에너지공유 커뮤니티 구현을 위한 중앙온수급탕 방식의 신재생 열에너지 시스템 적용성 분석 (Applicability of Renewable Thermal Energy Systems on a Domestic Hot Water System for a Low-carbon Energy Share Community)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 11호 / 532 ~ 541페이지
· 저자명 : 김민휘, 이동원, 안영섭, 주홍진

초록

본 연구에서는 저탄소 에너지공유 커뮤니티 구현을 위한 에너지절감 및 효율개선 방안으로 다양한 신재생열에너지 시스템을 적용한 지열원 급탕 공급시스템을 제안하고, 제안된 시스템에 대한 에너지 절감효과를 분석하였다. 본 시스템을 커뮤니티 시설의 지붕에 설치될 경우 동일 면적에 적용된 경우의 에너지 효율 및 자가소비율에 대해서 분석하였다. 그 결과, ST시스템은 전체 연간 급탕에너지 요구량의 29.6%, PVT 시스템은 10.0%를 담당할 수 있는 것으로 나타났다. PVT 시스템을 적용하는 방식은 PV 시스템 대비 19.1% 낮은 발전량을 나타내었는데, 이는 PVT시스템 발전 모듈의 효율이 낮은 측면과, 비교적 겨울철 높은 온도를 유지하였기 때문으로 나타났다. 하지만, PVT시스템이 적용된 방식에서는 급탕에너지 요구량의 절감으로, PV 시스템과 ST 시스템을 적용하는 방식 대비 각각 22.0%와 37.2%의 운영에너지 절감효과를 가질 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 전력의 커뮤니티 단위 자가소비율은 축열조의 사이즈에 따라 사이즈가 작을수록 ST 시스템을 적용하는 방식이 우수하며, 사이즈가 커질수록, PV 시스템을 적용하는 방식이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 탄소배출저감 효과 또한, 본 제안된 시스템이 기존 시스템 대비 87% 이상의 효과를 얻을 것으로 예측되었다. 본 연구는 태양광 및 태양열 시스템의 성능을 비교적 정확하게 예측하는 TRNSYS 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션을 진행하였으나, 시뮬레이션 연구에 대한 한계가 있으며 결과에 대한 오차가 있다.

영어초록

In this study, a domestic hot water supply system using renewable heat energy systems was proposed for improving energy efficiency and savings to achieve a low-carbon energy sharing community. A smart village in Busan Eco Delta Smart City was selected for this analysis via detailed simulation. This smart village comprises 56 single-family houses and community facilities with a central mechanical center to supply heating, cooling and domestic hot water. In this study, the major thermal energy for domestic hot water is a geothermal heat pump, and applicability of solar energy, such as a photovoltaic (PV) system (Case 1), a solar thermal (ST) system (Case 2), and a photovoltaic and solar thermal (PVT) system (Case 3) was analyzed. As a result of this analysis, it was found that the ST system can account for 30.0% of the annual domestic hot water demand, and the PVT system can account for 10.0%. The PVT system showed 19.1% lower electric generation rates compared with the PV system. However, it was also found that the PVT system can reduce 22.0% and 37.2% of operating energy compared to the PV and ST system, respectively. The PVT can save the thermal demand of domestic hot water even the lower efficiency of PV generation rates. Conversely, it was observed that the PV and ST system showed higher self-sufficiency for the electric energy balance on the community compared to the PVT system depending on the size of the thermal energy storage.

참고자료

· 없음