KR20100118549A - 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템 - Google Patents

풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20100118549A
KR20100118549A KR1020100100732A KR20100100732A KR20100118549A KR 20100118549 A KR20100118549 A KR 20100118549A KR 1020100100732 A KR1020100100732 A KR 1020100100732A KR 20100100732 A KR20100100732 A KR 20100100732A KR 20100118549 A KR20100118549 A KR 20100118549A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seawater
currents
wave
power
wind
Prior art date
Application number
KR1020100100732A
Other languages
English (en)
Inventor
김승수
박훈재
황인기
Original Assignee
넥스탑 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 넥스탑 주식회사 filed Critical 넥스탑 주식회사
Publication of KR20100118549A publication Critical patent/KR20100118549A/ko

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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/24—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy to produce a flow of air, e.g. to drive an air turbine
    • 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
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/266—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy to compress air
    • 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
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • 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
    • F03B7/00—Water wheels
    • 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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/008—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations the wind motor being combined with water energy converters, e.g. a water turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/30—Application in turbines
    • F05B2220/32—Application in turbines in water turbines
    • 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
    • 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
    • Y02E10/70—Wind 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
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

풍력에 의한 해수압축기; 조류, 해류, 및 파력에 의한 해수압축기: 파력에 의한 공기압축기; 및 수차발전기를 포함하는 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.
따라서 본 발명에 의하면 해수압축기, 조류, 해류, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하고, 압축해수를 가압물탱크에 동시에 또는 상보적으로 공급함에 따라 파고의 비균일성과 무관하게 보다 효율적으로 해수를 수차발전기에 공급할 수 있고, 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하여 이루어짐에 따라, 상기 파력에 의한 공기압축기에 의해 가압물탱크에 저장된 해수의 상부를 가압함으로써, 저수위에서도 고압의 해수를 수차발전기에 공급하여 균일한 발전이 가능한 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템을 얻을 수 있다.

Description

풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템 {power generation system using wind force, tide, oceanic current, and wave-force}
본 발명은 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하고, 가압물탱크에 압축공기와 압축해수를 공급함에 따라 파고의 비균일성과 무관하게 고압의 유체를 수차발전기에 공급하여 일정한 전력생산이 가능한 파력 발전 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 현재 에너지원 단위(국내 총생산당 소비에너지)가 세계에서 가장 높은 수준이며, 에너지 국외 의존도는 전체 사용량의 97%(한겨레 2004년 9월 20일자)이고, 대부분이 화석연료 및 핵발전에 의한 것이다. 그리고 재생에너지는 전체 사용량의 2%이하에 불과한 실정이다. 이와 같이 현재 환경을 고려한 에너지 사용에 관한 필요성이 급격히 부각되고 있는 실정에서 재생에너지 개발은 선택이 아닌 필수적인 상황이다.
이를 위한 재생 에너지로서 태양열, 풍력, 및 조력의 에너지가 개발되고 있으나, 태양열의 경우 일조시간에만 집광이 가능하고, 아침 및 저녁에는 효율이 10%로 감소되고 기상악후로 인해 효율은 20% 감소되고, 풍력의 경우 국내의 지리적 여건상 효율성이 많이 떨어지고, 규칙적이지 못해 전력발생에 적절하지 못하고, 조력의 경우 국내의 지리적 여건을 반영하여 파력에너지와 함께 국내 적용이 적합한 재생에너지로 판단되나 조수 간만의 차를 이용하므로 얻어질 수 있는 에너지가 충분하지 못한 문제점을 지니고 있다.
이에 반하여, 파력 에너지는 태양에너지와 함께 아무리 사용하여도 고갈되지 않는 무한청정 에너지라고 할 수 있다. 그리고 인류의 미래를 위한 대체 에너지원으로서의 큰 기대에 의해 가용에너지 추출방법에 대한 연구가 오랫동안 수행되어 왔고, 많은 장점을 지니고 있어 선진국에서도 활발한 개발이 이루어지고 있다.
또한, 현존하는 발전 시스템 중에서 발전효율이 가장 높은 시스템은 수차발전이다. 그리고 상기 수차발전은 물의 위치에너지 즉, 수두차×유량을 수차(프란시스수차, 펠턴수차등)를 이용하여 95%이상의 효율로 전기에너지로 바꾼다. 그러나 예측가능성과 지속성이 있는 위치에너지의 확보가 어려워 가동효율이 저하되고 댐 건설비 등 많은 비용이 소요되며, 환경문제 또한 발생된다.
상기 수차발전을 구현하기 위한 동력의 하나로 파력에너지는 고갈되지 않는 무한청정 에너지라고 할 수 있으며, 이를 이용한 발전장치는 해안으로부터 충분히 먼 곳에 설치되고, 태양 에너지나 풍력 에너지에 비하여 보다 예측가능하며 전력망을 이용하여 급송할 수 있어 수익성이 높다. 이에 더하여 파력 에너지의 강점은 고전력 밀도를 가진다는 것이며 대양에 존재하는 풍력 에너지까지 포함하는 파력을 더욱 쉽고 싸게 집적할 수 있다.
상기의 이점으로 인해 파력에너지를 이용한 발전기는 다양하게 개발되고 있으나 효율이 낮고 전력생산 대비 설치비가 매우 커서 실용화에 어려움이 있으며, 효과적으로 구현하기 위해서는 지리적 여건뿐만 아니라, 기술적으로도 많은 점을 보완하여야 하고, 그 구조 또한 매우 복잡하여 유지 및 보수에 비용이 많이 든다는 문제점을 지니고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기를 포함하고, 압축해수를 가압물탱크에 동시에 또는 상보적으로 공급함에 따라 파고의 비균일성과 무관하게 수차발전기에 공급할 수 있는 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하여 이루어짐에 따라, 상기 파력에 의한 공기압축기에 의해 가압물탱크에 저장된 해수의 상부를 가압함으로써, 저수위에서도 고압의 해수를 수차발전기에 공급하여 균일한 발전이 가능한 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 풍력, 조류, 해류 및 파력에 의해 고압의 해수가 공급되는 수차발전기에 전력변환기, 수소 산소 발생장치, 수소저장탱크, 산소저장탱크, 연료전지, 변전 및 송전반, 및 전력송출선을 더 포함함으로써, 수차발전기에서 발생된 전력은 전력변환기 및 수소 산소 발생장치를 통해 각각 수소 및 산소로 수소저장탱크 및 산소저장탱크에 저장되고, 저장된 상기 수소 및 산소를 이용하여 연료전지에서 전기를 생산하여 변전, 송전반, 및 전력송출선을 통해 전기공급이 가능한 발전시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 풍력에 의한 해수압축기: 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기: 파력에 의한 공기압축기; 및 수차발전기를 포함하는 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해류, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하고, 압축해수를 가압물탱크에 동시에 또는 상보적으로 공급함에 따라 파고의 비균일성과 무관하게 수차발전기에 공급할 수 있고, 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해류, 및 파력에 의한 해수압축기, 파력에 의한 공기압축기를 포함하여 이루어짐에 따라, 상기 파력에 의한 공기압축기에 의해 가압물탱크에 저장된 해수의 상부를 가압함으로써, 저수위에서도 고압의 해수를 수차발전기에 공급하여 균일한 발전이 가능한 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템을 제공하고, 풍력, 조류, 해류 및 파력에 의해 고압의 해수가 공급되는 수차발전기에 전력변환기, 수소 산소 발생장치, 수소저장탱크, 산소저장탱크, 연료전지, 변전 및 송전반, 및 전력송출선을 더 포함함으로써, 수차발전기에서 발생된 전력은 전력변환기 및 수소 산소 발생장치를 통해 각각 수소 및 산소로 수소저장탱크 및 산소저장탱크에 저장되고, 저장된 상기 수소 및 산소를 이용하여 연료전지에서 전기를 생산하여 변전 및 송전반, 및 전력송출선을 통해 전기공급이 가능한 발전시스템을 제공하는 효과를 갖는다.
도1은 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 개략적인 개념도.
도2는 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 개략적인 구성도.
도3는 도2의 파력에 의한 공기압축기를 개략적으로 나타낸 단면도.
도4은 도2의 파력에 의한 해수압축기를 개략적으로 나타낸 단면도.
도5는 도2의 조류,해류 및 파력을 이용한 해수압축기를 개략적으로 나타낸 것으로, 도5의 (a)는 해수방향에 따른 해수압축기의 사용상태도이고, 도5의 (b)는 파력에 의한 해수압축기의 사용상태도.
도6은 도5에 나타낸 회전해수압축유닛을 개략적으로 나타낸 분해 사시도.
도7은 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 다른실시예에 대한 개략적인 구성도.
이하, 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기의 바람직한 구체예에 대한 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 개략적인 개념도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 파력 발전시스템은 풍력에 의한 해수압축기(100), 조류, 해류 및 파력에 의한 해수압축기(200), 파력에 의한 공기압축기(300), 및 상기 압축기들로부터 해수가 공급되는 가압물탱크(410)와 수차발전기(420)를 포함하는 발전기(400)를 포함한다.
상기 풍력에 의한 해수압축기(100)는 풍력에 의해 회전되는 회전체(110)와, 상기 회전체에 의해 연동되어 해수를 공급하기 위한 로터리 베인펌프(120)를 포함하여 이루어진다. 그리고 풍력에 의한 회전체가 회전될 경우, 회전체의 하부로 연결된 축을 통해 로터리 베인펌프의 베인(vane)은 회전되고, 이에 의해 해수는 압축이송되어 가압물탱크(410)에 저장된다.
상기 조류, 해류 및 파력에 의한 해수압축기(200)는 조류와 해류에 의해 회전되는 회전해수압축유닛과, 파력에 의해 상하이동되는 피스톤유닛을 포함하고, 상기 회전해수압축유닛 및 피스톤유닛에 의해 해수는 압축이송되어 가압물탱크(410)에 저장된다.
상기 파력에 의한 공기압축기(300)는 파력에 의해 부이형 피스톤이 상하이동되며 압축공기가 발생되고, 상기 압축공기는 가압물탱크(410)에 공급된다.
이와 같이 이루어짐에 따라, 풍력에 의한 해수압축기(100)와 조류, 해류 및 파력에 의한 해수압축기(200)를 통해 가압물탱크(410)에 해수가 공급됨에 따라, 동시에 또는 상보적으로 해수가 공급되고, 상기 파력에 의한 공기압축기에 의해 가압물탱크에 저장된 해수의 상부를 가압함으로써, 저수위에서도 고압의 해수를 수차발전기(420)에 공급함에 따라 균일한 발전이 가능하게 된다.
도2는 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 개략적인 구성도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 발전시스템은 풍력에 의한 해수압축기(미도시), 파력에 의한 공기압축기(300), 조류, 해류 및 파력에 의한 해수압축기(200), 고압공기탱크(330), 공기압조절밸브(340), 과압공기배출밸브(350), 가압물탱크(410), 수차발전기(420), 공급해수조절밸브(430), 전력변환기(510), 수소 산소 발생장치(520), 수소저장탱크(530), 산소저장탱크(540), 연료전지(550), 변전 및 송전반(560), 전력송출선(570) 및 해양구조물을 포함한다.
이와 같이 이루어지고, 조류, 해류 및 파력에 의해 상기 해수압축기(200)는 가압물탱크(410)에 해수를 공급하고, 풍력에 의한 해수압축기(미도시)에 의해 가압물탱크(410)에 의해 해수를 공급하고, 상기 공기압축기(300)에 의해 발생된 압축공기는 고압공기탱크(330)에 저장되고, 공기압조절밸브(340)에 의해 일정압으로 가압물탱크(410)에 압축공기를 공급하고, 상기 압축공기에 의해 가압된 해수가 수차발전기(420)에 공급됨에 따라 저수위에서도 고압의 해수 공급이 가능하고, 공급해수조절밸브(430)에 의해 일정량이 수차발전기(420)에 공급됨에 따라 일정량의 균일한 전력생산이 가능하게 된다.
또한 상기 수차발전기에 의해 발생된 전력은 전력변환기(510) 및 수소 산소 발생장치(520)를 통해 각각 수소 및 산소로 수소저장탱크(530) 및 산소저장탱크(540)에 저장된다. 또한, 저장된 수소 및 산소를 이용하여 연료전지(550)에서 전기를 생산하여 변전 및 송전반(560), 및 전력송출선(570)를 통해 전기의 공급이 가능하게 된다.
도3은 도2의 파력에 의한 공기압축기를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도3의 (a)는 부이형 피스톤(310)이 최대하강된 상태를 나타낸 것이고, 도3의 (b)는 부이형피스톤(310)이 최대상승된 상태를 나타낸 것이다.
도3에 나타낸 바와 같이, 상기 공기압축기(300)는 부이형 피스톤(310) 및 피스톤 조립체(320)를 포함한다. 상기 부이형 피스톤(310)은 상측으로 형성된 공기흡입부, 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크밸브(311, 312), 해수 및 공기가 수용되는 가압실(319), 및 해수에서의 상하 습동에 적합한 습동재로 만들어진 슬라이딩 부싱(314)을 포함하고 상기 피스톤 조립체(320)에 상하 슬라이드이동이 가능하도록 장착된다.
또한, 상기 피스톤 조립체(320)는 해수 및 공기를 수용하기 위한 압축실(321)이 형성되고, 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크밸브(322, 323)가 장착된다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 공기압축기는 상기 부이형 피스톤(310)이 피스톤 조립체(320)에 장착되어 상하이동에 적합한 압력에서 충분히 밀봉(seal)되도록 장착되는 패킹을 더 포함한다.
이와 같이 이루어지고, 상기 부이형 피스톤(310)의 하강시 공기와 함께 해수가 가압실(319)로 유입된다. 이때 기체는 액체보다 빨리 흡입됨에 따라 공기는 해수보다 상대적으로 많은 량이 유입된다. 그리고 해수가 유입된 상태로 부이형 피스톤이 상승됨에 따라, 공기압축비는 극대화되고, 이에 발생된 압축공기는 가압실(319)를 통해 가압물탱크(410)로 공급된다.
또한 상기 부이형 피스톤(310)에서 부이의 형상은 원통형과 유선형으로 형성될 수 있으며, 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 유선형이 해류, 또는 조류에 의한 부하를 줄이고, 이에 의해 피스톤 조립체(320) 및 해양구조물의 내력을 향상시키기 때문이다. 또한 유선형 부이에는 방향키(미도시)가 장착되는 것이 바람직하다.
도4은 도2의 파력에 의한 해수압축기를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도4의 (a)는 부이형 피스톤(210)이 최대하강된 상태를 나타낸 것이고, 도4의 (b)는 부이형 피스톤(210)이 최대상승된 상태를 나타낸 것이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 상기 피스톤 유닛은 부이형 피스톤(210) 및 피스톤 조립체(230)를 포함한다. 상기 부이형 피스톤(210)은 파력에 의해 상하 왕복이동되고 해수를 흡입하기 위한 것으로, 해수가 수용되는 가압실(211)이 형성되며, 해수에서의 상하 습동에 적합한 습동재로 만들어진 슬라이딩 부싱(212)이 장착되고, 상기 슬라이딩 부싱에는 체크밸브(213)가 형성되고, 상기 피스톤 조립체(230)에 상하 슬라이드이동이 가능하도록 장착된다.
그리고, 상기 부이형 피스톤(210)은 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 유선형이 해류, 또는 조류에 의한 부하를 줄여 피스톤조립체(230) 및 해양구조물의 내력을 향상시키기 때문이다. 이에 더하여 유선형 부이에는 방향키가 부착되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피스톤 조립체(230)는 해수 및 공기를 수용하기 위한 압축실(231)이 형성되고, 체크밸브(232)가 형성된다. 그리고, 상기 부이형 피스톤(210) 및 피스톤 조립체(230)에는 상하이동에 적합하면서 사용압력에서 충분한 밀봉이 가능한 패킹이 장착되는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지고, 파고에 따라 부이형 피스톤(210)이 하강 될 경우, 가압실(211)로 해수가 유입되고, 부이형 피스톤이 상승 될 경우 상기 가압실(211)에 유입된 해수는 피스톤 조립체(230)의 압축실(231)로 이송되고 가압물탱크로 이송된다.
도5는 도2의 조류,해류 및 파력을 이용한 해수압축기를 개략적으로 나타낸 것으로, 도5의 (a)는 조류 및 해류의 방향에 따라 부이형 피스톤 및 회전해수압축유닛이 회전되어 구현되는 상태를 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 상기 회전해수압축유닛(220)은 부이형 피스톤(210)의 하부로 상기 피스톤 조립체(230)에 상하이동 가능하도록 장착된다. 그리고, 상기 조류 및 해류의 방향에 따라 부이형 피스톤 및 회전해수압축유닛은 회전된다.
또한, 도5의 (b)는 파고에 따라 부이형 피스톤(210) 및 회전해수압축유닛(220)이 상하로 이동되어 구현되는 상태를 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 회전해수압축유닛(220)은 복수개가 장착되고, 파고에 따라 상하이동되고, 해류 및 조류에 의해 블레이드가 회전이동되고 이에 연동되는 로터리 베인펌프에 의해 해수를 공급하기 위한 것다. 또한 해류 및 조류는 그 깊이에 따라 유속이 다르고, 상기 복수개의 회전해수압축유닛(220)는 각각의 유속에 따라 회전되어 효율적으로 해수를 공급하게 된다.
상술된 바와 같이 도5에 나타낸 회전해수압축유닛(220)은 부이형 피스톤과 동시에 해수를 공급할 수 있도록 피스톤 조립체에 장착되어 구현되는 일례를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 회전해수압축유닛(220)은 별도의 구조물에 장착되어 독립적으로 해수를 공급할 수도 있다.
이하 회전해수압축유닛의 구체적인 구성 및 형상과 이에 따른 작용효과에 대하여 자세히 기술한다.
도6은 도5에 나타낸 회전해수압축유닛의 개략적인 분해 사시도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 상기 회전해수압축유닛(220)은 부이형 바디(221) 및 하나 이상의 회전체를 포함한다. 상기 부이형 바디(221)는 삽입공(226)이 형성되어 피스톤 조립체(230)에 상하이동 가능하도록 장착되고, 상기 피스톤 조립체의 가압실 또는 가압물탱크(230)에 직접 해수를 공급하기 위한 해수공급로(미도시)가 형성된다. 또한 상기 부이형 피스톤과 같이, 조류 및 해류에 의한 축의 부하를 감소시키기 위해 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 회전체는 회전운동에 의해 해수를 공급하기 위한 것으로써, 복수개의 블레이드(222), 회전체바디(223), 및 로터리 베인펌프(224)를 포함한다. 상기 복수개의 블레이드(222)는 회전체바디(223)의 외주방향을 따라 소정각으로 펼침 및 접힘 가능하게 장착되고, 조류 및 해류에 의해 펼쳐지고 접혀짐을 반복하며 상기 회전체바디(232)를 회전시킨다. 그리고 상기 회전체바디(223)에는 로터리 베인펌프(224)가 고정장착됨에 따라 상기 회전체바디의 회전에 의해 로터리 베인펌프(224)는 회전되며 해수를 공급한다.
상술된 바와 같이 회전해수압축유닛에 의해 공급되는 해수는 피스톤 조립체의 압축실로 공급되거나, 별도의 공급로를 통해 가압물탱크로 공급될 수 있다.
이와 같이 이루어지고, 도6에 나타낸 바와 같이 상기 회전체가 조류 및 해류에 의해 상기 블레이드(222)가 회전체의 외주면에서 소정각도로 펼쳐지고, 접혀짐을 반복하며 회전체바디(223)를 회전시키고, 이에 연동되어 로터리 베인펌프(224)는 회전된다. 이때 상기 블레이드의 크기 및 체적에 의해 베인펌프의 회전을 설정할 수 있다. 그리고 상기 로터리 베인펌프(224)에 의해 공급되는 해수는 피스톤 조립체(230)의 압축실(231) 또는 별도의 해수공급로를 통해 가압물탱크(410)로 공급될 수 있다. 상기 로터리 베인펌프(224)에 의한 해수공급은 본 발명에 따른 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템의 다른실시예에 대한 개략적인 구성도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발전시스템은 수차발전기에 연결되고, 수차발전기로부터 배출되는 폐수를 저장하고, 가압물탱크에 연결되는 물탱크(600)를 더 포함하고, 상기 물탱크(600)는 압축장치(미도시)에 의해 가압물탱크로 가압된 물을 공급함으로써, 해수로 인한 부식성과 이물질의 악영향의 문제점을 해소할 수 있다. 상기 물탱크에 의한 발전시스템 기술구현은 전술된 실시예와 병행하여 구현되거나 각각 단독으로 구현될 수 있고, 이는 본 발명에 따른 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있다.
상술된 바와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명은 풍력에 의한 해수압축기, 조류, 해수, 및 파력에 의한 해수압축기를 포함하고, 가압물탱크에 동시에 또는 상보적으로 해수가 공급됨에 따라 보다 효율적이고 균일하게 해수를 공급할 수 있으며, 상기 파력에 의한 공기압축기에 의해 가압물탱크에 저장된 해수의 상부를 가압함으로써, 저수위에서도 고압의 해수를 수차발전기에 공급할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 풍력에 의한 해수압축기
200 : 조류, 해류 및 파력에 의한 해수압축기
210 : 부이형 피스톤 220 : 회전해수압축유닛
230 : 피스톤 조립체 300 : 파력에 의한 공기압축기
310 : 부이형 피스톤 320 : 피스톤 조립체
400 : 발전기 410 : 가압물탱크
420 : 수차발전기

Claims (8)

  1. 풍력에 의해 해수를 공급하는 해수압축기:
    조류, 해류, 및 파력에 의해 해수를 공급하는 해수압축기:
    파력에 의해 압축공기를 제공하는 공기압축기; 및
    상기 해수압축기 및 공기압축기에 의해 고압의 해수가 공급되어 전력을 발생시키는 수차발전기를 포함하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수차발전기는 가압물탱크를 포함하고,
    상기 풍력에 의한 해수압축기와 조류, 해류, 및 파력에 의한 해수압축기에 의해 가압물탱크에 해수가 공급되고, 상기 공기압축기에 의해 압축공기를 공급하고, 압축공기가 해수의 상부를 가압함에 따라, 고압의 유체를 수차발전기에 공급하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 풍력에 의한 해수압축기는
    풍력에 의해 회전되는 회전체; 및
    상기 회전체의 회전에 연동되는 로터리 베인펌프를 포함하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조류, 해류, 및 파력에 의해 해수를 공급하는 해수압축기는
    파력에 의해 상하로 이동되고 해수를 흡입하는 부이형 피스톤과, 상기 부이형 피스톤이 상하이동 가능하도록 부이형 피스톤으로부터 해수가 유입되는 피스톤 조립체를 포함하고, 파력에 의한 부이형 피스톤의 상하이동으로 해수를 공급하는 피스톤유닛; 및
    해류 및 조류에 의한 회전이동으로 해수를 공급하는 회전해수압축유닛을 포함하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전해수압축유닛은
    파력에 의해 상하이동 가능하도록 장착되는 하나 이상의 부이형 바디; 및
    로터리 베인펌프, 상기 로터리 베인펌프가 장착되는 회전체바디, 및 회전체바디의 외주방향을 따라 소정각으로 펼침 및 접힘 가능하게 장착되는 복수개의 블레이드를 포함하고, 조류 및 해류에 의해 블레이드가 펼쳐지고 접혀짐에 따라 로터리 베인펌프를 회전시키고, 해수를 공급하고, 상기 부이형 바디에 회전가능하도록 장착되는 하나 이상의 회전체를 포함하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파력에 의해 압축공기를 제공하는 공기압축기는
    파력에 의해 상하 왕복이동되고, 해수 및 공기를 흡입하기 위한 부이형 피스톤; 및
    상기 부이형 피스톤이 상하이동 가능하도록 장착되고, 부이형 피스톤으로 부터 해수 및 공기가 유입되는 피스톤 조립체를 포함하고,
    상기 부이형 피스톤은 파력에 의해 상승될 경우, 부이형 피스톤 내부로 유입된 해수 및 공기는 피스톤 조립체로 이송되며 압축공기가 형성되고, 자중에 의해 하강될 경우, 부이형 피스톤으로 해수 및 공기가 유입되는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    전력변환기, 수소 산소 발생장치, 수소저장탱크, 산소저장탱크, 연료전지, 변전 및 송전반, 및 전력송출선을 더 포함하고, 수차발전기에서 발생된 전력은 전력변환기 및 수소 산소 발생장치를 통해 각각 수소 및 산소로 수소저장탱크 및 산소저장탱크에 저장되고, 저장된 상기 수소 및 산소를 이용하여 연료전지에서 전기를 생산하여 변전 및 송전반, 및 전력송출선을 통해 전기공급이 가능한
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수차발전기에 연결되고, 수차발전기로 부터 배출되는 폐수를 저장하고, 가압물탱크에 연결되는 물탱크를 더 포함하고, 상기 물탱크는 압축장치에 의해 가압물탱크로 가압된 물을 공급하는
    풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템.
KR1020100100732A 2006-05-30 2010-10-15 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템 KR20100118549A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060048990 2006-05-30
KR20060048990 2006-05-30

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070052899A Division KR101015205B1 (ko) 2006-05-30 2007-05-30 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100118549A true KR20100118549A (ko) 2010-11-05

Family

ID=39142028

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070052899A KR101015205B1 (ko) 2006-05-30 2007-05-30 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템
KR1020100100732A KR20100118549A (ko) 2006-05-30 2010-10-15 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070052899A KR101015205B1 (ko) 2006-05-30 2007-05-30 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR101015205B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104533698B (zh) * 2014-12-17 2017-01-11 西安理工大学 一种利用波浪能为风力机amd控制系统提供动力的方法
CN113187659B (zh) * 2021-04-28 2022-09-30 山东大学 一种风能、波浪能和潮流能复合式发电装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11351118A (ja) * 1998-06-10 1999-12-21 Masao Shinozaki 水を高いところから落とさず、低いところの水を利用し風力、空気の圧力、水の圧力を組み合わせ利用した発電装置
JP2003056459A (ja) * 2001-08-15 2003-02-26 Kenichi Toyama 空気浮力による水圧誘導力発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR101015205B1 (ko) 2011-02-18
KR20070115733A (ko) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110805524B (zh) 一种海上太阳能、风能和波浪能互补发电设备
DK3256716T3 (en) HYDROPNEUMATIC ENERGY STORAGE SYSTEM
CN103089533B (zh) 潮流能增压海水淡化及发电装置
CN102042158B (zh) 风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置
CN201810470U (zh) 一种利用波浪能和潮流能发电的组合装置
CN202926515U (zh) 浮体式波浪能海水淡化装置
CN106368891A (zh) 一种风能、海洋能综合发电装置
US20070145748A1 (en) Power generation system
CN103485971A (zh) 用于海洋孤岛波浪能发电装置
CN201874739U (zh) 风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置
CN101806273B (zh) 一种潮汐发电装置
KR20070115104A (ko) 파력을 이용한 공기압축기 및 이를 구비하는 발전시스템
CN104454357A (zh) 风能联合波浪能发电装置
EP1713979A2 (en) Wave energy plant for electricity generation
KR20100114875A (ko) 조류, 해류 및 파력을 이용한 해수압축기
US20190085814A1 (en) Energy Storage Process and System
KR101015205B1 (ko) 풍력, 조류, 해류 및 파력을 이용한 발전시스템
CN105927461B (zh) 一种聚波浪涡轮式发电装置
KR101037611B1 (ko) 조류, 해류 및 파력을 이용한 해수압축기
CN104389725A (zh) 一种利用气轮机的多浮子式波浪能装置
CN109306933A (zh) 海洋流动能气储存装置
US11952975B2 (en) Wave energy plant
CN217206714U (zh) 一种海上多能源互补发电集成系统
KR20130047227A (ko) 에너지 효율을 향상시키는 발전장치
CN202883226U (zh) 潮汐能发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
WITN Withdrawal due to no request for examination