KR20220139837A - Power generation system using fluid circulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유체순환을 이용한 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수조에 저장된 유체(물)를 일정 높이로 양수하고, 양수된 유체를 낙하시켜 발생되는 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산함으로써, 유체를 재사용할 수 있는 유체순환을 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system using fluid circulation, and more particularly, by pumping a fluid (water) stored in a water tank to a certain height and using the height energy generated by dropping the pumped fluid to produce electrical energy, It relates to a power generation system using fluid circulation that can reuse the fluid.
소수력발전의 이용은 국내 재생에너지 자원을 활용하여 전력을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 청정에너지원의 개발을 통하여 지역개발을 촉진하고, 이로 인한 경제적 파급효과도 매우 큰 것으로 알려져 있다. 소수력발전은 고전적인 기술임에도 IT기술과 친환경 기술을 접목한 순수 국내기술로도 확립할 수 있는 기술이며, 계획, 설계 및 건설기간이 빠른 편이다.It is known that the use of small hydropower not only produces electricity by utilizing domestic renewable energy resources, but also promotes regional development through the development of clean energy sources, and the economic ripple effect from this is also known to be very large. Although small-scale hydroelectric power generation is a classic technology, it is a technology that can be established even with pure domestic technology combining IT technology and eco-friendly technology, and the planning, design and construction period is fast.
수력에너지는 우리나라의 에너지 정책 현실에서 전력생산량의 14%, 발전설비 구성별 용량의 84%에 불과하지만 에너지원으로서 중요한 역할을 해왔다.Although hydroelectric energy accounts for only 14% of electricity production and 84% of the capacity of each power generation facility in the reality of Korea's energy policy, it has played an important role as an energy source.
우선 공급 안정성이 매우 우수하며, 발전가격이 장기적으로 안정적이며 싸다는 장점을 가지고 있는 수력에너지는 기술 숙련도가 높은 석유의 대체에너지로서 지속적으로 개발할 가치가 있다. 또한, 수력은 재생 가능하며 순국산 에너지이고, 에너지 안정성에 기여함과 동시에 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않는 깨끗한 에너지로 지구온난화 방지에 공헌하고 있어 개발의 필요성이 점점 높아지고 있다.First of all, hydroelectric energy, which has excellent supply stability and long-term stable and cheap power generation price, is worth continuously developing as an alternative energy to petroleum with high technical skill. In addition, hydropower is a renewable and purely domestic energy, and at the same time contributes to energy stability and contributes to the prevention of global warming as a clean energy that does not emit carbon dioxide (CO2), so the need for development is increasing.
수력발전의 한 형태로서, 야간이나 전력이 풍부할 때 펌프를 가동해 아래쪽 저수지의 물을 위쪽 저수지로 퍼 올렸다가 전력이 필요할 때 방수하여 발전하는 양수발전이 있다.As a form of hydroelectric power generation, there is a pumped pump that pumps water from the lower reservoir to the upper reservoir at night or when power is plentiful, then waterproofs it when power is needed and generates power.
양수발전에 대한 기술 중의 하나로서, 등록특허공보 제10-1933012호에 소수력 발전 시스템이 개시되었다.As one of the technologies for pumped-water power generation, a small hydro power generation system was disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1933012.
상기 기술은 액체가 저장되는 저장 탱크; 저장 탱크에 저장된 액체를 사용처로 공급하는 펌프; 저장 탱크와 펌프를 연결함과 아울러 펌프와 사용처를 연결하는 메인라인; 메인 라인에서 분기되는 분기 라인; 및 일측부는 저장 탱크에 결합 되고 타측부는 분기 라인과 연결 되며 분기 라인을 통해 공급되는 액체에 의해 발전되는 발전기를 포함하고, 발전기를 통과한 액체는 저장 탱크로 공급되고, 펌프는 상시 운전을 하되 펌프의 유량이 흐르지 않음에 의한 과부하를 방지하기 위해 최소 유량을 재순환하는 펌프인 것을 특징으로 한다.The technology includes a storage tank in which liquid is stored; a pump for supplying the liquid stored in the storage tank to the point of use; a main line connecting the storage tank and the pump as well as connecting the pump and the place of use; branch lines branching from the main line; And one side is coupled to the storage tank and the other side is connected to the branch line and includes a generator generated by the liquid supplied through the branch line, the liquid passing through the generator is supplied to the storage tank, and the pump operates at all times, but It is characterized in that it is a pump that recirculates the minimum flow rate to prevent overload due to the flow rate of the pump not flowing.
또한, 등록특허공보 제10-2125054호에 조류/양수 발전 시스템을 이용한 데이터 센터의 전력 및 냉각수 공급 시스템이 개시되었다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2125054 discloses a power and cooling water supply system for a data center using a tidal current/pumped water power generation system.
상기 기술은 조류력에 의해 구동되어 전기 에너지를 발생시키는 조류 발전부; 상기 조류 발전부에 의해 발생된 전기 에너지를 이용하여 해수를 상부로 끌어올리는 양수용 펌프; 상기 양수용 펌프에 의해 이송된 해수가 저장되는 저장부; 상기 저장부에서 낙하되는 해수에 의해 전기 에너지를 발생시키는 소수력 발전부; 상기 조류 발전부와 상기 양수용 펌프 및 상기 소수력 발전부를 제어하는 통합 제어부;를 포함하며, 상기 통합 제어부는, 상기 조류발전부에서 발생된 전력 또는 상기 소수력 발전부에서 발생된 전력을 데이터 센터로 공급하도록 구성된다.The technology is driven by a tidal force to generate electrical energy; a pump for pumping up seawater to the upper part by using the electric energy generated by the tidal power generation unit; a storage unit for storing seawater transferred by the pump for pumping; a small hydro power generation unit for generating electrical energy by seawater falling from the storage unit; Including; an integrated control unit for controlling the tidal current generation unit, the pump and the small hydro power generation unit, the integrated control unit, the power generated by the tidal power generation unit or the power generated by the small hydro power generation unit to supply to the data center is composed
그러나 상기의 기술들의 경우 유체를 펌핑하는 펌프의 성능에 따라 양수할 수 있는 높이와 용량이 달라진다. 이에, 펌프의 용량이 증가할수록 많은 전력을 소모하게 되어 순환식 발전 시스템의 효율을 저하시키는 문제점이 있다.However, in the case of the above techniques, the height and capacity that can be pumped vary according to the performance of the pump for pumping the fluid. Accordingly, as the capacity of the pump increases, more power is consumed, thereby reducing the efficiency of the circulating power generation system.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 양수펌프의 부하를 저감시켜 저용량의 양수펌프를 적용하여도 양수가 수월하게 이루어질 수 있는 유체순환을 이용한 발전 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the problem to be solved in the present invention is to reduce the load on the pumping pump, so that even if a low-capacity pump is applied, a power generation system using a fluid circulation that can easily perform pumping. is to provide
또한, 저용량의 양수펌프의 적용으로 수력발전을 통해 양수펌프의 구동시키면서 잉여 전기에너지를 생산하여 공급할 수 있는 유체순환을 이용한 발전 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a power generation system using fluid circulation capable of producing and supplying surplus electrical energy while driving the pumping pump through hydraulic power generation by application of a low-capacity pumping pump.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템은 유체가 저장되는 수조; 상기 수조에 저장된 유체를 펌핑하는 양수펌프; 상기 양수펌프와 상기 수조 사이에 배치되어 상기 양수펌프의 구동에 의해 상기 수조의 유체를 흡인하여 이송되는 흡입관; 상기 양수펌프에서 배출되는 유체가 일정 높이로 상승시키는 배출상관과 상기 배출상관에 연장되어 상기 수조로 유체를 유도하는 배출하관을 포함하는 배출관; 상기 배출하관에 설치되어 배출되는 유체의 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전장치를 포함한다.Power generation system using fluid circulation according to the present invention for solving the above problems is a water tank in which the fluid is stored; a pump for pumping the fluid stored in the water tank; a suction pipe disposed between the pumping pump and the water tank to suck and transport the fluid in the water tank by driving the pump; a discharge pipe including a discharge pipe through which the fluid discharged from the pumping pump rises to a predetermined height and a discharge pipe extending to the discharge pipe to guide the fluid into the water tank; It is installed in the discharge lower pipe and includes a power generation device for producing electric energy by using the height energy of the discharged fluid.
여기서, 빗물이 저장되고, 저장된 빗물을 상기 배출하관으로 공급하는 빗물공급관이 포함되는 빗물저장수조를 더 포함하여 구성될 수 있고, 상기 빗물저장수조에 저장된 유체는 상기 수조의 유체의 손실을 보전하거나, 상기 배출하관에 공급하는 것을 특징으로 한다.Here, rainwater is stored, and it may be configured to further include a rainwater storage tank including a rainwater supply pipe for supplying the stored rainwater to the discharge lower pipe, and the fluid stored in the rainwater storage tank is to conserve the loss of fluid in the tank or , characterized in that it is supplied to the discharge lower pipe.
또한, 상기 수조는 상기 흡입관이 유체에 잠기는 흡인부와 상기 배출하관에서 배출되는 유체가 낙하되는 낙하부를 구획하는 다단 배플이 설치될 수 있다.In addition, the water tank may be provided with a multi-stage baffle that partitions a suction part in which the suction pipe is immersed in the fluid and a drop part in which the fluid discharged from the discharge lower pipe falls.
이때, 상기 다단 배플에는 유체에 포함된 이물질을 필터링하는 스크린이 설치될 수 있다.In this case, a screen for filtering foreign substances contained in the fluid may be installed in the multi-stage baffle.
또한, 상기 발전장치는 상기 배출하관의 내부에 설치되는 프로펠러(propeller)수차를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제1 발전기 및 상기 배출하관의 끝 단부에 설치되는 펠턴(pelton)수차를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제2 발전기를 포함한다.In addition, the power generation device uses a first generator for producing electric energy using a propeller aberration installed inside the discharge lower pipe and a Pelton water wheel installed at the end of the discharge lower pipe to generate electrical energy Includes a second generator to produce.
본 발명에 의하면, 하측으로 유도되어 배출하관으로 통과하는 유체의 흐름에 의해 사이펀의 원리가 적용되어 양수펌프의 부담이 감소되게 되고, 양수펌프의 부담이 감소됨에 따라 양수펌프에 인가되는 전력이 감소되게 되어, 배출하관에 설치된 발전장치에서 생산된 전력이 양수펌프를 구동하는 데 소요되는 전력을 제외하고도 잉여 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the principle of the siphon is applied by the flow of the fluid that is guided downward and passes through the discharge lower pipe, so that the load on the pump is reduced, and as the load on the pump is reduced, the power applied to the pump is reduced. Thus, there is an advantage in that the power generated by the power generation device installed in the discharge pipe can produce surplus power, excluding the power required to drive the pumping pump.
또한, 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템은 피코수력(pico hydropower)(5KW 이하) 뿐만 아니라 미니수력 (mini hydropower)(100KW ~ 1,000KW)에 적용할 수 있어, 한전으로부터 공급이 소외된 지역에서도 활용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the power generation system using fluid circulation according to the present invention can be applied to not only pico hydropower (5KW or less) but also mini hydropower (100KW ~ 1,000KW), so that even in areas where supply from KEPCO is alienated There are advantages to using it.
이에 더하여, 유체의 재순환을 통해 유체의 손실이 감소되기 때문에 운영에 따른 비용을 최소화할 수 있으므로, 저비용으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the loss of the fluid is reduced through the recirculation of the fluid, the cost associated with the operation can be minimized, and thus there is an advantage in that electricity can be produced at low cost.
도 1은 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템에 적용된 제1 발전기의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템에 적용된 제2 발전기의 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a power generation system using fluid circulation according to the present invention;
2 is a block diagram of a power generation system using fluid circulation according to the present invention;
3 is a configuration diagram of a first generator applied to a power generation system using fluid circulation according to the present invention;
4 is a block diagram of a second generator applied to a power generation system using fluid circulation according to the present invention.
다음으로, 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the power generation system using the fluid circulation according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the same reference numerals are used for technical elements having the same function, and repeated detailed descriptions are omitted to avoid overlapping descriptions.
또한, 이하에 설명하는 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.In addition, the examples described below are illustratively shown in order to effectively show the preferred embodiments of the present invention, and should not be construed to limit the scope of the present invention.
본 발명은 유체순환을 이용한 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수조에 저장된 유체(물)를 일정 높이로 양수하고, 양수된 유체를 낙하시켜 발생되는 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산함으로써, 유체를 재사용할 수 있는 유체순환을 이용한 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation system using fluid circulation, and more particularly, by pumping a fluid (water) stored in a water tank to a certain height and using the height energy generated by dropping the pumped fluid to produce electrical energy, It relates to a power generation system using fluid circulation that can reuse the fluid.
도 1은 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a power generation system using fluid circulation according to the present invention.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 구성은 크게, 수조(10), 양수펌프(20), 흡입관(30), 배출관(40) 및 발전장치(50)를 포함하여 구성된다.1, the configuration of the power generation system using fluid circulation according to the present invention is largely composed of a
수조(10)는 소정의 형상으로 이루어지고, 그 내부에는 유체가 저장된다.The
도 1에는 상기 수조(10)의 상부가 개방된 것으로 도시하였으나, 이물질 등의 유입을 방지하고 익사 등의 안전사고를 방지하기 위해 덮개로 밀폐될 수 있다.Although FIG. 1 shows that the upper part of the
양수펌프(20)는 전기에너지를 이용하여 상기 수조(10)에 저장된 유체(또는 물, 이하 '유체'라 한다)를 펌핑하는 기능을 수행하는 것으로서, 일반적인 펌프로 구성될 수 있다.The
흡입관(30)은 상기 수조(10)와 상기 양수펌프(20) 사이에 배치되어, 일측은 상기 수조(10)에 저장된 유체에 잠기게 되고, 타측은 상기 양수펌프(20)의 흡인부에 연결된다.The
배출관(40)은 배출상관(41)과 배출하관(42)을 포함한다.The
배출상관(41)은 상기 양수펌프(20)의 배출부에서 배출되는 유체를 일정 높이로 상승시키고, 배출하관(42)은 상기 배출상관(41)에 연장되어 상기 배출상관(41)으로 이송된 유체를 상기 수조(10)로 유도한다.The
발전장치(50)는 상기 배출하관(42)의 유로상에 설치되어, 상기 배출하관(42)을 통해 낙하되는 유체의 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하게 된다.The
부연하면, 수조(10)에 저장된 유체는 양수펌프(20)에 의해 흡입관(30)으로 흡인되고 배출관(40)을 통해 일정 높이로 상승한다. 상승된 유체를 하향으로 배치된 배출관(40)을 통해 낙하하면서 배출관(40)에 설치된 발전장치(50)를 구동시키고, 발전장치(50)의 구동에 의해 전기에너지가 생산되게 된다.In other words, the fluid stored in the
또한, 상기 발전장치(50)의 구동에 사용된 유체를 상기 수조(10)로 유입되게 된다.In addition, the fluid used for driving the
상기 발전장치(50)에서 생산된 전기에너지는 양수펌프(20)를 구동하는 데 소요되고 잉여 전기에너지(전력)는 외부로 전송되어 전력을 공급하게 된다.The electric energy produced by the
상기의 구성에서, 양수펌프(20)의 초기 구동에 필요한 전기에너지는 풍력발전 또는 태양광발전 등의 신재생에너지 또는 미리 배터리에 저장된 전기에너지를 이용하거나, 화석연료를 이용한 발전장치에서 생산된 전기에너지가 이용될 수 있다.In the above configuration, the electric energy required for the initial driving of the
상기 흡입관(30) 및 배출관(40)에 유체가 없는 상태에서 양수펌프(20)를 구동하게 되면, 상기 양수펌프(20)는 수조(10)의 유체를 흡인하여 펌핑하기 위해 비교적 많은 전기에너지를 소모하게 된다.When the
그러나 상기 양수펌프(20)의 구동에 의해 배출되는 유체가 배출상관(41)을 거쳐 배출하관(42)으로 이송되게 되면, 배출하관(42)에 유도된 유체는 중력에 의해 낙하하게 되고, 유체의 낙하에 의한 진공력이 발생하여 상기 양수펌프(20)에서 배출되는 유체를 끌어 당기는 효과가 발생되게 된다. 즉, 사이펀의 원리에 따라 배출하관(42)에서 낙하되는 유체가 흡입관(41) 및 배출상관(41)의 유체를 끌어당기는 효과가 발생되게 된다.However, when the fluid discharged by the driving of the
상세하게, 초기 구동시에 양수장치(20)는 수조(10)에 저장된 유체의 높이부터 흡입관(30) 및 배출상관(41)의 제1 높이(h1)까지 부담해야 한다. 이후, 양수된 유체가 배출하관(42)으로 이송되어 상기 배출하관(42)을 통해 배출되게 되면, 배출하관(42)으로 낙하되는 유체에 의한 사이펀 원리로 인하여 상기 양수펌프(20)에서 배출되는 유체를 끌어 당기게 된다. 이 상태에서 상기 양수펌프(20)가 부담해야 하는 양수 높이는 제1 높이(h1)에서 상기 배출하관(42)의 설치 높이(길이)에 대응하는 제2 높이(h2)를 감산한 제3 높이(h3)만을 부담하면 된다.In detail, at the time of initial operation, the
그러나 양수펌프(20)의 구동에 따른 손실, 흡입관(30) 및 배출관(40)을 통과하면서 유체와 관 내부 사이의 마찰 등을 고려하면, 상기 양수펌프(20)가 부담해야 하는 양수높이는 제3 높이(h3)보다는 상대적으로 높아질 수 있다.However, considering the loss due to the driving of the
그렇다 하더라도, 배출하관(42)으로 낙하되는 유체에 의해 사이펀의 원리가 작동되게 되면, 상기 양수펌프(20)가 부담하는 양수높이는 제1 높이(h1)보다 상대적으로 낮아지게 되고, 그에 대응하는 상기 양수펌프(20)의 부담은 감소되게 된다.Even so, when the principle of the siphon is operated by the fluid falling into the discharge
도 2는 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a power generation system using fluid circulation according to the present invention.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템은 수조(10), 양수펌프(20), 흡입관(30), 배출관(40), 발전장치(50) 및 빗물저장수조(60)를 포함하여 구성된다.2, the power generation system using fluid circulation according to the present invention is a
상기 각각의 구성에 대해 설명하되, 도 1의 설명과 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.Although each configuration will be described, a description of a portion overlapping with the description of FIG. 1 will be omitted.
상기 배출관(40)의 배출하관(42)에서 배출된 유체는 수조(10)에 낙하되면서 유체 내부에 공기(기포)를 발생시킬 수 있다. 유체 내부에 발생된 기포가 흡입관(30)으로 유입되게 되면, 양수펌프(20)의 양수 능력이 감소되게 된다.The fluid discharged from the discharge
이에, 상기 수조(10)에는 상기 흡입관(30)이 유체에 잠기는 흡인부(10a)와 상기 배출하관(42)에서 배출되는 유체가 낙하되는 낙하부(10b)를 구획하는 다단 배플(11)이 설치될 수 있다.Accordingly, the
상기 다단 배플(11)은 낙하부(10b)에 낙하된 유체의 흐름을 안정화시키고, 기포가 상기 흡입관(30)에 유입되는 것을 방지하는 것으로서, 상기 수조(10)에 저장된 유체의 높이보다 상대적으로 높게 형성되어 상기 유체의 상부로 노출되고 하부에 유체가 이동되는 개구부를 갖는 제1 배플(11a)과 상기 수조(10)에 저장된 유체의 높이보다 상대적으로 낮게 형성되어 그 상부가 상기 유체에 잠겨서 상부측으로 유체가 이동되는 제2 배플(11b)을 포함하여 구성된다.The
이에 더하여, 상기 수조(10)로 다양한 이물질이 유입될 수 있다.In addition, various foreign substances may be introduced into the
이물질이 포함된 유체는 양수펌프(20)의 양수 능력을 저하시키게 된다.The fluid containing foreign substances reduces the pumping ability of the pumping
따라서, 상기 유체에 포함된 이물질을 필터링하기 위해 상기 다단 배플(11)의 개구부에는 유체에 포함된 이물질을 필터링하는 스크린(12)이 설치되게 된다.Accordingly, in order to filter foreign substances contained in the fluid, a
즉, 상기 스크린(12)은 제1 배플(11a)의 개구부에 설치되거나, 상기 제2 배플(11b)의 상부에 설치될 수 있으며, 제1 배플(11a)의 개구부와 상기 제2 배플(11b)의 상부 모두에 설치될 수 있다.That is, the
상기 배출관(40)은 상기 양수펌프(20)에서 배출되는 유체가 일정 높이로 상승시키는 배출상관(41) 및 상기 배출상관(41)에 연장되어 상기 수조(10)로 유체를 유도하는 배출하관(42)을 포함하되, 상기 배출상관(41)과 상기 배출하관(42) 사이를 연결하는 수평유로관(43)이 더 포함될 수 있다.The
발전장치(50)는 상기 배출하관(42)으로 낙하되는 유체의 이송에 의해 발생되는 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제1 발전기(51)와 상기 배출하관(42)의 끝 단부에서 배출되는 유체의 낙하를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제2 발전기(52)를 포함하여 구성될 수 있다.The
도 3은 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템에 적용된 제1 발전기의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a first generator applied to a power generation system using fluid circulation according to the present invention.
첨부된 도 3을 참조하면, 상기 제1 발전기(51)는 배출하관(42)의 내부에 설치되는 프로펠러(propeller)수차(51a)와 상기 프로펠러수차(51a)의 회전을 전달하는 샤프트(51b) 및 상기 샤프트(51b)의 회전을 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전모듈(51c)를 포함하여 구성된다.3, the
상기의 구성에서, 상기 배출하관(42)은 소정의 각도로 꺾인 형태로 구성되게 된다.In the above configuration, the discharge
또한, 샤프트(51b)는 상기 배출하관(42)의 꺾인 부분을 관통하여 설치되고고, 회전가능하도록 구성되되 누수가 발생되지 않도록 밀폐처리되게 된다.In addition, the
상기의 구성에 따르면, 상기 제1 발전기(51)는 상기 배출하관(42)을 통해 낙하되는 유체는 프로펠러수차(51a)를 회전시키게 되고, 상기 프로펠러수차(51a)를 이용하여 전기에너지를 생산하게 된다.According to the above configuration, in the
도 4는 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템에 적용된 제2 발전기의 대략적인 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram of a second generator applied to a power generation system using fluid circulation according to the present invention.
첨부된 도 4를 참조하면, 상기 제2 발전기(52)는 배출하관(42)의 끝 단부에 설치되는 펠턴(pelton)수차(52a)를 이용하여 전기에너지를 생산하게 된다.Referring to FIG. 4 attached, the
한편, 상기 배출하관(42)에 유체가 충전되어 있으면, 상기 양수펌프(20)의 초기 구동시에 소요되는 전력을 줄일 수 있다.On the other hand, if the discharge
아울러, 본 발명의 발전 시스템은 상기 수조(10)의 유체를 순환시켜 유체의손실이 최소화될 수 있으나, 유체의 증발 등에 의해 수조(10)에 저장된 유체가 감소될 수 있다.In addition, in the power generation system of the present invention, the loss of fluid may be minimized by circulating the fluid in the
이에, 상기 양수펌프(20)의 초기 구동시에 소요되는 전력을 줄이고, 상기 수조(10)의 유체가 저장되는 수위를 일정하게 유지 또는 손실을 보전하기 위해서, 유체는 공급어야 한다.Accordingly, in order to reduce the electric power required for the initial operation of the
본 발명에서는 상기 배출하관(42)에 유체를 충전하거나 손실되는 유체를 보충하기 위해 빗물이 사용될 수 있다.In the present invention, rainwater may be used to fill the fluid in the discharge
빗물저장수조(60)는 우수를 저장하고, 필요에 따라 상기 수조(10) 또는 상기 배출하관(42) 내부에 유체를 공급하기 위한 것이다.The
이때, 상기 빗물저장수조(60)는 저장된 빗물인 유체를 상기 배출하관(42)에 공급하기 위한 빗물공급관(61), 상기 빗물공급관(61)에서 분기되어 상기 수조(10)로 빗물을 공급하는 유체보충유로관(62)을 포함한다. 또한, 상기 빗물공급관(61)의 유로를 단속하는 보충유체제어밸브(60a)가 더 설치된다.At this time, the
상기에서, 양수펌프(20)의 초기(최초) 구동시에 상기 배출하관(42)에 유체를 충전하는 경우, 상기 빗물저장수조(60)에서 공급되는 유체가 배출되지 못하도록 상기 배출하관(42)에는 유체의 배출을 단속하는 유체배출제어밸브(42a)가 설치되고, 상기 배출상관(41)과 상기 배출하관(42) 사이의 수평유로관(43)에는 상기 빗물공급관(61)으로부터 공급되는 유체에 의해 내부 공기를 배출시키기 위한 에어배출밸브(43a)가 설치되게 된다.In the above, when the fluid is filled in the discharge
이에, 상기 유체배출제어밸브(42a)가 닫힌 상태와 상기 에어배출밸브(43a)가 열림 상태에서 상기 보충유체제어밸브(60a)가 개방되게 되면, 상기 빗물저장수조(60)에 저장된 유체가 배출상관(41) 및 배출하관(42)에 유입되게 된다.Accordingly, when the supplementary
상기 배출상관(41) 및 배출하관(42)에 유체가 충전된 상태에서, 상기 에어배출밸브(43a)를 닫고 상기 유체배출제어밸브(42a)를 개방하면서 상기 양수펌프(20)를 구동하게 되면, 상기 양수펌프(20)의 초기 구동에 소요되는 전력을 줄일 수 있다.When the
아울러, 상기 수조(10)의 유체가 저장되는 수위를 일정하게 유지하거나 손실을 보전하기 위해서 상기 빗물저장수조(60)에 저장된 유체는 유체보충유로관(62)을 통해 수조(10)로 공급되도록 구성된다.In addition, the fluid stored in the
이때, 상기 유체보충유로관(62)에는 유로를 단속하는 제어밸브(도면에 미표시)가 구성될 수 있고, 상기 제어밸브는 수조(10)의 유체 수위를 검출하는 수위센서(도면에 미표시)와 연계하여 구동되게 구성될 수 있다.At this time, a control valve (not shown in the drawing) for intermitting the flow path may be configured in the fluid replenishment
본 발명에 의하면, 하측으로 유도되어 배출하관으로 통과하는 유체의 흐름에 의해 사이펀의 원리가 적용되어 양수펌프의 부담이 감소되게 되고, 양수펌프의 부담이 감소됨에 따라 양수펌프에 인가되는 전력이 감소되게 되어, 배출하관에 설치된 발전장치에서 생산된 전력이 양수펌프를 구동하는 데 소요되는 전력을 제외하고도 잉여 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the principle of the siphon is applied by the flow of the fluid that is guided downward and passes through the discharge lower pipe, so that the load on the pump is reduced, and as the load on the pump is reduced, the power applied to the pump is reduced. Thus, there is an advantage in that the power generated by the power generation device installed in the discharge pipe can produce surplus power, excluding the power required to drive the pumping pump.
또한, 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템은 피코수력(pico hydropower)(5KW 이하) 뿐만 아니라 미니수력 (mini hydropower)(100KW ~ 1,000KW)에 적용할 수 있어, 한전으로부터 공급이 소외된 지역에서도 활용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the power generation system using fluid circulation according to the present invention can be applied to not only pico hydropower (5KW or less) but also mini hydropower (100KW ~ 1,000KW), so that even in areas where supply from KEPCO is alienated There are advantages to using it.
이에 더하여, 유체의 재순환을 통해 유체의 손실이 감소되기 때문에 운영에 따른 비용을 최소화할 수 있으므로, 저비용으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the loss of the fluid is reduced through the recirculation of the fluid, the cost associated with the operation can be minimized, and thus there is an advantage in that electricity can be produced at low cost.
상기에서는 본 발명에 따른 유체순환을 이용한 발전 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위 및 발명의 설명, 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위내에 속한다.In the above, a preferred embodiment of a power generation system using fluid circulation according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the description of the invention and the accompanying drawings. It is possible, and this is also within the scope of the present invention.
10: 수조 11: 다단 배플
12: 스크린 20: 양수펌프
30: 흡입관 40: 배출관
41: 배출상관 42: 배출하관
50: 발전장치 51: 제1 발전기
52: 제2 발전기 60: 빗물저장수조10: Tank 11: Multi-stage baffles
12: screen 20: pumping water
30: suction pipe 40: exhaust pipe
41: discharge tube 42: discharge lower tube
50: generator 51: first generator
52: second generator 60: rainwater storage tank
Claims (5)
상기 수조(10)에 저장된 유체를 펌핑하는 양수펌프(20);
상기 양수펌프(20)와 상기 수조(10) 사이에 배치되어 상기 양수펌프(20)의 구동에 의해 상기 수조(10)의 유체를 흡인하여 이송되는 흡입관(30);
상기 양수펌프(20)에서 배출되는 유체가 일정 높이로 상승시키는 배출상관(41)과 상기 배출상관(41)에 연장되어 상기 수조(10)로 유체를 유도하는 배출하관(42)을 포함하는 배출관(40); 및
상기 배출하관(42)의 유로상에 설치되어 배출되는 유체의 높이 에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 발전장치(50);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체순환을 이용한 발전 시스템.
a water tank 10 in which the fluid is stored;
a pumping water pump 20 for pumping the fluid stored in the water tank 10;
a suction pipe 30 disposed between the pump 20 and the water tank 10 to suck the fluid in the water tank 10 by driving the pump 20 and transport it;
A discharge pipe including a discharge pipe 41 through which the fluid discharged from the pump 20 rises to a predetermined height, and a discharge pipe 42 extending to the discharge pipe 41 to guide the fluid into the water tank 10 . (40); and
a power generation device (50) installed on the flow path of the discharge lower pipe (42) and generating electrical energy using the height energy of the discharged fluid;
Power generation system using fluid circulation, characterized in that it comprises a.
빗물이 저장되고, 저장된 빗물을 상기 배출하관(42)으로 공급하는 빗물공급관(61)이 포함되는 빗물저장수조(60);
를 더 포함하여 구성되고,
상기 빗물저장수조(60)에 저장된 유체는 상기 수조(10)의 유체의 손실을 보전하거나, 상기 배출하관(42)에 공급하는 것을 특징으로 하는 유체순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
Rainwater storage tank 60 that stores rainwater and includes a rainwater supply pipe 61 for supplying the stored rainwater to the discharge lower pipe 42;
Consists of further comprising,
The fluid stored in the rainwater storage tank (60) is a power generation system using fluid circulation, characterized in that the loss of the fluid in the tank (10) or supplied to the discharge lower pipe (42).
상기 수조(10)는,
상기 흡입관(30)이 유체에 잠기는 흡인부(10a)와 상기 배출하관(42)에서 배출되는 유체가 낙하되는 낙하부(10b)를 구획하는 다단 배플(11)이 설치되는 것을 특징으로 하는 유체순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The water tank 10,
Fluid circulation, characterized in that the multi-stage baffle (11) dividing the suction part (10a) in which the suction pipe (30) is submerged in the fluid and the falling part (10b) from which the fluid discharged from the discharge lower pipe (42) falls is installed. power generation system using
상기 다단 배플(11)에는 유체에 포함된 이물질을 필터링하는 스크린(12)이 설치되는 것을 특징으로 하는 유체순환을 이용한 발전 시스템.
The method of claim 3 .
A power generation system using fluid circulation, characterized in that the multi-stage baffle (11) is provided with a screen (12) for filtering foreign substances contained in the fluid.
상기 발전장치(50)는,
상기 배출하관(42)의 내부에 설치되는 프로펠러(propeller)수차를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제1 발전기(51); 및
상기 배출하관(42)의 끝 단부에 설치되는 펠턴(pelton)수차를 이용하여 전기에너지를 생산하는 제2 발전기(52);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체순환을 이용한 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The power generation device 50,
a first generator 51 for producing electric energy using a propeller aberration installed inside the discharge lower pipe 42; and
a second generator 52 for producing electrical energy using a pelton aberration installed at the end of the discharge lower pipe 42;
Power generation system using fluid circulation, characterized in that it comprises a.
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