KR20150019003A - A system for electricity generation and water desalination - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 발전 및 담수화 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to combined power generation and desalination systems.
발전장치는 일상에 필요한 전기 에너지를 생성하기 위한 장치로서, 환경 오염 유발 또는 환경 파괴의 우려가 있어 최근에는 태양열, 수력, 풍력 등 자연력을 이용한 친환경적인 발전장치의 개발이 장려되고 있다. Background Art [0002] Generating apparatuses are devices for generating electric energy necessary for daily use, and there is a fear of causing environmental pollution or environmental destruction. Recently, development of environmentally friendly power generation apparatus using natural power such as solar heat, water power, and wind power has been promoted.
그러나, 자연력을 이용한 발전장치의 경우 발전량을 예측하기 어려워 일정한 전력을 안정적으로 생산하기 어려운 경우가 많다. However, in the case of a power generation apparatus using natural power, it is difficult to predict a power generation amount, and it is often difficult to stably produce a constant power.
한편 근래 해수를 이용하여 담수를 생산하기 위한 다양한 기술들이 적용되고는 있으나 각 단위 기술별로 에너지 투입 대비 담수 생산에 소요되는 에너지(kwh/톤)양이 매우 커 비용 효과적인 담수 생산은 어려운 실정이다. Meanwhile, various technologies for producing fresh water using sea water have been applied recently, but it is difficult to produce cost effective freshwater because the amount of energy (kwh / ton) required for production of fresh water compared to energy input is very high.
따라서 자연력을 이용하여 보다 안정적으로 전력을 생산하고 이를 이용하여 담수를 생산하도록 하는 기술 간 융합을 통해 효율적인 복합 에너지 기술 개발의 필요성이 대두하고 있다.Therefore, there is a need to develop efficient energy technologies through fusion between technologies that produce more stable power using natural power and produce water using it.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 복합 발전 및 담수화 시스템을 제공하는 것이다.In this context, it is an object of the present invention to provide a combined power generation and desalination system.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 취수구를 통해 취수되는 해수를 저장하기 위해 상기 해수면으로부터 일정 깊이 이하에 설치되는 적어도 하나의 해수 저장조; 상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈; 상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 제1 담수화 장치 모듈; 및 상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 제2 담수화 장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템을 제공한다. In order to achieve the above-mentioned object, in one aspect, the present invention provides a water treatment system comprising at least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface to store seawater taken through a water intake; A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe; A first desalination unit module for evaporating seawater stored in the storage tank to transfer fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate the fresh water; And first and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks And a second desalination unit module including the desalination unit and the second desalination unit.
상기 발전장치 모듈은, 상기 해수면으로부터 일정한 깊이 이상의 지하에 설치되는 기계실 내부에 설치될 수 있다. 또한 상기 발전장치 모듈은, 복수의 서로 다른 위치에 설치되는 복수 개의 발전기 유닛을 포함할 수 있다. The power generation unit module may be installed inside a machine room installed in the basement above a predetermined depth from the sea level. The power generation unit module may include a plurality of generator units installed at a plurality of different positions.
상기 취수관은 일정 길이 이상 수직으로 설계될 수 있다. The water intake pipe may be designed to be vertical more than a predetermined length.
상기 발전장치 모듈에서 생성되는 전력을 축전하거나 분배하는 분배기를 더 포함할 수 있다. And a distributor for storing or distributing electric power generated in the power generator module.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 지열을 이용하여 해수와의 열교환을 통해 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단을 포함할 수 있다. The first desalination device module may include heating means for raising seawater in the storage tank through heat exchange with seawater using geothermal heat.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 발전장치 모듈, 태양광 발전 및 풍력 발전 중 적어도 하나를 통해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단을 포함할 수 있다. The first desalination device module may include heating means for raising seawater in the storage tank using power generated through at least one of the power generation module, solar power generation, and wind power generation.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송되는 상기 증기 상태의 담수의 이송을 위해 설치되는 송풍기를 더 포함할 수 있다. The first desalination device module may further include a blower installed for transferring the fresh water in the vapor state conveyed through the pipe.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송된 상기 증기 상태의 담수를 응축하기 위한 응축 수단을 더 포함할 수 있다. The first desalination device module may further include condensation means for condensing the vaporized fresh water transferred through the pipeline.
상기 제2 담수화 장치 모듈에서, 상기 제1 가압탱크는 상기 저장조 부근에 설치되고 상기 제2 가압탱크는 상기 담수화 수단 부근에 설치될 수 있다. In the second desalination device module, the first pressurization tank may be installed near the storage tank, and the second pressurization tank may be installed near the desalination means.
상기 해수 저장조는, 유압 리프트를 포함할 수 있다. The seawater reservoir may include a hydraulic lift.
상기 해수 저장조는, 해수의 증발에 따라 발생하는 부산물을 상기 유압 리프트를 이용해 제거하기 위한 개구부를 구비할 수 있다. The seawater storage tank may have an opening for removing by-products generated by evaporation of seawater by using the hydraulic lift.
다른 측면에서, 본 발명은 취수구를 통해 취수되는 해수를 저장하기 위해 상기 해수면으로부터 일정 깊이 이하에 설치되는 적어도 하나의 해수 저장조; 상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈; 및 지열 또는 상기 발전장치 모듈, 풍력 또는 태양광 중 적어도 하나에 의해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 담수화 장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a method of recovering seawater, comprising: at least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface for storing seawater taken through a withdrawal port; A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe; And a desalination device module for evaporating seawater stored in the storage tank by using geothermal power or power generated by at least one of the power generation module, wind power, and solar light to transfer the fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate the fresh water. To provide a combined power generation and desalination system.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 취수구를 통해 취수되는 해수를 저장하기 위해 상기 해수면으로부터 일정 깊이 이하에 설치되는 적어도 하나의 해수 저장조; 및 상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an air conditioning system comprising: at least one sea water reservoir installed below a certain depth from a sea surface for storing sea water taken through a water intake; And a generator module including power take-off pipes for transferring the seawater to the seawater storage tank and power generation using the potential energy of the seawater transferred along the take-off pipe, to provide.
또 다른 측면에서, 본 발명은 취수구를 통해 취수되는 해수를 저장하기 위해 상기 해수면으로부터 일정 깊이 이하에 설치되는 적어도 하나의 해수 저장조; 상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈; 및 상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 담수화 장치 모듈을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템을 제공한다. In yet another aspect, the present invention provides a water treatment system comprising at least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface for storing seawater taken through a withdrawal port; A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe; And first and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks And a desalination device module including the desalination device module.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 해수의 위치에너지 순환 과정에서 친환경적이고 경제적으로 전력을 생산하고 담수를 생산할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to produce electric power and produce fresh water in an environmentally friendly and economical manner in the course of the potential energy circulation of seawater.
또한 무한정한 자원인 해수를 이용하여 시간 또는 자연 조건에 구애받지 않고 안정적인 전력을 생산할 수 있다. In addition, by using seawater, which is an unlimited resource, stable electric power can be produced regardless of time or natural conditions.
별도의 인공 구조물 또는 높은 위치의 자연 공간의 필요성에 대한 제약 없이 해안가 인근 지하 공간을 이용하여 복합 발전 및 담수화 장치 및 그 시스템을 시공할 수 있어 비용이 절감될 수 있고 지상 부지 확보 필요성이 감소할 수 있다. It is possible to construct the combined power generation and desalination apparatus and the system using the underground space near the coast without restriction on the necessity of the separate artificial structure or the natural space at the high position so that the cost can be reduced and the necessity of the land acquisition can be reduced have.
또한 해안가에 위치하는 특성상 해상 풍력 자원을 활용하여 보다 많은 양의 전력을 확보할 수 있다. Also, due to the fact that it is located on the coast, more power can be secured by utilizing offshore wind power resources.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 담수화 장치의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 담수화 장치의 다른 구성요소를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 저장조의 구성요소의 일 예를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view illustrating components of a combined power generation and desalination system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a schematic view illustrating components of a combined power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a simplified view of the components of a combined desalination apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a simplified view of other components of the combined desalination apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating an example of components of a seawater storage tank according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view illustrating components of a combined power generation and desalination system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템은, 해수면으로부터의 위치에너지를 이용한 소수력 발전과, 해수 저장에 따른 물 하중에 따른 고압의 압력을 이용한 역삼투압장치를 이용한 담수화 및 위치에너지 발전을 위한 지하 해수 저장조의 용량 확보를 위해 신재생에너지원을 이용한 해수 증발 및 부가적인 담수화와 같은 복합 에너지 생성 및 이용이 가능한 시스템으로 구현된다.The combined power generation and desalination system according to the present invention includes a small hydroelectric power generation system using position energy from sea level and an underground sea water storage system for desalination and potential energy generation using reverse osmosis apparatus using high pressure according to water load due to seawater storage The system is capable of generating and using complex energy such as seawater evaporation and additional desalination using renewable energy sources.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템은 해수면으로부터의 위치에너지를 이용한 소수력 발전 장치 모듈(10), 제1 담수화 장치 모듈(20) 및 제2 담수화 장치 모듈(30)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a combined power generation and desalination system according to an embodiment of the present invention includes a small
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템은 해수의 위치에너지를 이용하기 위해, 해수면으로부터 소수력 발전을 위해 필요한 소정의 깊이로 설치되는 저장조(5)를 포함한다. 저장조(5)는 예를 들면 해안 인근의 지하 공간에 소정의 깊이로 기계실(1)을 축조하여 그 내부에 설치될 수 있다. In addition, the combined power generation and desalination system according to an embodiment of the present invention includes a
소수력 발전 장치 모듈(10)은 해수면 이하의 소정 위치에 설치되어 해수를 취수하는 취수구로부터 취수된 해수를 저장조(5)까지 이송하는 취수관(11)을 포함하며, 충분한 소수력 발전을 위해 취수관(11)의 취수구로부터 소정 깊이 이하의 위치로 취수관(11)의 일 측에 설치되는 소수력 발전기(13) 및 소수력 발전기(13)로부터 생성된 전력을 축전 또는 분배하여 전송하는 분배기(15)를 포함한다. The small hydroelectric power
한편 제1 담수화 장치 모듈(20)은 저장조(5) 내의 물을 지열 및/또는 공급 전력을 이용하여 가열하는 제1 가열기(21) 및/또는 제2 가열기(23), 및 제1 가열(21) 및/또는 제2 가열기(23)에 의해 증발된 증기 상태의 담수를 담수 저장조(7)로 이송시키는 배관(25)을 포함한다.Meanwhile, the first
저장조(5) 내에서 증기 상태로 변화한 담수는 자체 상승력 및 저장조(5)의 압력을 이용하여 지상의 담수 저장조(7)로 이동할 수 있으며, 제1 담수화 장치 모듈(20)은 증기 상태의 담수를 이동시키기 위해 필요 시 전력을 이용해 구동하는 송풍기(27)를 더 구비할 수 있다. The fresh water which has been changed to the steam state in the
한편 제1 담수화 장치 모듈(10)은 담수 저장조(7)로 이동하는 증기 상태의 담수를 열교환을 통해 응축시키기 위한 별도의 응축기(29)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the first
제2 담수화 장치 모듈(30)은 저장조(5)에 저장된 해수의 하중을 이용하여 역삼투압방식에 필요한 압력을 공급받기 위한 유압 리프트(6), 제1 가압탱크(33) 및 제2 가압탱크(37), 그리고 이를 기반으로 역삼투압 방식으로 해수를 담수화하여 담수 저장조(7)에 저장하는 역삼투압방식 담수화기(39)를 포함한다. The second
상기에서 담수 저장조(7)는 하나의 저장조로 구현되는 예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 복수 개의 담수 저장조 또는 제1 및 제2 담수화 장치 모듈(20 및 30) 각각에 대해 서로 다른 담수 저장조를 연결하는 것으로 구현할 수도 있다. Although the present invention has been described above with reference to the case where the fresh
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 발전 장치의 소수력 발전 장치 모듈(10)의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 2 is a view schematically showing components of a small
소수력 발전 장치 모듈(10)의 취수구로부터 저장조(5)까지 연결되는 취수관(11)은 중력을 이용하여 일정한 속도와 양 이상으로 해수가 낙하하도록 일정 길이 이상 수직으로 설계되며, 그 두께 및 길이는 소수력 발전을 위해 충분한 정도로 설계되어야 한다. The
또한 소수력 발전 장치 모듈(10)의 취수구는 취수관(11)으로 유입되는 해수량을 제어할 수 있도록 제어유닛(미도시)을 포함할 수 있다.In addition, the intake port of the small hydro
취수관(11)의 일 측에 설치되는 소수력 발전기(13)는 취수구로부터 유입되어 취수관(11)을 통해 낙하하는 해수의 위치 에너지를 이용하여 발전하는 소수력 발전기로서 예를 들면 전자기 유도 발전 장치와 같은 공지된 발전 장치일 수 있다. The small
또한 도면에서는 하나의 소수력 발전기(13)만을 도시하였으나 필요한 경우 복수 개의 소수력 발전기 유닛을 설치할 수 있으며 복수 개의 소수력 발전기의 설치 위치를 서로 다르게 하며 설치할 수도 있다. Also, although only one small
분배기(15)는 소수력 발전기(13)에서 생성되는 전력을 축전하거나 별도의 전력 저장 유닛(60) 또는 가열기(21 또는 23)로 분배하여 전송할 수 있다. The
이러한 소수력 발전 장치 모듈(10)은 기존 지상에 설치되는 별도의 인공 구조물 또는 높은 위치의 자연 공간의 필요성에 대한 제약 없이 해안가 인근 지하 공간을 이용하여 시공될 수 있다. The small
또한 기존의 지상의 높은 위치로 물을 이송시켜 저장된 물의 위치에너지를 이용하는 대신, 해수면으로부터 일정 깊이 떨어진 지하에 저장조를 설치하여 중력을 이용한 자연 낙하에 따른 물의 위치 에너지를 이용하므로 별도의 외부 에너지 투여 없이도 안정적인 소수력 발전이 가능하다. In addition, instead of using the potential energy of the stored water by transferring the water to the existing high position of the ground, a reservoir is installed in the ground below a certain depth from the sea surface, and the energy of water due to the natural fall using gravity is used. Stable small hydro power generation is possible.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 담수화 장치의 제1 담수화 장치 모듈(20)의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 3 is a view schematically showing the components of the first
제1 담수화 장치 모듈(20)의 제1 가열기(21)는 예를 들면 지열 또는 태양광 발전장치(40)에서 태양광을 이용하여 생성된 전력을 공급받아 지열을 이용하여 해수와의 열교환을 통해 저장조(5) 내의 해수를 승온시키는 가열 수단이다. The
또한 제1 담수화 장치 모듈(20)의 제2 가열기(23)는 예를 들면 소수력 발전 장치 모듈(10), 태양광 발전장치(40) 또는 풍력 발전 장치(50)에서 생성된 전력을 이용하여 저장조(5) 내의 해수를 승온시키는 가열 수단이다. The
제1 가열기(21) 및/또는 제2 가열기(23)에 의해 증발된 증기 상태의 담수는 자체 상승력 및 저장조(5) 내의 해수의 증발에 따른 압력을 이용하여 지상의 담수 저장조(7)로 이동할 수 있다. 다만 저장조(5) 내의 증기 상태의 담수를 이동시키기 위해 필요한 경우에는 송풍기(27)가 별도로 구비될 수 있다. The fresh water in the vapor state evaporated by the
저장조(5) 내에서 증기 상태로 변화한 담수는 자체 상승력 및 저장조(5)의 압력을 이용하여 지상의 담수 저장조(7)로 이동할 수 있으며, 예를 들면 소수력 발전 장치 모듈(10), 태양광 발전장치(40) 또는 풍력 발전 장치(50)에서 생성된 외부 전력을 이용하여 증기 상태의 담수의 이동을 가속화시킬 수 있다. The fresh water which has changed to the steam state in the
또한 응축기(29)는 취수관 및 배수관을 구비하여 별도로 취수되는 해수와의 열교환 방식 등을 통해 저장조(5)로부터 담수 저장조(7)로 이동하는 증기 상태의 담수를 응축시켜 담수 저장조(7)에 저장하기 위한 수단이다. The
이러한 제1 담수화 장치 모듈(20)은 별도의 외부 전력의 공급 없이 지열을 이용하여 또는 태양력이나 풍력 등의 친환경 발전 수단에 의한 최소한의 전력 공급으로 저장조(5)의 해수를 이동시키고 동시에 이동된 해수를 담수화할 수 있다. The first
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 담수화 장치의 제2 담수화 장치 모듈(30)의 구성요소를 간략히 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing the components of the second
제2 담수화 장치 모듈(30)의 유압 리프트(6), 제1 가압탱크(33) 및 제2 가압탱크(37)는 역삼투압방식의 담수화를 위해 필요한 압력을 공급한다.The
상기 제1 가압탱크(33)는 예를 들면 기계실(1) 내부와 같이 지하에 설치될 수 있으며 제2 가압탱크(37)는 예를 들면 역삼투압방식의 담수화기(39)에 인접하여 지상에 설치될 수 있다. 제1 가압탱크(33) 및 제2 가압탱크(37)로 연결되는 배관(31 또는 35)는 각각 밸브(32 또는 34)를 구비할 수 있다.The
역삼투압방식 담수화기(39)는 유압 리프트(6), 제1 가압탱크(33) 및 제2 가압탱크(37)에 의해 발생하는 압력을 공급받아 일정한 수준 이상의 압력이 가해질 경우 역삼투압 방식으로 해수를 담수화할 수 있는 역삼투압방식의 담수화 수단이다. 이를 위해 역삼투압방식 담수화기(39)는 공지된 역삼투압 기술을 적용한다. The reverse
도면에는 도시되지 않았으나 해수 저장조(5)는 개폐가능하도록 개구부(미도시)를 예를 들면 상부에 구비하도록 구현될 수 있으며, 예를 들면 해수의 증발에 따라 저장조(5) 내에 남는 부산물 예를 들면 소금 등은 일정량 이상 적층되면 예를 들면 유압 리프트(6)를 저장조(5)의 최상부까지 이송한 후 저장조(5)의 상부 개구부(미도시)를 개방하여 수거 및 처리하는 방식과 같은 적절한 방식으로 처리할 수 있다.Although not shown in the drawing, the
따라서 본 발명의 실시예에 따른 담수화 장치는 외부 자연 환경의 조건에 따라 단속적으로 발생하는 신재생에너지원의 특성을 극복하고 지하의 저장 공간만 확보되면 안정적인 전력 생산이 가능한 소수력 발전 장치를 지원하기 위한 보조적인 수단으로 활용할 될 수 있다. Therefore, the desalination apparatus according to the embodiment of the present invention is designed to overcome the characteristics of the renewable energy source generated intermittently according to the conditions of the external natural environment and to support the small- It can be used as an auxiliary means.
또한 제2 담수화 장치 모듈(30)은 제1 담수화 장치 모듈(20)과 함께 저장조(5)에 저장된 해수를 이송시켜 지속적인 소수력 발전이 가능하도록 하는 동시에 이송된 해수를 담수화하여 이용할 수 있도록 하는 복합 기능을 구현하는 장치들이다.In addition, the second
또한 제1 및 제2 담수화 장치 모듈(20 및 30)은 담수를 생산하기 위한 기존의 기술과는 달리 담수 생산에 소요되는 에너지 양이 매우 적어 비용 효과적으로 담수를 생산할 수 있다.Also, unlike the existing technology for producing fresh water, the first and second
본 발명에 따른 복합 발전 및 담수화 시스템은, 단순한 에너지 투입 대비 담수의 생산 측면이 아니라 에너지 전환 측면에서 상호 매칭(match)이 가능한 기술 간 융합을 통해 전체 시스템 관점에서 효율적인 에너지 생산 및 담수화를 동시에 달성할 수 있는 복합 에너지 이용 기술을 제공한다. The combined power generation and desalination system according to the present invention achieves efficient energy production and desalination at the same time from the viewpoint of the whole system through fusion between technologies capable of mutual match in terms of energy conversion, To provide a composite energy utilization technology.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해수 저장조(5)의 구성요소의 일 예를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 5 is a view schematically showing an example of components of a
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 해수 저장조(5)는 단일 저장조 시스템으로 적용하거나 복수의 저장조 시스템으로 적용할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
복수의 저장조 시스템으로 적용하는 경우, 도면을 참조하면 각각의 저장조(5)에서 발생하는 압력은 제1 가압탱크(33) 및 이후에는 제2 가압탱크(25)로 유입되어 역삼투압방식 담수화기(39)에서 역삼투압 방식으로 해수를 담수화하기 위해 공급될 수 있다. Referring to the drawings, the pressure generated in each
복수의 저장조 시스템으로 적용하는 경우 도면에 도시하지는 않았으나 각각의 저장조(5)에 제1 담수화 장치 모듈(20)의 제1 및/또는 제2 가열기(21 및/또는 23)를 적용하고, 각각의 배관(25)을 통해 증기 상태의 담수를 이동시키거나 하나의 배관(25)으로 통합 유입시켜 이동시킬 수도 있다. The application of the first and / or
따라서 소수력 발전을 위한 충분한 해수의 유입과 함께 역삼투압 방식으로 해수를 담수화하기 위한 충분한 양의 해수를 확보할 수 있다. Therefore, sufficient seawater can be secured to desalinate seawater by reverse osmotic pressure with sufficient inflow of seawater for small hydro power generation.
본 발명에 따르면 무한정한 해수를 이용할 수 있어, 기존 담수화 방식 대비 장시간 물을 저장하는 경우 발생할 수 있는 증발에 의한 손실 등의 문제를 해결할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, unlimited seawater can be used, and it is possible to solve problems such as loss due to evaporation which may occur when water is stored for a long time compared to existing desalination systems.
또한 저장조의 용량만 확보되면, 언제든지 위치에너지를 이용한 소수력발전을 통해 안정적인 전력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 필요한 경우 담수화를 위한 증발 소요 전력으로 활용 가능하므로 전력 및 담수 생산 부하 대응 능력이 크게 향상될 수 있다. In addition, when the storage capacity of the storage tank is secured, stable power can be secured through small-scale hydroelectric power generation using potential energy at any time, and if necessary, it can be utilized as power required for evaporation for desalination. .
또한 지하에 주요 설비를 설치 운영할 수 있어 지상 부지 확보 측면의 어려움을 해소할 수 있다. In addition, major facilities can be installed and operated in the basement, which can solve the difficulties of securing land.
해수를 이용한 발전의 특성 상 해안가에 위치하므로 해상 풍력 자원의 활용도가 더욱 높아질 수 있으며, 이에 따라 단속적으로 발생하는 신재생에너지원의 문제를 해결할 수 있는 전력 에너지 생성 및 저장원으로써의 역할이 가능하다. Since it is located in the coastal area due to the characteristics of power generation using seawater, the utilization of offshore wind power resources can be further enhanced, and thus, it can serve as a source of generating and storing power energy capable of solving the problems of intermittent renewable energy sources .
또한 다중 에너지원을 이용한 발전을 통해 운영비용 및 경제성이 개선될 수 있다. 즉, 위치에너지 순환 과정에서 예를 들면 해수의 증발에 따른 저장용량 확보와 담수화 동시 달성 및 소수력 발전을 통한 전력생산과 저장된 해수의 하중을 이용한 역삼투압 방식의 담수 시스템 운전 압력의 확보와 같은 복수의 목적으로 사용될 수 있는 시스템 구성을 통해 전체 시스템 운영 효율을 크게 개선함과 동시에 이에 따른 비용 효과적인 경제성 확보에 크게 기여할 수 있다.
In addition, operating cost and economic efficiency can be improved through the development using multiple energy sources. That is, in the course of the site energy circulation, for example, the storage capacity of the seawater can be ensured by the evaporation of the seawater, the desalination can be achieved simultaneously, and the power generation through the small hydroelectric power generation and the reverse osmosis The system configuration that can be used for the purpose greatly improves the overall system operation efficiency and contributes to cost-effective economical efficiency.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is also to be understood that the terms such as " comprises, "" comprising," or "having ", as used herein, mean that a component can be implanted unless specifically stated to the contrary. But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10: 발전 장치 모듈 20: 제1 담수화 장치 모듈
30: 제2 담수화 장치 모듈 5: 저장조 10: generator module 20: first desalination module
30: Second Desalination Unit Module 5: Reservoir
Claims (22)
상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈;
상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 제1 담수화 장치 모듈; 및
상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 제2 담수화 장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
At least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface to store seawater taken through the withdrawal port;
A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe;
A first desalination unit module for evaporating seawater stored in the storage tank to transfer fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate the fresh water; And
First and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks And a second desalination device module including a second desalination device module.
상기 발전장치 모듈은, 상기 해수면으로부터 일정한 깊이 이상의 지하에 설치되는 기계실 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the power generation device module is installed in a machine room installed in a basement above a predetermined depth from the sea level.
상기 발전장치 모듈은, 복수의 서로 다른 위치에 설치되는 복수 개의 발전기 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the power generation unit module includes a plurality of generator units installed at a plurality of different positions.
상기 취수관은 일정 길이 이상 수직으로 설계되는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the water intake pipe is vertically designed to have a predetermined length or more.
상기 발전장치 모듈에서 생성되는 전력을 축전하거나 분배하는 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a distributor for storing or distributing power generated by the generator module.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 지열을 이용하여 해수와의 열교환을 통해 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first desalination unit includes heating means for raising seawater in the storage tank through heat exchange with seawater using geothermal heat.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 발전장치 모듈, 태양광 발전 및 풍력 발전 중 적어도 하나를 통해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first desalination device module includes heating means for raising the temperature of the seawater in the storage tank using electric power generated through at least one of the power generation device module, solar power generation, and wind power generation. system.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송되는 상기 증기 상태의 담수의 이송을 위해 설치되는 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first desalination device module further comprises a blower installed for transferring the fresh water in the vapor state conveyed through the pipeline.
상기 제1 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송된 상기 증기 상태의 담수를 응축하기 위한 응축 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first desalination device module further comprises condensing means for condensing the steam in the vapor state transferred through the piping.
상기 제2 담수화 장치 모듈에서, 상기 제1 가압탱크는 상기 저장조 부근에 설치되고 상기 제2 가압탱크는 상기 담수화 수단 부근에 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein in said second desalination unit module said first pressurized tank is installed near said reservoir and said second pressurized tank is installed near said desalination means.
상기 해수 저장조는, 유압 리프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the seawater storage tank comprises a hydraulic lift.
상기 해수 저장조는, 해수의 증발에 따라 발생하는 부산물을 상기 유압 리프트를 이용해 제거하기 위한 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the seawater storage tank has an opening for removing by-products generated by evaporation of seawater by using the hydraulic lift.
상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈; 및
지열 또는 상기 발전장치 모듈, 풍력 또는 태양광 중 적어도 하나에 의해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 담수화 장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
At least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface to store seawater taken through the withdrawal port;
A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe; And
A desalination device module for evaporating seawater stored in the storage tank using geothermal power or power generated by at least one of the power generation module, wind power, and solar light to transfer the fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate Including combined power generation and desalination systems.
상기 담수화 장치 모듈은, 지열을 이용하여 해수화의 열교환을 통해 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단 및 상기 발전장치 모듈, 상기 풍력 또는 상기 태양광 중 적어도 하나에 의해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조 내의 해수를 승온시키는 가열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
14. The method of claim 13,
The desalination device module includes heating means for raising the temperature of the seawater in the storage tank through heat exchange of seawater using geothermal heat and power generation means for generating seawater by using power generated by at least one of the power generation module, And heating means for raising the temperature of the seawater in the seawater.
상기 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송되는 상기 증기 상태의 담수의 이송을 위해 설치되는 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the desalination device module further comprises a blower installed for transferring the fresh water in the vapor state conveyed through the piping.
상기 담수화 장치 모듈은, 상기 배관을 통해 이송된 상기 증기 상태의 담수를 응축하기 위한 응축 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the desalination device module further comprises condensing means for condensing the vaporized fresh water transferred through the piping.
상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 담수화 장치 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
14. The method of claim 13,
First and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks Further comprising a desalination device module including a desalination device module.
상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈;을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
At least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface to store seawater taken through the withdrawal port; And
And a power generation unit that generates power using the potential energy of the intake water pipe for conveying the seawater to the seawater storage tank and the seawater transferred along the water intake pipe.
지열 또는 상기 발전장치 모듈, 풍력 또는 태양광 중 적어도 하나에 의해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 담수화 장치 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
19. The method of claim 18,
A desalination device module for evaporating seawater stored in the storage tank using geothermal power or power generated by at least one of the power generation module, wind power, and solar light to transfer the fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate Further comprising the steps of:
상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 담수화 장치 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
19. The method of claim 18,
First and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks Further comprising a desalination device module including a desalination device module.
상기 해수 저장조로 상기 해수를 이송하기 위한 취수관 및 상기 취수관을 따라 이송되는 해수의 위치 에너지를 이용하여 전력을 생성하는 발전 수단을 포함하는 발전장치 모듈; 및
상기 저장조에 저장된 해수의 압력을 이용하여 압력을 공급하기 위한 제1 및 제2 가압탱크와 상기 제1 및 제2 가압탱크로부터 공급되는 압력을 이용하여 해수를 역삼투압방식으로 담수화하기 위한 담수화 수단을 포함하는 담수화 장치 모듈을 포함하는 복합 발전 및 담수화 시스템.
At least one seawater reservoir installed below a certain depth from the sea surface to store seawater taken through the withdrawal port;
A generator module including a water intake pipe for transferring the seawater to the seawater storage tank and a power generation means for generating electric power using the potential energy of the seawater transferred along the water intake pipe; And
First and second pressure tanks for supplying pressure using the pressure of seawater stored in the storage tank and desalination means for desalinating seawater in reverse osmosis using the pressures supplied from the first and second pressurizing tanks And a desalination device module including the desalination device module.
지열 또는 상기 발전장치 모듈, 풍력 또는 태양광 중 적어도 하나에 의해 생성된 전력을 이용하여 상기 저장조에 저장된 해수를 증발시켜 증기 상태의 담수를 배관을 통해 담수 저장조로 이송하여 담수화하는 담수화 장치 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전 및 담수화 시스템. 22. The method of claim 21,
A desalination device module for evaporating seawater stored in the storage tank using geothermal power or power generated by at least one of the power generation module, wind power, and solar light to transfer the fresh water in a vapor state to a fresh water storage tank through a pipe to desalinate Further comprising the steps of:
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