혁신적인 기술로 폐열에서 에너지를 포착합니다

연료가 없고 배출이 없는 발전기는 디젤 발전기의 저등급 폐열을 전력으로 변환합니다.

2014년에는 알래스카 외딴 알류샨 열도에 있는 더치 하버 발전소의 디젤 발전기 3개에서 발생하는 폐열을 전력으로 전환하기 위해 유기 랭킨 사이클(ORC) 발전기 3대가 설치되었습니다. 발전기는 두 개의 Wärtsilä W12V32 디젤 엔진과 두 개의 Caterpillar C280-16 디젤 엔진의 재킷 물에서 최저 170F 온도의 폐열을 포착합니다.

이렇게 낮은 폐열 온도에서도 발전기는 현장에 약 75kW의 총 전력을 제공합니다. 생성된 전력은 그리드로 직접 전송되는데, 이곳의 주거용 전력 비용은 $0.50/kWh로 북미에서 가장 높으며 미국 전국 평균인 $0.12/kWh의 4배입니다.

1. POWER+ GENERATOR 4400은 최대 75kW를 생성하며 저유량 폐열에 이상적입니다. 이 이미지에서 운영자는 인간-기계 인터페이스를 사용하여 장치 작동을 모니터링합니다. 제공: ElectraTherm

어날래스카 시와 알래스카 에너지 당국은 발전소에서 아직 개발되지 않은 기존 폐열 자원을 활용하기 위해 세 대의 발전기(그림 1)를 구입하여 연간 수만 달러의 연료 비용을 절약할 수 있는 가능성을 깨달았습니다. 설치를 통해 디젤 엔진에 필요한 라디에이터 냉각 작업이 줄어들기 때문에 냉각 부하 감소는 추가적인 이점입니다. 3개의 ORC 발전기는 모두 평균 입력 온도가 45F인 해수를 통해 제공되는 하나의 냉각 루프를 활용합니다.

발생기는 ElectraTherm에서 제공되었으며 필요한 모든 제어 및 모니터링 기능을 제공하는 AutomationDirect 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)에 의해 제어됩니다. AutomationDirect에서는 인간-기계 인터페이스(HMI)도 제공하므로 운영자는 필요에 따라 작업을 확인하고 조정할 수 있습니다.

일반적인 고정형 디젤, 천연가스 또는 바이오가스 구동 왕복 엔진에서는 적용된 연료 에너지(연소)의 약 33%만이 동력으로 변환되고 나머지 에너지는 폐열로 손실됩니다. 주요 저온 손실 중 일부에는 라디에이터 열로 인한 27% 손실과 마찰로 인한 5% 손실이 포함됩니다. 추가로 35%가 배기가스의 고온 열로 손실됩니다.

이러한 수준의 폐열은 왕복 엔진에서 흔히 발생합니다. 또한 오븐, 가마, 용광로, 소각로, 열 산화제 및 보일러에 사용되는 것과 같은 거의 모든 연소 공정에서 발생하는 뜨거운 배기 가스에는 소비된 연료의 원래 에너지의 상당 부분이 포함되어 있습니다. 이 열이 회수되어 전기로 변환되면 전체 플랜트 효율이 향상됩니다.

과거에는 이러한 유형의 폐열을 전력으로 변환하는 입증된 상용 제품이 많지 않았기 때문에 운영자는 대기로의 열 손실을 받아들일 수밖에 없었습니다. 현재 ElectraTherm은 120만 시간이 넘는 누적 차량 경험을 바탕으로 전 세계적으로 70개 이상의 장치를 배치하여 고객에게 그 과정에서 수백만 달러를 절약했습니다.

POWER+ GENERATOR 설계 및 관련 독점 기술을 통해 170F~270F 범위의 저온 열원에서 전력을 생산할 수 있습니다. 폐열을 전력으로 변환하는 기술은 내연기관에서 발생하는 폐열, 소형 지열, 바이오매스, 집중형 태양열, 공정열 등 다양한 에너지원을 전력으로 변환하는 기술입니다.

주요 응용 분야는 고정식 내연 기관의 폐열을 전력으로 바꾸는 것입니다. 일반적인 설치 장소에는 외딴 지역, 섬 및 개발 도상국의 주요 전력 생산이 포함됩니다. 매립지 및 폐수 처리장을 포함한 바이오가스 발전기 세트; 천연가스 압축 스테이션; 그리고 재생 가능한 바이오 연료.

ElectraTherm은 증기 엔진에 사용되는 것과 유사한 공정인 ORC 기술(그림 2)을 사용합니다. ORC 기술과의 주요 차이점은 증기 엔진에 사용되는 물이 끓는점이 훨씬 낮은 유체로 대체된다는 것입니다. ORC 프로세스는 열 흐름을 사용하여 전력을 생성하는 역방향 냉장고와 같습니다.