농축수 방류밸브(29)를 통해 외부로 배출시키는 담수화시스템(20);의 연동으로 작동되고,
상기 메인판넬(16)에 설치된 PLC(13)는 태양광 전지판(11) 또는 ESS(15)에 저장된 전기량을 고압펌프의 인버터(14) 출력을 조정함으로써 담수의 생산이 가능하고,
상기 RO 멤브레인 유닛(28)은 1, 2, 3 계열로 구분된 멤브레인 설비 중 선택된 어느 하나의 계열을 통해 가동됨으로써 처리수를 생산하고,
상기 고압펌프는 PCB 인버터(14)의 기설정된 출력조건에 의해 고압펌프의 운용 내지 제어가 결정됨에 따라 1,2,3 계열로 각 구분된 멤브레인 설비 중 어느 하나의 계열을 통해 가동되면서 효율이 조절되고,
상기 RO 멤브레인 유닛(28)은 멤브레인 설비 1, 2, 3 계열을 통해 시스템 가동에 필요한 최소, 최대 전기를 설정한 뒤 신재생에너지의 용량을 3 계열 최대치에 맞게 선정하고,
상기 농축수 방류 밸브(29)는 최소로 운영(저유량) 할 시에는 고압펌프 인버터(VDR)를 통해 펌프 출력(Hz)을 낮춤으로써(양정 낮아짐) 필요 유량이 제어되고,
멤브레인 후단 농축수 라인에 추가 설치한 비례제어밸브는 전력공급부(10)와 연동한 PID(Piping and Instrument diagram) 제어를 실행하여 손실된 압력을 보존하고자 잠기되, PID는 변수에 따라 고압펌프의 인버터 출력 제어를 통해 유량 및 압력, 수질이 제어되도록 구성하는 신재생에너지와 통합·연동하는 마이크로그리드해수담수화시스템. - 삭제
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