[논문]건물용 연료전지 기반 하이브리드 제습냉방시스템 성능 및 에너지 절감 분석

인정현; 이율호; 강상규; 박성진

doi:10.7316/khnes.2019.30.2.136

건물용 연료전지 기반 하이브리드 제습냉방시스템 성능 및 에너지 절감 분석
Analysis of Performance and Energy Saving of a SOFC-Based Hybrid Desiccant Cooling System 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.30 no.2, 2019년, pp.136 - 146

인정현 (홍익대학교 기계시스템디자인공학과 동력및에너지기술연구실) , 이율호 (홍익대학교 기계시스템디자인공학과 동력및에너지기술연구실) , 강상규 (한국기계연구원 청정연료발전연구실) , 박성진 (홍익대학교 기계시스템디자인공학과 동력및에너지기술연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

A solid oxide fuel cell (SOFC) based hybrid desiccant cooling system model is developed to study the effect of fuel utilization rate of the SOFC on the reduction of energy consumption and $CO_2$ emission. The SOFC-based hybrid desiccant cooling system consists of an SOFC system and a Hybrid desiccant cooling system (HDCS). The SOFC system includes a stack and balance of plant (BOP), and HDCS. The HDCS consists of desiccant rotor, indirect evaporative cooler, electric heat pump (EHP), and heat exchangers. In this study, using energy load data of a commercial office building and SOFC-based HDCS model, the amount of ton of oil equivalent (TOE) and ton of $CO_2$ ($tCO_2$) are calculated and compared with the TOE and $tCO_2$ generation of the EHP using grid electricity.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Schematic of hybrid desiccant cooling system based solid oxide fuel cell
그림 Fig. 2. SOFC system flow
그림 Fig. 3. Schematic of a hybrid desiccant cooling system
그림 Fig. 4. Schematic of a indirect evaporative cooier
표 Table 1. System operation condition¹¹⁾
표 Table 2. Effect of fuel utilization on performance of 10 kW SOFC⁹⁾
표 Table 3. Performance of hybrid desiccant cooling system
표 Table 4. Effect of fuel utilization on performance of HDCS
그림 Fig. 5. Effect of fuel utilization on thermal efficiency
그림 Fig. 6. Effect of fuel utilization on electrical efficiency
그림 Fig. 8. tCO₂ of both systems at different fuel utilization
그림 Fig. 7. TOE of both systems at different fuel utilization
표 Table 5. Effect of fuel utilization on electric consumption and residual electricity of commercial office building in Korea¹⁵⁾

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	계절에 따른 전력사용량 차이로 인해 발생하는 것은?	한국의 전력사용량은 냉방기구 사용량이 많은 여름철과 난방기구 사용량이 많은 겨울철에 집중되어 있다. 이런 계절에 따른 전력사용량의 차이로 인해 전력수급 불균형이 발생하고 있다1). 전력이 부족한 상황이 발생하지 않기 위해서는 전력사용량이 최대인 여름과 겨울의 전력수요에 맞춰서 발전시스템을 구축해야 하며, 예비 전력을 추가로 준비해야한다.
	연료전지는 전해질의 성분에 따라 크게 다섯 종류로 나눈다면?	연료전지는 전해질의 성분에 따라 크게 다섯 종류로 나눌 수 있다. 인산형 연료전지(PAFC), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 알칼라인 연료전지(AFC), 용융 탄산염 연료전지 (MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등이 있다. 그중 SOFC는 600-800℃인 높은 작동온도로 인하여 고온의 폐열이 발생하며, 도시가스를 연료로 사용할 수 있어 열병합 발전시스템으로 이점을 갖는다.
	하이브리드 제습냉방시스템이란?	열을 이용하는 냉방시스템은 크게 흡수식과 흡착식이 있으며, 흡착식 시스템도 액체 제습과 고체 제습냉방시스템으로 분류할 수 있다. 그중 하이브리드 제습냉방시스템(hybrid desiccant cooling system, HDCS)은 기존의 고체 제습냉방시스템의 부족한 냉방성능을 보완하기 위하여 현열교환기 대신 전기식 압축증발냉각기(electric heat pump, EHP)를 추가한 시스템이다. 재생에 필요한 열에너지가 부족할 경우에도 EHP의 용량을 늘려서 전력을 사용하여 냉방수요에 맞춰 냉방을 수행할 수 있다.

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