파워부이

PowerBuoy

파워부이(PowerBuoy)는 뉴저지에 위치한 재생에너지 업체 오션파워테크놀로지스(OPT)가 제조한 저탄소 배출 해양발전소 시리즈다. PowerBuoys는 친환경적인 수단을 통해 생성된 해상 적재물에 전력을 공급하기 위해 가장 일반적으로 사용된다. PowerBuoy는 무정전 전원 공급장치의 역할을 하도록 설계되었다. 탑재 배터리에 에너지를 저장해 저발전 기간에도 지속적인 전력을 공급할 수 있도록 했다.[1]

현재 OPT에 의해 개발되고 있는 더 많은 모델과 함께 상업적으로 사용되고 있는 두 가지 모델의 파워부이가 있다. 첫 번째는 원래의 PB3 PowerBuoy, 두 번째는 파동에너지가 아닌 태양에너지를 주로 사용하는 Hybrid PowerBuoy이다. PowerBuoy의 두 모델은 모두 OPT가 만든 현재와 미래의 기기, 시스템, 기계와 함께 작동하도록 설계되었다.[1][2]

모델

PB3 파워부이

PB3 파워부이는 오션파워테크놀로지스가 개발한 파워부이의 오리지널 모델이다. PB3 PowerBuoy는 파동에너지를 활용해 대량의 전력을 발생시키는 장치인 포인트 업소버 기능을 한다.[3][4] PB3 PowerBuoys는 쉽게 전개할 수 있고 자체 모니터링 기술을 사용하여 빠르고 저렴한 유지보수가 가능하여 운영비를 최소화하도록 설계되었다.[1]

디자인

PB3 PowerBuoy[1] 사양
높이 초안 스파르 지름 플로트 지름 무게 계류 최소 깊이 계류 최대 깊이
13.3m 9.28m 1.0m 2.65m 8,300 kg 25m 1000m

PB3 PowerBuoy는 플로트, 스파링, 계류 등 3가지 주요 부품을 가지고 있다.[5] 부유물은 수면에 떠 있는 부표 부분이며, 대개 노란색, 빨간색, 주황색 등 밝은 색이다. 스파는 수면 아래에 위치한 부표에서 큰 원통형 부분이다. 스파르의 하단에는 파도와 함께 스파르가 움직이는 것을 막는 커다란 무거운 플레이트가 있다. 플로트는 스파링을 위아래로 자유롭게 움직일 수 있다.[5][6] 계류장은 부표를 제자리에 고정시키는 것이다. 계류장은 일련의 케이블을 통해 스파르에 연결되며 수면 아래에서 휴식을 취한다. 각 PB3 PowerBuoy에는 특정 PB3 PowerBuoy의 조건과 필요에 따라 서로 다른 깊이에서 정지하도록 조정할 수 있는 1~3개의 계류기가 있을 수 있다.[1][5]

PB3 PowerBuoys는 3년마다 유지보수가 가능하도록 설계되었다.[1]

각 PB3 PowerBuoy의 플로트에는 PB3 PowerBuoy 제어 센터로 다시 전송하기 위해 정보를 가져가고 처리하는 일련의 장치인 제어 및 관리 시스템이 있다. 이 시스템은 자가 모니터링 및 사전 예방적 정보를 제공하여 보다 효율적이고 비용이 적게 드는 유지보수를 가능하게 함으로써 가용성과 효율성을 증대시키는 데 사용된다.[1][5] 2020년 7월부로 관제 및 관리 시스템이 확장되어 PowerBuoy 감시 시스템이 포함되었다.[7]

발전

PB3 PowerBuoy는 플로트와 스파링 사이의 상대적인 운동을 사용하여 전기를 발생시킨다. 물결이 띄엄띄엄 스파를 위아래로 움직이면서 스파르는 하단의 무거운 플레이트로 인해 정지 상태를 유지한다. 플로트가 위아래로 움직이면서 플로트 상단과 연결된 커다란 푸시 로드(pushrod)가 스파르로 몰린다.[6] 로드의 선형 운동은 동력 이륙(PTO)을 통해 동력으로 변환된다.[4] PTO는 스파링 내부의 시스템으로, 선형 운동을 전기로 변환시키는 기계와 장치를 포함한다. 첫째로, 액추에이터는 선형 운동을 회전 운동으로 바꾼다. 회전운동은 교류(AC) 전력을 생산하는 발전기에 전력을 공급하는데 사용된다. AC 전원은 주기적으로 방향을 전환하므로 배터리 관리가 어렵다. AC 전원은 전력 관리 시스템을 거쳐 직류(DC) 전력, 한 방향으로 흐르는 전력, 배터리에 가장 많이 사용되는 전력으로 변환된다. 그런 다음 DC 전원은 에너지 저장 시스템(ESS) 내부에 저장된다. 케이블은 ESS로부터 PB3 PowerBuoys 그룹의 허브 역할을 하는 해저 변전소로 전기를 전달한다. 변전소는 PowerBuoy 그룹으로부터 에너지를 받아 해안으로 보내거나 긴 케이블을 통해 별도의 탑재물로 보낸다.[4][6] PB3 PowerBuoy는 ESS에 저장된 에너지의 일부를 항상 보관하여 파도가 없는 조용한 시간 동안 부표가 저장된 에너지를 사용하여 연속적인 전력을 공급할 수 있도록 설계되었다.[1][6]

PB3 PowerBuoy의[1] 발전 및 정보
연속 평균 전력 피크 페이로드 파워 공칭 배터리 용량(ESS) 제로 웨이브 데이 용량 DC 출력
8.4 kWh/일 - 위치에 따라 연간 평균 일반 3kW, 사용자 정의 설계의 경우 7.5kW 50 kWh, 100 또는 150 kWh로 확장 가능 1주 이상 100W 24V - 300V

사용자 지정 설계의 경우 5V~600V

위의 표는 발전 및 스토리지 기능에 대한 평균을 제시한다. 이 데이터는 파워부이에 따라 달라진다. 파워부이에 따라 발전은 매년 위치와 시간에 의존하기 때문이다.[1]

하이브리드 파워부이

하이브리드 파워부이(PB3 PowerBuoy)는 PB3 파워부이(PowerBuoy)의 대안으로 2020년 6월 출시됐다. 하이브리드 파워부이의 목표는 기상 상황이 극심하거나 파도가 심한 지역이나 파도가 낮은 지역 등 신뢰할 수 없는 장소에서 PB3 파워부이를 채우는 것이다. 하이브리드 PowerBuoy는 PB3 PowerBuoy와는 전력 생성 방식이 다르다. 하이브리드 파워부이에는 파동의 움직임을 사용하는 대신 태양열 패널이 장착되어 있으며, 태양 에너지를 사용하여 페이로드에 전력을 공급한다.[2][8]

디자인

하이브리드 PowerBuoy[2] 사양
길이 폭 높이 무게
6.0m 2.2m 2.2m 14,000kg(연료 탱크 가득)

하이브리드 파워부이(PowerBuoy)는 하이브리드 파워부이(PowerBuoy) 상단에 위치한 태양광 패널을 사용해 리튬 철 인산염 배터리를 충전한다. 하이브리드 PowerBuoy는 단일 지점 계류를 사용하여 비용을 절감하고 보다 빠르고 효율적으로 구축할 수 있다. 스털링 엔진은 태양 전지판이 짧은 시간 동안 충분한 전력을 공급할 수 없을 경우 예비 전력을 제공하기 위해 배터리를 충전한다.[2] 또한 하이브리드 파워부이의 상단 측면에 추가되어 PB3 PowerBuoy와 같은 PowerBuoy 보안 감시 시스템과의 통합이 가능한 옵션 마스트가 있다.[2][7]

발전

하이브리드 파워부이는 기내에 위치한 리튬-철 인산염 배터리로부터 전력을 공급한다. 이 배터리는 주로 하이브리드 파워부이에 위치한 태양 전지판에 의해 충전된다. 태양 전지 패널이 배터리를 충전하기에 충분한 전력을 제공할 수 없는 상황에서, 백업 배터리는 하이브리드 파워부이를 무정전 전원 공급 장치로 유지하기 위해 덜 친환경적인 전력을 제공하기 위해 전환될 것이다. 배터리는 페이로드에 전력을 전달하는 케이블에 연결되어 있다.[2]

하이브리드 PowerBuoy의[2] 전력 정보
연속 페이로드 전력 피크 페이로드 파워 연료 재급유가 없는 페이로드 사용 가능 에너지 상부 현측 페이로드 전기 인터페이스 해저 페이로드 전기 인터페이스
850 W 1000W 1100 - 2000 kWh 24 Vcd 표준-

최대 1000Vcd 사용자 정의

계류 케이블을 통해 300Vcd ~ 1000Vcd

관련 장치 및 시스템

PowerBuoy 보안 감시 시스템

파워부이 감시 시스템은 2020년 7월에 출시되었다. 감시 시스템은 PowerBuoy의 두 모델 모두와 통합될 수 있으며, 이미 존재하는 통신 및 데이터 수집 장치의 확장 역할을 한다. 이 시스템은 다음을 포함한다.

  • 조명봉
  • 레이다
  • HD/IR 카메라
  • AIS 안테나
  • 해상 조명
  • AIS 및 Wi-Fi 트랜스폰더
  • 윈드 센서
  • 통신 모듈 인클로저

한 대의 감시 시스템은 지속적으로 또는 주기적으로 1,600평방미터 이상의 해양 표면을 감시할 수 있다. 이 시스템들은 또한 넓은 해양 지역에 대한 가시성과 정보를 제공하기 위해 함께 연결될 수 있다. 이 시스템은 수질과 쓰나미 활동과 같은 특정 틈새에 대한 더 많은 기능을 포함하도록 사용자 정의할 수 있다.[5][7]

해저 배터리

해저 배터리는 2020년 8월에 출시되었다.[9]

해저 배터리는 해저 페이로드에 동력을 공급하도록 설계된 환경 의식적이고 경제적으로 효율적인 배터리로서 PB3 PowerBuoy와 Hybrid PowerBuoy 모두와 통합할 수 있다. 단, 자체적으로 활용하거나 다른 전원과 호환되도록 구성할 수도 있다.[10]

해저 배터리는 리튬-철 인산염 배터리를 사용하며 친환경(경량) 금속으로 만들어졌다. 해저 배터리는 10년 동안 사용할 수 있도록 설계되었지만, 어떤 조건들이 변화를 일으킬 수 있다.[10]

해저 배터리의[10] 전력 정보 및 치수
총 용량 볼라테 피크 전력 공급 치수(LengthxWidthxHight) 총 중량 깊이 등급
132 kWh 250VDC ~ 350VDC 15kW 3m x 2m x 2.1m 6700kg 500미터

사용하다

처음에는 육지에 사는 사람들에게 재생 에너지를 제공하는 것을 목표로 설계되었지만, 시간이 지나면서 OPT는 PowerBuoy의 초점을 해상 전력 시스템으로서 보다 구체적인 틈새를 찾는 것으로 전환했다. 보안 감시 및 통신 장치.[11]

디펜스 앤 시큐리티

파워부이 스스로 끊임없이 전력을 공급하고, 유지보수와 함께 오랜 시간을 갈 수 있는 능력, 감시/통신 능력이 국방과 보안에 초점을 맞춘 조직에게 든든한 자산이 되고 있다. 파워부이들은 바다 건너 멀리 떨어진 지역에 배치될 수 있고 해안 시설들에 지속적인 정보를 제공할 수 있다. 이것은 그들이 인신매매나 마약 밀매와 같은 불법행위에 대해 해양의 외딴 지역을 감시하는데 이상적이다. 파워부이를 활용한 조직은 파워부이가 감시하고 있는 해양의 포켓에 진입하는 보트에 대한 지속적인 업데이트를 받을 수 있다.[7][11][12]

사이언스 앤 리서치

PowerBuoys는 해양의 외딴 지역에서 연구할 수 있는 비용 효율적이고 친환경적인 방법을 제공한다. PowerBuoys는 기후 변화, 생태계, 날씨 패턴 등을 이해하기 위해 과학자와 연구자가 사용하는 기계와 장치에 전력을 공급한다. PowerBuoy의 낮은 운영 비용과 일관된 유지보수가 필요하지 않기 때문에 더 긴 운영에도 이상적이다.[8][13]

커뮤니케이션

PowerBuoys는 내장된 보안 감시 및 통신 시스템을 사용하여 통신 네트워크를 확장한다. 멀리 떨어진 역외 지역에 배치돼 스스로 전력을 공급할 수 있어 파워부이즈는 이미 존재하는 네트워크를 확장할 수 있는 안정적인 통신 플랫폼으로 활용될 수 있다. 이를 통해 사용자와 조직은 상업용과 레크리에이션용으로 모두 범위를 넓힐 수 있다.[7][14]

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j "PB3 PowerBuoy®". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-10-22.
  2. ^ a b c d e f g "hybrid PowerBuoy®". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-10-29.
  3. ^ "Energy and the Environment-A Coastal Perspective - Point Absorbers: The Technology and Innovations". coastalenergyandenvironment.web.unc.edu. Retrieved 2020-11-15.
  4. ^ a b c Eder, James; Bretl, James; Edwards, Kathleen (2013-06-09). Empirical Demonstration of Acausal Control Strategies for Wave Energy Converters. Volume 8: Ocean Renewable Energy. American Society of Mechanical Engineers. doi:10.1115/omae2013-10020. ISBN 978-0-7918-5542-3.
  5. ^ a b c d e "Ocean Power Technologies - Promotional Video - YouTube". www.youtube.com. Retrieved 2020-11-15.
  6. ^ a b c d Edwards, Kathleen; Mekhiche, Mike (2014-04-15). "Ocean Power Technologies Powerbuoy®: System‐Level Design, Development and Validation Methodology". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  7. ^ a b c d e "StackPath". www.offshore-mag.com. Retrieved 2020-10-27.
  8. ^ a b "Ocean Power Technologies Launches hybrid PowerBuoy®". finance.yahoo.com. Retrieved 2020-10-29.
  9. ^ "OPT launches Subsea Battery solution". Offshore Energy. 2020-08-18. Retrieved 2020-10-29.
  10. ^ a b c "Subsea Battery". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-10-29.
  11. ^ a b White, William; Oct 6, InvestorPlace Writer; 2020; October 6, 4:01 pm EST; 2020 (2020-10-06). "Ocean Power Technologies: 14 Things to Know About OPTT Stock". InvestorPlace. Retrieved 2020-11-16.{{cite web}}: CS1 maint: 숫자 이름: 작성자 목록(링크)
  12. ^ "Defense & Security". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-11-16.
  13. ^ "Science and Research". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-11-16.
  14. ^ "Communications". Ocean Power Technologies. Retrieved 2020-11-16.