KR101348630B1 - Power generation system and ship including the same - Google Patents
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Abstract
발전 시스템 및 발전 시스템을 포함하는 선박이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템은 하나 이상의 열원으로부터 방출된 열을 열매체로 전달하는 열교환부, 태양광을 수집하여 태양광을 열에너지로 변환하는 태양열 집열기, 상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하며, 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광의 열을 상기 제1 부분 열매체에 공급하는 제1 유로부, 상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 유로부 및 상기 제1 부분 열매체 또는 상기 제2 부분 열매체 중 적어도 하나의 열을 이용하여 발전을 수행하는 전력생산부를 포함한다.A ship comprising a power generation system and a power generation system is disclosed. According to an embodiment of the present invention, a power generation system includes a heat exchanger for transferring heat emitted from one or more heat sources to a heat medium, a solar heat collector that collects sunlight and converts sunlight into thermal energy, and a first portion of the heat medium that has passed through the heat exchanger. A first flow path portion for controlling the flow of the heat medium, and supplying the heat of sunlight collected by the solar heat collector to the first partial heat medium, the second flow path for controlling the flow of the second partial heat medium of the heat medium passing through the heat exchange unit And a power generation unit for generating power using at least one of the heat of the first partial heat medium and the second partial heat medium.
Description
본 발명은 발전시스템 및 발전시스템을 포함하는 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐열을 이용하는 발전시스템 및 발전시스템을 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a ship including a power generation system and a power generation system, and more particularly, to a ship including a power generation system and a power generation system using waste heat.
기존의 선박은 메인 엔진의 엔진 배기가스 열이나 과급공기 열과 같은 선박 엔진에서 버려지는 폐열을 회수하여 전력을 생산한다. Existing ships generate power by recovering the waste heat that is discarded from the ship's engine, such as the engine exhaust heat of the main engine or the charge air.
육상 플랜트의 폐열 회수 시스템은 폐열량의 변동이 심하지 않고 회수되는 전력을 주전력망 계통을 통하여 외부로 공급할 수 있다. 그러나 선박의 경우에는 운항 상태에 따라 폐열의 주생산원인 메인 엔진의 출력 변동이 발생하고 이로 인하여 폐열량이 변하게 된다. The waste heat recovery system of the land plant can supply the recovered power to the outside through the main grid system without any significant fluctuations in waste heat. However, in the case of ships, the output fluctuation of the main engine, which is the main production source of waste heat, occurs according to the operating condition, and thus the amount of waste heat changes.
또한 폐열을 이용하여 생산된 전력은 모두 선내 전력망 계통에서 사용해야 하는데 생산된 전력이 선내 요구량보다 부족할 경우 부족한 전력은 디젤 발전기를 구동하여 공급해야 한다. 이와 같이 디젤 발전기가 사용되는 경우 부족한 전력량이 디젤 발전기 용량에 비하여 지나치게 적게 되면 디젤 발전기 효율이 낮아지고 구동하기 어려운 문제가 발생한다.In addition, all the power generated by using waste heat should be used in the on-board grid system. If the generated power falls short of the on-board demand, the insufficient power must be supplied by driving a diesel generator. As such, when the diesel generator is used, when the amount of insufficient power is too small compared to the capacity of the diesel generator, the diesel generator efficiency is lowered and it is difficult to drive.
뿐만 아니라 디젤 발전기를 통하여 부족한 전력을 보충해야 하므로 디젤 발전기를 구동하기 위한 화석 연료의 사용이 필수적이다. 따라서 디젤 발전기를 구동하기 위해서는 연료비 상승과 더불어 환경 오염의 문제가 발생할 수 있다. In addition, the use of fossil fuels to drive the diesel generator is essential because it is necessary to make up for the insufficient power through the diesel generator. Therefore, in order to drive a diesel generator, there may be a problem of pollution and environmental pollution.
본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템 및 선박은 선박 내에서 필요한 전력을 보충할 수 있는 발전시스템을 제공하고자 한다. The power generation system and the ship according to an embodiment of the present invention is to provide a power generation system that can supplement the power required in the ship.
본 발명의 일측면에 따르면, 하나 이상의 열원으로부터 방출된 열을 열매체로 전달하는 열교환부, 태양광을 수집하여 태양광을 열에너지로 변환하는 태양열 집열기, 상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하며, 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광의 열을 상기 제1 부분 열매체에 공급하는 제1 유로부, 상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 유로부 및 상기 제1 부분 열매체 또는 상기 제2 부분 열매체 중 적어도 하나 이상의 열을 이용하여 발전을 수행하는 전력생산부를 포함하는 발전 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the invention, the heat exchanger for transferring heat emitted from one or more heat sources to the heat medium, the solar heat collector for collecting sunlight to convert the sunlight into thermal energy, the first partial heat medium of the heat medium passing through the heat exchange part A first flow path part for controlling the flow and supplying heat of sunlight collected by the solar heat collector to the first partial heat medium, a second flow path part for controlling the flow of the second partial heat medium in the heat medium passing through the heat exchange part; A power generation system including a power generation unit that performs power generation using at least one or more heat of the first partial heating medium or the second partial heating medium may be provided.
상기 열원은 엔진의 배기 가스, 과급 공기 또는 냉각 매체일 수 있다.The heat source may be an exhaust gas of the engine, boost air or a cooling medium.
상기 열교환부는 병렬로 설치된 제1 교환기와 제2 교환기를 포함하며, 상기 제1 교환기는 제1 열원의 열을 상기 열매체로 전달하고, 상기 제2 교환기는 제2 열원의 열을 상기 열매체로 전달할 수 있다.The heat exchange part includes a first exchanger and a second exchanger installed in parallel, wherein the first exchanger transfers heat from a first heat source to the heat medium, and the second exchanger transfers heat from a second heat source to the heat medium. have.
상기 제1 유로부의 상기 제1 부분 열매체는 상기 태양열 집열기로 유입될 수 있다.The first partial heat medium of the first flow path part may flow into the solar collector.
상기 제1 유로부 및 상기 제2 유로부는 각각 상기 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 그룹과 상기 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브 그룹을 포함하며, 상기 전력생산부의 전압 및 전류 정보, 또는 전력량 정보를 전원센싱부로부터 입력받아 상기 전력생산부가 생산하는 전력량과 기준 전력량을 비교한 결과에 따라 상기 제1 밸브 그룹 또는 상기 제2 밸브 그룹 중 적어도 하나를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.The first flow path part and the second flow path part respectively include a first valve group for controlling the flow of the first partial heat medium and a second valve group for controlling the flow of the second partial heat medium, and the voltage of the power generation part And a controller configured to control the at least one of the first valve group and the second valve group according to a result of receiving current information or power amount information from a power sensing unit and comparing a power amount produced by the power generation unit with a reference power amount. can do.
상기 컨트롤러는 상기 전력생산부가 생산한 전력량이 상기 기준 전력량보다 작을 경우 제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호를 출력하여 상기 제1 밸브 그룹 및 상기 제2 밸브 그룹을 통하여 상기 제1 부분 열매체 및 상기 제2 부분 열매체가 상기 전력생산부로 유입되게 할 수 있다.The controller outputs a first valve control signal and a second valve control signal when the amount of power produced by the power generation unit is smaller than the reference amount of power, and outputs the first partial heating medium through the first valve group and the second valve group. The second partial heating medium may be introduced into the power generation unit.
상기 전력생산부는 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함할 수 있다.The power generation unit may include an organic Rankine cycle system.
상기 열교환부로부터 유입된 상기 열매체를 저장하는 제1 탱크와, 상기 제1 유로부의 상기 제1 부분 열매체 또는 상기 상기 제2 유로부의 제2 부분 열매체 중 적어도 하나를 저장하는 제2 탱크를 더 포함할 수 있다.Further comprising a first tank for storing the heat medium flowing from the heat exchange unit, and a second tank for storing at least one of the first partial heat medium of the first flow path portion or the second partial heat medium of the second flow path portion. Can be.
상기 열교환부는 직렬로 설치된 제1 교환기와 제2 교환기를 포함하며, 상기 제1 교환기는 제1 열원의 열을 상기 열매체로 전달하고, 상기 제2 교환기는 제2 열원의 열을 상기 열매체로 전달할 수 있다.The heat exchange part includes a first exchanger and a second exchanger installed in series, wherein the first exchanger transfers heat from a first heat source to the heat medium, and the second exchanger transfers heat from a second heat source to the heat medium. have.
상기 발전 시스템은 제1 순환 유로부와 제1 축열조를 더 포함하며, 상기 제1 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제1 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고, 상기 제1 축열조는 상기 제1 순환 유로부로부터 전달받은 열을 저장하고 상기 제1 축열조에 저장된 열을 상기 제1 유로부에 전달할 수 있다.The power generation system further includes a first circulation passage portion and a first heat storage tank, wherein the first circulation passage portion is connected to the solar collector and converts heat converted from sunlight collected by the solar collector to the first circulation passage portion. The first heat storage tank may store heat received from the first circulation flow path unit, and transfer the heat stored in the first heat storage tank to the first flow path unit.
상기 발전 시스템은 제2 순환 유로부 및 제2 축열조를 더 포함하고,The power generation system further includes a second circulation passage portion and a second heat storage tank,
상기 제2 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제2 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고, 상기 제2 축열조는 상기 제2 순환 유로부와 연통되어 상기 순환매체를 저장하고, 상기 저장된 순환매체의 열을 상기 제1 유로부에 전달할 수 있다.The second circulation flow path unit is connected to the solar heat collector and transfers heat converted from sunlight collected by the solar collector to the circulation medium flowing through the second circulation flow path unit, and the second heat storage tank is the second circulation flow path. In communication with the unit may store the circulation medium, and transfer the heat of the stored circulation medium to the first flow path.
상기 발전 시스템은 제3 순환 유로부 및 축열부를 더 포함하고, 상기 제3 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제3 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고, 상기 축열부는 제1 단위 축열조 및 제2 단위 축열조를 포함하며, 상기 제1 단위 축열조 또는 상기 제2 단위 축열조 중 하나가 상기 순환매체의 열을 축열하면 상기 제1 단위 축열조 또는 상기 제2 단위 축열조 중 다른 하나는 상기 순환매체의 열을 방열할 수 있다.The power generation system further includes a third circulation passage portion and a heat storage portion, wherein the third circulation passage portion is connected to the solar collector and flows heat converted from sunlight collected by the solar collector to the third circulation passage portion. The heat storage unit may include a first unit heat storage tank and a second unit heat storage tank, and when one of the first unit heat storage tank or the second unit heat storage tank heats up the heat of the circulation medium, the first unit heat storage tank or The other one of the second unit heat storage tank may radiate heat of the circulation medium.
상기 축열부는 제1 유로전환밸브 내지 제4 유로전환밸브를 포함하며, 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브 각각은 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브의 회전에 따라 위치가 변하는 제1 단위유로 및 제2 단위유로를 구비하고, 상기 제1 단위 축열조가 축열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제3 순환 유로부와 연통되고, 상기 제2 단위 축열조가 방열할 때 제1 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제2 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로와 연통되고, 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제1 유로부와 연통될 수 있다.The heat storage unit includes a first flow path switching valve to a fourth flow path switching valve, wherein each of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve is in accordance with the rotation of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve. And a first unit flow path and a second unit flow path having a changed position, wherein the first unit flow path of the first flow path switching valve and the first unit flow path of the second flow path switching valve when the first unit heat storage tank stores heat. The second unit flow path of the first flow path switching valve and the second unit flow path of the second flow path switching valve are respectively communicated with the third circulation flow path part when the second unit heat storage tank radiates heat. A first unit flow path communicating with one unit channel and a first unit flow path of the fourth flow path switching valve, and a first unit flow path of the third flow path switching valve and first unit flow path of the fourth flow path switching valve communicate with the first flow path part. Can be.
상기 축열부는 제1 유로전환밸브 내지 제4 유로전환밸브를 포함하며, 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브 각각은 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브의 회전에 따라 위치가 변하는 제1 단위유로 및 제2 단위유로를 구비하고, 상기 제1 단위 축열조가 방열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제2 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로와 연통되고, 상기 제3 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제1 유로부와 연통되며, 상기 제2 단위 축열조가 축열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제1 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제2 단위유로와 연통되는 동시에 상기 제3 순환 유로부와 연통될 수 있다.The heat storage unit includes a first flow path switching valve to a fourth flow path switching valve, wherein each of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve is in accordance with the rotation of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve. A first unit flow path and a second unit flow path having a changed position, and the first unit flow path of the first flow path switching valve and the second unit flow path of the second flow path switching valve, respectively, when the first unit heat storage tank radiates heat. The second unit flow path of the third flow path switching valve and the first unit flow path of the fourth flow path switching valve, and the second unit flow path of the third flow path switching valve and the first unit flow path of the fourth flow path switching valve. Is in communication with the first flow path unit, and when the second unit heat storage tank is regenerated, the second unit flow path of the first flow path switching valve and the first unit flow path of the second flow path switching valve are respectively the third flow path switching valve. The first unit euro of and At the same time communicating with the second flow path unit 4 of the flow-route switching valve can be in communication with the third circulation flow passage.
본 발명의 다른 측면에 따르면 이상에서 설명된 발전 시스템을 포함하는 선박이 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention there can be provided a vessel comprising the power generation system described above.
본 발명의 실시예에 따른 발전 시스템 및 선박은 선박에서 필요한 전력량이 부족할 경우 태양열 집열기를 통하여 얻은 열을 이용하여 부족한 발전량을 보충함으로써 디젤 발전기와 같은 별도의 발전기 없이 전체 발전 시스템을 안정적으로 구동시킬 뿐만 아니라 환경 오염을 방지할 수 있다.The power generation system and the ship according to an embodiment of the present invention, when the amount of power required by the ship is insufficient to supplement the insufficient power generation by using the heat obtained through the solar collector not only to stably drive the entire power generation system without a separate generator such as a diesel generator In addition, environmental pollution can be prevented.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다.
도 2는 디쉬형 태양열 집열기의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템의 전력생산부의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다.
도 7 및 도 8는 본 발명의 제5 실시예에 다른 발전 시스템을 나타낸다.1 shows a power generation system according to a first embodiment of the present invention.
2 shows an example of a dish-type solar collector.
3 shows an example of a power generation unit of the power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention.
4 shows a power generation system according to a second embodiment of the present invention.
5 shows a power generation system according to a third embodiment of the present invention.
6 shows a power generation system according to a fourth embodiment of the present invention.
7 and 8 show a power generation system according to the fifth embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.
도 1, 도 4 내지 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 열교환부(110), 태양열 집열기(130), 제1 유로부(150), 제2 유로부(170) 및 전력생산부(190)를 포함한다. 1, 4 to 6, 7 and 8, the power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention, the
열교환부(110)는 하나 이상의 열원으로부터 방출된 열을 열매체로 전달한다. The
태양열 집열기(130)는 태양으로부터 오는 태양광을 수집하여 태양광을 열에너지로 변환한다.The
제1 유로부(150)는 열교환부(110)를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하며, 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광의 열을 제1 부분 열매체에 공급한다.The first
제2 유로부(170)는 열교환부(110)를 통과한 열매체 중 제2 부분 열매체의 흐름을 제어한다. The second
전력생산부(190)는 제1 부분 열매체 또는 제2 부분 열매체 중 적어도 하나의 열을 이용하여 발전을 수행한다.The
다음으로 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템의 각 구성 요소에 대해 상세히 설명한다.Next, each component of the power generation system according to the first embodiment of the present invention will be described in detail.
<제1 실시예>≪
도 1은 본 발명이 제1 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다. 1 shows a power generation system according to the first embodiment of the present invention.
열교환부(110)는 하나 이상의 열원으로부터 방출된 열을 열매체로 전달한다. 이 때 열매체는 물이나 서멀 오일(thermal oil)일 수 있다. 또한 열원은 폐열원일 수 있으며, 폐열원은 선박 엔진의 배기 가스, 엔진을 식히는 냉각 매체, 및 과급 공기(scavenge air) 등일 수 있다.The
배기 가스의 열은 연료의 연소에 따라 발생하는 가스의 열이다. 엔진 냉각열은 고온의 엔진을 냉각 매체가 냉각시킬 때 냉각 매체가 엔진으로부터 빼앗은 열이다.The heat of the exhaust gas is the heat of the gas generated by the combustion of the fuel. The engine cooling heat is heat that the cooling medium takes from the engine when the cooling medium cools the hot engine.
과급 공기열은 엔진(미도시)의 터보 차징(turbo charging) 과정에서 발생할 수 있다. 즉, 엔진에서 배기 가스가 배출되면 배기 가스의 압력에 의하여 터빈(미도시)이 회전하고, 터빈과 동축인 압축기(compressor)(미도시)의 동작에 따라 공기가 압축되며, 압축된 공기는 엔진에 흡입된다. 압축기가 공기를 압축하면 공기의 압력이 상승하여 공기의 온도가 상승하게 된다. 이 때 압축된 공기, 즉 과급 공기의 열이 열교환부(110)에 의하여 열매체로 전달될 수 있다. The boost air heat may be generated during turbo charging of the engine (not shown). That is, when the exhaust gas is discharged from the engine, the turbine (not shown) rotates according to the pressure of the exhaust gas, and the air is compressed according to the operation of a compressor (not shown) coaxial with the turbine, and the compressed air is Is inhaled. When the compressor compresses air, the pressure of the air increases and the temperature of the air increases. At this time, the compressed air, that is, the heat of the boost air may be transferred to the heat medium by the
열교환부(110)는 분기된 파이프 라인 PL1 및 파이프 라인 PL2을 통하여 병렬로 설치된 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)를 포함할 수 있다. 제1 교환기(111)는 제1 열원의 열을 열매체로 전달하고, 제2 교환기(113)는 제2 열원의 열을 열매체로 전달할 수 있다. The
본 발명의 제1 실시예에서 제1 열원 및 제2 열원은 폐열원일 수 있으며, 보다 상세하게는 제1 열원은 배기 가스이고 제2 열원은 과급 공기일 수 있다. In the first embodiment of the present invention, the first heat source and the second heat source may be waste heat sources, more specifically, the first heat source may be exhaust gas and the second heat source may be boost air.
제1 열원 및 제2 열원 이외에 제3 열원(미도시)이 존재할 수 있다. 제3 열원이 존재할 경우, 열교환부(110)는 제1 교환기(111) 및 제2 교환기(113)와 더불어 제3 교환기(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제1 내지 제3 교환기들은 서로 병렬로 설치될 수 있다. 이 때 제3 열원 역시 폐열원일 수 있으며, 보다 상세하게는 엔진을 냉각시킨 후의 냉각 매체일 수 있다. A third heat source (not shown) may be present in addition to the first heat source and the second heat source. When the third heat source is present, the
본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환부(110)는 복수의 열원으로부터 열을 전달받도록 서로 병렬 설치된 복수의 열교환기를 포함할 수 있다. The
본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템은 열교환부(110)로부터 연장된 파이프 라인 PL3 및 파이프 라인 PL4과 연결된 제1 탱크(tank)(210)를 더 포함할 수 있다. 제1 탱크(210)에 대해서는 이후에 상세히 설명하도록 한다. The power generation system according to the first exemplary embodiment of the present invention may further include a
다음으로 태양열 집열기(130)에 대해 상세히 설명한다. Next, the
태양열 집열기(130)는 태양으로부터 오는 태양광을 수집하여 태양광을 열에너지로 변환한다. 태양열 집열기(130)의 열매체 온도는 태양광으로부터 변환된 열에너지에 의하여 소정 온도까지 상승할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 태양열 집열기(130)의 열매체는 열교환부(110)를 통과한 열매체의 일부일 수 있다. 본 발명의 제1 실시예와 다르게 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예의 경우 태양열 집열기(130)의 열매체는 열교환부(110)를 통과한 열매체와 다를 수 있으며, 이에 대해서는 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The
다양한 형태의 태양열 집열기(130)가 본 발명의 제1 실시예에 적용될 수 있다. 예를 들어, 태양열 집열기(130)는 디쉬형 태양열 집열기(dish type solar collector)일 수 있다. 디쉬형 태양열 집열기는 태양광을 초점에서 집광하여 열매체의 온도를 수백 도까지 상승시킬 수 있다.Various types of
도 2는 디쉬형 태양열 집열기의 일례를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디쉬형 태양열 집열기는 반사부(131), 집광부(133) 및 열매체 이송로(135)를 포함한다. 2 shows an example of a dish-type solar collector. As shown in FIG. 2, the dish-type solar collector includes a
반사부(131)는 입사된 태양광을 하나의 초점을 향하여 반사한다. 집광부(133)는 반사부(131)의 초점에 위치하여 반사부(131)로부터 반사된 태양광을 모은다. 이 때 집광부(133) 내부에는 태양광 에너지로부터 변환된 열을 전달받는 열매체가 존재한다. 앞서 설명된 바와 같이 집광부(133) 내부의 열매체는 열교환부(110)를 통과한 열매체의 일부일 수 있다.The
반사부(131)와 집광부(133) 사이에는 열매체의 유입과 유출을 위한 열매체 이송로(135)가 설치되며, 열매체 이송로(135)를 통하여 열교환부(110)를 통과한 열매체가 집광부(133)로 이송되고 집광부(133)에서 열을 전달받은 열매체가 열매체 이송로(135)를 통하여 외부로 이송된다. Between the reflecting
이와 같이 태양열 집열기(130)는 태양으로부터 오는 태양광으로부터 변환된 열에너지를 열매체로 전달한다. As described above, the
다음으로 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템의 제1 유로부(150) 및 제2 유로부(170)에 대하여 상세히 설명한다.Next, the first
제1 유로부(150)는 열교환부(110)를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하며, 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광의 열을 제1 부분 열매체에 공급한다. 본 발명의 제1 실시예의 경우 제1 부분 열매체가 태양열 집열기(130), 보다 상세하게는 태양열 집열기의 집광부(133)로 유입될 수 있다. The first
제1 유로부(150)는 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 그룹(valve group)(151)을 포함할 수 있으며, 제1 밸브 그룹(151)은 제1 단위 밸브(151a)와 제2 단위 밸브(151b)를 포함할 수 있다.The first
제1 단위 밸브(151a)는 태양열 집열기(130)로 향하는 제1 부분 열매체가 흐르는 파이프 라인 PL5에 설치될 수 있다. 제2 단위 밸브(151b)는 태양열 집열기(130)를 통과한 제1 부분 열매체가 흐르는 파이프 라인 PL6에 설치될 수 있다. The
제1 밸브 그룹(151)의 제1 단위 밸브(151a)는 파이프 라인 PL5을 통하여 태양열 집열기(130)로 향하는 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하기 위한 것으로 셧오프 밸브(shut off) 또는 컨트롤 밸브(control valve)일 수 있다. 셧오프 밸브는 제1 부분 열매체가 태양열 집열기(130)와 연결된 파이프 라인 PL5로 흐르게 하거나 흐르지 못하게 할 수 있다. 컨트롤 밸브는 태양열 집열기(130)와 연결된 파이프 라인 PL5로 흐르는 제1 부분 열매체의 유량을 제어할 수 있다. The
제1 밸브 그룹(151)의 제2 단위 밸브(151b)는 파이프 라인 PL6을 통하여 태양열 집열기(130)로부터 유출된 제1 부분 열매체의 역류를 방지하기 위한 것으로 체크 밸브(check valve)일 수 있다. The
제2 유로부(170)는 열교환부(110)를 통과한 열매체 중 제2 부분 열매체의 흐름을 제어한다. 앞서 설명된 바와 같이 열교환부(110)를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체는 제1 유로부(150)로 흐르고 제2 부분 열매체는 제2 유로부(170)를 통하여 흐른다. 제2 유로부(170)는 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브 그룹(171)을 포함할 수 있다.The second
제2 밸브 그룹(171)은 제1 단위 밸브(171a), 제2 단위 밸브(171b) 및 제3 단위 밸브(171c)를 포함할 수 있다. 제1 단위 밸브(171a), 제2 단위 밸브(171b) 및 제3 단위 밸브(171c)는 제1 탱크(210)로부터 유출되는 열매체의 나머지 일부가 흐르는 파이프 라인 PL7에 설치될 수 있다.The
제2 밸브 그룹(171)의 제1 단위 밸브(171a), 제2 단위 밸브(171b) 및 제3 단위 밸브(171c) 각각은 셧오프 밸브, 콘트롤 밸브 및 역류 방지 밸브일 수 있다. 셧오프 밸브는 제2 부분 열매체가 파이프 라인 PL7으로 흐르게 하거나 흐르지 못하게 할 수 있다. 컨트롤 밸브는 파이프 라인 PL7로 흐르는 제2 부분 열매체의 유량을 제어할 수 있다. 역류 방지 밸브는 파이프 라인 PL7로 흐르는 제2 부분 열매체가 역류하는 것을 방지한다. Each of the
이와 같은 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)에 대한 제어는 컨트롤러(300)에 의하여 이루어질 수 있으며, 컨트롤러(300)에 제어에 따른 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)의 동작은 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명된다.Such control of the
또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템은 제2 탱크(230)를 더 포함할 수 있으며, 제2 탱크(230)에 대한 설명 역시 이후에 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. In addition, the power generation system according to the first embodiment of the present invention may further include a
다음으로 전력생산부(190)에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Next, the
전력생산부(190)는 제1 부분 열매체 또는 제2 부분 열매체 중 적어도 하나의 열을 이용하여 발전을 수행한다. 도 3은 전력생산부(190)의 일례를 나타내는 것으로 전력생산부(190)는 유기 랭킨 사이클 시스템(Organic Rankine Cycle system)을 포함할 수 있다. The
전력생산부(190)는 펌프(191), 증발기(193), 터빈(195), 발전기(197), 및 응축기(199)를 포함할 수 있다. 펌프(191)는 작동 유체에 압력을 가하여 작동 유체를 증발기(193)로 보낸다. 증발기(193)는 제1 부분 열매체 또는 제2 부분 열매체 중 적어도 하나의 열을 이용하여 작동 유체를 가열함으로써 작동 유체의 증기를 생성한다. 터빈(195)은 작동 유체의 증기를 공급받아 회전한다. 발전기(197)는 터빈(195)과 기계적으로 연결되어 터빈(195)의 회전에 따라 발전을 수행한다. 응축기(199)는 터빈(195)을 통과한 작동 유체의 증기를 응축하여 액화시킨다. 응축기(199)에 의하여 액화된 작동 유체는 펌프(191)로 유입된다.The
이 때 전력생산부(190)의 작동 유체는 유기 물질일 수 있다. 예를 들어, 유기 물질은 Ammonia, C2H6, C7H8, C8H16, R11, R12, R113, R123, R134a 중 적어도 하나일 수 있으나 이에 한정되지 않고 다양한 유기물질이 작동 유체로 사용될 수 있다. 이 때 R11, R12, R113은 염화불화탄소계(CFCs계) 작동 유체이고, R123은 수소염화불화탄소계(HCFCs계) 작동 유체이며, R134a는 수소불화탄소계(HFCs계) 작동 유체일 수 있다.In this case, the working fluid of the
전력생산부(190)가 작동 유체로서 물 대신에 유기 물질을 사용하는 이유는 동일 온도에서 유기 물질의 증기압이 물의 증기압보다 높기 때문이다. 즉, 유기 물질은 끓는 점이 물에 비하여 낮기 때문에 동일 온도에서 물에 비하여 높은 증기압을 생성할 수 있다. The reason why the
열교환부(110)가 폐열원과 같은 다양한 열원으로부터 열매체에 열을 전달하거나 태양열 집열기(130)가 태양광으로부터 변환된 열을 열매체에 전달할 경우 열매체의 온도는 대략 150 도 내지 300 도 정도일 수 있다. 이와 같이 열매체의 온도가 비교적 낮으므로 유기 물질로 이루어진 열매체는 비교적 낮은 온도에서 끓을 수 있어 충분한 증기압이 터빈(195)에 공급될 수 있다. When the
전력생산부(190)는 선박의 엔진 등에서 방출되는 폐열원과 같은 다양한 열원과 더불어 태양열을 이용하여 발전을 수행할 수 있으며, 태양열을 이용함으로써 폐열원의 열량 변화에 따른 전력생산량의 변화에 능동적으로 대응할 수 있다. The
즉, 전력생산부(190)의 전력생산량은 선박 엔진 등에서 방출되는 폐열량의 변화에 따라 변동될 수 있다. 예를 들어, 엔진의 출력이 높아지면 엔진에서 방출되는 폐열량은 증가하고, 이에 따라 전력생산부(190)의 전력생산량은 증가할 수 있다. 반대로 엔진의 출력이 낮아지면 엔진에서 방출되는 폐열량은 감소하고, 이에 따라 전력생산부(190)의 전력생산량은 감소할 수 있다. That is, the power production amount of the
이와 같이 다양한 열원의 열량 변화로 인하여 전력생산부(190)의 전력생산량이 일정하게 유지되기 어려울 수 있다. 뿐만 아니라 엔진 출력의 낮으면 전력생산부(190)의 전력생산량이 기준 전력량보다 작을 가능성이 커지고, 엔진 출력이 높더라도 전력생산부(190)의 전력생산량이 기준 전력량보다 작은 경우가 발생할 수 있다. As such, it may be difficult to maintain a constant amount of power output of the
컨트롤러(controller)(300)는 전력생산부(190)의 전력생산량과 기준 전력량을 비교할 수 있다. 컨트롤러(300)는 전원센싱부(310)로부터 전력생산부(190)의 전압 및 전류 정보, 또는 전력량 정보를 입력받아 전력생산부(190)가 생산하는 전력량과 기준 전력량을 비교할 수 있다. The
이 때 전원센싱부(310)는 전력생산부(190)의 발전기(197)에 흐르는 전류와 발전기(197)가 공급하는 전압을 센싱하여 해당 전류 정보 및 전압 정보를 컨트롤러(300)에 출력하고, 컨트롤러(300)는 전류 정보 및 전압 정보를 이용하여 생산되는 전력량을 계산할 수 있다. 또한 전원센싱부(310)는 발전기(197)에 흐르는 전류와 발전기(197)가 공급하는 전압을 센싱하여 전력량을 계산한 후 해당 전력량 정보를 컨트롤러(300)로 출력할 수도 있다.At this time, the
이 때 기준 전력량은 선박 운영에 필요한 전력량일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 상황에 따라 다양한 기준 전력량이 설정될 수 있다. In this case, the reference power amount may be an amount of power required for vessel operation, but is not limited thereto. Various reference power amounts may be set according to a situation.
본 발명의 제1 실시예에서 컨트롤러(300)는 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)을 제어하기 위한 제1 밸브 제어신호와 제2 밸브 제어신호를 출력할 수 있다. In the first embodiment of the present invention, the
먼저 전력생산부(190)가 폐열만을 이용하여 전력을 생산한다고 가정한다. 이 경우 컨트롤러(300)는 제2 밸브 제어신호를 출력하여 제2 밸브 그룹(171)을 통하여 제2 부분 열매체가 전력생산부(190)로 유입되도록 한다. First, it is assumed that the
제2 부분 열매체의 열을 이용하여 전력생산부(190)가 전력을 생산할 때 전력생산부(190)가 생산하는 전력량이 기준 전력량보다 작을 수 있다. When the
이와 같은 경우 컨트롤러(300)는 전력생산부(190)에서 생산된 전력량과 기준 전력량을 비교하여 전력생산부(190)에서 생산된 전력량이 기준 전력량보다 작다고 판단한다. 이어서 컨트롤러(300)는 제1 밸브 그룹(151)을 제어하기 위한 제1 밸브 제어신호를 출력하고, 이미 동작하고 있는 제2 밸브 그룹(171)을 제어하는 제2 밸브 제어신호의 출력을 유지한다. In this case, the
제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호에 따라 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)을 통하여 제1 유로부(150)의 제1 부분 열매체 및 제2 유로부(170)의 제2 부분 열매체가 전력생산부(190)로 유입된다.The first partial heating medium and the second
이에 따라 전력생산부(190)는 폐열과 더불어 태양열 집열기(130)에 의하여 변환된 열을 이용함으로써 기준 전력량보다 크거나 같은 전력량을 생산할 수 있다. Accordingly, the
한편, 앞서 설명된 바와 같이 전력생산부(190)는 제1 부분 열매체 및 제2 부분 열매체의 열을 이용하여 전력을 생산할 수도 있지만, 제1 부분 열매체 또는 제2 부분 열매체 중 하나의 열을 이용하여 생산한 전력이 기준 전력량보다 클 수 있다. On the other hand, as described above, the
즉, 전력생산부(190)가 제1 부분 열매체의 열을 이용하여 기준 전력량 이상의 전력을 생산할 수 있는 경우, 컨트롤러(300)는 제1 밸브 제어신호만을 출력하여 제1 부분 열매체가 전력생산부(190)로 흐르도록 할 수 있다. That is, when the
또한 전력생산부(190)가 제2 부분 열매체의 열을 이용하여 기준 전력량 이상의 전력을 생산할 수 있는 경우, 컨트롤러(300)는 제2 밸브 제어신호만을 출력하여 제2 부분 열매체가 전력생산부(190)로 흐르도록 할 수 있다.In addition, when the
기준 전력량은 미리 설정된 일정 값일 수도 있지만 가변적으로 변하는 전력량일 수도 있다. 예를 들어, 기준 전력량은 현재 선박에서 사용되는 전력량으로서 선박 내의 전력 수요에 따라 가변적으로 변할 수 있다. 기준 전력량이 현재 선박에서 사용되는 전력량인 경우 컨트롤러(300)는 선박의 전력을 관리하는 전력 관리 모듈로부터 기준 전력량에 대한 정보를 입력받을 수 있다. The reference power amount may be a predetermined value or may be a variable power amount. For example, the reference power amount is a power amount currently used in the ship, and may vary according to the power demand in the ship. When the reference power amount is the amount of power currently used in the ship, the
앞서 설명된 바와 같이 컨트롤러(300)는 제1 유로부(150)의 제1 밸브 그룹(151)을 제어하기 위한 제1 밸브 제어신호 또는 제2 유로부(170)의 제2 밸브 그룹(171)을 제어하기 위한 제2 밸브 제어신호 중 적어도 하나를 출력할 수 있다. As described above, the
제1 밸브 그룹(151)이 제1 밸브 제어신호를 입력받으면 제1 밸브 그룹(151)은 제1 밸브 제어신호에 따라 제1 부분 열매체의 흐름 또는 제1 부분 열매체가 흐르는 량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 밸브 제어신호가 제1 밸브 그룹(151)의 셧오프 밸브에 입력되면 셧오프 밸브가 잠기거나 열림으로써 제1 부분 열매체가 흐르거나 흐르지 못할 수 있다. 또한 제1 밸브 제어신호가 제1 밸브 그룹(151)의 컨트롤 밸브에 입력되면, 제1 밸브 제어신호에 따라 컨트롤 밸브의 열림 정도가 변하고 이에 따라 제1 부분 열매체가 흐르는 양이 제어될 수 있다. When the
이 때 제1 밸브 제어신호는, 제1 밸브 그룹(151)에 포함된 복수의 밸브들 중 하나에 입력되는 신호일 수도 있고, 제1 밸브 그룹(151)에 포함된 복수의 밸브들 중 둘 이상의 밸브에 입력되는 신호들을 통칭할 수도 있다. In this case, the first valve control signal may be a signal input to one of the plurality of valves included in the
한편, 제2 밸브 그룹(171)이 제2 밸브 제어신호를 입력받으면 제2 밸브 그룹(171)은 제2 밸브 제어신호에 따라 제2 부분 열매체의 흐름 또는 제1 부분 열매체가 흐르는 량을 제어할 수 있다. 이 때 제2 밸브 제어신호는, 제2 밸브 그룹(171)에 포함된 복수의 밸브들 중 하나에 입력되는 신호일 수도 있고, 제2 밸브 그룹(171)에 포함된 복수의 밸브들 중 둘 이상의 밸브에 입력되는 신호들을 통칭할 수도 있다.Meanwhile, when the
이상의 설명에서는 제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호는 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)에 입력되나 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)의 구동부(미도시)에 입력될 수도 있다. 예를 들어, 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)이 수압이나 유압에 의하여 구동될 경우 제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호는 수압이나 유압을 발생시키는 구동부에 입력되고 구동부는 제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호에 해당하는 수압의 물이나 유압의 오일을 제1 밸브 그룹(151) 및 제2 밸브 그룹(171)에 공급할 수 있다.In the above description, the first valve control signal and the second valve control signal are input to the
다음으로 앞서 언급된 제1 탱크(210) 및 제2 탱크(230)에 대해 상세히 설명한다.Next, the aforementioned
본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 시스템은 제1 탱크(210)를 더 포함할 수 있다. 제1 탱크(210)는 열교환부(110)로부터 연장된 파이프 라인 PL3 및 파이프 라인 PL4과 연결될 수 있다. 열교환부(110)가 병렬로 설치된 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)를 포함할 경우, 제1 탱크(210)는 제1 교환기(111) 및 제2 교환기(113) 각각으로부터 연장된 파이프 라인 PL3 및 파이프 라인 PL4과 연결된다. The power generation system according to the first embodiment of the present invention may further include a
이에 따라 열교환부(110)를 통과한 열매체가 제1 탱크(210)로 유입된다. 병렬로 설치된 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)를 통과한 열매체는 제1 탱크(210)에서 섞이게 된다. 이에 따라 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)를 통과한 열매체의 온도가 균일하게 된다. Accordingly, the heat medium passing through the
이와 같은 제1 탱크(210)는 열매체가 팽창할 수 있는 공간이나 열매체의 온도 상승으로 인하여 열매체로부터 발생하는 기체가 머물 수 있는 공간을 제공함으로써 발전 시스템의 파이프 라인들의 파손을 막을 수 있다. The
즉, 열매체가 열교환부(110)로부터 열을 전달받아 열매체의 온도가 상승하면 열매체가 팽창한다. 열매체의 팽창은 열매체의 부피를 증가시키므로 열매체가 흐르는 파이프 라인이 파손될 수 있다. 제1 탱크(210)는 열매체의 부피가 증가하더라도 부피가 증가된 열매체를 수용할 수 있는 공간을 제공하여 파이프 라인에 가해지는 압력을 기준값 이하가 되게 함으로써 파이프 라인을 보호할 수 있다. That is, when the heat medium receives heat from the
또한 열매체의 온도가 상승하면 열매체로부터 기상 물질이 발생할 수 있다. 예를 들어, 열매체가 물인 경우 물의 온도가 상승하여 물로부터 수증기가 발생할 수 있다. 이와 같은 열매체의 기상 물질은 액상 물질에 비하여 부피가 크기 때문에 파이프 라인에 큰 압력을 가할 수 있다. 제1 탱크(210)는 열매체의 기상 물질이 머무를 수 있는 공간을 제공함으로써 파이프 라인에 가해지는 압력을 기준값 이하가 되게 할 수 있다.In addition, if the temperature of the heat medium rises, gaseous substances may be generated from the heat medium. For example, if the heat medium is water, the temperature of the water may rise and steam may be generated from the water. Since the gaseous substance of such a heat medium is bulky compared with a liquid substance, it can apply a big pressure to a pipeline. The
제1 탱크(210)에서 유출된 열매체는 펌프(220)를 통하여 제1 유로부(150) 및 제2 유로부(170)로 유입될 수 있다.The heat medium flowing out of the
한편, 제2 탱크(230)는 제1 유로부(150)의 제1 부분 열매체 또는 제2 유로부(170)의 제2 부분 열매체 중 적어도 하나를 저장할 수 있으며, 저장된 열매체를 전력생산부(190)로 공급할 수 있다. 이를 위하여 제2 탱크(230)는 제1 유로부(150)의 파이프 라인 PL6와 제2 유로부(170)의 파이프 라인 PL7과 연결되어 제1 부분 열매체 또는 제2 부분 열매체 중 적어도 하나를 공급받을 수 있다. 또한 제2 탱크(230)는 파이프 라인 PL8을 통하여 전력생산부(190)와 연결될 수 있다. Meanwhile, the
제1 유로부(150)의 제1 밸브 그룹(151) 또는 제2 유로부(170)의 제2 밸브 그룹(171) 중 적어도 하나의 동작에 따라 제2 탱크(230)에는 제1 부분 열매체 또는 제2 유로부(170)의 제2 부분 열매체 중 적어도 하나가 유입될 수 있다.According to an operation of at least one of the
즉, 제1 밸브 그룹(151)이 닫히거나 열림에 따라 제1 부분 열매체가 제2 탱크(230)로 유입되지 못하거나 유입될 수 있다. 또한 제1 밸브 그룹(151)의 열림 정도에 따라 제2 탱크(230)로 유입되는 제1 부분 열매체의 양이 결정될 수 있다. 마찬가지로 제2 밸브 그룹(171)이 닫히거나 열림에 따라 제2 부분 열매체가 제2 탱크(230)로 유입되지 못하거나 유입될 수 있다. 또한 제2 밸브 그룹(171)의 열림 정도에 따라 제2 탱크(230)로 유입되는 제2 부분 열매체의 양이 결정될 수 있다.That is, as the
이와 같은 제2 탱크(230) 역시 제1 탱크(210)와 유사하게 열매체의 팽창이나 열매체의 기상 물질로 인한 파이프 라인의 파손을 방지할 수 있다.
Similar to the
<제2 실시예>Second Embodiment
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 시스템에 대해 상세히 설명한다.Next, a power generation system according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 시스템의 열교환부(110)는 제1 실시예에 따른 발전 시스템의 열교환부(110)와 차이점을 가진다. 즉, 제1 실시예에서의 열교환부(110)의 경우, 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)가 서로 병렬로 설치된다. 이와 다르게 제2 실시예에서의 열교환부(110)의 경우, 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)는 서로 직렬로 설치될 수 있다. 4 shows a power generation system according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the
이 때 제1 교환기(111)는 제1 열원의 열을 열매체로 전달하고, 제2 교환기(113)는 제2 열원의 열을 열매체로 전달할 수 있다.At this time, the
도 4에 도시된 바와 같이, 열교환부(110)의 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)는 파이프 라인 PL41를 통하여 연결되고, 제1 교환기(111)는 파이프 라인 PL42를 통하여 열매체를 유출시킬 수 있다. As shown in FIG. 4, the
또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전 시스템이 제1 탱크(210)를 더 포함하는 경우 제1 교환기(111)는 파이프 라인 PL42를 통하여 연결될 수 있다.In addition, when the power generation system according to the second embodiment of the present invention further includes a
제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)가 서로 직렬로 설치되므로 제2 교환기(113)로부터 유출된 열매체는 제1 교환기(111)로 공급된다. 이 때 제1 열원과 제2 열원의 열량에 따라 제1 교환기(111)와 제2 교환기(113)가 열매체에 전달하는 열량이 달라질 수 있다. Since the
예를 들어, 제2 열원의 열량이 제1 열원의 열량보다 클 경우 제2 교환기(113)를 통과한 열매체의 온도는 제1 교환기(111)를 통과한 열매체의 온도보다 높다. 또한 제1 열원의 열량이 제2 열원의 열량보다 클 경우 제1 교환기(111)를 통과한 열매체의 온도가 제2 교환기(113)를 통과한 열매체의 온도보다 높다. For example, when the heat amount of the second heat source is larger than that of the first heat source, the temperature of the heat medium passing through the
이에 따라 열매체가 제1 교환기(111) 또는 제2 교환기(113) 중 하나를 통하여 상대적으로 작은 열량의 열을 전달받더라도 다른 하나의 교환기를 통하여 상대적으로 큰 열량의 열을 전달받으므로 열교환부(110)로부터 유출되는 최종 열매체의 온도가 상승될 수 있다.Accordingly, even if the heat medium receives a relatively small amount of heat through one of the
비교적 공급 열량이 작은 하나의 열원만으로 열매체가 열을 전달받을 경우 열매체의 온도가 낮아 전력생산부(190)가 충분한 전력을 생산하지 못할 수 있다. 하지만 본 발명의 제2 실시예와 같이 하나의 열원이 온도가 낮더라도 다른 하나의 열원이 상대적으로 온도가 높을 경우 열매체는 상대적으로 온도가 높은 열원으로부터 충분한 열을 공급받을 수 있으므로 제2 교환기(113)로부터 유출되는 열매체의 최종 온도는 상승할 수 있다. When the heat medium is heat-transmitted by only one heat source having a relatively small amount of supply heat, the temperature of the heat medium is low, and thus the
이와 같은 열교환부(110) 외에 제2 실시예의 다른 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예를 통하여 이루어졌으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
Since the description of other components of the second embodiment besides the
<제3 실시예>Third Embodiment
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템에 대해 상세히 설명한다.Next, a power generation system according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템은 제1 순환 유로부(510) 및 제1 축열조(530)를 포함한다. 5 shows a power generation system according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the power generation system according to the third embodiment of the present invention includes a first
제1 순환 유로부(510)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 제1 순환 유로부(510)에 흐르는 순환매체에 전달한다. 제1 순환 유로부(510)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 순환매체가 흐르는 파이프 라인 PL51과, 파이프 라인 PL51에 설치되어 순환매체가 파이프 라인 PL51을 통하여 순환하도록 하는 순환용 펌프(550)를 포함할 수 있다.The first
제1 축열조(530)는 제1 순환 유로부(510)의 파이프 라인 PL51에 의하여 관통되어 제1 순환 유로부(510)로부터 전달받은 열을 저장하고 저장된 열을 제1 유로부(150)에 전달한다. 이에 따라 제1 유로부(150)는 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광의 열을 제1 부분 열매체에 공급할 수 있다.The first
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템은 태양광으로부터 변환된 열을 제1 축열조(530)에 저장할 수 있다. 즉, 제1 축열조(530)는 태양광이 약하거나 없는 환경, 예를 들어, 태양이 구름에 가리거나 밤 시간대에 미리 저장되어 있던 열을 제1 유로부(150)에 공급할 수 있다. As described above, the power generation system according to the third embodiment of the present invention may store heat converted from sunlight in the first
이에 따라 본 발명의 제3 실시예에 따른 발전 시스템의 경우, 태양광이 약하거나 없는 외부 환경의 변화에 대응하여 전력생산부(190)가 안정적으로 전력을 생산할 수 있다. Accordingly, in the power generation system according to the third embodiment of the present invention, the
본 발명의 제3 실시예에서 제1 축열조(530)는 고체 저장매체, 액체 저장매채 또는 PCM(Phase Change Mertial)를 이용하여 열을 저장할 수 있다. 이와 같은 제1 축열조(530)의 고체 저장매체, 액체 저장매체 또는 PCM은 200 ℃ 이상의 열을 저장할 수 있다. In the third embodiment of the present invention, the first
본 발명의 실시예들에 따른 발전 시스템의 전력생산부(190)가 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함할 경우, 유기 랭킨 사이클 시스템은 유기 물질로 이루어진 작동유체를 통하여 동작한다. 유기 물질은 200 ℃ 이상의 열에서 전력을 생산할 수 있을 정도의 증기압을 생성할 수 있다. 제1 축열조(530)는 고체 저장매체, 액체 저장매체 또는 PCM을 통하여 200 ℃ 이상의 열을 저장할 수 있으므로 태양광이 약하거나 없는 환경에서도 유기 랭킨 사이클 시스템이 원활하게 동작할 수 있다. When the
제1 축열조(530)가 고체 저장매체 또는 액체 저장매체를 이용하여 구성될 경우, 제1 축열조(530)는 현열축열 방식으로 열을 저장할 수 있다. 또한 제1 축열조(530)가 PCM을 이용하여 구성될 경우 제1 축열조(530)는 잠열축열 방식으로 열을 저장할 수 있다.When the first
현열축열 방식은 저장매체가 저장한 현재의 열을 제1 유로부(150)에 전달하는 방식이다. 잠열축열 방식은 고체에서 액체 또는 액체에서 고체로 상변화할 때 발생하는 잠열을 제1 유로부(150)체 전달하는 방식이다. The sensible heat storage method is a method of transferring the current heat stored by the storage medium to the first
고체 저장매체는 모래나 돌, 콘크리트, NaCl, Iron, Steel, 실리카(silica) 벽돌, 또는 마그네시아(magnesia) 벽돌일 수 있다. 또한 액체 저장매체는 미네랄오일, 합성오일, 실리콘오일, Nitrite 염, Nitrate 염, Carbonate 염, 또는 액상 sodium일 수 있다. 본 발명의 제3 실시예에서 고체 저장매체와 액체 저장매체는 이상에서 기재된 물질들에 한정되지 않으며, 다양한 물질들이 고체 저장매체와 액체 저장매체로서 사용될 수 있다.
The solid storage medium may be sand or stone, concrete, NaCl, Iron, Steel, silica brick, or magnesia brick. The liquid storage medium may also be mineral oil, synthetic oil, silicone oil, Nitrite salt, Nitrate salt, Carbonate salt, or liquid sodium. In the third embodiment of the present invention, the solid storage medium and the liquid storage medium are not limited to the materials described above, and various materials may be used as the solid storage medium and the liquid storage medium.
<제4 실시예> <Fourth Embodiment>
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 발전 시스템에 대해 설명한다.Next, a power generation system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발전 시스템을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발전 시스템은 제2 순환 유로부(610) 및 제2 축열조(630)를 포함한다.6 shows a power generation system according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the power generation system according to the fourth embodiment of the present invention includes a second
제2 순환 유로부(610)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 제2 순환 유로부(610)에 흐르는 순환매체에 전달한다. 제2 순환 유로부(610)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 순환매체가 흐르는 파이프 라인 PL61과, 파이프 라인 PL61에 설치되어 순환매체가 파이프 라인 PL61을 통하여 순환하도록 하는 순환용 펌프(650)를 포함할 수 있다.The second
제2 축열조(630)는 제2 순환 유로부(610)와 연통되어 제2 순환 유로부(610)를 흐르는 순환매체를 저장하고, 저장된 순환매체의 열을 제1 유로부(150)에 전달할 수 있다.The second
제3 실시예에서 설명된 제1 순환 유로부(510)의 파이프 라인 PL51은 제1 축열조(530)를 관통하나 제4 실시예에 포함된 제2 순환 유로부(610)의 파이프 라인 PL61은 제2 축열조(630)와 연통된다. 이에 따라 제2 순환 유로부(610)의 파이프 라인 PL61을 흐르는 순환매체는 제2 축열조(630)에 저장될 수 있다. 파이프 라인 PL61과 제2 축열조(630)를 흐르는 순환매체는 액상 물질일 수 있으며, 미네랄오일, 합성오일, 실리콘오일, Nitrite 염, Nitrate 염, Carbonate 염, 또는 액상 sodium일 수 있다. The pipeline PL51 of the first
제4 실시예의 발전 시스템 역시 제3 실시예와 마찬가지로 제2 축열조(630)에 미리 저장된 열을 이용하여 태양광이 약하거나 없는 환경에서도 발전을 수행할 수 있다.
Similar to the third embodiment, the power generation system of the fourth embodiment may also generate power in an environment in which sunlight is weak or no by using heat stored in the second
<제5 실시예><Fifth Embodiment>
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 발전 시스템에 대해 설명한다.Next, a power generation system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 7 및 도 8는 본 발명의 제5 실시예에 다른 발전 시스템을 나타낸다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 제3 순환 유로부(710) 및 축열부(730)를 포함한다.7 and 8 show a power generation system according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the power generation system according to the fifth embodiment of the present invention includes a third
제3 순환 유로부(710)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 제3 순환 유로부(710)에 흐르는 순환매체에 전달한다. 제3 순환 유로부(710)는 태양열 집열기(130)에 연결되어 순환매체가 흐르는 파이프 라인 PL71과, 파이프 라인 PL71에 설치되어 순환매체가 파이프 라인 PL71을 통하여 순환하도록 하는 순환용 펌프(750)를 포함할 수 있다.The third
축열부(730) 는 제1 단위 축열조(731), 제2 단위 축열조(732), 제1 유로전환밸브(733), 제2 유로전환밸브(734), 제3 유로전환밸브(735) 및 제4 유로전환밸브(736)를 포함할 수 있다. 이 때 제1 유로전환밸브(733), 제2 유로전환밸브(734), 제3 유로전환밸브(735) 및 제4 유로전환밸브(736) 각각은 소정 각도(예를 들어, 90 도)만큼 회전에 의하여 위치가 변하는 제1 단위유로(733a, 734a, 735a, 736a) 및 제2 단위유로(733b, 734b, 735b, 736b)를 구비할 수 있다.The
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 유로전환밸브(733) 및 제2 유로전환밸브(734)는 제1 유로전환밸브(733)의 제1 단위유로(733a) 및 제2 유로전환밸브(734)의 제1 단위유로(734a)를 통하여 제1 단위 축열조(731)를 통과한 순환매체가 제3 순환 유로부(710)로 흐르도록 할 수 있다. 이에 따라 제1 단위 축열조(731)는 태양광으로부터 전환된 열을 저장한다.As shown in FIG. 7, the first flow
이 때 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)는 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b) 및 제2 단위 축열조(732)를 통과하는 파이프 라인 PL72의 한쪽 단이 서로 연통되도록 유로를 형성하고, 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b)는 제1 유로부(150)의 열매체가 흐르도록 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b)와 연통된다.At this time, the first
또한 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)는 파이프 라인 PL72의 한쪽 단과 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b)가 서로 연통되도록 유로를 형성하고, 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b)는 제1 유로부(150)의 열매체가 흐르도록 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b)와 연통된다.In addition, the first
이에 따라 제1 유로부(150)의 열매체는, 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b), 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b), 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a), 제2 단위 축열조(732)를 지나는 파이프 라인 PL72, 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a), 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b), 및 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b)를 지난 다시 제1 유로부(150)로 유입된다.Accordingly, the heat medium of the first
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 유로전환밸브(736) 각각이 회전하여 도 7와 다른 유로를 형성한다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 유로전환밸브(736)의 유로 형성을 통하여 제1 단위 축열조(731)는 태양광으로부터 전환된 열을 저장하고, 제2 단위 축열조(732)의 열은 제1 유로부(150)의 열매체에 전달된다. Meanwhile, as shown in FIG. 8, each of the first to fourth flow
이와 다르게 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 유로전환밸브(736)가 회전하면, 제2 단위 축열조(732)는 태양광으로부터 전환된 열을 저장하고, 제1 단위 축열조(731)의 열은 제1 유로부(150)의 열매체에 전달된다.Alternatively, as shown in FIG. 8, when the first to fourth flow
이를 위하여 제1 유로전환밸브(733) 의 제1 단위유로(733a)는 제1 단위 축열조(731)를 지나는 파이프 라인 PL73의 한쪽 단 및 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b)와 연통된다. 또한 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b)는 파이프 파인 PL73의 다른쪽 단과 연통되고 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)와 연통된다. 이 때 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b) 및 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)는 제1 유로부(150)와 연통된다. To this end, the first
이에 따라 제1 유로부(150)로부터 유출된 제1 유로부(150)의 열매체는, 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b), 제1 유로전환밸브(733) 의 제1 단위유로(733a), 제1 단위 축열조(731)를 지나는 파이프 라인 PL73, 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b), 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)를 통하여 제1 유로부(150)로 유입된다. 이와 같은 열매체의 흐름에 따라 제1 단위 축열조(731)의 열이 열매체에 전달되어 발전에 이용될 수 있다. Accordingly, the heat medium of the first
한편, 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)는 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b)와 연통되고, 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b)는 제3 순환 유로부(710)와 연통된다. 또한 제2 유로전환밸브(734)의 제1 단위유로(734a)는 제3 순환 유로부(710) 및 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b)와 연통된다. 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b)는 제2 단위 축열조(732)를 지나는 파이프 라인 PL72의 다른쪽 단과 연통되고, 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)는 파이프 라인 PL72의 한쪽 단과 연통되고, 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b)와 연통된다. 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b)는 제3 순환 유로부(710)와 연통된다. On the other hand, the first
이에 따라 제3 순환 유로부(710)를 흐르는 순환매체는, 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a), 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b), 제2 단위 축열조(732)를 지나는 파이프 라인 PL72, 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a), 제1 유로전환밸브(733) 의 제2 단위유로(733b), 및 제3 순환 유로부(710)를 흐른다. Accordingly, the circulation medium flowing through the third circulation
이와 같이 순환매체가 흐름으로써 태양열 집열기(130)에 의하여 수집된 태양열이 제2 단위 축열조(732)에 저장될 수 있다.As the circulation medium flows as described above, the solar heat collected by the
도 7 및 도 8를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예는 제1 단위 축열조(731)와 제2 단위 축열조(732)를 포함한다. 이 때 제1 단위 축열조(731)와 제2 단위 축열조(732) 중 하나가 순환매체의 열을 축열하면, 다른 하나는 순환매체의 열을 방열할 수 있다. As can be seen through FIGS. 7 and 8, a seventh embodiment of the present invention includes a first unit
즉, 제1 단위 축열조(731)가 태양열 집열기(130)로부터 공급된 열을 저장하는 동안 제2 단위 축열조(732)는 열을 제1 유로부(150)에 전달하고 제1 유로부(150)는 열을 전력생산부(190)에 전달할 수 있다. 반대로 제2 단위 축열조(732)가 태양열 집열기(130)로부터 공급된 열을 저장하는 동안 제1 단위 축열조(731)는 저장된 열을 제1 유로부(150)에 전달하고 제1 유로부(150)는 열을 전력생산부(190)에 전달할 수 있다. That is, while the first unit
이를 위하여 제1 유로전환밸브(733) 내지 제4 유로전환밸브(736) 각각은 제1 유로전환밸브(733) 내지 제4 유로전환밸브(736)의 회전에 따라 위치가 변하는 제1 단위유로(733a, 734a, 735a, 736a) 및 제2 단위유로(733b, 734b, 735b, 736b)를 구비한다. To this end, each of the first flow
제1 단위 축열조(731)가 축열할 때 제1 유로전환밸브(733)의 제1 단위유로(733a)와 제2 유로전환밸브(734)의 제1 단위유로(734a)는 제3 순환 유로부(710)와 연통된다. When the first unit
제2 단위 축열조(732)가 방열할 때 제1 유로전환밸브(733)의 제2 단위유로(733b)와 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b)는 각각 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)와 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)와 연통되고, 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)와 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)는 제1 유로부(150)와 연통될 수 있다.When the second unit
한편, 제1 단위 축열조(731)가 방열할 때 제1 유로전환밸브(733)의 제1 단위유로(733a)와 제2 유로전환밸브(734)의 제2 단위유로(734b)는 각각 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b)와 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)와 연통되고, 제3 유로전환밸브(735)의 제2 단위유로(735b)와 제4 유로전환밸브(736)의 제1 단위유로(736a)는 제1 유로부(150)와 연통된다.On the other hand, when the first unit
또한 제2 단위 축열조(732)가 축열할 때 제1 유로전환밸브(733)의 제2 단위유로(733b)와 제2 유로전환밸브(734)의 제1 단위유로(734a)는 각각 제3 유로전환밸브(735)의 제1 단위유로(735a)와 제4 유로전환밸브(736)의 제2 단위유로(736b)와 연통되는 동시에 제3 순환 유로부(710)와 연통될 수 있다.In addition, when the second unit
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 태양열 집열기(130)를 통하여 수집된 열을 발전에 사용함으로써 다양한 열원의 열량 변화에 능동적으로 대응할 수 있다. As described above, the power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention can actively respond to changes in calories of various heat sources by using heat collected through the
본 발명의 실시예들과 다르게 태양열을 이용하지 않을 경우 다양한 열원에 의하여 생산된 전력이 기준 전력량보다 작을 수 있다. 이 경우 디젤 발전기와 같이 별도의 발전수단을 통하여 모자라는 전력이 보충되어야 한다. 이와 같이 별도의 발전수단이 선박에 설치될 경우 발전수단의 동작을 위하여 필요한 연료를 태워야 하므로 연료비가 소요되고 환경을 오염시킬 수 있다.Unlike the embodiments of the present invention, when the solar heat is not used, power generated by various heat sources may be smaller than the reference power amount. In this case, the insufficient power must be supplemented through a separate power generation means such as a diesel generator. As such, when a separate power generation means is installed in a ship, fuel required for the operation of the power generation means needs to be burned, which may consume fuel costs and pollute the environment.
반면에 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템의 경우, 컨트롤러(300)가 전력생산부(190)에 의하여 생산된 전력량과 기준 전력량을 비교하여 필요시 전력생산부(190)가 태양열 집열기(130)의 열을 전달받은 열매체를 이용하여 전력을 생산하게 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 필요시 태양열을 이용할 수 있으므로 연료비가 절감될 수 있을 뿐만 아니라 환경 오염을 방지할 수 있다. On the other hand, in the power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention, the
또한 선박의 엔진 출력 변동과 같이 여러 원인에 따라 폐열원이 공급하는 열량이 변할 경우, 전력생산부(190)를 지나는 열매체의 온도 및 열량이 변할 수 있다. 전력생산부(190)를 지나는 열매체의 온도 및 열량은 전력생산부(190)의 설계조건에 맞게 안정적이어야 한다. 열매체의 온도 및 열량이 안정적이지 않을 경우 전력생산부(190)의 터빈(195)이나 발전기(197)의 피로 현상이 나타날 수 있다. In addition, when the amount of heat supplied by the waste heat source changes according to various causes, such as a change in the engine output of the ship, the temperature and heat amount of the heat medium passing through the
본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 태양열 집열기(130)를 통하여 수집된 열을 필요시 열매체에 전달하므로 폐열원의 열량이 변하더라도 전력생산부(190)로 흐르는 열매체의 온도 및 열량을 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라 전력생산부(190)의 터빈(195)이나 발전기(197)가 안정적으로 구동되어 피로 현상이 방지될 수 있다. The power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention transfers the heat collected through the
이상에서 설명된 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 발전 시스템은 선박에 포함될 수 있다.The power generation system according to the first to fifth embodiments of the present invention described above may be included in a ship.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
110: 열교환부 130: 태양열 집열기
150: 제 1 유로부 170: 제 2 유로부
190: 전력생산부 210: 제 1 탱크
230: 제 2 탱크 300: 컨트롤러110: heat exchanger 130: solar collector
150: first flow path portion 170: second flow path portion
190: power generation unit 210: first tank
230: second tank 300: controller
Claims (14)
태양광을 수집하여 태양광을 열에너지로 변환하는 태양열 집열기;
상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하며, 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광의 열을 상기 제1 부분 열매체에 공급하는 제1 유로부;
상기 열교환부를 통과한 열매체 중 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 유로부; 및
상기 제1 부분 열매체 또는 상기 제2 부분 열매체 중 적어도 하나이상의 열을 이용하여 발전을 수행하는 전력생산부를 포함하며,
상기 발전 시스템은 제3 순환 유로부 및 축열부를 더 포함하고,
상기 제3 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제3 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고,
상기 축열부는 제1 단위 축열조 및 제2 단위 축열조를 포함하며, 상기 제1 단위 축열조 또는 상기 제2 단위 축열조 중 하나가 상기 순환매체의 열을 축열하면 상기 제1 단위 축열조 또는 상기 제2 단위 축열조 중 다른 하나는 상기 순환매체의 열을 방열하는 발전 시스템.A heat exchange part transferring heat released from one or more heat sources to the heat medium;
A solar collector that collects sunlight and converts sunlight into thermal energy;
A first flow path part controlling a flow of a first partial heat medium of the heat medium passing through the heat exchange part and supplying heat of sunlight collected by the solar heat collector to the first partial heat medium;
A second flow path part controlling a flow of a second partial heat medium of the heat medium passing through the heat exchange part; And
It includes a power generation unit for generating power using at least one or more heat of the first partial heating medium or the second partial heating medium,
The power generation system further includes a third circulation passage portion and a heat storage portion,
The third circulation channel part is connected to the solar collector to transfer heat converted from sunlight collected by the solar collector to a circulation medium flowing in the third circulation channel part,
The heat storage unit includes a first unit heat storage tank and a second unit heat storage tank, and when one of the first unit heat storage tank or the second unit heat storage tank accumulates the heat of the circulation medium, the first unit heat storage tank or the second unit heat storage tank The other is a power generation system for dissipating heat of the circulating medium.
상기 열원은 엔진의 배기 가스, 과급 공기 또는 냉각 매체인 것을 특징으로 하는 발전 시스템.The method of claim 1,
And the heat source is an exhaust gas of the engine, boost air or a cooling medium.
상기 열교환부는 병렬로 설치된 제1 교환기와 제2 교환기를 포함하며,
상기 제1 교환기는 제1 열원의 열을 상기 열매체로 전달하고, 상기 제2 교환기는 제2 열원의 열을 상기 열매체로 전달하는 발전 시스템.The method of claim 1,
The heat exchange part includes a first exchanger and a second exchanger installed in parallel,
And the first exchanger transfers heat from a first heat source to the heat medium, and the second exchanger transfers heat from a second heat source to the heat medium.
상기 제1 유로부의 상기 제1 부분 열매체는 상기 태양열 집열기로 유입되는 발전 시스템.The method of claim 1,
The first partial heat medium of the first flow path portion flows into the solar collector.
상기 제1 유로부 및 상기 제2 유로부는 각각 상기 제1 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 그룹과 상기 제2 부분 열매체의 흐름을 제어하는 제2 밸브 그룹을 포함하며,
상기 전력생산부의 전압 및 전류 정보, 또는 전력량 정보를 전원센싱부로부터 입력받아 상기 전력생산부가 생산하는 전력량과 기준 전력량을 비교한 결과에 따라 상기 제1 밸브 그룹 또는 상기 제2 밸브 그룹 중 적어도 하나를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 발전 시스템.The method of claim 1,
Each of the first flow path part and the second flow path part includes a first valve group for controlling the flow of the first partial heat medium and a second valve group for controlling the flow of the second partial heat medium,
At least one of the first valve group or the second valve group may be selected according to a result of comparing voltage and current information or power information of the power generator from a power sensing unit and comparing the amount of power produced by the power generator with a reference power. Power generation system including a controller to control.
상기 컨트롤러는
상기 전력생산부가 생산한 전력량이 상기 기준 전력량보다 작을 경우 제1 밸브 제어신호 및 제2 밸브 제어신호를 출력하여 상기 제1 밸브 그룹 및 상기 제2 밸브 그룹을 통하여 상기 제1 부분 열매체 및 상기 제2 부분 열매체가 상기 전력생산부로 유입되게 하는 발전 시스템.The method of claim 5,
The controller
When the amount of power produced by the power generation unit is smaller than the reference amount of power, the first valve control signal and the second valve control signal are output to output the first partial heating medium and the second valve group through the first valve group and the second valve group. A power generation system for causing a partial heat medium to flow into the power generation unit.
상기 전력생산부는 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함하는 발전 시스템.The method of claim 1,
The power generation unit comprises an organic Rankine cycle system.
상기 열교환부로부터 유입된 상기 열매체를 저장하는 제1 탱크와, 상기 제1 유로부의 상기 제1 부분 열매체 또는 상기 상기 제2 유로부의 제2 부분 열매체 중 적어도 하나를 저장하는 제2 탱크를 더 포함하는 발전 시스템.The method of claim 1,
And a second tank for storing at least one of the first tank for storing the heat medium flowing from the heat exchange part and the first partial heat medium for the first flow path part or the second partial heat medium for the second flow path part. Power generation system.
상기 열교환부는 직렬로 설치된 제1 교환기와 제2 교환기를 포함하며,
상기 제1 교환기는 제1 열원의 열을 상기 열매체로 전달하고, 상기 제2 교환기는 제2 열원의 열을 상기 열매체로 전달하는 발전 시스템.The method of claim 1,
The heat exchange part includes a first exchanger and a second exchanger installed in series,
And the first exchanger transfers heat from a first heat source to the heat medium, and the second exchanger transfers heat from a second heat source to the heat medium.
상기 발전 시스템은 제1 순환 유로부와 제1 축열조를 더 포함하며,
상기 제1 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제1 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고,
상기 제1 축열조는 상기 제1 순환 유로부로부터 전달받은 열을 저장하고 상기 제1 축열조에 저장된 열을 상기 제1 유로부에 전달하는 발전 시스템.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The power generation system further includes a first circulation passage portion and a first heat storage tank,
The first circulation passage portion is connected to the solar collector and transfers the heat converted from the sunlight collected by the solar collector to the circulation medium flowing through the first circulation passage portion,
The first heat storage tank stores the heat transferred from the first circulation passage portion and transfers the heat stored in the first heat storage tank portion to the first flow passage portion.
상기 발전 시스템은 제2 순환 유로부 및 제2 축열조를 더 포함하고,
상기 제2 순환 유로부는 상기 태양열 집열기에 연결되어 상기 태양열 집열기에 의하여 수집된 태양광으로부터 변환된 열을 상기 제2 순환 유로부에 흐르는 순환매체에 전달하고,
상기 제2 축열조는 상기 제2 순환 유로부와 연통되어 상기 순환매체를 저장하고, 상기 저장된 순환매체의 열을 상기 제1 유로부에 전달하는 발전 시스템.10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The power generation system further includes a second circulation passage portion and a second heat storage tank,
The second circulation flow path unit is connected to the solar collector and transfers heat converted from sunlight collected by the solar collector to the circulation medium flowing in the second circulation flow path unit,
The second heat storage tank communicates with the second circulation flow path part to store the circulation medium, and transfers the heat of the stored circulation medium to the first flow path part.
상기 축열부는 제1 유로전환밸브 내지 제4 유로전환밸브를 포함하며,
상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브 각각은 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브의 회전에 따라 위치가 변하는 제1 단위유로 및 제2 단위유로를 구비하고,
상기 제1 단위 축열조가 축열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제3 순환 유로부와 연통되고,
상기 제2 단위 축열조가 방열할 때 제1 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제2 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로와 연통되고, 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제1 유로부와 연통되는 발전 시스템.The method of claim 1,
The heat storage unit includes a first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve,
Each of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve includes a first unit flow path and a second unit flow path whose position changes according to rotation of the first flow path switching valve and the fourth flow path switching valve.
The first unit flow path of the first flow path switching valve and the first unit flow path of the second flow path switching valve communicate with the third circulation flow path part when the first unit heat storage tank stores heat.
When the second unit heat storage tank radiates heat, the second unit flow path of the first flow path switching valve and the second unit flow path of the second flow path switching valve are respectively converted into the first unit flow path and the fourth flow path switching of the third flow path switching valve. And a first unit flow passage of the valve, wherein the first unit flow passage of the third flow passage switching valve and the first unit flow passage of the fourth flow passage switching valve communicate with the first flow passage portion.
상기 축열부는 제1 유로전환밸브 내지 제4 유로전환밸브를 포함하며,
상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브 각각은 상기 제1 유로전환밸브 내지 상기 제4 유로전환밸브의 회전에 따라 위치가 변하는 제1 단위유로 및 제2 단위유로를 구비하고,
상기 제1 단위 축열조가 방열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제2 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로와 연통되고, 상기 제3 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제1 단위유로는 상기 제1 유로부와 연통되며,
상기 제2 단위 축열조가 축열할 때 상기 제1 유로전환밸브의 제2 단위유로와 상기 제2 유로전환밸브의 제1 단위유로는 각각 상기 제3 유로전환밸브의 제1 단위유로와 상기 제4 유로전환밸브의 제2 단위유로와 연통되는 동시에 상기 제3 순환 유로부와 연통되는 발전 시스템.
The method of claim 1,
The heat storage unit includes a first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve,
Each of the first flow path switching valve to the fourth flow path switching valve includes a first unit flow path and a second unit flow path whose position changes according to rotation of the first flow path switching valve and the fourth flow path switching valve.
When the first unit heat storage tank radiates heat, the first unit flow path of the first flow path switching valve and the second unit flow path of the second flow path switching valve are respectively the second unit flow path and the fourth flow path of the third flow path switching valve. In communication with the first unit flow path of the switching valve, the second unit flow path of the third flow path switching valve and the first unit flow path of the fourth flow path switching valve are in communication with the first flow path portion,
When the second unit heat storage tank stores heat, the second unit flow path of the first flow path switching valve and the first unit flow path of the second flow path switching valve are respectively the first unit flow path and the fourth flow path of the third flow path switching valve. A power generation system in communication with the second unit flow path of the selector valve and in communication with the third circulation flow path portion.
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