“우리는 힘을 얻었습니다” — Sandia Technology Test가 전력망에 전기를 공급합니다

시스템 내에 머물며 온실가스로 방출되지 않는 이 이산화탄소는 증기보다 훨씬 더 뜨거워질 수 있습니다(화씨 1,290도 또는 섭씨 700도).

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최첨단 Brayton 사이클 기술의 첫 번째 테스트로 로컬 그리드에 전력 공급

뉴멕시코주 앨버커키 — 샌디아 국립 연구소(Sandia National Laboratories) 연구원들은 처음으로 새로운 발전 시스템으로 생산된 전기를 샌디아-커틀랜드 공군 기지 전력망에 공급했습니다.

Logan Rapp(왼쪽)과 Sandia National Laboratories의 기계 엔지니어인 Darryn Fleming이 초임계 이산화탄소 Brayton 사이클 테스트 루프의 제어 시스템 옆에 서 있습니다. 올해 초 엔지니어들은 이 시스템으로 생산된 전기를 처음으로 전력망에 공급했습니다. (사진 제공: Bret Latter)

이 시스템은 증기 대신 가열된 초임계 이산화탄소를 사용하여 전기를 생산하며 폐쇄 루프 Brayton 사이클을 기반으로 합니다. 브레이튼 사이클(Brayton Cycle)은 제트 엔진처럼 터빈을 회전시키기 위해 고온의 가압 유체를 사용하는 이 방법을 개발한 19세기 엔지니어 조지 브레이튼(George Brayton)의 이름을 따서 명명되었습니다.

초임계 이산화탄소는 무독성의 안정적인 물질로 높은 압력을 받으면 액체와 기체처럼 작용합니다. 시스템 내에 머물며 온실가스로 방출되지 않는 이 이산화탄소는 증기보다 훨씬 더 뜨거워질 수 있습니다(화씨 1,290도 또는 섭씨 700도). 부분적으로 이러한 열 때문에 브레이튼 사이클은 발전소(원자력, 천연가스 또는 농축된 태양열)의 열을 전통적인 증기 기반 랭킨 사이클보다 에너지로 변환하는 데 훨씬 더 효율적일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 랭킨 사이클에서 증기를 물로 되돌리는 데 너무 많은 에너지가 손실되기 때문에 최대 증기 전력의 3분의 1이 전기로 변환될 수 있습니다. 이에 비해 Brayton 사이클은 이론적 변환 효율이 50% 이상입니다.

"우리는 수년 동안 여기에 도달하기 위해 노력해 왔으며 상용 장치를 통해 시스템을 그리드에 연결할 수 있음을 입증할 수 있다는 것이 보다 효율적인 전력 생산을 위한 첫 번째 교량입니다."라고 관리자인 Rodney Keith는 말했습니다. Brayton 사이클 기술을 연구하는 고급 개념 그룹을 위한 것입니다. “어쩌면 그냥 부교일지도 모르지만 확실히 다리입니다. 별로 중요하지 않게 들릴 수도 있지만, 여기까지 오는 데는 상당한 길이었습니다. 이제 강을 건널 수 있게 되었기 때문에 더 많은 일을 할 수 있습니다.”

Sandia National Laboratories의 간단한 폐쇄 루프 Brayton 사이클 테스트 루프 다이어그램. 전력을 생산하기 위해 압축, 가열, 팽창되는 작동유체는 초임계 이산화탄소입니다. 초임계 이산화탄소는 무독성의 안정적인 물질로 높은 압력을 받으면 액체와 기체처럼 작용합니다. (그래픽 제공: Sandia National Laboratories)

4월 12일, Sandia 엔지니어링 팀은 초임계 CO2 시스템을 화씨 600도까지 가열하고 거의 1시간 동안 그리드에 전력을 공급했으며 때로는 최대 10kW를 생산했습니다. 10킬로와트는 많은 전력이 아니며, 평균 가정에서는 하루에 30킬로와트시를 사용하지만 이는 중요한 단계입니다. 이 프로젝트의 수석 연구원인 Darryn Fleming은 수년 동안 팀은 테스트를 통해 생산된 전기를 토스터와 같은 저항성 로드 뱅크에 버렸다고 말했습니다.

Fleming은 "우리는 간단한 초임계 CO2 Brayton 사이클에서 터빈-교류기-압축기를 3회 성공적으로 시작하고 3회 제어된 정지를 수행했으며 Sandia-Kirtland 그리드에 50분 동안 꾸준히 전력을 주입했습니다."라고 말했습니다. “이번 테스트에서 가장 중요한 점은 Sandia가 권력을 잡는 데 동의했다는 것입니다. 그리드에 연결하는 데 필요한 데이터를 얻는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 전기 그리드를 제어하는 ​​사람은 그리드를 방해할 수 있으므로 그리드에 동기화하는 내용에 대해 매우 주의합니다. 이러한 시스템을 하루 종일 운영하고 전력을 로드 뱅크에 투입할 수 있지만 그리드에 약간의 전력이라도 공급하는 것이 중요한 단계입니다.”