MW급 개방형 온도차발전과 폐쇄형 온도차발전의 해수온도변화에 따른 발전특성 성능비교 시뮬레이션
Simulation of power generation performance of MW-class open- and closed-cycle OTEC systems based on seawater temperature change
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초록
지속적인 환경문제와 신재생에너지 대체 문제를 해결하기 위한 수단으로 무한에 가까운 청정 해양에너지를 이용한 해수온도차발전의 발전 특성에 대하여 연구하였다. 현재 개발 중인 개방형과 폐쇄형 온도차발전의 시뮬레이션을 통해 발전량과 담수 생산량을 비교하였으며, 다양한 해수 온도조건을 적용하여 해수 온도 변화에 따른 발전 사이클의 적용 특성을 비교 하였다. 개방형의 경우 소모 전력이 폐쇄형에 비교하여 높게 나타났으며, 26℃의 열원 조건에서 개방형과 폐쇄형의 전력차이가 약 24kW 발생하는 것을 확인 되었다. 30℃의 고온 열원 조건의 지역에서는 폐쇄형 발전 사이클의 적용이 최대 92kW 높은 총 출력을 나타내었으며, 순수 출력의 경우 개방형 온도차 발전이 1단과 2단 증발 방식에서각각 217.5kW와 291.8kW 낮게 나타났다. 2단 증발의 이중 담수화를 통해 최대 45,400 kg/h의 담수량 증가를 보였으나, 전력 소비의 증가로 74.7kW의 발전 출력 감소를 보였다. 개방형 온도차발전 사이클은 열원 조건에 따라 최대 128,420 kg/h의 담수 생산량을 보여 전력과 담수의 이중 수요지의 적용성이 우수한 것으로 판단된다.
Abstract
In this study, the performance of the developmental characteristics of a 1-MW ocean thermal energy conversion (OTEC) system was investigated using infinite clean ocean energy in order to solve sustainable environmental problems and replacement of renewable energy. Simulations of open and closed OTEC systems under development were compared based on power generation and fresh water production. The application characteristics of the OTEC cycle according to seawater temperature distribution were compared by applying various seawater temperature conditions. Results showed that the power used in the open type was higher than that in the closed type. Under conditions of a heat source at 26 °C, open and closed power differences were found to be approximately 24 kW. In areas with high-temperature heat-source conditions of 30 °C, the application of closed OTEC cycles was shown to be up to 92-kW total power. For net power, the generation of the open-type OTEC cycle was as low as 217.5 kW and 291.8 kW in the 1st and 2nd evaporation methods, respectively. Despite the increase in fresh water up to 45,400 kg/h through dual desalination of two-stage evaporation, as the power consumption increased, the power generation output decreased by 74.4 kW. The open-type OTEC was 123.8 kW higher at a 30 °C heat-source condition. The open-type OTEC cycle can produce up to 128,420 kg/h of fresh water depending on the heat-source conditions and is applicable to locations having the dual demands of power and fresh water.
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