KR20210079111A - Cold heat system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉열 활용 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling heat utilization system.
우리나라는 천연가스 생산국가와 장기계약에 의해서 거의 액화천연가스(Liquified Natural Gas, LNG) 1,700만톤/년은 도입을 확보한 상태이며, 세계에서 일본에 이어 두 번째의 LNG 수입 국가이다.Korea has secured the introduction of almost 17 million tons of liquefied natural gas (LNG) per year under a long-term contract with a natural gas producing country, and is the second largest LNG importer in the world after Japan.
천연가스는 -162℃로 낮추어 액화천연가스(Liquified Natural Gas, LNG) 형태로 탱크에 저장하여 수입되며, 이 LNG는 연료로써 공급하기 위하여 주로 해수와의 열 교환을 통하여 기화시켜 사용하고 있다.Natural gas is lowered to -162℃ and stored in tanks in the form of liquefied natural gas (LNG), and this LNG is mainly used by vaporizing through heat exchange with seawater to supply it as fuel.
이 때 LNG가 가지고 있는 열량이 202kcal/kg인 냉열에너지를 외부로 배출, 폐기할 뿐만 아니라 해수를 수송하기 위한 펌프 구동에 LNG가 보유한 냉열의 0.7%에 상당하는 전기에너지가 소비되고 있어 귀중한 에너지 자원이 활용되지 못하고 외부로 냉열이 배출 및 폐기 되는 문제점이 있다.At this time, not only the cooling energy of 202 kcal/kg of LNG is discharged and disposed of to the outside, but also electrical energy equivalent to 0.7% of the cooling heat possessed by LNG is consumed to drive the pump to transport seawater, which is a valuable energy resource. This is not utilized and there is a problem in that the cooling heat is discharged and discarded to the outside.
현재 이 에너지를 여러 산업분야에 적용하기 위한 노력을 하고 있으나, 경제적인 문제로 인하여 그 응용이 미비한 실정이며, 폐 에너지 이용을 위한 응용분야에 대한 연구가 필요한 실정이다.Currently, efforts are being made to apply this energy to various industrial fields, but its application is insufficient due to economic problems, and research on application fields for waste energy use is required.
현재까지 우리나라는 LNG의 냉열 이용 산업의 인프라가 미약하며, LNG 냉열 산업이 이미 시행 되고 있다고 하나 기후적 특성으로 인하여 계절에 따른 사용량이 일정하지 않은 점 등으로 인해 냉열 이용 산업이 쉽지 않다는 점을 문제점으로 삼고 있다.In Korea, the infrastructure of the LNG cold-heat industry is weak so far, and the LNG cold-heat industry has already been implemented, but the problem is that it is not easy to use the cold heat industry due to the seasonality of the usage is not constant due to the climatic characteristics. is taken as
그러나 일본의 경우의 이미 1980년대부터 에너지로 사용하고 있는 것과 비교하면 방대한 양의 에너지를 해수에 버리고 있다고 할 수 있다.However, compared to Japan, which has already been used as energy since the 1980s, it can be said that a vast amount of energy is wasted in seawater.
한편, 태양광 발전시스템은 폐기물이나 소음진동이 없고 2차 환경오염의 발생이 전혀 없으며, 수명이 20년이 넘어 운전 및 유지관리비용이 적게 드는 등 많은 장점을 가지고 있어 현재 활발히 설치되어 운영되고 있다.On the other hand, the solar power generation system has many advantages such as no waste, no noise and vibration, no secondary environmental pollution, and a life span of more than 20 years and low operating and maintenance costs. .
그러나 실제로 태양광 모듈은 태양에너지를 전기에너지로 변환할 때 주어진 환경에 의해 효율이 크게 변화하게 되고, 특히 모듈 온도의 과열에 의한 영향은 발전 효율에 상당한 영향을 미친다.However, in reality, when converting solar energy into electric energy, the efficiency of the solar module changes greatly depending on the given environment, and in particular, the effect of overheating of the module temperature significantly affects the power generation efficiency.
국제 및 국내외 관련규격에서 태양광 모듈온도 25℃, 일사강도 1,000W/㎡ 조건에서의 효율을 기준으로 하는데, 표면온도가 1℃ 상승될 때 대략 03~05%의 발전량 감소가 일어난다. 특히, 우리나라의 경우 계절에 따라 많은 차이를 나타내는데 하절기인 6~9월 초까지는 태양광 모듈의 온도가 60~90℃까지 상승하여 태양광 발전량 감소와 열화현상으로 인한 발전효율감소 및 태양광 모듈의 수명을 단축시키게 함으로써 심각한 경제적 손실을 발생하게 한다.According to international and domestic related standards, the efficiency is based on the solar module temperature of 25℃ and the solar intensity of 1,000W/m2. When the surface temperature rises by 1℃, a reduction in power generation of approximately 03~05% occurs. In particular, in the case of Korea, it shows a lot of difference depending on the season. During the summer, from June to early September, the temperature of the solar module rises to 60-90℃, resulting in a decrease in the amount of solar power generation and a decrease in the power generation efficiency due to deterioration It causes serious economic loss by shortening the lifespan.
따라서, LNG 기화시에 발생되는 냉열을 활용하여 태양광 발전 설비뿐 아니라 다양한 복합 발전(연료전지발전, 풍력발전, 수력발전, 화력발전, 열병합발전, 지열발전) 설비의 발전 효율을 높이기 위한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, research to increase the power generation efficiency of various combined power generation (fuel cell power generation, wind power generation, hydro power generation, thermal power generation, cogeneration power generation, geothermal power generation) facilities as well as solar power generation facilities by utilizing the cooling heat generated during LNG vaporization it is necessary.
본 발명의 목적은, LNG의 기화 시 발생되는 냉열을 다양한 형태로 활용하여 발전 설비의 수요처에 공급함으로써 발전 설비의 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 냉열 활용시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a cooling and heat utilization system capable of maximizing the power generation efficiency of power generation facilities by utilizing the cooling heat generated during the vaporization of LNG in various forms and supplying them to the consumers of power generation facilities.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other detailed objects of the present invention will be clearly grasped and understood by experts or researchers in the technical field through the specific contents described below.
상기 목적은, 본 발명에 따라, LNG의 기화를 통해 발생된 냉열을 축열조에 보관 및 저장하여 하나 이상의 수요처로 공급하는 냉열 활용 시스템에 의해 달성될 수 있다.The above object, according to the present invention, can be achieved by a cold heat utilization system that stores and stores cold heat generated through vaporization of LNG in a heat storage tank and supplies it to one or more consumers.
여기서, 상기 LNG의 기화는 LNG 기화기와 연결되어 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 이루어지며, 상기 열매체는 빙점이 물보다 낮은 재질로 마련될 수 있다.Here, the LNG is vaporized by being connected to an LNG vaporizer and heat-exchanging the LNG with a heating medium, and the heating medium may be made of a material having a lower freezing point than water.
또한, 상기 축열조에 수집 및 저장된 냉열은 하나 이상의 발전 설비로 공급되어 상기 발전 설비의 발전 효율을 높이도록 마련되며, 상기 발전 설비는 연료전지발전, 태양열발전, 태양광발전, 풍력발전, 수력발전, 화력발전, 열병합발전, 지열발전 중 하나로 마련되거나 둘 이상이 연계되어 마련될 수 있다.In addition, the cooling heat collected and stored in the heat storage tank is supplied to one or more power generation facilities to increase the power generation efficiency of the power generation facilities, and the power generation facilities are fuel cell power generation, solar power generation, solar power generation, wind power generation, hydro power generation, Thermal power generation, cogeneration power generation, geothermal power generation may be provided, or two or more may be provided in connection.
여기서, 상기 냉열 활용 시스템은, LNG 기화 과정에서 열교환된 냉열을 발전 설비의 수요처에 공급하는 냉열공급부; 및 상기 냉열공급부의 동작을 제어하는 냉열제어부; 를 포함한다.Here, the cooling and heat utilization system includes: a cooling and heat supply unit for supplying the cold heat heat exchanged in the LNG vaporization process to a demand of power generation facilities; and a cooling/heating control unit controlling the operation of the cooling/heating supply unit. includes
또한, 상기 축열조에는 상기 LNG와 열교환되어 냉각된 열매체가 보관 및 저장될 수 있다.In addition, the heat medium cooled by heat exchange with the LNG may be stored and stored in the heat storage tank.
여기서, 상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 저면에 인접하게 설치된 열매체 순환라인으로 상기 냉각된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부를 제어하도록 마련될 수 있다.Here, when the power generation facility is a photovoltaic system, the cooling and heat control unit may be provided to control the cooling and heat supply unit to circulate the cooled heat medium to a heat medium circulation line installed adjacent to the bottom surface of the solar panel.
또한, 상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 저면에 인접하게 설치된 수조 내부에 설치된 열매체 순환라인으로 상기 냉각된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부를 제어하도록 마련될 수도 있다.In addition, when the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit may be provided to control the cooling and heat supply unit to circulate the cooled heat medium to the heat medium circulation line installed inside the water tank installed adjacent to the bottom of the solar panel have.
또는, 상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 상면 또는 하면으로 상기 냉각된 열매체와 열교환을 통해 냉각된 공기를 분사하도록 냉열공급부를 제어하도록 마련될 수도 있다.Alternatively, when the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit may be provided to control the cooling and heat supply unit to spray the cooled air through heat exchange with the cooled heating medium to the upper or lower surface of the solar panel.
한편, 상기 축열조에는 상기 열매체와 물의 열교환을 통해 확보되는 냉각수가 보관 및 저장될 수 있다.Meanwhile, the cooling water secured through heat exchange between the heating medium and water may be stored and stored in the heat storage tank.
여기서, 상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 표면으로 상기 축열조에 보관 및 저장된 냉각수를 분사하도록 냉열공급부를 제어하도록 마련될 수 있다.Here, when the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit may be provided to control the cooling and heat supply unit to spray the cooling water stored and stored in the heat storage tank to the surface of the solar panel.
본 발명에 의해, LNG의 기화 시 발생되는 냉열을 다양한 형태로 활용하여 발전 설비의 수요처에 공급함으로써 발전 설비의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to maximize the power generation efficiency of the power generation facility by utilizing the cooling heat generated during the vaporization of LNG in various forms and supplying it to the consumers of the power generation facility.
도 1 은 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 구성을 나타낸 블럭도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 실시예를 나타낸 개념도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 다른 실시예를 나타낸 개념도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a cooling and heat utilization system according to the present invention,
2 is a conceptual diagram showing an embodiment of a cooling and heat utilization system according to the present invention,
3 is a conceptual diagram showing another embodiment of the cooling heat utilization system according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비한다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in the present application is only used to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprises" or "comprises" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.With reference to the drawings below, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 1 은 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 실시예를 나타낸 개념도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 냉열 활용시스템의 다른 실시예를 나타낸 개념도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a cooling and heat utilization system according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of a cooling and heat utilization system according to the present invention, and FIG. 3 is another embodiment of a cooling and heat utilization system according to the present invention is a conceptual diagram showing
도 1 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 냉열 활용 시스템(100)은 냉열공급부(10), 냉열제어부(20) 및 축열조(30)를 포함하며, LNG의 기화를 통해 발생된 냉열을 축열조(30)에 보관 및 저장하여 하나 이상의 수요처로 공급하도록 구성된다.1 to 3 , the cooling heat utilization system 100 according to the present invention includes a cooling heat supply unit 10 , a cooling heat control unit 20 , and a heat storage tank 30 , and the cooling heat generated through vaporization of LNG is stored in a heat storage tank. It is configured to be stored and stored in (30) and supplied to one or more consumers.
본 발명의 냉열 활용시스템은 LNG 기화를 통해 발생된 냉열을 축열조(30)에 보관 및 저장하고 저장된 냉열을 이를 다양한 형태로 가공 및 변환하여 냉열이 요구되는 발전 설비(PG)로 공급함으로써 상기 발전 설비의 발전 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.The cold heat utilization system of the present invention stores and stores the cold heat generated through LNG vaporization in the heat storage tank 30, processes and converts the stored cold heat into various forms, and supplies it to the power generation facility (PG) requiring cooling heat. It aims to increase the power generation efficiency of
또한, 각종의 발전 설비(PG)에서 발생하는 폐열을 LNG 기화기의 열교환 구동원(LNG 기화열)으로 활용하여 시스템 효율을 극대화시킬 수 있으며, 시간별, 계절별, 지역별로 다르게 나타나는 냉열 수요 변동에 대한 버퍼 역할을 축열조(30)에서 담당함으로써 LNG 설비 및 발전 설비(PG)가 연계되어 마련되는 전체 시스템의 온도 밸런싱을 일정하게 유지시킬 수 있는 부가적 효과도 발휘할 수 있다.In addition, it is possible to maximize system efficiency by utilizing the waste heat generated from various power generation facilities (PG) as a heat exchange driving source (LNG vaporization heat) of the LNG vaporizer. By being in charge of the heat storage tank 30, the additional effect of maintaining constant temperature balancing of the entire system in which the LNG facility and the power generation facility (PG) are connected can also be exhibited.
상기 발전 설비(PG)는 다양한 방식으로 채택될 수 있으며, 연료전지발전, 태양열발전, 태양광발전, 풍력발전, 수력발전, 화력발전, 열병합발전, 지열발전 중 어느 하나 또는 둘 이상이 연계된 형태로 구축될 수 있다. The power generation facility (PG) may be adopted in various ways, and any one or two or more of fuel cell power generation, solar thermal power generation, solar power generation, wind power generation, hydroelectric power generation, thermal power generation, cogeneration power generation, and geothermal power generation are linked. can be built with
여기서, 연료전지발전은 연료의 화학반응을 통해 전기를 발생시키는 구성이다.Here, fuel cell power generation is a configuration that generates electricity through a chemical reaction of fuel.
여기서, 상기 연료전지발전의 연료전지는 PEMFC, PAFC, MCFC, SOFC 중 어느 하나 이상이 선택되어 마련될 수 있다.Here, the fuel cell of the fuel cell power generation may be prepared by selecting one or more of PEMFC, PAFC, MCFC, and SOFC.
가장 기초적인 형태의 연료전지는 수소와 산소를 사용하는 것으로서, 수소와 산소가 반응하여 물이 만들어지는 반응을 사용한다. 물을 전기분해하면 양극에서는 산소가 생성되고 음극에서는 수소가 생성되는데, 이 과정을 완전히 거꾸로 진행시킴으로서 전기가 생성된다.The most basic type of fuel cell uses hydrogen and oxygen, and uses a reaction in which hydrogen and oxygen react to form water. When water is electrolyzed, oxygen is generated at the anode and hydrogen is generated at the cathode. This process is completely reversed to generate electricity.
PEMFC의 경우 수소와 산소를 사용하는 연료전지의 음극(anode)에서는 H2인 수소가 2개의 수소 이온과 2개의 전자로 분해된다. 전자는 도선을 타고 양극(cathode)로 이동하고, 수소 이온은 전해질(electrolyte)를 통과하여 양극으로 이동하게 된다. 양극에서는 이동해온 수소 이온과 전자, 산소가 반응하여 물이 생성된다. SOFC의 경우 양극(anode)에서 산소가 산소이온과 전자로 분리되고 음극에서 산소이온, 수소, 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이 과정에서 존재하는 전자의 이동을 전력으로서 사용한다는 것이 연료전지의 기본 개념이다.In the case of PEMFC, hydrogen, which is H2, is decomposed into two hydrogen ions and two electrons at the anode of a fuel cell using hydrogen and oxygen. Electrons travel to the cathode on the wire, and hydrogen ions pass through the electrolyte to move to the anode. At the anode, the moved hydrogen ions, electrons, and oxygen react to form water. In the case of SOFC, oxygen is separated into oxygen ions and electrons at the anode, and oxygen ions, hydrogen, and electrons react at the cathode to produce water. The basic concept of a fuel cell is that the movement of electrons existing in this process is used as power.
특히, 주거 분야 및 건축물 분야에서의 연료전지의 이점은 도시가스를 공급받아 연료전지의 연료로 사용할 수 있어 설치 비용이 비싼 수소 공급 라인을 설치하지 않아도 되며, PEMFC를 적용한 시스템의 경우 개질기 모듈이 장착된 제품이 출시되어 있다.In particular, the advantage of fuel cells in the residential and building fields is that they can be used as fuel for fuel cells by receiving city gas, eliminating the need to install expensive hydrogen supply lines. products have been released.
연료전지의 연료는 수소, LNG, LPG, DME 및 연료전지의 개질이 가능한 다양한 연료로 채택될 수 있으나 본 발명에서는 LNG를 연료로 채택하였고, LNG의 기화시 발생되는 냉열을 활용하도록 시스템을 구축하였다.The fuel of the fuel cell can be adopted as hydrogen, LNG, LPG, DME, and various fuels capable of reforming the fuel cell, but in the present invention, LNG is adopted as the fuel, and a system is built to utilize the cooling heat generated during vaporization of LNG. .
여기서, LNG의 기화는 LNG 기화기와 연결되어 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 이루어지며, 상기 열매체는 빙점이 물보다 낮은 재질로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the vaporization of LNG is connected to the LNG vaporizer and heat-exchanges the LNG with a heating medium, and the heating medium is preferably made of a material having a lower freezing point than water.
냉열공급부(10) 및 냉열제어부(20)는 본 발명의 특징적 구성으로, LNG의 기화를 통해 발생된 냉열을 요구되는 수요처, 즉 발전 설비의 발전 효율을 높이기 위한 각종의 냉각 장치 또는 냉각이 필요한 지점으로 냉각 열매체 또는 냉각 열매체에 의해 열교환된 냉각수/냉각 기체를 공급 및 제어하도록 마련된다.The cooling/heating supply unit 10 and the cooling/heating control unit 20 are a characteristic configuration of the present invention, and the demand for cooling heat generated through vaporization of LNG, that is, various cooling devices to increase the power generation efficiency of power generation facilities, or points where cooling is required It is provided to supply and control the cooling heating medium or cooling water/cooling gas heat-exchanged by the cooling heating medium.
여기서, 냉열공급부(10)는 LNG 기화 과정에서 열교환된 냉열을 발전 설비의 수요처에 공급하도록 구성되며, 냉열제어부(20)는 상기 냉열공급부(10)의 동작을 소정의 설정 기준 또는 각종 센서로부터 전송된 시스템 상태 정보에 의거하여 제어하도록 마련된다.Here, the cooling/heating supply unit 10 is configured to supply the cooling heat exchanged during the LNG vaporization process to the demand of the power generation facility, and the cooling/heating control unit 20 transmits the operation of the cooling/heat supply unit 10 from a predetermined setting standard or various sensors. It is provided to control based on the system state information.
아울러 본 발명의 경우, 발전 설비(PG)로부터 발생한 열을 회수하여 전기를 발전하는 ORC(Organic Rankin Cycle)부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In addition, in the case of the present invention, it may further include an ORC (Organic Rankin Cycle) unit (not shown) for generating electricity by recovering heat generated from the power generation facility (PG).
여기서, 유기랭킨사이클 발전의 경우 70~400도의 중, 저온 폐열을 회수하여 전력을 생산하는 발전 방식으로 물보다 증기압이 높은 유기열매체를 작동유체로 이용한다.Here, in the case of organic Rankine cycle power generation, an organic heat medium having a higher vapor pressure than water is used as the working fluid in a power generation method that recovers medium and low temperature waste heat of 70 to 400 degrees Celsius to produce electric power.
여기서, 상기 냉열공급부(10)는 상기 ORC부의 냉각라인과 연결되어 냉열을 공급하도록 마련될 수 있다.Here, the cooling and heat supply unit 10 may be provided to supply cooling heat by being connected to the cooling line of the ORC unit.
상기 ORC부는 ORC 응축기를 구성하며, ORC 응축기 라인으로 냉열을 공급하면, ORC 응축기의 온도 저감에 의해 ORC부의 동작 효율이 증대되므로 냉열공급부(10)는 ORC 응축기로 냉열기체 또는 냉열액체를 공급하도록 마련될 수 있는 것이다.The ORC unit constitutes an ORC condenser, and when cooling heat is supplied to the ORC condenser line, the operating efficiency of the ORC unit is increased by reducing the temperature of the ORC condenser. it can be
또한, 발전 설비의 선택에 따라, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System) 또는 태양광 인버터(Solar Inverter)에 냉열공급부(10)에 의한 적정 수준의 냉열을 공급함으로써 해당 설비의 동작 및 효율을 증대시키도록 시스템이 구축될 수도 있다.In addition, according to the selection of the power generation facility, by supplying an appropriate level of cooling heat by the cooling heat supply unit 10 to an energy storage system or a solar inverter (Solar Inverter) to increase the operation and efficiency of the facility A system may be built.
한편, 냉열제어부(20)는 냉열공급에 대한 전체적인 제어를 담당하며, 소정의 냉열 공급 지점 및 냉열 수요 구성의 온도 등의 상태를 감지하는 복수의 센서와 연동된다. 또한, 각 공급라인에서 냉열의 공급 여부를 결정하는 삼방밸브 또는 펌프가 구성될 수 있으며, 이러한 센서 및 라인 상의 삼방밸브 또는 펌프의 구동을 냉열제어부(20)에서 제어하도록 마련된다. 또한, 냉열제어부(20)는 각 지점으로 공급되는 냉열의 우선순위를 설정하거나 냉열 공급의 양을 조절하여 보유한 냉열을 최적으로 공급하는 기능을 포함할 수 있다. 이러한 최적 냉열 공급 기능은 시스템 설정 및 제어에 따라 이하에서 설명하는 다양한 형태로 구축될 수 있다. 예를 들면, 태양광 패널(P)의 온도를 하강시키기 위한 냉열 공급을 우선으로 하고 연료전지발전 설비 또는 ORC부에 의해 요구된 냉열 공급을 차선으로 하거나, 각 공급 지점에 대하여 냉열 공급 비중을 상이하게 설정하도록 시스템이 구축될 수 있다.On the other hand, the cooling and heating control unit 20 is in charge of the overall control of the cooling and heat supply, and interlocks with a plurality of sensors for detecting the temperature of a predetermined cooling heat supply point and cooling heat demand configuration. In addition, a three-way valve or a pump that determines whether cooling heat is supplied in each supply line may be configured, and the cooling/heating control unit 20 controls the operation of the sensor and the three-way valve or pump on the line. In addition, the cooling and heat control unit 20 may include a function of optimally supplying the retained cooling heat by setting the priority of cooling heat supplied to each point or adjusting the amount of cooling heat supply. This optimal cooling and heat supply function may be constructed in various forms described below according to system settings and control. For example, the supply of cooling heat for lowering the temperature of the solar panel P is given priority and the supply of cooling heat required by the fuel cell power generation facility or the ORC unit is the next lane, or the proportion of cooling heat supply is different for each supply point A system can be built to set
이하에서는, 연료전지발전 설비와 태양광발전 설비가 연계된 형태의 발전 시스템에서 본 발명에 따른 냉열 활용 시스템이 부가되어 발전 설비의 발전 효율을 높이는 다양한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, in a power generation system in which a fuel cell power generation facility and a photovoltaic facility are linked, a cooling heat utilization system according to the present invention is added to increase the power generation efficiency of the power generation facility will be described.
예를 들면, 발전 설비(PG)가 연료전지발전과 태양광발전의 이종으로 마련될 경우, 도 2 에서와 같이, 상기 냉열제어부(20)는 태양광 패널(P)의 저면에 인접하게 설치된 열매체 순환라인(L)으로 열교환된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부(10)를 제어하도록 마련될 수 있다.For example, when the power generation facility (PG) is provided as a type of fuel cell power generation and photovoltaic power generation, as shown in FIG. 2 , the cooling and heat control unit 20 is a heating medium installed adjacent to the bottom surface of the photovoltaic panel (P). It may be provided to control the cooling heat supply unit 10 to circulate the heat medium heat-exchanged to the circulation line (L).
즉, 냉각된 열매체가 열매체 순환라인(L)으로 순환됨으로써 인접한 태양광패널(P)에 열전도 현상이 발생하여 태양광 패널(P)의 온도가 냉각됨으로써 태양광 발전 효율이 높아지게 되는 것이다.That is, as the cooled heating medium is circulated to the heating medium circulation line (L), a heat conduction phenomenon occurs in the adjacent solar panel (P), and the temperature of the solar panel (P) is cooled, thereby increasing the solar power generation efficiency.
또 다른 예로서, 상기 냉열제어부(20)는 태양광 패널(P)의 저면에 인접하게 설치된 수조(미도시) 내부에 설치된 열매체 순환라인으로 열교환된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부(10)를 제어하도록 마련될 수도 있다.As another example, the cooling/heating control unit 20 controls the cooling/heating supply unit 10 to circulate the heat-exchanged heat medium through a heat medium circulation line installed inside a water tank (not shown) installed adjacent to the bottom surface of the solar panel P. may be arranged to do so.
즉, 수조 내부에 수용된 물이 열매체 순환라인을 통한 열매체 순환으로 냉각되며, 태양광 패널(P)이 가지는 태양에 의한 복사열을 냉각된 물이 전도받음으로써 태양광 패널(P)의 온도가 하강한다.That is, the water accommodated in the water tank is cooled by the heat medium circulation through the heat medium circulation line, and the temperature of the solar panel P is lowered as the cooled water receives the radiant heat from the sun that the solar panel P has. .
전술한 두 가지 실시예는 LNG 기화를 통해 냉각된 열매체를 별도의 가공 없이 순환라인을 통해 순환시킴으로써 냉열을 공급하는 점에 있어서 공통점이 있으며, 이와는 다르게 냉각된 열매체를 특정 매체와 다시 열교환시켜 냉열을 공급하도록 구성되는 예를 이하에 설명한다.The above-described two embodiments have in common that cooling heat is supplied by circulating the cooling medium cooled through LNG vaporization through a circulation line without separate processing. An example configured to supply will be described below.
먼저, 상기 냉열제어부(20)는 태양광 패널(P)의 상면 또는 하면으로 열매체와 열교환을 통해 냉각된 공기를 분사하도록 냉열공급부(10)를 제어하도록 마련될 수 있다. 이 경우는 매체로서 기체를 이용하는 것으로, 열매체와 열교환된 기체(냉각 기체)를 생산하고 이를 태양광 패널(P)의 상면 또는 하면으로 분사하여 태양광 패널(P)의 온도를 하강시키는 방식이다. 특히, 냉각 기체를 태양광 패널(P)의 상면으로 분사시킬 경우, 태양광 패널(P)의 상부측에서 하부측으로 기체 분사를 구현할 경우 에어커튼 형태의 냉각 기체망이 형성되어 태양광 패널(P) 목표 온도의 신속한 도달 및 온도 유지의 효과가 증대될 수 있다.First, the cooling/heating control unit 20 may be provided to control the cooling/heating supply unit 10 to spray cooled air through heat exchange with a heating medium to the upper or lower surface of the solar panel P. In this case, a gas is used as a medium, and a gas (cooling gas) heat-exchanged with a heating medium is produced and sprayed to the upper or lower surface of the photovoltaic panel P to lower the temperature of the photovoltaic panel P. In particular, when the cooling gas is injected to the upper surface of the solar panel P, when the gas injection is implemented from the upper side to the lower side of the solar panel P, a cooling gas network in the form of an air curtain is formed to form the solar panel P ) The effect of quickly reaching the target temperature and maintaining the temperature can be increased.
또 다른 예로서 매체로서 물을 이용하는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 도 3 에서와 같이, 냉열 활용 시스템(100)은 냉열을 보관 및 저장하기 위한 축열조(30)를 더 포함하며, 상기 축열조에(30)는 상기 열매체와 물의 열교환을 통해 확보되는 냉각수가 보관 및 저장된다. 여기서, 상기 냉열제어부(20)는 태양광 패널(P)의 표면으로 상기 축열조(30)에 보관 및 저장된 냉각수를 분사하도록 냉열공급부(10)를 제어하도록 마련됨으로써 태양광 패널(P)의 온도가 하강한다.As another example, it may be implemented in the form of using water as a medium. In this case, as shown in FIG. 3 , the cooling heat utilization system 100 further includes a heat storage tank 30 for storing and storing cooling heat, and the cooling water secured through heat exchange between the heating medium and water in the heat storage tank 30 is stored and stored. Here, the cooling and heat control unit 20 is provided to control the cooling and heat supply unit 10 to spray the cooling water stored and stored in the heat storage tank 30 to the surface of the solar panel P, whereby the temperature of the solar panel P is descend
즉, 태양광발전 시스템으로 다양한 형태의 냉열 공급을 통해 태양광 패널(P)의 온도를 하강시킴으로써 태양광발전시스템의 발전 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.That is, it is possible to increase the power generation efficiency of the photovoltaic system by lowering the temperature of the photovoltaic panel P through various types of cooling heat supply to the photovoltaic power generation system.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉열 활용시스템은, LNG의 기화 시 발생되는 냉열을 다양한 형태로 활용하여 발전 설비의 수요처에 공급함으로써 발전 설비의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.As described above, the cooling heat utilization system according to the present invention can maximize the power generation efficiency of the power generation facility by utilizing the cold heat generated during the vaporization of LNG in various forms and supplying it to the consumers of the power generation facility.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above, it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art will have the spirit of the present invention described in the claims to be described later. And it will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the technical scope.
100 : 냉열 활용 시스템
10 : 냉열공급부
20 : 냉열제어부
30 : 축열조
PG : 발전 설비
P : 태양광 패널
L : 열매체 순환라인100: cold heat utilization system
10: cooling heat supply unit
20: cooling and heating control unit
30: heat storage tank
PG : Power generation equipment
P: solar panel
L: Heat medium circulation line
Claims (10)
냉열 활용 시스템.Cooling heat generated through vaporization of LNG is stored and stored in a heat storage tank and supplied to one or more consumers.
Cooling Heat Utilization System.
상기 LNG의 기화는 LNG 기화기와 연결되어 LNG를 열매체와 열교환시킴으로써 이루어지며, 상기 열매체는 빙점이 물보다 낮은 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.According to claim 1,
The vaporization of the LNG is made by heat-exchanging LNG with a heating medium connected to an LNG vaporizer, and the heating medium is provided with a material having a lower freezing point than water.
Cooling Heat Utilization System.
상기 축열조에 수집 및 저장된 냉열은 하나 이상의 발전 설비로 공급되어 상기 발전 설비의 발전 효율을 높이도록 마련되며, 상기 발전 설비는 연료전지발전, 태양열발전, 태양광발전, 풍력발전, 수력발전, 화력발전, 열병합발전, 지열발전 중 하나로 마련되거나 둘 이상이 연계되어 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.According to claim 1,
The cold heat collected and stored in the heat storage tank is supplied to one or more power generation facilities to increase the power generation efficiency of the power generation facilities, and the power generation facilities are fuel cell power generation, solar power generation, solar power generation, wind power generation, hydro power generation, thermal power generation , cogeneration, geothermal power, characterized in that two or more are provided in connection
Cooling Heat Utilization System.
상기 냉열 활용 시스템은,
LNG 기화 과정에서 열교환된 냉열을 발전 설비의 수요처에 공급하는 냉열공급부; 및
상기 냉열공급부의 동작을 제어하는 냉열제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.According to claim 1,
The cooling and heat utilization system,
a cooling and heat supply unit for supplying the cooling heat exchanged during the LNG vaporization process to the demand of power generation facilities; and
a cooling/heating control unit for controlling the operation of the cooling/heating unit; characterized by comprising
Cooling Heat Utilization System.
상기 축열조에는 상기 LNG와 열교환되어 냉각된 열매체가 보관 및 저장되는 것을 특징으로 하는 냉열 활용 시스템5. The method of claim 4,
Cooling heat utilization system, characterized in that the heat medium cooled by heat exchange with the LNG is stored and stored in the heat storage tank
상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 저면에 인접하게 설치된 열매체 순환라인으로 상기 냉각된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부를 제어하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.6. The method of claim 5,
When the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit is provided to control the cooling and heat supply unit to circulate the cooled heat medium to a heat medium circulation line installed adjacent to the bottom surface of the solar panel.
Cooling Heat Utilization System.
상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 저면에 인접하게 설치된 수조 내부에 설치된 열매체 순환라인으로 상기 냉각된 열매체를 순환시키도록 냉열공급부를 제어하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.6. The method of claim 5,
When the power generation facility is a photovoltaic system, the cooling and heat control unit is provided to control the cooling and heat supply unit to circulate the cooled heat medium to a heat medium circulation line installed inside a water tank installed adjacent to the bottom of the solar panel. doing
Cooling Heat Utilization System.
상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 상면 또는 하면으로 상기 냉각된 열매체와 열교환을 통해 냉각된 공기를 분사하도록 냉열공급부를 제어하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.6. The method of claim 5,
When the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit is provided to control the cooling and heat supply unit to spray the cooled air through heat exchange with the cooled heating medium to the upper or lower surface of the solar panel.
Cooling Heat Utilization System.
상기 축열조에는 상기 열매체와 물의 열교환을 통해 확보되는 냉각수가 보관 및 저장되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.5. The method of claim 4,
Cooling water secured through heat exchange between the heating medium and water is stored and stored in the heat storage tank
Cooling Heat Utilization System.
상기 발전 설비가 태양광발전 방식일 경우, 상기 냉열제어부는 태양광 패널의 표면으로 상기 축열조에 보관 및 저장된 냉각수를 분사하도록 냉열공급부를 제어하도록 마련되는 것을 특징으로 하는
냉열 활용 시스템.
10. The method of claim 9,
When the power generation facility is a photovoltaic power generation system, the cooling and heat control unit is provided to control the cooling and heat supply unit to spray the cooling water stored and stored in the heat storage tank to the surface of the solar panel.
Cooling Heat Utilization System.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |