에너지 타워(다운드래프트)

Energy tower (downdraft)
이 글은 키가 큰 속이 빈 원통 상단에 분무된 물을 증발시켜 만든 다운드래프트에 의한 전력생산에 관한 것이다. 다른 용도는 에너지 타워(동음이의해체)를 참조하십시오.
샤라브 슬루이스 에너지 타워

에너지 타워는 전력 생산을 위한 장치다. 테크니온의 댄 자슬라프스키 교수가 확장한 필립 칼슨 박사의 두뇌집단이었습니다.[1][2] 에너지 타워는 타워 꼭대기에서 뜨거운 공기에 물을 뿌려 냉각된 공기가 타워를 통해 떨어지게 하고 타워 바닥에서 터빈을 구동시킨다.

개념

에너지 타워(공기가 타워 아래로 흐르기 때문에 다운드래프트 에너지 타워라고도 한다)는 높이(1,000m)에 넓은(400m)의 중공 실린더로 상부에 물 분사 시스템이 있다. 펌프는 타워 꼭대기까지 물을 들어올린 다음 타워 안에 있는 물을 뿌린다. 물의 증발은 꼭대기에 맴도는 뜨겁고 건조한 공기를 냉각시킨다. 바깥의 따뜻한 공기보다 더 밀도가 높은 냉각된 공기는 바닥에 터빈을 돌리면서 실린더를 통해 떨어진다. 터빈은 전기를 생산하는 발전기를 운전한다.

공기와 물의 온도 차이가 클수록 에너지 효율도 높아진다. 따라서, 다운드래프트 에너지 타워는 고온 건조한 기후에서 가장 잘 작동해야 한다. 에너지 타워는 많은 양의 물을 필요로 한다. 염수는 부식을 방지하기 위해 주의를 기울여야 하지만 이 문제를 해결하기 위해 담수화가 본보기가 되도록 허용된다.

공기로부터 추출되는 에너지는 궁극적으로 태양으로부터 얻어지는 것이므로, 이것은 태양력의 한 형태라고 볼 수 있다. 공기가 어두워진 후에도 낮의 열기를 일정 부분 유지하기 때문에 에너지 생산은 밤에 계속된다. 그러나, 에너지 타워에 의한 발전은 날씨에 의해 영향을 받는다. 즉, 주변 습도가 증가할 때마다(예: 폭풍우 동안), 또는 온도가 떨어질 때마다 속도가 느려진다.

이와 관련된 접근방식은 태양열 상승기탑인데, 태양열 상승기탑은 지면에서 유리 외함에 공기를 가열시켜 기지에 있는 터빈을 구동하는 탑 위로 가열된 공기를 보낸다. 상층기탑은 물을 퍼올리지 않아 효율이 높아지지만 수집가들에게는 대량의 토지가 필요하다. 업드래프트 타워에 대한 토지 취득 및 수집기 건설 비용은 다운드래프트 수집기에 대한 펌프 인프라 비용과 비교해야 한다. 운용상, 업스트래프트 타워를 위한 수집기 구조의 유지보수는 펌핑 비용 및 펌프 인프라 유지보수와 비교되어야 한다.

비용/효율성

자슬라프스키 등 저자들은 부지와 자금조달 비용에 따라 수력 이외의 대체 에너지원을 훨씬 밑도는 kWh당 1~4센트 범위에서 에너지가 생산될 수 있다고 추정한다. 물을 펌핑하려면 터빈 출력의 약 50%가 필요하다. 자슬라프스키는 에너지 타워가 카르노 제한의 70-80%를 달성할 것이라고 주장한다. 변환 효율이 훨씬 낮은 것으로 판명될 경우, 에너지 비용에 대한 예측에 악영향을 미칠 것으로 예상된다.

Altmann과[4] Czisch가[5][6] 변환 효율 및 에너지 비용에 대해 수행한 예측(센트/k)Wh)는 모델 계산에만[7] 기초하며, 작동 중인 파일럿 플랜트에 대한 데이터는 수집된 적이 없다.

50 kW Manzanares 파일럿 태양열 업데이터 타워의 실제 측정 결과 변환 효율은 0.53%로 나타났지만, SBP는 이를 크고 개선된 100 MW 단위에서 1.3%로 늘릴 수 있을 것으로 보고 있다.[8] 이는 카르노 사이클의 이론적 한계의 약 10%에 해당한다. 상향식 제안과 하향식 제안 사이의 유의미한 차이를 주목하는 것이 중요하다. 물을 워킹 미디어로 사용하면 특정 열 용량으로 인해 열 에너지 포획 및 전기 발생 가능성이 크게 증가한다. 설계에 문제가 있을 수 있고(다음 섹션 참조) 명시된 효율성 주장이 아직 입증되지 않았지만, 단순히 명칭의 유사성 때문에 성능을 한 개에서 다른 개로 추정하는 것은 오류일 것이다.

잠재적 문제

  • 짠 습도가 높은 공기 부식률은 매우 높을 수 있다. 이것은 탑과 터빈에 관한 것이다.[9]
  • 그 기술은 덥고 건조한 기후를 필요로 한다. 서아프리카 해안, 서호주, 칠레 북부, 나미비아, 홍해, 페르시아만, 캘리포니아 만 등이 그러한 위치에 있다. 이들 지역의 대부분은 멀리 떨어져 있고 인구가 적으며, 전력을 필요한 곳까지 먼 거리를 통해 운송해야 할 것이다. 대안적으로, 그러한 발전소는 담수화 발전소, 홀-헤룰트 공정을 통한 알루미늄 생산 또는 암모니아 생산을 위한 수소를 생산하기 위해 인근 산업용에 포획 전력을 제공할 수 있다.
  • 발전소 운영에 따른 습도는 인근 지역사회에 문제가 될 수 있다. 초속 22m의 풍속을 생성하는 직경 400m의 발전소는 가공된 공기 킬로그램 당 약 15g의 물을 추가해야 한다. 이는 초당 41톤의 물(ms3−1)에 해당한다.[1] 습한 공기로 볼 때, 이것은 매시간 10입방 킬로미터의 매우 습한 공기다. 따라서, 심지어 100킬로미터 떨어진 지역사회가 불쾌하게 영향을 받을 수도 있다.
  • 브라인(Brine)은 생성되는 습도에 비례해 문제가 되는데, 물의 증기압력은 염도와 함께 감소하기 때문에 적어도 습도에서는 브라인(brine)을 물만큼 기대하는 것이 타당하다. 이는 브라인 강이 발전소에서 초당 41톤(ms3−13−1)의 속도로 흐르고 식염수 강과 함께 초당 82톤의 물이 유입되는 것을 의미한다.

대규모 산업 소비자들은 종종 값싼 전기 공급원을 찾는다. 그러나 이러한 사막 지역들 중 다수는 필요한 기반시설이 부족하여 자본 요구와 전반적인 리스크가 증가하고 있다.

시연 프로젝트

메릴랜드에 본사를 둔 솔라 윈드 에너지 사는 685미터의 타워를 개발하고 있었다. 가장 최근의 설계 사양에 따르면 애리조나주 산루이스 인근 부지를 위해 설계된 타워는 시간당 1,250 메가와트 시간의 총 생산 능력을 가지고 있다. 겨울에는 용량이 적기 때문에, 1년 내내 그리드에 판매되는 하루 평균 시간당 생산량은 평균 약 435 메가와트 시간/시간이다.[2][3]

참고 항목

참조

  1. ^ 플루비너지
  2. ^ "About the Tower". Retrieved 15 July 2017.
  3. ^ "Solar Wind Energy's Downdraft Tower generates its own wind all year round". 19 June 2014. Retrieved 1 April 2021.
  1. ^ "Solar Wind Energy's Downdraft Tower generates its own wind all year round". Gizmag.com. 19 June 2014. Retrieved 2014-06-19.
  2. ^ 미국 특허권 3,894,393, Carlson; Phillip R, "제어 대류를 통한 동력 생성(aeroelectric generation)" 1975-07-15
  3. ^ 자슬라프스키, 댄; 라미 구에타 외. (2001년 12월) "Energy Towers for Producing Electricity and Desalinated Water without a Collector" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2006-08-29. (435KB). 테크니온 이스라엘, 이스라엘 - 인도 운영 위원회. 2007-03-15년에 검색됨.
  4. ^ Altman, Talia; Dan Zaslavsky; Rami Guetta; Gregor Czisch (May 2006). "Evaluation of the potential of electricity and desalinated water supply by using technology of "Energy Towers" for Australia, America and Africa" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2007-09-27. Retrieved 2007-03-18.
  5. ^ Altmann, T.; Y. Carmel; R. Guetta; D. Zaslavsky; Y. Doytsher (June 2005). "Assessment of an "Energy Tower" potential in Australia using a mathematical model and GIS" (PDF). Solar Energy. Elsevier Ltd. 78 (6): 799–808. Bibcode:2005SoEn...78..799A. doi:10.1016/j.solener.2004.08.025. Archived from the original (PDF) on 2007-03-31. Retrieved 2007-03-12.
  6. ^ Czisch, Gregor (June 2005). "Evaluation of the global potential of energy towers". Archived from the original on 2007-03-11. Retrieved 2007-03-13.
  7. ^ Czisch, Gregor (September 2001). "Aeroelectric Oasis System". Global Renewable Energy Potential, Approaches to its Use. Archived from the original on 2007-03-11. Retrieved 2007-03-13.
  8. ^ Gutman, Per-Olof; Eran Horesh; Rami Guetta; Michael Borshchevsky (2003-04-29). "Control of the Aero-Electric Power Station - an exciting QFT application for the 21st century". International Journal of Robust and Nonlinear Control. John Wiley & Sons, Ltd. 13 (7): 619–636. doi:10.1002/rnc.828.
  9. ^ Mills D (2004). "Advances in solar thermal electricity technology". Solar Energy. 76 (1–3): 19–31. Bibcode:2004SoEn...76...19M. doi:10.1016/S0038-092X(03)00102-6.
  10. ^ Zaslavsky, Dan (2006). "Energy Towers". PhysicaPlus. Israel Physical Society (7). Archived from the original on 2006-08-14. Retrieved 2007-03-13.
  11. ^ 즈윈, 마이클 J. (1997년 1월) 에너지 타워: Arubot Sharav 대체 에너지 제안의 찬반양론 아라바 환경 연구 연구소. 2006-12-22일에 검색됨.
  12. 자슬라프스키, 댄(1996년 11월). "수집기 없는 태양 에너지" 제3차 사빈 회의.

외부 링크