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천연가스 고온 SOFC 연료전지 (발전소급)
게시물ID : science_67916짧은주소 복사하기
작성자 : 이름없는자(가입:2013-01-08 방문:193)
추천 : 0
조회수 : 691회
댓글수 : 2개
등록시간 : 2019/03/20 13:48:21
연료전지를 적극적으로 이용할 거면 차라리 천연가스를 직접 전기로 전환하는  
발전소급 천연가스 고온 SOFC 연료전지에 투자하는 것이 더 낫습니다.
보통 수소 연료전지는 100도 정도에서 운전하고 고가의 촉매를 사용하고 효율이 높습니다.
고온 SOFC 연료전지는 800도 정도의 고온에서 운전하고 효율이 떨어집니다.
촉매는 싸지만 고온을 견뎌야 하니 내부 구조재가 비싸집니다.
대충 효율이 60% 정도이니 개스터빈 발전소 보다는 높고 발전비용으로는 
화력발전에 경쟁할 정도는 되지요. 폐열로 냉난방도 하면 효율이 90%도 가능하지요.

현재 천연가스 증기터빈 발전소는 유연탄 석탄발전 보다 kW 당 발전원가도 2배 정도 비싸지만
미세먼지나 아황산가스, 이산화탄소등 공해물질 배출도 적어서 많이 지어지고 있지요.
제안한 천연가스 연료전지도 kW 당 시설비는 비싸지만 열효율이 40% 정도인 증기터빈 방식보다 
발전효율이 1.5배 높기 때문에 터빈발전보다 경쟁력있는 발전원가를 달성할 수 있습니다. 

다만 발전설비 비용이 높은 게 문제인데 이건 발전소급의 대형 천연가스 연료전지는 
($1000-$1500달러/kW) 정도로 화력발전소에 근접하는 급으로 저렴해 질 수 있다고 봅니다.
예를 들어 250 KW급을 1천기로 대량생산하면 kW 당 약1400 달러정도 가능합니다. 
1천기 모두 합쳐 발전용량 250 MW = 화력발전 보일러 1기의 1/4 정도이죠.
귀금속 촉매등 한정된 자원을 많이 쓰지도 않아도 되지요.
이런 연료전지를 수요처에 가까운 도심이나 큰 빌딩 등서 수요처 가까이 분산시키는 거죠.

현재 국내에서는 주로 1kW 이하의 가정용 가스 SOFC가  개발되고 있는데 
이건 비싸고 경제성이 낮습니다.  최소 100 kW 급의 개발이 필요합니다. 
그래서 빌딩/아파트용 천연가스 발전+ 열병합 냉난방(HVAC) 시스템을 공급하는 거죠.
고온의 열원을 이용해서도 에어컨 냉방도 할 수 있어서 여름에도 사용가능합니다.
이러면 열과 전기 합쳐서 충분히 90% 에너지 효율도 달성할 수 있습니다.

대충 우리나라에 1000 kW 이상 소모하는 빌딩 공장 등 건물이 1만 몇천개는 되니까
1천기 정도는 쉽게 보급할 수 있지요. 이 시범 사업이 잘 되면 용량을 
1000 kW 급으로 늘리고 댓수도 1만기 정도로 늘리면 
kW당 가격이 화력발전과 비교해도 경쟁력이 있을 정도로 낮출 수 있습니다.
그러면 합계 10 GW 발전용량 쯤 되니 우리나라의 전력의 10% 가량 감당할 수 있지요.
현재 한국에서 LNG 발전소가 용량으로는 30% 쯤, 발전량으로는 15% 가량 됩니다.
그리고 이런 유틸리티급 연료전지는 이산화탄소 포집도 가능하지요.
그리고 효율/수명과 초기 비용은 서로 상충하는 관계에 있으므로 
연구 개발을 통해 생애 총소유비용이 최적화 되도록 해야겠지요.

이런 유틸리티급은 귀금속 촉매 사용등 전지셀의 가격이 올라가더라도 
효율 상승이나 수명이 길어져 추가 투자비용을 회수 할 수 있으므로 
셀 표준화나 재활용 등으로 총비용을 최적화 시킬 수 있습니다.

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