연구진, 마이크로 개발

Apr 28, 2023

마이크로 열병합 발전(mCHP) 시스템은 에너지 효율적인 주택과 건물을 위한 혁신적인 솔루션입니다. 이러한 시스템은 천연 가스와 같은 단일 소스에서 열과 전기를 동시에 생성하며 에너지 비용과 탄소 배출을 크게 줄일 수 있습니다.

이제 Oak Ridge 국립 연구소 연구원들은 Enginuity Power Systems와 협력하여 혁신적인 내부 대향 피스톤 엔진 기술로 구동되는 mCHP 프로토타입이 93% 이상의 전체 에너지 효율을 달성할 수 있음을 입증했습니다. 백업 발전기 또는 기존 가스 온수기를 대체하도록 설계된 환경 친화적인 mCHP는 천연가스, 수소 또는 바이오가스 간을 전환하고 배터리 저장 장치와 태양 에너지를 결합합니다.

연구원들은 4행정 반대 피스톤(OP4S) 엔진을 사용하는 mCHP 프로토타입을 평가했습니다. OP4S 엔진은 재생 가스(바이오가스), 천연 가스, 프로판, 수소 등 다양한 연료로 작동하여 기계적 동력과 폐열을 뜨거운 냉각수와 배기 가스의 형태로 동시에 생성할 수 있습니다. 폐열은 회수되어 52갤런 물 탱크에 저장되며 일반 온수 공급 및 공간 난방 용도로 사용할 수 있습니다.

낭비되는 열을 포착하여 재사용하여 단일 공정으로 건물에 소규모 열 에너지를 제공하기 때문에 환경 친화적이고 비용 효율적입니다. 이는 한 가지 기능만 수행하는 기존 장비에 비해 더 높은 효율성을 허용합니다.

시연 중에 mCHP 프로토타입은 화학양론적 연소 모드에서 최대 26.4%의 AC 전기 효율과 최대 93.1%의 전체 mCHP 효율로 3.2~7.4kW 범위의 전력 출력을 가능하게 했습니다. 더욱이, 화학양론적 모드에서 24시간 작동은 mCHP의 성능을 저하시키지 않았으며 이는 프로토타입의 신뢰성과 내구성의 좋은 잠재력을 나타냅니다.

mCHP는 또한 희박 연소 모드 조건에서 작동되어 전기 에너지 효율이 30% 이상 향상되었습니다. 달성된 희박 연소 모드의 최대 AC 효율은 35.2%였으며, 엔진 효율은 40%에 근접했습니다.

mCHP 프로토타입은 배전 및 설치의 복잡성을 줄이고 높은 효율성과 바이오가스 및 수소를 포함한 다양한 연료를 사용할 수 있는 능력을 통해 열 및 전기 부하를 저렴하고 유연하게 일치시킬 수 있습니다. 새로운 기술은 mCHP 수용을 촉진하고 원격 및 소외된 지역 사회를 위한 소규모 주거 및 상업용 건물에서 mCHP 채택을 가속화할 것으로 예상됩니다.

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