에너지변환시스템

소개글

에너지변환시스템에 대한 보고서 자료입니다.

목차

□ 미활용에너지
1.대체에너지
2. 미활용에너지
3. 미활용에너지기술의 종류 및 이용방법
4. 미활용에너지기술의 이용효과
5. 미활용에너지기술 이용상의 해결과제
□ 미활용에너지 요소기술(히트펌프, 냉동기)
1. 냉동의 정의
2. 냉동의 방법
3. 열역학적 사이클
4. 몰리엘 선도 (P-i, P-h) 구성
5. 기준 냉동사이클
6. 기준 냉동사이클의 계산
□ 풍력발전 기술의 현황
1. 풍력발전 개요
2. 특징 및 시스템 구성
3. 풍력발전의 장점
4. 풍력발전의 단점
5. 기대 효과
□ 대양광 발전
1. 태양광발전의 개요
2. 태양광 발전의 기본구성 및 이해
3. 태양광 발전의 장단점
4. 태양광발전의 국내외 기술현황
□ 수소 에너지
1. 개요
2. 수소 생산
3. 수소 운반
4. 수소 저장
5. 수소이용

본문내용

1) 장점
-에너지원이 청정하고 무제한
-필요한 장소에서 필요한 양만 발전 가능
-유지보수가 용이하고 무인화 가능
-20년 이상의 장수명
-건설기간이 짧아 수요 증가에 신속히 대응 가능
(2)단점
-전력생산이 지역별 일사량에 의존
-에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요
-설치장소가 한정적이고 시스템 비용이 고가임
-초기 투자비와 발전단가 높음
-일사량 변동에 따른 출력이 불안정
4. 태양광발전의 국내외 기술현황
(1) 국내 태양광발전의 개발현황
70년대 초부터 대학과 연구소를 중심으로 연구 시작하여 88년부터 대체에너지개발촉진법에 따라 정부차원에서 기술개발하였다. 저가화와 효율향상을 위한 태양전지 제조기술개발 및 시스템 이용기술개발을 병행하여 추진하였다.
(2) 해외 태양광발전의 개발현황
미국은 첨단기술의 전략적 개발과 시장개척 및 상업화 지원, 100만호 Solar-roof 주택 보급사업 등에 의해 212MW 보급했다. 일본은 정부주도의 상용화 기술개발과 보급촉진 및 수출시장 확대, 태양전지 원료의 저가화 및 신형 태양전지 개발했다. 3kW 주택용 태양광발전시스템 보급사업 등 637MW 보급했다. 유럽은 분야별 컨소시움 또는 EC를 통한 기술개발및 실증시험등 공동수행, 복합기능 태양전지 모듈개발 및 복합 발전시스템 실용화하였다. 태양전지 모듈과 시스템의 실증시험 및 규격화 등 국가별, 공동체별 사업 수행중이다. 독일은 277MW, 이태리 22MW 등을 보급하였다.
선진국에서는 보급 프로그램과 병행하여 기술개발을 종합적으로 추진하고 있으며, 세계시장은 연평균 33% 이상의 급신장추세이다.
- 1995년 77.6MW
- 2003년 201.3MW 생산
- 2008년말 562MW 생산
- 일본 251.1MW, 유럽 135.1MW, 미국 120.6MW로 대부분 차지한다.
수소 에너지
1. 개요
석유·석탄의 대체 에너지원으로서의 수소를 말한다. 수소의 원료인 물이 많고, 연소하더라도 연기를 뿜지 않는 등 수소는 미래의 무공해 에너지원으로서 중시되며, 인류 궁극의 연료로 지목되고 있다. 현재 세계의 수소 소비량은 수백 억 m3 에 달하지만 물을 원료로 해서 값싸게 대량생산할 단계에 아직 이르지 못하고 있다. 현재 연구되고 있는 주된 제법으로서는 원자력발전의 전력으로 물을 전기분해하는 방법과 열화학사이클법 등이 연구되고 있다.
2. 수소 생산
수소는 우주에서 가장 풍부한 원소이지만 그 자체로는 자연계에 존재하지 않고 열, 빛, 전기 등을 이용하여 물, 바이오 매스, 화석연료 등에서 얻을 수 있다.
(1) 열화학적 물분해 수소 제조기술 : 저온(1300K 이하)에서 물을 분해
1) 집광 태양열을 이용한 방법
2) 고온 핵열을 이용한 방법
(2) 집광 태양열 이용 열화학적 물분해 수소제조 기술
1) 국내의 연구내용 : 태양열 반응기를 이용한 수소제조, 고 효율성 금속산화물 연구개발
<그림 14. 집광태양열을 이용한 열화학적 순환공정>
(3) 원자력 고온 열을 이용한 열화학적 수소제조 기술
1) 고온가스로(VHTR)의 열원을 이용 IS 사이클에 의한 수소생산 원리
<그림 15. 수소생산 원리>
(4) 물의 전기분해
1) 물의 전기분해 이론
<그림 16. 물의 전기분해 이론>
2) 물의 전기분해 방법
<그림 17. 물의 전기분해 방법>
(5) 고분자 전해질 전기분해(PEME)
1) PEME 주요연구개발 내용 : 수전해 셀 가격의 저감기술 개발, 스텍 제조기술 개발
[수소공급 시스템 개념도-캘리포니아]
(6) 고온 수증기 전기분해
1) 특징 : 온도증가와 함께 전기에너지 감소, 고온의 열 이용, 단열운전 가능, 폐열회수, 낮은 Capital cost 및 운전가격, 800℃ 이상에서의 운전
2) 주요 연구개발 내용 : 전해질 개발, 전극재료 개발, 연결재 재료 개발, 셀/스텍기술 개발
3. 수소 운반
(1) 수소를 생산하는 곳에서 최종 소비자까지 전달해 주기까지의 다양한 분야를 포함함
(2) 생산되는 수소의 소량만이 그 자체로 사용하기 위해 파이프라인, 실린더, 튜브 트레일러 등으로 운반되고 나머지는 화학연료 또는 연료로 필요로 하는 곳에서 만들어져 사용됨
(3) 천연가스와 마찬가지로 수소도 파이프라인을 이용하는 것이 효과적이기는 하나 파이프이 밀봉이나 내구성 문제 등이 해결되어야 함. 그러나 약 10%의 수소는 천연가스와 같이 파이프라인으로 운송이 가능할 것으로 예측함
(4) 1000마일 이상의 장거리를 운반할 때는 대개 액화하여 운반한 다음 필요로 하는 곳에서 기화시켜 사용함
4. 수소 저장
(1) 수소는 다양한 기술들을 이용하여 기체, 액체 또는 화합물로 저장될 수 있음
(2) 수소를 기체 상태로 저장하는 것이 가장 보편적이지만 가장 가벼운 원소이며 밀도가 작기 때문에 어려움이 있음. 그러나 더 가볍고 밀봉이 뛰어난 소재가 계속 개발되고 있음
(3) 액화수소는 상대적으로 작은 부피의 극저온용 용기가 필요하나 수소가 가진 에너지의 1/3 가량이 액화시키는데 필요
(4) 수소를 금속 수소화물에 보관하는 방법에는 가역적인 방법과 비가역적인 방법이 있음
5. 수소이용
수소를 에너지로 전환하는 방법에는 전통적인 방법인 연소를 이용하는 것과 연료전지를 이용해 전기화학적으로 이용하는 방법이 있음
(1) 연소
수소는 가솔린이나 천연가스와 마찬가지로 연소가 가능함. 화석연료와는 달리 연소후 이산화탄소나 질소산화물 같은 공해물질의 배출이 거의 없음. 따라서 우주선이나 로켓의 엔진에 많이 사용됨
(2) 연료전기
1) 연료전지는 수소가 가지고 있는 화학에너지를 직접 전기 및 열에너지로 전환할 수 있음. 수소를 직접 사용할 경우 물이 유일한 생성물이기 때문에 청정에너지임.
2) 연료전지의 전기화학 반응은 기존의 내연기관보다 효율이 높아 발전효율은 40~50%를 얻을 수 있고, 생성되는 열을 회수, 이용할 경우 전체 에너지효율은 80% 이상도 가능함
3) 연료전지는 양극, 음극, 전해질로 구성된다는 점에서 배터리와 유사하나 배터리는 에너지 저장장치인 반면, 연료전지는 수소로부터 직접 전기를 생산하는 에너지 전환 장치임
4) 연료전지는 용도에 따라 발전용, 주거/상업용, 수송용, 휴대용으로 나눌 수 있음

키워드

에너지변환,   에너지변환 요점정리,   미활용 에너지,   냉동의 정의,   냉동의 방법 및 원리,   풍력발전,   태양광 발전,   수소에너지