Micro CHP (소형 열병합 발전) 개념 정리

문서 내 토픽

1. 마이크로 CHP 개념

마이크로 CHP는 전기 발전과 배출되는 열로 난방을 할 수 있고, 배출되는 열을 흡수식 냉동기로 연결하면 냉방이 가능하며, 디젤 비상 발전기를 대체할 수 있는 첨단기술입니다. 마이크로 CHP는 주거용 또는 소규모 상업용 건물에 열과 전기를 모두 생성하는 소규모 에너지 시스템으로, 일반적으로 천연 가스 또는 프로판으로 연료를 공급받는 소형 엔진을 사용하여 작동합니다.
2. 마이크로 CHP 용도

마이크로 CHP 시스템은 호텔, 병원 및 다세대 주거용 건물과 같이 열과 전기 모두에 대한 수요가 높은 건물에서 자주 사용됩니다. 에너지 요금을 줄이고 잉여 전기를 그리드로 다시 판매하여 수익을 창출하는 데 도움이 되므로 기존의 개별 시스템에 비해 상당한 비용 절감 효과를 제공할 수 있습니다.
3. 마이크로 CHP 특징

마이크로 CHP 시스템은 도시가스를 연료로 소형발전기를 가동해 전기, 난방, 온수를 동시에 공급하며, 일반 가정집과 소규모 사업장을 하나의 발전소로 치환하는 차세대 '분산' 전원 기술입니다. 전기와 열을 동시에 생산해 이용함으로써 기존의 화력발전, 열전용 보일러 시스템 조합보다 에너지효율을 약 25% 이상 증가시킬 수 있는 고효율 에너지 시스템입니다.
4. 마이크로 CHP 방식

마이크로 CHP 시스템은 스털링 엔진(외연기관), 가스 엔진(내연기관), 연료전지, ORC(폐열회수발전) 등 네 가지 방식으로 구현됩니다. 각 방식은 발전효율, 설치 및 유지보수 용이성, 소음/진동 등의 특성이 다릅니다.
5. 엔진과 터빈의 차이

엔진은 열 에너지를 기계 작업으로 변환하고, 터빈은 유체의 운동 에너지를 기계 작업으로 직접 변환합니다. 엔진은 왕복운동을 회전운동으로 전환하지만 터빈은 오로지 회전운동을 합니다. 터빈은 열효율이 디젤보다 떨어지지만 급가속과 고속에서 유리합니다.

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1. 마이크로 CHP 개념

마이크로 CHP(Combined Heat and Power)는 소규모 열병합 발전 시스템으로, 전기와 열을 동시에 생산하는 기술입니다. 이 시스템은 연료를 효율적으로 활용하여 에너지 효율을 높이고, 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다. 마이크로 CHP는 주로 가정, 소규모 사업장, 공공시설 등에 적용되며, 전기와 열을 동시에 공급함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 전력 공급이 불안정한 지역에서 안정적인 전력 공급을 가능하게 합니다. 마이크로 CHP는 신재생 에너지와 연계하여 사용할 수 있어 에너지 전환에 기여할 수 있습니다.
2. 마이크로 CHP 용도

마이크로 CHP 시스템은 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 가정용으로는 난방, 온수 공급, 전기 생산에 사용될 수 있으며, 소규모 사업장이나 공공시설에서는 건물 냉난방, 온수 공급, 전기 생산에 활용될 수 있습니다. 또한 병원, 호텔, 스포츠 시설 등 열과 전기가 동시에 필요한 시설에서도 마이크로 CHP 시스템을 활용할 수 있습니다. 이를 통해 에너지 효율을 높이고 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다. 특히 전력 공급이 불안정한 지역에서는 마이크로 CHP 시스템이 안정적인 전력 공급을 가능하게 합니다. 따라서 마이크로 CHP 시스템은 다양한 분야에서 활용될 수 있는 유용한 기술이라고 할 수 있습니다.
3. 마이크로 CHP 특징

마이크로 CHP 시스템의 주요 특징은 다음과 같습니다. 첫째, 연료 효율성이 높습니다. 전기와 열을 동시에 생산하므로 연료 사용량을 줄일 수 있어 에너지 효율이 높습니다. 둘째, 온실가스 배출이 적습니다. 연료 사용량 감소로 인해 이산화탄소 배출이 줄어들어 환경 친화적입니다. 셋째, 분산형 전원 공급이 가능합니다. 중앙 집중형 발전소와 달리 소규모로 설치할 수 있어 전력 공급의 안정성이 높습니다. 넷째, 열과 전기를 동시에 생산하므로 에너지 이용 효율이 높습니다. 다섯째, 유지보수가 용이합니다. 소규모 시스템이므로 관리와 유지보수가 쉽습니다. 이러한 특징으로 인해 마이크로 CHP 시스템은 에너지 전환과 분산형 전력 공급에 기여할 수 있는 유망한 기술이라고 할 수 있습니다.
4. 마이크로 CHP 방식

마이크로 CHP 시스템은 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 가장 일반적인 방식은 내연기관 엔진을 이용하는 것입니다. 이 방식에서는 엔진에서 발생한 열을 회수하여 온수나 난방에 활용합니다. 또한 엔진에 연결된 발전기를 통해 전기를 생산합니다. 다른 방식으로는 가스 터빈을 이용하는 것입니다. 가스 터빈은 내연기관 엔진에 비해 규모가 크지만 효율이 높습니다. 이 방식에서도 터빈에서 발생한 열을 회수하여 활용할 수 있습니다. 최근에는 연료전지를 이용한 마이크로 CHP 시스템도 개발되고 있습니다. 연료전지는 화학반응을 통해 전기를 생산하며, 이 과정에서 발생한 열도 활용할 수 있습니다. 이처럼 마이크로 CHP 시스템은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 각 방식마다 장단점이 있습니다.
5. 엔진과 터빈의 차이

엔진과 터빈은 마이크로 CHP 시스템에서 주요 구성 요소이지만, 작동 원리와 특성이 다릅니다. 엔진은 내연기관으로, 연료를 연소시켜 피스톤을 움직여 동력을 발생시킵니다. 이때 발생한 열을 회수하여 활용할 수 있습니다. 반면 터빈은 연료를 연소시켜 고온 고압의 가스를 만들고, 이 가스가 터빈 블레이드를 회전시켜 동력을 발생시킵니다. 터빈은 엔진에 비해 규모가 크고 효율이 높지만, 유지보수가 더 복잡합니다. 또한 터빈은 엔진에 비해 부분 부하 운전 시 효율 저하가 크다는 단점이 있습니다. 따라서 마이크로 CHP 시스템에서는 용도와 규모에 따라 엔진 또는 터빈을 선택하게 됩니다. 소규모 시설에는 엔진 방식이, 중규모 이상의 시설에는 터빈 방식이 더 적합할 수 있습니다.