해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)은 상대적으로 높은 온도의 표층수를 이용하여 저온에서도 증발 가능한 작동유체를 증발시키고, 낮은 온도의 심층수를 이용하여 작동유체를 응축시킴으로써 만들어지는 발전 시스템이다. 그러나 표층수와 심층수간 20 ℃의 온도차이를 유지해야 실효성이 높다는 단점이 있다. 적도 및 저위도지방 외에는 온도차이를 유지할 수 있는 기간이 짧기 때문에 적용에 어려움이 있다. 단점인 표층수 온도 변화에 따른 사이클 안정성 문제를 해결하고자, 표층수 대신 발전소 ...
해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)은 상대적으로 높은 온도의 표층수를 이용하여 저온에서도 증발 가능한 작동유체를 증발시키고, 낮은 온도의 심층수를 이용하여 작동유체를 응축시킴으로써 만들어지는 발전 시스템이다. 그러나 표층수와 심층수간 20 ℃의 온도차이를 유지해야 실효성이 높다는 단점이 있다. 적도 및 저위도지방 외에는 온도차이를 유지할 수 있는 기간이 짧기 때문에 적용에 어려움이 있다. 단점인 표층수 온도 변화에 따른 사이클 안정성 문제를 해결하고자, 표층수 대신 발전소 복수기의 증기를 열원으로 이용하는 해양복합온도차발전(C-OTEC, Combined Ocean Thermal Energy Conversion)에 관한 연구를 수행하였다.
원자력발전소는 기저부하를 담당하며 높은 이용률을 갖기 때문에 발전소에 C-OTEC과 같은 추가 사이클을 설치하였을 때 설비 운전의 안정성이 높다. 또한, C-OTEC을 원자력발전소에 적용하였을 경우, C-OTEC이 추가적인 냉각기능을 제공한다. 이를 통하여 하계 수온 상승으로 인한 전력 손실을 보상할 수 있기에 C-OTEC을 원자력발전소에 적용하는 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 C-OTEC에 사용될 작동유체의 선정과 구현 가능성을 예측하기 위한 모의실험을 수행하였다. 또한, 참조사이클 모델링 및 C-OTEC의 적용에 따른 원자력발전소 효율 측면에서의 영향 분석을 수행하였다.
시스템 작동유체는 R134A로 선정하였으며, 작동유체를 대상으로 열역학 상태량 계산에 용이한 Engineering EquationSolver(EES) 프로그램을 이용하여 C-OTEC 사이클의 모델링을 수행하였으며 사이클 성능에 지배적인 영향을 가지는 기기들의 변수를 변경하며 효율에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 원자력발전소의 복수기에 C-OTEC의 적용을 발전소 시뮬레이션이 가능한 전산코드인 Performance Evaluation of Power System Efficiency(PEPSE)로 모델링 하여 C-OTEC이 원자력 발전소의 효율 및 성능에 미치는 영향을 분석하였다.
해양온도차발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)은 상대적으로 높은 온도의 표층수를 이용하여 저온에서도 증발 가능한 작동유체를 증발시키고, 낮은 온도의 심층수를 이용하여 작동유체를 응축시킴으로써 만들어지는 발전 시스템이다. 그러나 표층수와 심층수간 20 ℃의 온도차이를 유지해야 실효성이 높다는 단점이 있다. 적도 및 저위도지방 외에는 온도차이를 유지할 수 있는 기간이 짧기 때문에 적용에 어려움이 있다. 단점인 표층수 온도 변화에 따른 사이클 안정성 문제를 해결하고자, 표층수 대신 발전소 복수기의 증기를 열원으로 이용하는 해양복합온도차발전(C-OTEC, Combined Ocean Thermal Energy Conversion)에 관한 연구를 수행하였다.
원자력발전소는 기저부하를 담당하며 높은 이용률을 갖기 때문에 발전소에 C-OTEC과 같은 추가 사이클을 설치하였을 때 설비 운전의 안정성이 높다. 또한, C-OTEC을 원자력발전소에 적용하였을 경우, C-OTEC이 추가적인 냉각기능을 제공한다. 이를 통하여 하계 수온 상승으로 인한 전력 손실을 보상할 수 있기에 C-OTEC을 원자력발전소에 적용하는 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 C-OTEC에 사용될 작동유체의 선정과 구현 가능성을 예측하기 위한 모의실험을 수행하였다. 또한, 참조사이클 모델링 및 C-OTEC의 적용에 따른 원자력발전소 효율 측면에서의 영향 분석을 수행하였다.
시스템 작동유체는 R134A로 선정하였으며, 작동유체를 대상으로 열역학 상태량 계산에 용이한 Engineering Equation Solver(EES) 프로그램을 이용하여 C-OTEC 사이클의 모델링을 수행하였으며 사이클 성능에 지배적인 영향을 가지는 기기들의 변수를 변경하며 효율에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 원자력발전소의 복수기에 C-OTEC의 적용을 발전소 시뮬레이션이 가능한 전산코드인 Performance Evaluation of Power System Efficiency(PEPSE)로 모델링 하여 C-OTEC이 원자력 발전소의 효율 및 성능에 미치는 영향을 분석하였다.
The Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is the electricity generating system using temperature difference between surface water and deep ocean water. However, the cycle efficiency of OTEC depends on the temperature of surface ocean water. And, it will be more effective when it has temperature dif...
The Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is the electricity generating system using temperature difference between surface water and deep ocean water. However, the cycle efficiency of OTEC depends on the temperature of surface ocean water. And, it will be more effective when it has temperature difference above 20 ℃. Hence, it is difficult to applying OTEC at intermediate and high latitude because the period to satisfy the temperature difference criterion is short. In this study, therefore, Combined Ocean Thermal Energy Conversion (C-OTEC) was studied.
C-OTEC utilizes exhaust steam from power plants in place of surface layer water, thus avoiding dependence upon ocean surface temperature. Because C-OTEC uses exhausted steam as a heat source, a stable source of steam is required. If C-OTEC is applied to Nuclear Power Plants (NPPs), system availability will be improved because NPPs are operated as base load plants and have high availability. And, if C-OTEC is applied to NPPs, C-OTEC can give additional cooling function. Through this function, electricity loss of NPPs by high surface temperature at summer season can be compensated.
In this study, R134A refrigerant was selected as the working fluid. Cycle modeling was performed using Engineering Equation Solver (EES), which is useful for calculating thermodynamic properties. A sensitivity study of cycle efficiency was performed by varying the dominant variables of component performance. The application of C-OTEC to NPPs was simulated using Performance Evaluation of Power System Efficiency (PEPSE) software, providing analysis of the effects on plant efficiency and performance.
The Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is the electricity generating system using temperature difference between surface water and deep ocean water. However, the cycle efficiency of OTEC depends on the temperature of surface ocean water. And, it will be more effective when it has temperature difference above 20 ℃. Hence, it is difficult to applying OTEC at intermediate and high latitude because the period to satisfy the temperature difference criterion is short. In this study, therefore, Combined Ocean Thermal Energy Conversion (C-OTEC) was studied.
C-OTEC utilizes exhaust steam from power plants in place of surface layer water, thus avoiding dependence upon ocean surface temperature. Because C-OTEC uses exhausted steam as a heat source, a stable source of steam is required. If C-OTEC is applied to Nuclear Power Plants (NPPs), system availability will be improved because NPPs are operated as base load plants and have high availability. And, if C-OTEC is applied to NPPs, C-OTEC can give additional cooling function. Through this function, electricity loss of NPPs by high surface temperature at summer season can be compensated.
In this study, R134A refrigerant was selected as the working fluid. Cycle modeling was performed using Engineering Equation Solver (EES), which is useful for calculating thermodynamic properties. A sensitivity study of cycle efficiency was performed by varying the dominant variables of component performance. The application of C-OTEC to NPPs was simulated using Performance Evaluation of Power System Efficiency (PEPSE) software, providing analysis of the effects on plant efficiency and performance.
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