Transcript 태양열발전의 원리 원리 태양에너지

Alternative energy
대체 에너지
2006.05.15
정재현 이흥걸
나종호 서영호
기재형 윤정민
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에너지 전환
목차
개요
1. Introduction
2. 대체에너지 소개
3. 결론
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에너지 전환
소개
정의
대체에너지
Alternative energy
대체 에너지는 넓은 의미에서 화석연료를 대체하
는 모든 에너지원을 뜻하지만, 좁은 의미로는 재생
가능 에너지(Renewable)와 신 에너지를 포괄한다.
재생가능에너지
태양열발전
바이오에너지
풍력발전
신에너지
연료전지
가스하이드레이트
수소에너지
소수력발전
Etc.
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에너지 전환
소개
개요
대체에너지의 필요성
화석에너지의 문제점
대체에너지
1.
매장량의 한정
1. 무한한 에너지원
2.
매장지역의 편중
2. 매장지역의 비 편중
3.
환경문제의 유발
3. 친환경적 에너지
4.
재생불가능 에너지
4. 재생 에너지
4
에너지 전환
소개
대체에너지의 특징
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에너지 전환
대체에너지 소개
순서
1. 풍력 발전
2. 태양열 발전
3. 바이오 에너지
4. 소수력 발전
5. 핵융합 에너지
6. 메탄 하이드레이트
7. 연료전지 및 기타에너지
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에너지 전환
풍력발전
정의&개요
풍력발전
wind power generation
바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 유도
전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술
바람에너지
전기에너지 (이론상 59.3%)
날개의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의
효율 등을 고려하면 실제적으로 20 ~ 40%의 효율
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에너지 전환
풍력발전
원리 및 장,단점
풍력발전의 원리
바람
Break
System
Gear
Box
Generat
or
연계설비
에너지이용
Controller
보호장치
풍력발전의 장단점
장점: 환경친화적 무공해 청정에너지
발전 설비 면적을 적게 차지하는 국토의
효율적이용
단점: 에너지공급의 불안정성
풍속특성이 발전단가에 가장 큰 영향
소형시스템일수록 발전단가에 불리
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에너지 전환
풍력발전
풍력발전기의 분류
회전축 방향에 따른 구분
수직축 발전기
수평축 발전기
바람방향에 구애 받지 않음
구조가 간단하다
사막이나 평원에서 사용
바람방향의 영향을 많이 받음
가장 일반적인 형태
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에너지 전환
풍력발전
풍력발전기의 분류
운전 방식에 따른 구분
기어리스(Grealess)형
기어(Gear)형
회전자와 발전기가 직접연결
저렴한 제작비용
발전효율이 높음
어느 지역에서도 설계,제작가능
간단한 구조, 저소음
유지 보수 용이
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에너지 전환
풍력발전
해외 기술개발현황
1.덴마크: 전세계 풍력발전기 생산량의 50% 점유
정부주도의 가격우대 정책으로 전체 발전량의 18% 차지
2. 독일: 2005년 발전량 6500Mw 달성 => 원자력 발전소 6개 규모
2030년 까지 전체 에너지양의 50%를 풍력에너지로 수급 목표
3. 미국: 민간단체인 미국풍력발전협회가 정부기관인 D.O.E 를 적극 지원
2010년 미국 내 풍력발전용량을 10,000Mw까지 달성 목표
2020년 풍력발전용량이 국가전체발전용량의 5%를 달성
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에너지 전환
풍력발전
국내 기술개발 기본계획
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에너지 전환
풍력발전
해결해야할 문제점
기술
시장
정책
-국산화 비율이 낮음
-기준/규격 미비
-체계적 지원제도 미비
-유지보수체계 취약
-수입제품 선호
-NIMBY 및 환경에 대한
이해 상충
-전력 전자 기술 취약
-풍력자원에 대한 이해 부족
-저소음, 이용률향상
필요
-보급을 위한 재원 부족
-지원제도의 일관성 및
투명성부족
-자원/시장에 대한 정보 부족
-계통연계 기준의 정비
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에너지 전환
태양에너지
정의&분류
태양에너지
Solar energy
태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열
학적 이용분야로 태양열의 흡수·저장·열변환등을
통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술
태양에너지 분류
태양에너지
태양열 발전
태양열을 이용하여 증기를 발생시켜 터빈
을 회전시켜 에너지를 획득
solar thermal electricity
태양광 발전
Photovoltaic solar cells
태양빛( photons)을 반도체의 성질을 이
용하여 전기에너지로 변환시키는 장치가
태양광 분야
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에너지 전환
태양에너지
원리
태양열발전의 원리
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에너지 전환
태양에너지
종류 및 장,단점
태양열발전의 종류
1.탑집광방식
2.포물선 집광방식
태양열발전의 장단점
장점
단점
1. 무공해, 무제한 청정에너지원
1.밀도가 낮고, 간헐적임
2. 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적음
2.유가의 변동에 따른 영향이 큼
3. 다양한 적용 및 이용성
3.초기 설치비용이 많음
4. 저가의 유지보수비
4.일사량이 적은 겨울철에는 불리함
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에너지 전환
태양에너지
해외 기술개발현황
1. 미국은 DOE를 중심으로 건물용의 Solar Building Technology와 태양열 발전의
Solar Thermal Energy System으로 구분하여 추진
2. 일본은 태양열 온수기의 경우 업체 중심으로 개발 및 상용화하고 있으며, 약 40개 업체가 년간
10만대 규모를 생산하여 보급·수출(약 500만기보급)
3. 유럽은 개발과 보급의 핵심은 태양열 난방 및 온수기, 대규모 태양열 시스템, 자연형
태양열건물등이고, 수출을 목적으로 한 태양열 발전 등 개발 추진 중
4. 호주는 태양열 온수기를 년 10만대 이상 생산하여 유럽 등에 수출하고 있음
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에너지 전환
태양에너지
국내 태양열분야 기술개발 기본계획
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에너지 전환
태양에너지
태양열 발전 향후 과제
1. 태양열발전 동력엔진관련 기술 개발
2. 에너지 저장기술 개발
3. 분배형 태양열 발전시스템 실용화
4. 효율적 운전을 위한 전력계통선과의 연계기술 개발
5. 복합시스템화 기술 개발
6. 운전기술 확보
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에너지 전환
바이오에너지
정의&개요
바이오에너지
Bio energy
동.생물 유기체를 각종 가스, 액체 혹은 고형연료
로 변환하거나 이를 연소하여 열, 증기 혹은 전기
를 생산하는데 응용되는 화학, 생물, 연소공학 등
을 일컬음.
바이오에너지 개략도
바이오에너지
바이오매스
바이오연료
바이오에탄올
바이오디젤
직접이용
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에너지 전환
바이오에너지
바이오에너지 변환시스템
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에너지 전환
바이오에너지
바이오에너지 변환시스템
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에너지 전환
바이오에너지
장.단점
바이오에너지 장.단점
장점
1. 풍부한 자원과 큰 파급효과
2. 생성에너지의 형태가 다양 (연료, 전력, 천연화학물 등)
3. 환경오염의 저감 (온실가스 등)
4. 환경 친화적 생산시스템
단점
1. 자원의 산재 (수집, 수송불편)
2. 다양한 자원에 따른 이용 기술의 다양성과 개발의어려움
3. 과도 이용시 환경파괴 가능성
4. 단위 공정의 대규모 설비투자
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에너지 전환
바이오에너지
해외 기술개발현황
1. 중국: 농부산물 바이오매스 가스화 이용(발전 포함)
2. 일본 : 도시쓰레기 소각열 발전, 메탄올 생산 이용
스웨덴, 캐나다, 브라질 미국과 목질계 에탄올 기술개발 협력
3. 스웨덴 : 바이오매스 가스화 발전기술 실증
4. 네델란드/ 덴마크 : LFG 및 바이오가스 이용기술개발 적극추진
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에너지 전환
바이오에너지
향후 기술개발 추진계획
1. 매립지가스의 에너지이용기술개발
2. 바이오 수소제조기술개발
3. 유기성 폐자원을 이용한 생물학적 수소 생산 기술개발
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에너지 전환
소수력발전
정의&개요
소수력발전
small hydro power
설비 용량이 3,000Kw 미만의 소규모 수력발전을
말하는 것으로 통상 하천의 중 하류에 소규모 댐을
건설해 낙차를 얻는 방식
소수력발전의 분류
수력에너지
고낙차 수력에너지
발전낙차 250m 이상의 고낙차에서 발생
프란시스, 펠톤 수차 이용
저낙차 수력에너지
발전낙차 35m 이하의 소규모 발전설비
통상20m 이하는 초저낙차 수력발전
프로펠러,카플란 수차 이용
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에너지 전환
소수력발전
수차의 종류 및 특징
1.
소수력의 가장 중요한 설비는 수차
2.
소수력발전은 전력생산외에 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장, 정수장, 다목적댐의
용수로 등에도 적용할 수 있는 잇점 가지고있음
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에너지 전환
소수력발전
소수력 발전의 예
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에너지 전환
소수력발전
해외 기술개발현황
미국: 전력회사가 신재생에너지 의무적구입
소수력 에너지 개발비의 75%까지 융자 지원
독일: 신재생에너지의한 전력에너지 생산 판매가능
판매가의 65~90%가격으로 정부매입
일본: 소수력발전에 대한 매입정책
중소수력 개발보조금 지원
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에너지 전환
소수력발전
국내 소수력 발전 현황
1. 전국 40여개의 소수력발전소가 운영中 => 중소하천 15개, 기존댐 11개 등
2. 소수력 발전양 총 42Mw규모 => 의암댐 연간 발전량 45Mw
3. 06년 현재 개발중인 소수력발전은 50여개 => 총설비용량 53Mw
4. 대부분이 농업용저수지 , 다목적 댐을 이용 => 중.저낙차를 이용
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에너지 전환
소수력발전
문제점과 해결방안
문제점 => 소수력발전소 운영에 따른 경제성이 향상되지 않음
해결 방안
1. 소수력발전소의 경제성을 향상
2. 중ㆍ저낙차용 수차발전기를 국산화 개발
3. 수차발전기의 제작비용 및 소수력발전소 건설비를 절감
4. 수차발전기 운영에 따른 유지비의 절감이 필요한 실정임
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에너지 전환
핵융합발전
정의&개요
핵융합발전
nuclear fusion generation
태양내부와 같은 극한 환경(초고온 플라즈마)에서
두 개의 원자핵이 합쳐지면서 막대한 에너지를 지속적
으로 발생시키는 현상
핵융합 개념도
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에너지 전환
핵융합발전
종류
핵융합 발전의 종류
①자장밀폐방식 (Magnetic Confinement) , Tokamak형
고온의 플라즈마를 강력한 자장을 이용해서 핵 융합반응이 일어나도록 가둬두는 방식
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에너지 전환
핵융합발전
종류
핵융합 발전의 종류
②관성밀폐방식 (Inertial Confinement) ,레이저핵융합방식
중수소와 삼중수소를 얼려서 작은 고체의 알갱이로 만든 다음 여기에
레이져를 이용한 강력한 에너지를 집중 시켜 핵융합반응을 이끌어내는 방식
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에너지 전환
핵융합발전
종류
일반적으로 채택된 종류
1. 토카막형 (Tokamak)
일본·유럽·러시아의 국제 열 핵융합 실험(ITER) 에서 채택
2. 레이저 핵융합 방식
2001년 일본 오사카대학의 레이저 핵융합연구센터와 영국
연구 소가 공동으로 레이저를 통해 핵융합을 일으키는 데 성공
3. 헬리컬(Helical:나선)형
1998년부터 일본에서 실험에 착수
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에너지 전환
핵융합발전
핵융합 연구의 이유
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에너지 전환
핵융합발전
한국의 태양 KSTAR
1. ITER와 별도로 핵융합 발전 연구”한국의 태양”을 준비 중이다
2. 2007년 차세대초전도 핵융합 연구장치건설예정
3. 규모를 제외한 모든 면에서 ITER와 유사
4. 2015년 완공인 ITER의 PILOT PLANT역할
5. 3억도의 플라즈마를 300초 동안 정상 운전 할 수있는 토카막 방식 채택
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에너지 전환
메탄 하이드레이트
정의&개요
메탄 하이드레이트
Methane Hydrate
메탄이 주성분인 천연가스가 얼음처럼 고체화된
상태를 말하는 것이다. 얼음과 비슷하지만, 불을
붙이면 타기 때문에 “불타는 얼음” 으로 불린다.
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에너지 전환
메탄 하이드레이트
특징
메탄 하이드레이트의 장점
1. 높은 발열량
2. 청정에너지원
(이산화 탄소 배출량 : 가솔린의 0.7배 그러나 열량은 더 높음)
3. 엄청난 매장량
(현재 사용하는 화석에너지의 200~500년분량)
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에너지 전환
메탄 하이드레이트
주요 국가들의 개발현황
미국 : 2000년 메탄 하이드레이트 연구개발 지원법
인공 메탄 하이드레이트 제작 성공
메탄 하이드레이트의 자원규모·회수가능성·안전성·기후변화에 미치는 영향연구
일본 : 남카이 해구 (일본 남해)에서 메탄 하이드레이트 시추중
기초연구(2001-06년)
시추조사(2007- 11년)
상업화 대비 기술정비(2012-16년)
중국 :
99년부터 연구를 시작
남 중국해에서 첫 시추 작업을 실시할 예정
독일과 공동연구팀
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에너지 전환
메탄 하이드레이트
국내 개발 현황
2000-2004 5년간 동해광역탐사
상당량의 매장 가능성 확인
1단계 (~2007년) 동해 일원 등에
대한 정밀탐사 및 시추
2단계 (2007년 이후) 컨소시엄 구
성, 유망지역 정밀조사 및 시추 부
존확인 생산기술 연구
3단계 (~2014년) 시험생산 및 상
업생산기술 완성
4단계 (2015년) 상업적 목적생산
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에너지 전환
메탄 하이드레이트
해결해야 할 과제
1) 기술적인 측면의 문제점
2) 환경적인 측면의 문제점
3) 지질학적 측면의 문제 발생 가능성
4) 주변국들과의 이해관계
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에너지 전환
Summury
요약
1. 풍력에너지 : 무공해 청정에너지원 이지만, 기술의 국산화비율이 상당히 낮음
건설에 필요한 필요면적이 상대적으로 작으므로 우리지형에 적합
2. 태양열발전 : 계절별 에너지 획득량의 현저한 차이가나는 단점
발전시설 개발보다는 에너지 저장기술 확보가 우선
3. 바이오에너지: 날로 심각해지는 환경문제에 대한 최적의 대안
자원의 확보를 위한 시민의식이 필요 (분리수거 생활화)
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에너지 전환
Summury
요약
4. 소수력발전 : 국내에 이용가능한 소수력에너지는 상당히 많이 존재
실용화 시키기위한 정부의 적극적인 정책개선 필요
5. 핵융합발전 : 환경오염에 대한 문제해결 , 원료의 무한한 채취가능
핵에 관한 주민들의 인식 전환의 필요.
6. 하이드레이트: 화석에너지, 엄청난 매장량
자원의 확보를 위한 외교적 노력이 필요
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에너지 전환
Summury
결론
1. 인류사회는 에너지 전쟁중이다. => 에너지 확보의 중요성 대두
2. 확보도 중요하지만 주도적인 기술 선점이 우선
3. 에너지가 무기다. => 에너지가 사실상의 국력
4. 정부 정책적 지원의 필요
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에너지 전환