KR102569574B1 - Temperature difference power generation system using solar collected heat - Google Patents

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Abstract

태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템이 개시된다. 개시된 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 태양의 빛 에너지를 전기에너지와 열에너지로 변환시키도록 구성된 태양광 발전 및 열 수집 유닛, 상기 열에너지를 회수하여 얻은 온수를 저장하도록 구성된 온수 저장 유닛, 상기 온수 저장 유닛에서 배출된 제1 온수와 제1-1 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 온수를 냉각시켜 제2 온수로 전환시키고 상기 제1-1 작동유체를 가열하여 제1-2 작동유체로 전환시키도록 구성된 제1 열교환기, 및 상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체를 이용하여 전기를 생산하도록 구성된 증기 발전 유닛을 포함하고, 상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체는 상기 증기 발전 유닛을 통과하여 제1-3 작동유체로 전환되도록 구성된다.A temperature difference power generation system using solar heat collection is disclosed. The disclosed temperature difference power generation system using solar collected heat is a photovoltaic power generation and heat collection unit configured to convert solar light energy into electrical energy and thermal energy, a hot water storage unit configured to store hot water obtained by recovering the thermal energy, and the hot water By exchanging heat between the first hot water discharged from the storage unit and the 1-1 working fluid, the first hot water is cooled and converted into the second hot water, and the 1-1 working fluid is heated to convert it into the 1-2 working fluid. A first heat exchanger configured to do so, and a steam power generation unit configured to generate electricity using the 1-2 working fluid discharged from the first heat exchanger, wherein the first-2 discharged from the first heat exchanger 2 working fluid is configured to pass through the steam power generation unit and be converted into 1-3 working fluids.

Figure R1020230013009
Figure R1020230013009

Description

태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템{Temperature difference power generation system using solar collected heat}Temperature difference power generation system using solar collected heat}

태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 전력을 자체 생산하여 신재생에너지로 활용할 수 있는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템이 개시된다.A temperature difference power generation system using solar heat collection is disclosed. More specifically, a temperature difference power generation system using solar heat collection that can generate power itself and utilize it as renewable energy is disclosed.

현재 신재생에너지 보급확대 정책에 따라 발전 사업자에게 총 발전량에서 일정 비율을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하는 제도, 즉 '신재생에너지 의무할당제(RPS: Renewable Portfolio Standard)'가 시행되고 있다. 이에 따라 발전설비용량이 500MW 이상인 발전사업자로서 선정된 대상 업체들은 매년 2%의 발전량을 신재생에너지원으로 공급해야 하므로, 대상 업체들은 직접 신재생에너지 발전 설비를 도입하거나 다른 신재생에너지 발전 사업자의 인증서(REC-발전량)를 구매해 의무 할당량을 채워야 하는 실정이다.Currently, a system that obliges power generation companies to supply a certain percentage of total power generation as new and renewable energy according to the new and renewable energy supply expansion policy, that is, the 'Renewable Portfolio Standard (RPS)' is being implemented. Accordingly, the target companies selected as power generation operators with a power generation facility capacity of 500MW or more must supply 2% of power generation annually as a new and renewable energy source. It is currently necessary to purchase a certificate (REC-generation amount) to meet the mandatory quota.

따라서, 태양광이나 풍력과 같은 재생에너지를 이용한 발전 시스템에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히, 이들 발전 시스템의 경우 자연환경에 따라 전기 출력이 변동되므로 전력 수요량 이상의 여유 전력이 발생하는 경우 이를 저장하고 이용하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.Therefore, research on power generation systems using renewable energy, such as solar or wind power, is being conducted. Research on how to use it is ongoing.

예를 들어, 한국특허 등록번호 제10-0776353호에는 태양전지 및 풍력발전 등 재생에너지 발전 설비로부터 나오는 전력 중에서 수요량 이상의 여유 전력이 발생하면 수전해 장치를 사용하여 수소를 생산하여 저장해 두었다가 발전량이 적을 경우 저장된 수소를 이용하여 연료전지에서 전력을 생산 및 공급할 수 있게 하는 수소에너지를 이용한 에너지 자립형 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 상기 에너지 자립형 시스템은 잉여의 전기에너지만을 활용하는 것으로, 사용되는 연료전지는 60~70℃에서 작동하는 저온형 연료전지이다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0776353 discloses that when surplus power greater than the demand is generated among renewable energy such as solar cells and wind power generation facilities, hydrogen is produced and stored using a water electrolysis device, and the amount of power generated is reduced. In this case, an energy self-sufficient system using hydrogen energy capable of generating and supplying power from a fuel cell using stored hydrogen is disclosed. However, the energy self-sufficient system utilizes only surplus electrical energy, and the fuel cell used is a low-temperature fuel cell operating at 60 to 70°C.

한편, 각종 산업시설에서 잉여의 열이 발생할 수 있으며, 또한 산업 현장 및 생활 현장에서 배출되는 각종 폐기물을 이용한 잉여의 열이 발생되고 있어, 이를 열원으로 활용하는 기술이 개발되고 있으나 그 활용이 제한적이다.On the other hand, surplus heat may be generated in various industrial facilities, and surplus heat is generated using various wastes discharged from industrial sites and living sites. A technology to utilize it as a heat source is being developed, but its utilization is limited. .

본 발명의 일 구현예는 전력을 자체 생산하여 신재생에너지로 활용할 수 있는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a temperature difference power generation system using solar heat collection that can self-generate power and utilize it as renewable energy.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention,

태양의 빛 에너지를 전기에너지와 열에너지로 변환시키도록 구성된 태양광 발전 및 열 수집 유닛;a photovoltaic power generation and heat collection unit configured to convert sunlight energy into electrical energy and thermal energy;

상기 열에너지를 회수하여 얻은 온수를 저장하도록 구성된 온수 저장 유닛;a hot water storage unit configured to store hot water obtained by recovering the thermal energy;

상기 온수 저장 유닛에서 배출된 제1 온수와 제1-1 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 온수를 냉각시켜 제2 온수로 전환시키고 상기 제1-1 작동유체를 가열하여 제1-2 작동유체로 전환시키도록 구성된 제1 열교환기; 및By exchanging heat between the first hot water discharged from the hot water storage unit and the 1-1 working fluid, the first hot water is cooled and converted into second hot water, and the 1-1 working fluid is heated to obtain the 1-2 working fluid. a first heat exchanger configured to convert; and

상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체를 이용하여 전기를 생산하도록 구성된 증기 발전 유닛을 포함하고,And a steam power generation unit configured to generate electricity using the 1-2 working fluid discharged from the first heat exchanger,

상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체는 상기 증기 발전 유닛을 통과하여 제1-3 작동유체로 전환되도록 구성된 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템을 제공한다.The 1-2 working fluid discharged from the first heat exchanger provides a temperature difference power generation system using solar light collection heat configured to pass through the steam power generation unit and be converted to the 1-3 working fluid.

상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛은 태양광 발전 및 열 수집 패널, 상기 태양광 발전 및 열 수집 패널에서 생성된 직류 전기를 교류 전기로 변환시키도록 구성된 인버터, 및 상기 태양광 발전 및 열 수집 패널에서 생성된 열을 온수로 회수하도록 구성된 열교환기를 포함할 수 있다.The photovoltaic power generation and heat collection unit includes a photovoltaic power generation and heat collection panel, an inverter configured to convert DC electricity generated by the photovoltaic power generation and heat collection panel into alternating current electricity, and the photovoltaic power generation and heat collection panel. It may include a heat exchanger configured to recover the generated heat as hot water.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛과 상기 온수 저장 유닛 사이에 예열기를 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat may further include a preheater between the photovoltaic power generation and heat collection unit and the hot water storage unit.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 증기 발전 유닛에서 배출된 상기 제1-3 작동유체와 별도의 제2 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 작동유체를 증발시켜 상기 제1 열교환기로 공급되는 상기 제1-1 작동유체로 전환시키도록 구성된 증발 유닛을 더 포함하고, 상기 제1-3 작동유체는 상기 증발 유닛을 통과하여 제1-4 작동유체로 전환되도록 구성될 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat exchanges heat between the 1-3 working fluids discharged from the steam power generation unit and a separate second working fluid, thereby evaporating the second working fluid and supplying it to the first heat exchanger. It may further include an evaporation unit configured to convert the 1-1 working fluid into the 1-1 working fluid, and the 1-3 working fluid passes through the evaporation unit and is configured to be converted into the 1-4 working fluid.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 증발 유닛에서 배출된 상기 제1-4 작동유체를 압축시킴으로써 상기 제1-4 작동유체를 가압 및 가열하여 제1-5 작동유체로 전환시키도록 구성된 압축 유닛을 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the photovoltaic collection heat is configured to pressurize and heat the 1-4 working fluids by compressing the 1-4 working fluids discharged from the evaporation unit to convert them into the 1-5 working fluids. A compression unit may be further included.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 압축 유닛에서 배출된 상기 제1-5 작동유체를 상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제2 온수와 열교환시킴으로써 상기 제2 온수를 가열하여 제3 온수로 전환시키고 상기 제1-5 작동유체를 냉각시켜 제1-6 작동유체로 전환시키도록 구성된 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat heats the second hot water by exchanging heat with the second hot water discharged from the first heat exchanger for the first to fifth working fluids discharged from the compression unit, thereby heating the third hot water. It may further include a second heat exchanger configured to convert the 1-5 working fluids into 1-6 working fluids by cooling them.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 제2 열교환기에서 배출된 상기 제1-6 작동유체를 상기 제2 열교환기에서 배출된 상기 제3 온수와 열교환시킴으로써 상기 제3 온수를 가열하여 제4 온수로 전환시키고 상기 제1-6 작동유체를 냉각시켜 제1-7 작동유체로 전환시키도록 구성된 제3 열교환기를 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat heats the third hot water by exchanging heat with the third hot water discharged from the second heat exchanger for the first to sixth working fluids discharged from the second heat exchanger, 4 may further include a third heat exchanger configured to convert hot water into hot water and cool the first to sixth working fluids to convert them into first to seventh working fluids.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 제3 열교환기에서 배출된 상기 제1-7 작동유체를 상기 제3 열교환기에서 배출된 상기 제4 온수와 열교환시킴으로써 상기 제4 온수를 가열하여 제5 온수로 전환시키고 상기 제1-7 작동유체를 냉각시켜 제1-8 작동유체로 전환시키도록 구성된 제4 열교환기를 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat heats the fourth hot water by exchanging heat with the fourth hot water discharged from the third heat exchanger for the working fluids 1-7 discharged from the third heat exchanger to generate electricity. 5 may further include a fourth heat exchanger configured to convert hot water into hot water and cool the first to seventh working fluids to convert them into first to eighth working fluids.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 제4 열교환기에서 배출된 상기 제5 온수가 상기 온수 저장 유닛으로 재공급되도록 구성될 수 있다.The temperature difference generation system using the sunlight collection heat may be configured such that the fifth hot water discharged from the fourth heat exchanger is re-supplied to the hot water storage unit.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 제4 열교환기에서 배출된 상기 제1-8 작동유체를 제3 작동유체와 열교환시킴으로써 응축시켜 제1-9 작동유체로 전환시키도록 구성된 응축 유닛을 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the photovoltaic collection heat includes a condensation unit configured to condense the 1-8 working fluids discharged from the fourth heat exchanger by exchanging heat with the 3rd working fluid to convert them into 1-9 working fluids. can include more.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 응축 유닛에서 배출된 상기 제1-9 작동유체를 팽창시켜 상기 증발 유닛으로 공급되는 상기 제2 작동유체로 전환시키도록 구성된 팽창 유닛을 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat may further include an expansion unit configured to expand the first to ninth working fluids discharged from the condensation unit and convert them into the second working fluid supplied to the evaporation unit. there is.

상기 응축 유닛으로 공급되는 제3 작동유체는, 지열에 의해, 상기 응축 유닛으로 공급되는 상기 제1-8 작동유체보다 낮은 온도로 유지될 수 있다.The third working fluid supplied to the condensation unit may be maintained at a lower temperature than the first to eighth working fluids supplied to the condensation unit by geothermal heat.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 제3 작동유체를 땅속에서부터 땅위로 끌어올려 상기 응축 유닛을 통과시킨 후 다시 땅속으로 내려보내도록 구성된 작동유체 이송라인을 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat may further include a working fluid transfer line configured to raise the third working fluid from the ground to the ground, pass the condensing unit, and then send the third working fluid down to the ground.

상기 작동유체 이송라인은 땅속의 상부 및 땅위에 위치하는 단열부 및 땅속의 하부에 위치하는 열전도부를 포함할 수 있다.The working fluid transfer line may include a thermal insulation part positioned above and above the ground and a heat conduction part positioned below the ground.

상기 온수 저장 유닛에 저장된 온수는 70~80℃의 온도로 유지되고, 상기 작동유체 이송라인의 상기 열전도부는 15~17℃의 온도로 유지될 수 있다.The hot water stored in the hot water storage unit may be maintained at a temperature of 70 to 80°C, and the heat conducting portion of the working fluid transfer line may be maintained at a temperature of 15 to 17°C.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 증기 발전 유닛은 터빈 및 이에 연결된 교류발전기를 포함할 수 있다.In the temperature difference power generation system using the photovoltaic collection heat, the steam power generation unit may include a turbine and an alternator connected thereto.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 증기 발전 유닛에서 생산된 전기를 저장하도록 구성된 에너지 저장 유닛을 더 포함할 수 있다.The temperature difference power generation system using the sunlight collection heat may further include an energy storage unit configured to store electricity generated by the steam power generation unit.

상기 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 상기 증기 발전 유닛에서 생산된 전기를 단독으로 또는 외부 전력과 함께 상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛의 유입전력으로 사용하도록 구성될 수 있다.The temperature difference power generation system using the photovoltaic collection heat may be configured to use electricity generated by the steam power generation unit alone or together with external power as input power of the photovoltaic power generation and heat collection unit.

상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체, 상기 제2 작동유체 및 상기 제3 작동유체 중 적어도 하나는 HFC계 작동유체를 포함할 수 있다.At least one of the 1-1 working fluid to the 1-9 working fluid, the second working fluid, and the third working fluid may include an HFC-based working fluid.

본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템은 전력을 자체 생산하여 신재생에너지로 활용할 수 있으며, 이에 따라 전력 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 신재생에너지 의무할당제에도 적절히 대처할 수 있다. The temperature difference power generation system using solar heat collection according to an embodiment of the present invention can produce power itself and use it as new and renewable energy, thereby not only reducing power costs but also properly coping with the new and renewable energy mandatory quota system. can

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a temperature difference power generation system using sunlight collection heat according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템을 상세히 설명한다. Hereinafter, a temperature difference power generation system using solar heat collection according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 명세서에서, “상부”란 중력의 역방향을 의미하고, “하부”란 중력방향을 의미한다.In the present specification, “upper” means a reverse direction of gravity, and “lower” means a direction of gravity.

또한 본 명세서에서, "작동유체(working fluid)"란 증기 발전 유닛을 작동시키는 유체로서, 액체, 기체, 액체와 기체의 혼합물 또는 이들의 조합을 의미한다.Also, in this specification, "working fluid" is a fluid that operates a steam power generation unit, and means a liquid, a gas, a mixture of a liquid and a gas, or a combination thereof.

또한 본 명세서에서, "전기"와 "전력"은 동일한 의미로 사용된다.Also in this specification, "electricity" and "power" are used in the same meaning.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따른 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 태양광 발전 및 열 수집 유닛(110), 온수 저장 유닛(120), 제1 열교환기(HX1) 및 증기 발전 유닛(130)을 포함한다.The temperature difference power generation system 100 using solar collected heat according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic power generation and heat collection unit 110, a hot water storage unit 120, a first heat exchanger HX1, and a steam power generation unit. (130).

태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)은 태양의 빛 에너지를 전기에너지와 열에너지로 변환시키도록 구성될 수 있다. The photovoltaic power generation and heat collection unit 110 may be configured to convert light energy from the sun into electrical energy and thermal energy.

태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)은 태양광 발전 및 열 수집 패널(111), 인버터(112) 및 열교환기(113)를 포함할 수 있다.The photovoltaic power generation and heat collection unit 110 may include a photovoltaic power generation and heat collection panel 111 , an inverter 112 and a heat exchanger 113 .

태양광 발전 및 열 수집 패널(111)은 태양의 빛에너지를 흡수하여 전기에너지와 열에너지를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)은, 비록 도 1에는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, 반사 방지 유리/봉합재(encapsulant)/광전지(photovoltaic cell)/봉합재/백시트/패널 내장형 열교환기/단열재의 구성을 가질 수 있다.The photovoltaic power generation and heat collection panel 111 may be configured to generate electrical energy and thermal energy by absorbing light energy from the sun. For example, solar power and heat collection panel 111, although not specifically shown in FIG. It may have a configuration of a built-in heat exchanger/insulator.

인버터(112)는 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)에서 생성된 직류 전기를 교류 전기로 변환시키도록 구성될 수 있다. 인버터(112)에서 생성된 유출전력(PW) 은 배터리와 같은 에너지 저장 유닛(미도시)에 저장될 수 있다.The inverter 112 may be configured to convert DC electricity generated by the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 into AC electricity. The outflow power (PW) generated by the inverter 112 may be stored in an energy storage unit (not shown) such as a battery.

열교환기(113)는 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)에서 생성된 열을 온수(HW)로 회수하도록 구성될 수 있다. The heat exchanger 113 may be configured to recover heat generated by the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 as hot water (HW).

이하, 도 1을 참조하여 태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)의 작동 메커니즘을 상세히 설명한다.Hereinafter, referring to FIG. 1 , an operating mechanism of the photovoltaic power generation and heat collection unit 110 will be described in detail.

먼저, 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)은 태양으로부터 빛에너지를 흡수하고 외부로부터 열매체(미도시)를 공급받을 수 있다. 상기 흡수된 빛에너지는 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)에서 전기와 열로 전환될 수 있다.First, the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 may absorb light energy from the sun and receive a heat medium (not shown) from the outside. The absorbed light energy may be converted into electricity and heat in the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 .

다음으로, 상기 생성된 전기는 직류 전기로서 인버터(112)를 거쳐 교류 전기로 변환될 수 있다. 또한, 상기 생성된 열은 3방향 밸브(V)의 작용으로 열매체 이송라인(L11), 열매체 이송라인(L13), 열매체 이송라인(L14), 펌프(P1) 및 열매체 이송라인(L15)을 차례로 거쳐 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)로 순환되거나(이는 열매체의 온도가 일정 수준 미만인 경우에 실시되는 바이패스 운전임), 열매체 이송라인(L11), 열매체 이송라인(L12), 열교환기(113), 열매체 이송라인(L14), 펌프(P1) 및 열매체 이송라인(L15)을 차례로 거쳐 태양광 발전 및 열 수집 패널(111)로 순환될 수 있다(이는 열매체의 온도가 일정 수준 이상인 경우에 실시되는 정상 운전임). 이때, 열교환기(113)로는 외부에서 냉수(CW)가 공급되고, 이 냉수(CW)가 열매체 이송라인(L12)의 내부를 흐르는 열매체와 열교환되어 온수(HW)로 전환될 수 있다.Next, the generated electricity may be converted into AC electricity through the inverter 112 as DC electricity. In addition, the generated heat is sequentially passed through the heat medium transfer line L11, the heat medium transfer line L13, the heat medium transfer line L14, the pump P1 and the heat medium transfer line L15 by the action of the three-way valve V. circulated to the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 (this is a bypass operation performed when the temperature of the heat medium is less than a certain level), the heat medium transfer line (L11), the heat medium transfer line (L12), the heat exchanger ( 113), the heat medium transfer line (L14), the pump (P1), and the heat medium transfer line (L15) may be circulated to the photovoltaic power generation and heat collection panel 111 in turn (this is when the temperature of the heat medium is above a certain level). normal operation conducted). At this time, cold water (CW) is supplied from the outside to the heat exchanger 113, and the cold water (CW) can be converted into hot water (HW) by exchanging heat with the heat medium flowing inside the heat medium transfer line (L12).

상기 열매체는 기체 또는 액체일 수 있다. 일례로서, 상기 열매체는 공기일 수 있다. 다른 예로서, 상기 열매체는 물 또는 부동액일 수 있다. The heating medium may be gas or liquid. As an example, the heating medium may be air. As another example, the heat medium may be water or antifreeze.

다음으로, 열교환기에서 배출된 온수(HW)는 펌프(P2)를 거쳐 온수 저장 유닛(120)으로 공급될 수 있다.Next, the hot water HW discharged from the heat exchanger may be supplied to the hot water storage unit 120 through the pump P2.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)과 온수 저장 유닛(120) 사이에 예열기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 예열기는 태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)에서 생성된 온수(HW)의 온도가 기준온도(예를 들어, 70~80℃) 보다 낮을 경우에 온수(HW)를 추가로 가열하여 상기 기준온도까지 승온시키는 역할을 수행한다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat may further include a preheater (not shown) between the photovoltaic power generation and heat collection unit 110 and the hot water storage unit 120 . Specifically, the preheater additionally heats the hot water (HW) when the temperature of the hot water (HW) generated by the photovoltaic power generation and heat collection unit 110 is lower than the reference temperature (eg, 70 to 80 ° C). It serves to raise the temperature to the reference temperature.

온수 저장 유닛(120)은 온수(HW)를 저장하도록 구성될 수 있다.The hot water storage unit 120 may be configured to store hot water (HW).

또한, 온수 저장 유닛(120)에 저장되는 온수(HW)의 양은 원하는 만큼 증가될 수 있다.In addition, the amount of hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 may be increased as desired.

또한, 온수 저장 유닛(120)에 저장되는 온수(HW)의 양이 증가할수록 후술하는 증기 발전 유닛(130)에서 생산되는 전기의 양도 증가할 수 있다. 따라서, 온수 저장 유닛(120)에 저장되는 온수(HW)의 양을 원하는 만큼 증가시킴으로써 증기 발전 유닛(130)에서 생산되는 전기의 양도 원하는 만큼 증가시킬 수 있다.In addition, as the amount of hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 increases, the amount of electricity produced by the steam power generation unit 130 described below may also increase. Therefore, by increasing the amount of hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 as desired, the amount of electricity produced by the steam power generation unit 130 may also be increased as desired.

또한, 온수 저장 유닛(120)에 저장되는 온수(HW)는 그 일부(즉, 제1 온수)가 후술하는 바와 같이 제1 열교환기(HX1)를 통해 제1-1 작동유체를 가열시키는 역할을 수행할뿐만 아니라 온수(HW) 중 일부는 생활 온수 또는 난방용 온수로도 활용될 수 있다.In addition, a portion of the hot water HW stored in the hot water storage unit 120 (ie, the first hot water) serves to heat the 1-1 working fluid through the first heat exchanger HX1 as will be described later. In addition, some of the hot water (HW) can be used as domestic hot water or hot water for heating.

또한, 온수 저장 유닛(120)에 저장된 온수(HW)는 70~80℃의 온도로 유지될 수 있다.In addition, the hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 may be maintained at a temperature of 70 to 80 °C.

제1 열교환기(HX1)는 온수 저장 유닛(120)에서 배출되어 온수 이송라인(L21)을 통해 제1 열교환기(HX1)로 공급된 제1 온수와 후술하는 증발 유닛(140)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L31)을 통해 제1 열교환기(HX1)로 공급된 제1-1 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 온수를 냉각시켜 제2 온수로 전환시키고, 상기 제1-1 작동유체를 가열하여 제1-2 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다.The first heat exchanger (HX1) is operated by discharging the first hot water discharged from the hot water storage unit 120 and supplied to the first heat exchanger (HX1) through the hot water transfer line (L21) and discharged from the evaporation unit 140 to be described later. By exchanging heat with the 1-1 working fluid supplied to the 1-1 heat exchanger HX1 through the fluid transfer line (L31), the 1-1 hot water is cooled and converted into 2-nd hot water, and the 1-1 working fluid is heated. It may be configured to convert to the 1-2 working fluid.

증기 발전 유닛(130)은 제1 열교환기(HX1)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L32)을 통해 증기 발전 유닛(130)으로 공급된 상기 제1-2 작동유체를 이용하여 전기를 생산하도록 구성될 수 있다. The steam power generation unit 130 is configured to generate electricity by using the first-second working fluid discharged from the first heat exchanger HX1 and supplied to the steam power generation unit 130 through the working fluid transfer line L32. It can be.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 작동유체 이송라인(L32)을 따라 이송되는 상기 제1-2 작동유체가 증기 발전 유닛(130)을 통과하여 제1-3 작동유체로 전환된 후 작동유체 이송라인(L33)을 따라 후술하는 증발 유닛(140)으로 공급되도록 구성될 수 있다. In addition, in the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat, the 1-2 working fluid transferred along the working fluid transfer line L32 passes through the steam power generation unit 130 to the 1-3 working fluid. After conversion, it may be configured to be supplied to the evaporation unit 140 to be described later along the working fluid transfer line (L33).

이와 같이 증기 발전 유닛(130)에서 생성된 전기는 주로 온수(HW) 및 지열을 이용한 것이어서 화석연료나 원자력을 이용한 것이 아니므로 신재생에너지에 해당한다. As such, electricity generated by the steam power generation unit 130 mainly uses hot water (HW) and geothermal heat, and thus corresponds to renewable energy because it does not use fossil fuel or nuclear power.

구체적으로, 증기 발전 유닛(130)은 터빈(미도시) 및 이에 연결된 교류발전기(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the steam power generation unit 130 may include a turbine (not shown) and an alternator (not shown) connected thereto.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 증발 유닛(140)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include an evaporation unit 140 .

증발 유닛(140)은 증기 발전 유닛(130)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L33)을 통해 증발 유닛(140)으로 공급된 상기 제1-3 작동유체와 후술하는 팽창 유닛(170)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L40)을 통해 증발 유닛(140)으로 공급된 별도의 제2 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 작동유체를 증발시켜 작동유체 이송라인(L31)을 통해 제1 열교환기(HX1)로 공급되는 제1-1 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다.The evaporation unit 140 is discharged from the steam power generation unit 130 and the 1-3 working fluid supplied to the evaporation unit 140 through the working fluid transfer line L33 and the expansion unit 170 to be described later are discharged By heat-exchanging the second working fluid supplied to the evaporation unit 140 through the working fluid transfer line (L40), the second working fluid is evaporated and passed through the working fluid transfer line (L31) to the first heat exchanger (HX1) It may be configured to be converted into the 1-1 working fluid supplied to.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 증기 발전 유닛(130)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L33)을 통해 증발 유닛(140)으로 공급된 상기 제1-3 작동유체가 증발 유닛(140)을 통과한 후 작동유체 이송라인(L34)을 통해 후술하는 압축 유닛(150)으로 공급되는 제1-4 작동유체로 전환되도록 구성될 수 있다.In addition, in the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat, the 1-3 working fluid discharged from the steam power generation unit 130 and supplied to the evaporation unit 140 through the working fluid transfer line L33 evaporates. After passing through the unit 140, it may be configured to be converted into the first to fourth working fluids supplied to the compression unit 150 to be described later through the working fluid transfer line L34.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 증발 유닛(140)에서 배출된 상기 제1-1 작동유체를 작동유체 이송라인(L31)을 통해 제1 열교환기(HX1)로 펌핑하도록 구성된 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat pumps the 1-1 working fluid discharged from the evaporation unit 140 to the first heat exchanger HX1 through the working fluid transfer line L31. It may further include a configured pump (not shown).

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 증기 발전 유닛(130)에서 배출된 상기 제1-3 작동유체를 작동유체 이송라인(L33)을 통해 증발 유닛(140)으로 펌핑하도록 구성된 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat is configured to pump the 1-3 working fluid discharged from the steam power generation unit 130 to the evaporation unit 140 through the working fluid transfer line L33. A pump (not shown) may be further included.

상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-3 작동유체, 후술하는 제1-4 작동유체 내지 제1-9 작동유체 및 상기 제2 작동유체는 서로 동일한 물질일 수 있으며, 이 경우 상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체는 각각 기체이고, 상기 제2 작동유체는 액체일 수 있다. 따라서, 상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체는 각각 상기 제2 작동유체보다 더 높은 온도를 가질 수 있다.The 1-1 working fluid to the 1-3 working fluid, the 1-4 working fluid to 1-9 working fluids described later, and the second working fluid may be of the same material. In this case, the first The -1 working fluid to the first to ninth working fluids may each be a gas, and the second working fluid may be a liquid. Accordingly, each of the 1-1 working fluid to the 1-9 working fluid may have a higher temperature than that of the second working fluid.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 압축 유닛(150)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include a compression unit 150 .

압축 유닛(150)은 증발 유닛(140)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L24)을 통해 압축 유닛(150)으로 공급된 상기 제1-4 작동유체를 압축시킴으로써 상기 제1-4 작동유체를 가압 및 가열하여 작동유체 이송라인(L35)을 통해 후술하는 제2 열교환기(HX2)로 공급되는 제1-5 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다. 즉, 증발 유닛(140)에서 배출된 상기 제1-4 작동유체는 압축 유닛(150)에서 압축되어 고온 및 고압의 기체인 제1-5 작동유체로 전환될 수 있다.The compression unit 150 pressurizes the 1-4 working fluids by compressing the 1-4 working fluids discharged from the evaporation unit 140 and supplied to the compression unit 150 through the working fluid transfer line L24. And it may be configured to be heated and converted into the first to fifth working fluids supplied to the second heat exchanger (HX2) to be described later through the working fluid transfer line (L35). That is, the first-fourth working fluid discharged from the evaporation unit 140 may be compressed in the compression unit 150 and converted into a high-temperature and high-pressure gas, the first-fifth working fluid.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 압축 유닛(150)에서 배출된 상기 제1-5 작동유체와의 열교환에 의해 온수 저장 유닛(120)에 저장된 온수(HW)를 재가열하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 온수 저장 유닛(120)에 저장된 온수(HW)는 증발 유닛(140)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L31)을 통해 제1 열교환기(HX1)로 공급된 저온의 제1-1 작동유체에 빼앗긴 열을 압축 유닛(150)에서 배출된 고온의 제1-5 작동유체로부터 보충받을 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar collected heat reheats the hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 by heat exchange with the first to fifth working fluids discharged from the compression unit 150. can be configured. Accordingly, the hot water (HW) stored in the hot water storage unit 120 is discharged from the evaporation unit 140 and supplied to the first heat exchanger HX1 through the working fluid transfer line L31 in the low-temperature 1-1 operation. Heat lost to the fluid may be supplemented by the high-temperature working fluids 1-5 discharged from the compression unit 150 . This will be described in more detail below.

구체적으로, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 제2 열교환기(HX2)를 더 포함할 수 있다.Specifically, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include a second heat exchanger HX2.

제2 열교환기(HX2)는 압축 유닛(150)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L35)을 통해 제2 열교환기(HX2)로 공급된 상기 제1-5 작동유체를 제1 열교환기(HX1)에서 배출되어 온수 이송라인(L22)을 통해 제2 열교환기(HX2)로 공급된 상기 제2 온수와 열교환시킴으로써 상기 제2 온수를 가열하여 제3 온수로 전환시키고, 상기 제1-5 작동유체를 냉각시켜 제1-6 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다. The second heat exchanger (HX2) transfers the first to fifth working fluids discharged from the compression unit 150 and supplied to the second heat exchanger (HX2) through the working fluid transfer line (L35) to the first heat exchanger (HX1). The second hot water is heated and converted into third hot water by exchanging heat with the second hot water discharged from the hot water transfer line (L22) supplied to the second heat exchanger (HX2), and the 1-5 working fluid is It may be configured to be cooled and converted into the first to sixth working fluids.

제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제3 온수는 온수 이송라인(L23, L24, L25)을 통해 후술하는 제3 열교환기(HX3), 제4 열교환기(HX4) 및 온수 저장 유닛(120)으로 차례로 공급될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로서, 제4 열교환기(HX4)가 생략될 수 있으며, 이 경우 제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제3 온수는 온수 이송라인(L23, L24=L25)을 통해 제3 열교환기(HX3) 및 온수 저장 유닛(120)으로 차례로 공급될 수 있다. 다른 예로서, 제3 열교환기(HX3) 및 제4 열교환기(HX4)가 모두 생략될 수 있으며, 이 경우 제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제3 온수는 온수 이송라인(L23=L24=L25)을 통해 온수 저장 유닛(120)으로 직접 공급될 수 있다. The third hot water discharged from the second heat exchanger HX2 passes through hot water transfer lines L23, L24, and L25 to a third heat exchanger HX3, a fourth heat exchanger HX4, and a hot water storage unit 120. ) can be supplied sequentially. However, the present invention is not limited thereto. As an example, the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted. In this case, the third hot water discharged from the second heat exchanger (HX2) passes through the hot water transfer line (L23, L24 = L25) to the third heat exchanger ( HX3) and the hot water storage unit 120 may be sequentially supplied. As another example, both the third heat exchanger (HX3) and the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted. In this case, the third hot water discharged from the second heat exchanger (HX2) is supplied to the hot water transfer line (L23=L24). =L25) may be directly supplied to the hot water storage unit 120.

또한, 제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제1-6 작동유체는 작동유체 이송라인(L36, L37, L38)을 통해 제3 열교환기(HX3), 제4 열교환기(HX4) 및 응축 유닛(160)으로 차례로 공급될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로서, 제4 열교환기(HX4)가 생략될 수 있으며, 이 경우 제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제1-6 작동유체는 작동유체 이송라인(L36, L37=L38)을 통해 제3 열교환기(HX3) 및 응축 유닛(160)으로 차례로 공급될 수 있다. 다른 예로서, 제3 열교환기(HX3) 및 제4 열교환기(HX4)가 모두 생략될 수 있으며, 이 경우 제2 열교환기(HX2)에서 배출된 상기 제1-6 작동유체는 작동유체 이송라인(L36=L37=L38)을 통해 응축 유닛(160)으로 직접 공급될 수 있다.In addition, the first to sixth working fluids discharged from the second heat exchanger (HX2) are condensed through the third heat exchanger (HX3), the fourth heat exchanger (HX4) and condensed through the working fluid transfer lines (L36, L37, L38). may be supplied in turn to unit 160 . However, the present invention is not limited thereto. As an example, the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted. In this case, the first to sixth working fluids discharged from the second heat exchanger (HX2) are removed through the working fluid transfer lines (L36, L37=L38). It may be supplied sequentially to the 3 heat exchanger (HX3) and the condensation unit (160). As another example, both the third heat exchanger (HX3) and the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted, and in this case, the 1-6 working fluids discharged from the second heat exchanger (HX2) are transferred to the working fluid transfer line. It can be directly supplied to the condensation unit 160 through (L36 = L37 = L38).

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 제3 열교환기(HX3)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include a third heat exchanger HX3.

제3 열교환기(HX3)는 제2 열교환기(HX2)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L36)을 통해 제3 열교환기(HX3)로 공급된 상기 제1-6 작동유체를 제2 열교환기(HX2)에서 배출되어 온수 이송라인(L23)을 통해 제3 열교환기(HX3)로 공급된 상기 제3 온수와 열교환시킴으로써 상기 제3 온수를 가열하여 제4 온수로 전환시키고, 상기 제1-6 작동유체를 냉각시켜 제1-7 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다. The third heat exchanger (HX3) transfers the 1-6 working fluids discharged from the second heat exchanger (HX2) and supplied to the third heat exchanger (HX3) through the working fluid transfer line (L36) to the second heat exchanger ( The third hot water is heated and converted into fourth hot water by exchanging heat with the third hot water discharged from HX2 and supplied to the third heat exchanger HX3 through the hot water transfer line L23, and the first to sixth operations It may be configured to cool the fluid and convert it to the 1-7 working fluids.

제3 열교환기(HX3)에서 배출된 상기 제4 온수는 온수 이송라인(L24, L25)을 통해 제4 열교환기(HX4) 및 온수 저장 유닛(120)으로 차례로 공급될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4 열교환기(HX4)가 생략될 수 있으며, 이 경우 제3 열교환기(HX3)에서 배출된 상기 제4 온수는 온수 이송라인(L24=L25)을 통해 온수 저장 유닛(120)으로 직접 공급될 수 있다. The fourth hot water discharged from the third heat exchanger HX3 may be sequentially supplied to the fourth heat exchanger HX4 and the hot water storage unit 120 through hot water transfer lines L24 and L25. However, the present invention is not limited thereto. For example, the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted. In this case, the fourth hot water discharged from the third heat exchanger (HX3) passes through the hot water transfer line (L24=L25) to the hot water storage unit 120. can be supplied directly.

또한, 제3 열교환기(HX3)에서 배출된 상기 제1-7 작동유체는 작동유체 이송라인(L37, L38)을 통해 제4 열교환기(HX4) 및 응축 유닛(160)으로 차례로 공급될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제4 열교환기(HX4)가 생략될 수 있으며, 이 경우 제3 열교환기(HX3)에서 배출된 상기 제1-7 작동유체는 작동유체 이송라인(L37=L38)을 통해 응축 유닛(160)으로 직접 공급될 수 있다.In addition, the first to seventh working fluids discharged from the third heat exchanger HX3 may be sequentially supplied to the fourth heat exchanger HX4 and the condensation unit 160 through the working fluid transfer lines L37 and L38. . However, the present invention is not limited thereto. For example, the fourth heat exchanger (HX4) may be omitted. In this case, the working fluids 1-7 discharged from the third heat exchanger (HX3) pass through the working fluid transfer line (L37=L38) to the condensation unit. It can be fed directly to (160).

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 제4 열교환기(HX4)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include a fourth heat exchanger HX4.

제4 열교환기(HX4)는 제3 열교환기(HX3)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L37)을 통해 제4 열교환기(HX4)로 공급된 상기 제1-7 작동유체를 제3 열교환기(HX3)에서 배출되어 온수 이송라인(L24)을 통해 제4 열교환기(HX4)로 공급된 상기 제4 온수와 열교환시킴으로써 상기 제4 온수를 가열하여 제5 온수로 전환시키고, 상기 제1-7 작동유체를 냉각시켜 제1-8 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다. The fourth heat exchanger (HX4) transfers the 1-7 working fluid discharged from the third heat exchanger (HX3) and supplied to the fourth heat exchanger (HX4) through the working fluid transfer line (L37) to the third heat exchanger ( The fourth hot water is heated and converted into fifth hot water by exchanging heat with the fourth hot water discharged from HX3 and supplied to the fourth heat exchanger HX4 through the hot water transfer line L24, and the operation 1-7 It may be configured to cool the fluid and convert it to 1-8 working fluids.

제4 열교환기(HX4)에서 배출된 상기 제4 온수는 온수 이송라인(L25)을 통해 온수 저장 유닛(120)으로 재공급될 수 있다.The fourth hot water discharged from the fourth heat exchanger HX4 may be re-supplied to the hot water storage unit 120 through the hot water transfer line L25.

또한, 제4 열교환기(HX4)에서 배출된 상기 제1-8 작동유체는 작동유체 이송라인(L38)을 통해 후술하는 응축 유닛(160)으로 공급될 수 있다.In addition, the first to eighth working fluids discharged from the fourth heat exchanger HX4 may be supplied to a condensing unit 160 to be described later through a working fluid transfer line L38.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 응축 유닛(160)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include a condensation unit 160 .

응축 유닛(160)은 제4 열교환기(HX4)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L38)을 통해 응축 유닛(160)으로 공급된 상기 제1-8 작동유체를 땅속(ER)에서 땅위로 올라와 작동유체 이송라인(L41)을 통해 응축 유닛(160)으로 공급된 제3 작동유체와 열교환시킴으로써 응축시켜 제1-9 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다.The condensing unit 160 operates by raising the 1-8 working fluids discharged from the fourth heat exchanger HX4 and supplied to the condensing unit 160 through the working fluid transfer line L38 from the ground ER to the ground. It may be configured to be condensed by heat exchange with the third working fluid supplied to the condensing unit 160 through the fluid transfer line (L41) and converted into first to ninth working fluids.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 팽창 유닛(170)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include an expansion unit 170 .

팽창 유닛(170)은 응축 유닛(160)에서 배출되어 작동유체 이송라인(L39)을 통해 팽창 유닛(170)으로 공급된 상기 제1-9 작동유체를 팽창시켜, 작동유체 이송라인(L40)을 통해 증발 유닛(140)으로 공급되는 상기 제2 작동유체로 전환시키도록 구성될 수 있다.The expansion unit 170 expands the first to ninth working fluids discharged from the condensing unit 160 and supplied to the expansion unit 170 through the working fluid transfer line L39, thereby forming the working fluid transfer line L40. It may be configured to be converted into the second working fluid supplied to the evaporation unit 140 through.

팽창 유닛(170)에서 배출된 후 증발 유닛(140)으로 공급되는 제2 작동유체는 응축 유닛(160)에서 배출된 후 팽창 유닛(170)으로 공급되는 상기 제1-9 작동유체보다 낮은 온도를 가질 수 있다.The second working fluid discharged from the expansion unit 170 and then supplied to the evaporation unit 140 has a lower temperature than the first to ninth working fluids supplied to the expansion unit 170 after being discharged from the condensation unit 160. can have

예를 들어, 팽창 유닛(170)은 팽창 밸브일 수 있다.For example, expansion unit 170 may be an expansion valve.

응축 유닛(160)으로 공급되는 상기 제3 작동유체는, 지열에 의해, 당해 응축 유닛(160)으로 공급되는 상기 제1-8 작동유체보다 낮은 온도로 유지될 수 있다.The third working fluid supplied to the condensing unit 160 may be maintained at a lower temperature than the first to eighth working fluids supplied to the condensing unit 160 by geothermal heat.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 제3 작동유체를 땅속(ER)에서부터 땅위로 작동유체 이송라인(L41)을 통해 응축 유닛(160)으로 펌핑하도록 구성된 펌프(P3)를 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection uses a pump P3 configured to pump the third working fluid from the ground ER to the condensing unit 160 through the working fluid transfer line L41 to the ground. can include more.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 작동유체 이송라인(L41) 외에 작동유체 이송라인(L42)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using sunlight collection heat may further include a working fluid transfer line L42 in addition to the working fluid transfer line L41.

작동유체 이송라인(L41, L42)은 상기 제3 작동유체를 땅속(ER)에서부터 땅위로 끌어올려 응축 유닛(160)을 통과시킨 후 다시 땅속(ER)으로 내려보내도록 구성될 수 있다.The working fluid transfer lines (L41, L42) may be configured to raise the third working fluid from the ground (ER) to the ground, pass through the condensation unit 160, and then send it down to the ground (ER) again.

또한, 작동유체 이송라인(L41, L42)은 단열부(IS) 및 열전도부(CD)를 포함할 수 있다.In addition, the working fluid transfer lines L41 and L42 may include a heat insulating part IS and a heat conducting part CD.

단열부(IS)는 땅속(ER)의 상부 및 땅위에 위치할 수 있다. 예를 들어, 단열부(IS)는 작동유체 이송라인(L41, L42) 중 주변 땅속(ER)의 온도가 17℃를 초과하는 부분 및 땅위의 모든 부분에 설치될 수 있다.Insulation (IS) may be located above the ground (ER) and above the ground. For example, the heat insulation unit (IS) may be installed in all parts of the working fluid transfer lines (L41, L42) where the temperature of the surrounding ground (ER) exceeds 17 ° C. and on the ground.

열전도부(CD)는 땅속(ER)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 열전도부(CD)는 작동유체 이송라인(L41, L42) 중 주변 땅속(ER)의 온도가 17℃ 이하인 부분에 설치될 수 있다. 따라서, 열전도부(CD)는 15~17℃의 온도로 유지될 수 있다.The heat conduction unit (CD) may be located below the ground (ER). For example, the heat conduction unit (CD) may be installed in a part where the temperature of the surrounding ground (ER) is 17 ° C or less among the working fluid transfer lines (L41, L42). Therefore, the heat conductive part CD may be maintained at a temperature of 15 to 17°C.

작동유체 이송라인(L41, L42)의 내부를 흐르는 제3 작동유체는 열전도부(CD)에서 차가운 지열과 열교환되어 냉각된 후 단열부(IS)를 통과하여 응축 유닛(160)으로 공급될 수 있다. 이때, 상기 제3 작동유체는 단열부(IS)의 존재로 인하여 주변 땅속(ER) 및 공기에 의해 다시 가열되지 않고 열전도부(CD)에서 냉각된 상태 그대로 응축 유닛(160)으로 공급될 수 있다.The third working fluid flowing inside the working fluid transfer lines L41 and L42 is cooled by heat exchange with cold geothermal heat in the heat conduction unit CD, and then passed through the insulation unit IS to be supplied to the condensation unit 160. . At this time, the third working fluid may be supplied to the condensation unit 160 as it is cooled in the heat conduction unit (CD) without being heated again by the surrounding ground (ER) and air due to the existence of the insulation unit (IS). .

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 에너지 저장 유닛(180)을 더 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar heat collection may further include an energy storage unit 180 .

에너지 저장 유닛(180)은 증기 발전 유닛(130)에서 생산된 전기를 저장하도록 구성될 수 있다.The energy storage unit 180 may be configured to store electricity produced by the steam power generation unit 130 .

또한, 에너지 저장 유닛(180)은 생략될 수 있으며, 이 경우 에너지 저장 유닛(180)은 증기 발전 유닛(130)에서 생산된 전기를 외부로 전송(송전)하도록 구성될 수 있다.Also, the energy storage unit 180 may be omitted, and in this case, the energy storage unit 180 may be configured to transmit (transmit) electricity generated in the steam power generation unit 130 to the outside.

또한, 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템(100)은 증기 발전 유닛(130)에서 생산된 전기(즉, 신재생에너지)를 단독으로, 또는 외부 전력(화석연료 및/또는 원자력 기반 에너지)과 함께 태양광 발전 및 열 수집 유닛(110)의 유입전력(예를 들어, 펌프(P1, P2), 3방향 밸브(V) 및/또는 예열기의 가동 전력)으로 사용하도록 구성될 수 있다.In addition, the temperature difference power generation system 100 using solar collected heat uses electricity (that is, renewable energy) produced by the steam power generation unit 130 alone or with external power (fossil fuel and/or nuclear power-based energy). Together, they may be configured to be used as input power of the photovoltaic power generation and heat collection unit 110 (eg, operation power of the pumps P1 and P2, the three-way valve V and/or the preheater).

상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체, 상기 제2 작동유체 및 상기 제3 작동유체 중 적어도 하나는 HFC계 작동유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체, 상기 제2 작동유체 및 상기 제3 작동유체 중 적어도 하나는 R32일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.At least one of the 1-1 working fluid to the 1-9 working fluid, the second working fluid, and the third working fluid may include an HFC-based working fluid. For example, at least one of the 1-1 working fluid to the 1-9 working fluid, the second working fluid, and the third working fluid may be R32, but the present invention is not limited thereto.

이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the drawings above, but this is only exemplary, and those skilled in the art can understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. There will be. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the appended claims.

100: 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템
110: 태양광 발전 및 열 수집 유닛 111: 태양광 발전 및 열 수집 패널
112: 인버터 113: 열교환기
120: 온수 저장 유닛 130: 증기 발전 유닛
140: 증발 유닛 150: 압축 유닛
160: 응축 유닛 170: 팽창 유닛
180: 에너지 저장 유닛 L11~L14: 열매체 이송라인
P1~P3: 펌프 HX1~HX4: 열교환기
L21~L25: 온수 이송라인 IS: 단열부
CD: 열전도부 ER: 땅속
L31~L40, L41, L42: 작동유체 이송라인
100: Temperature difference power generation system using solar heat collection
110: solar power generation and heat collection unit 111: solar power generation and heat collection panel
112: inverter 113: heat exchanger
120: hot water storage unit 130: steam power generation unit
140: evaporation unit 150: compression unit
160: condensation unit 170: expansion unit
180: energy storage unit L11 to L14: heat medium transfer line
P1~P3: Pump HX1~HX4: Heat exchanger
L21~L25: hot water transfer line IS: insulation
CD: heat conductor ER: underground
L31~L40, L41, L42: Working fluid transfer line

Claims (19)

태양의 빛 에너지를 전기에너지와 열에너지로 변환시키도록 구성된 태양광 발전 및 열 수집 유닛;
상기 열에너지를 회수하여 얻은 온수를 저장하도록 구성된 온수 저장 유닛;
상기 온수 저장 유닛에서 배출된 제1 온수와 제1-1 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 온수를 냉각시켜 제2 온수로 전환시키고 상기 제1-1 작동유체를 가열하여 제1-2 작동유체로 전환시키도록 구성된 제1 열교환기; 및
상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체를 이용하여 전기를 생산하도록 구성된 증기 발전 유닛을 포함하고,
상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제1-2 작동유체는 상기 증기 발전 유닛을 통과하여 제1-3 작동유체로 전환되도록 구성되고,
상기 증기 발전 유닛에서 배출된 상기 제1-3 작동유체와 별도의 제2 작동유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 작동유체를 증발시켜 상기 제1 열교환기로 공급되는 상기 제1-1 작동유체로 전환시키도록 구성된 증발 유닛을 더 포함하고, 상기 제1-3 작동유체는 상기 증발 유닛을 통과하여 제1-4 작동유체로 전환되도록 구성되고,
상기 증발 유닛에서 배출된 상기 제1-4 작동유체를 압축시킴으로써 상기 제1-4 작동유체를 가압 및 가열하여 제1-5 작동유체로 전환시키도록 구성된 압축 유닛을 더 포함하고,
상기 압축 유닛에서 배출된 상기 제1-5 작동유체를 상기 제1 열교환기에서 배출된 상기 제2 온수와 열교환시킴으로써 상기 제2 온수를 가열하여 제3 온수로 전환시키고 상기 제1-5 작동유체를 냉각시켜 제1-6 작동유체로 전환시키도록 구성된 제2 열교환기를 더 포함하고,
상기 제2 열교환기에서 배출된 상기 제1-6 작동유체를 상기 제2 열교환기에서 배출된 상기 제3 온수와 열교환시킴으로써 상기 제3 온수를 가열하여 제4 온수로 전환시키고 상기 제1-6 작동유체를 냉각시켜 제1-7 작동유체로 전환시키도록 구성된 제3 열교환기를 더 포함하고,
상기 제3 열교환기에서 배출된 상기 제1-7 작동유체를 상기 제3 열교환기에서 배출된 상기 제4 온수와 열교환시킴으로써 상기 제4 온수를 가열하여 제5 온수로 전환시키고 상기 제1-7 작동유체를 냉각시켜 제1-8 작동유체로 전환시키도록 구성된 제4 열교환기를 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
a photovoltaic power generation and heat collection unit configured to convert sunlight energy into electrical energy and thermal energy;
a hot water storage unit configured to store hot water obtained by recovering the thermal energy;
By exchanging heat between the first hot water discharged from the hot water storage unit and the 1-1 working fluid, the first hot water is cooled and converted into second hot water, and the 1-1 working fluid is heated to obtain the 1-2 working fluid. a first heat exchanger configured to convert; and
And a steam power generation unit configured to generate electricity using the 1-2 working fluid discharged from the first heat exchanger,
The 1-2 working fluid discharged from the first heat exchanger is configured to pass through the steam power generation unit and be converted into the 1-3 working fluid,
By heat-exchanging the 1-3 working fluid and the second working fluid discharged from the steam power generation unit, the second working fluid is evaporated and converted into the 1-1 working fluid supplied to the first heat exchanger. Further comprising an evaporation unit configured, wherein the 1-3 working fluid passes through the evaporation unit and is configured to be converted into a 1-4 working fluid,
Further comprising a compression unit configured to pressurize and heat the 1-4 working fluid by compressing the 1-4 working fluid discharged from the evaporation unit to convert it into a 1-5 working fluid,
The first to fifth working fluid discharged from the compression unit is heat-exchanged with the second hot water discharged from the first heat exchanger to heat the second hot water and convert it into third hot water, and the first to fifth working fluid Further comprising a second heat exchanger configured to cool and convert the first to sixth working fluids,
By exchanging heat with the third hot water discharged from the second heat exchanger, the first to sixth working fluid discharged from the second heat exchanger heats the third hot water and converts it into fourth hot water, and the first to sixth operation fluid is heated. Further comprising a third heat exchanger configured to cool the fluid and convert it to 1-7 working fluids;
The fourth hot water is heated and converted into fifth hot water by exchanging heat with the fourth hot water discharged from the third heat exchanger with the 1-7 working fluid discharged from the third heat exchanger, A temperature difference power generation system using solar light collection heat further comprising a fourth heat exchanger configured to cool the fluid and convert it to the first to eighth working fluids.
제1항에 있어서,
상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛은 태양광 발전 및 열 수집 패널, 상기 태양광 발전 및 열 수집 패널에서 생성된 직류 전기를 교류 전기로 변환시키도록 구성된 인버터, 및 상기 태양광 발전 및 열 수집 패널에서 생성된 열을 온수로 회수하도록 구성된 열교환기를 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
The photovoltaic power generation and heat collection unit includes a photovoltaic power generation and heat collection panel, an inverter configured to convert DC electricity generated by the photovoltaic power generation and heat collection panel into alternating current electricity, and the photovoltaic power generation and heat collection panel. A temperature difference power generation system using solar collected heat including a heat exchanger configured to recover generated heat as hot water.
제1항에 있어서,
상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛과 상기 온수 저장 유닛 사이에 예열기를 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
A temperature difference power generation system using solar heat collection further comprising a preheater between the photovoltaic power generation and heat collection unit and the hot water storage unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제4 열교환기에서 배출된 상기 제1-8 작동유체를 제3 작동유체와 열교환시킴으로써 응축시켜 제1-9 작동유체로 전환시키도록 구성된 응축 유닛을 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
and a condensation unit configured to condense the first to eighth working fluids discharged from the fourth heat exchanger by exchanging heat with a third working fluid to convert them into first to ninth working fluids. system.
제10항에 있어서,
상기 응축 유닛에서 배출된 상기 제1-9 작동유체를 팽창시켜 상기 증발 유닛으로 공급되는 상기 제2 작동유체로 전환시키도록 구성된 팽창 유닛을 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 10,
The system further comprises an expansion unit configured to expand the first to ninth working fluids discharged from the condensation unit and convert them into the second working fluid supplied to the evaporation unit.
제10항에 있어서,
상기 응축 유닛으로 공급되는 제3 작동유체는, 지열에 의해, 상기 응축 유닛으로 공급되는 상기 제1-8 작동유체보다 낮은 온도로 유지되는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 10,
The third working fluid supplied to the condensing unit is maintained at a lower temperature than the first to eighth working fluids supplied to the condensing unit by geothermal heat.
제12항에 있어서,
상기 제3 작동유체를 땅속에서부터 땅위로 끌어올려 상기 응축 유닛을 통과시킨 후 다시 땅속으로 내려보내도록 구성된 작동유체 이송라인을 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 12,
The temperature difference power generation system using solar light collection heat further comprising a working fluid transfer line configured to raise the third working fluid from the ground to the ground, pass through the condensation unit, and then send the third working fluid down to the ground.
제13항에 있어서,
상기 작동유체 이송라인은 땅속의 상부 및 땅위에 위치하는 단열부 및 땅속의 하부에 위치하는 열전도부를 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 13,
The working fluid transfer line is a temperature difference power generation system using solar light collection heat including an insulation part located above and above the ground and a heat conduction part located below the ground.
제14항에 있어서,
상기 온수 저장 유닛에 저장된 온수는 70~80℃의 온도로 유지되고, 상기 작동유체 이송라인의 상기 열전도부는 15~17℃의 온도로 유지되는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 14,
The hot water stored in the hot water storage unit is maintained at a temperature of 70 to 80 ° C, and the heat conducting part of the working fluid transfer line is maintained at a temperature of 15 to 17 ° C.
제1항에 있어서,
상기 증기 발전 유닛은 터빈 및 이에 연결된 교류발전기를 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
The steam power generation unit is a temperature difference power generation system using solar heat collection comprising a turbine and an alternator connected thereto.
제1항에 있어서,
상기 증기 발전 유닛에서 생산된 전기를 저장하도록 구성된 에너지 저장 유닛을 더 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
A temperature difference power generation system using solar heat collection further comprising an energy storage unit configured to store electricity generated by the steam power generation unit.
제1항에 있어서,
상기 증기 발전 유닛에서 생산된 전기를 단독으로 또는 외부 전력과 함께 상기 태양광 발전 및 열 수집 유닛의 유입전력으로 사용하도록 구성된 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 1,
A temperature difference power generation system using solar heat collection configured to use the electricity generated by the steam power generation unit alone or together with external power as input power of the photovoltaic power generation and heat collection unit.
제11항에 있어서,
상기 제1-1 작동유체 내지 상기 제1-9 작동유체, 상기 제2 작동유체 및 상기 제3 작동유체 중 적어도 하나는 HFC계 작동유체를 포함하는 태양광 수집열을 이용한 온도차 발전 시스템.
According to claim 11,
At least one of the 1-1 working fluid to the 1-9 working fluid, the second working fluid, and the third working fluid includes a HFC-based working fluid.
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