Solar thermal power generation allows additional benefits of cheap thermal storage and easy hybridization with other fossil fuel-driven power generation. KIER has been performing the project for solar thermal chemical reaction hybrid power generation. The project is to build and operate the first solar thermal chemical reaction hybrid power generation system in Korea. For concentrating solar thermal energy $m^2$ dish type concentrator was adapted and a heliostat is installed for reflecting horizontal insolation to the dish concentrator. At the moment building the dish concentrator including mirror and heliostat with sun tracking system was completed and it's performance are being closely evaluated. This paper will introduce some detailed designs and construction procedures which we have experienced so far.
Solar thermal power generation is one of promising and well-proven ways to convert solar energy to electricity. Though it requires high initial cost for system construction and continuous efforts for maintainment. it is more positive in terms of efficiency than other solar power generation technologies. Moreover, solar thermal power generation allows additional benefits of cheap thermal storage and easy hybridization with other fossil fuel-driven power generation. Owing to these benefits, large scale solar thermal power generation technology is expected to be competitive to other commercial technologies in the near future. In this paper an overview on the solar thermal hybrid power generation technology and the state of the art in Korea were briefly introduced.
KIER have been developing high-temperature solar technology, especially the solar thermal power generation system, since the early of 1990s. In 1994, the first research on high temperature solar technology started with PTC technology. At the moment the most advanced 10kW dish system is under demonstration for 10kW solar thermal power generation. Test results showed about 19.2% solar to electricity average efficiency. Another research activities of KIER is hybrid power generation. For hybridization, solar and LFG(landfill gas) are used. Another hybrid solar system is with solar chemical reaction. In this system, power unit is gas turbine, and the heat content of fuel(like natual gas) is upgraded by solar energy through chemical reaction. The latest project on solar thermal power generation is for 1 MW power tower system. This is the Korea-China Joint project.
KIER has been running a demonstration project for 10kWe solar thermal power generation. the project is to build and operate the first solar thermal power generation system in Korea. For concentrating solar thermal energy $40m^2$ dish type concentrator was adapted and a stirling engine is going to be integrated to the system for power production. At the moment building the dish concentrator including mirror and sun tracking system was completed and it's performance are being closely evaluated. This paper will introduce some detailed designs and construction procedures which we have experienced so far.
In South Korea the gross generation and heated effluent of power generation plant was 259 TWh and 4.73 billion tons in 2008. And then the waste heat from power generation was 388 TWh. It shows that the efficiency of thermal power generation plant is about 40%. Therefore to reduce $CO_2$ emission from thermal power generation plant, the energy of this heated effluent must be reused to heat buildings or farm facilities. In South Korea horticultural facilities of about 25% are heated in winter season. Total area of greenhouses which are heated is about 13,000 ha. Total heat amount needed to warm greenhouse of 13,000 ha in winter season is only 3.4% of total waste heat from power generation plant. In this study a heat pump system was designed to reuse the waste heat from power generation. Especially new heat exchanger was developed to recover the thermal energy from waste water and this model considered anti-corrosion against sea water and low cost for economic feasibility. This heat recovery system was installed in mango growing greenhouse around thermal power generation plant in Seogwipo-city, Jeju Special Self-Governing Province. The result of preliminary test shows that the heating cost of about 90% is saved as compared to boiler using tax free light oil as a fuel.
A PEMFC(proton exchange membrane fuel cell) is a good candidate for residential power generation to be cope with the shortage of fossil fuel and green house gas emission. The attractive benefit of the PEMFC is to produce electric power as well as hot water for home usage. Typically, thermal management of vehicular PEMFC is to reject the heat from the PEMFC to the ambient air. Different from that, the thermal management of PEMFC for RPG is to utilize the heat of PEMFC so that the PEMFC can be operated at its optimal efficiency. In this study, dynamic thermal management system is modeled to understand the response of the thermal management system during dynamic operation. The thermal management system of PEMFC for RPGFC is composed of two cooling circuits, one for controling the fuel cell temperature and the other for heating up the water for home usage. Dynamic responses and operating strategies of the PEMFC system are investigated during load changes.
Photovoltaics (PV) power generation efficiency is affected by meteorological factors such as temperature and wind speed. In general, it is known that the power generation amount decreases because photovoltaics panel temperature rises and the power generation efficiency decreases in summer. Photovoltaics Thermal (PVT) power generation has the ad-vantage of being able to produce heat together with power, as well as preventing the reduction in power generation efficien-cy and output due to the temperature rise of the panel. In this study, the amount of heat collected by season and time was calculated for photovoltaics thermal modules using the International Weather for Energy Calculations (IWEC) data provided by the American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Based on this, we propose a method of predicting the temperature of the photovoltaics panel using thermal analysis and then calculating the flow rate of coolant to improve power generation efficiency. As the results, the photovoltaics efficiencies versus time on January, April, July, and October in Jeju of the Republic of Korea were calculated to the range of 15.06% to 17.83%, and the maxi-mum cooling load and flow rate for the photovoltaics thermal module were calculated to 121.16 W and 45 cc/min, respec-tively. Though this study, it could be concluded that the photovoltaics thermal system can be composed of up to 53 modules with targeting the Jeju, since the maximum capacity of the coolant circulation pump of the photovoltaics thermal system applied in this study is 2,400 cc/min.
Maximum power consumption was up to 6,228kW in the summer of 2007 due to steady development of industry as well as increased demand of individual. Twenty fossil-Fired Thermal Power Plant for 500MW were underconstructed at present. KEPRI(Korea Electric Power Research Institute) manage 'Development of Advanced Fossil-Fired Thermal Power Generation System' project to construct high efficient power plant of 1000MW capacity for preparing increased demand of power. Design of control logic and data sampling were explained and high efficient control logic was simulated in detail in 'The Development of Next Generation Power Plant Instrument and Control System'(sub-project of 'Development of Advanced Fossil-Fired Thermal Power Generation System' project).
본 연구에서는 국내 전력공급을 양분하는 원자력발전시스템과 화력발전시스템사이에 대하여 LCA를 수행하여 환경영향을 비교 평가하였다. 연구범위로서 두 발전시스템의 건설, 운영, 해체 및 폐기처분단계를 포함하였으며, 환경영향은 Life Cycle Impact Assessment(LCIA) 방법론을 이용하여 단일 환경영향으로 $CO_2$ 배출량을 평가하고, 영향 범주를 확대하여 8대 지구 환경영향 및 방사능 영향을 포함한 환경영향에 대하여 평가를 수행하였다. 평가 결과, 원자력발전시스템이 화력발전시스템보다 $CO_2$ 배출량 평가에서는 10,000배, 8대 환경영향범주에 대한 평가에서는 90배, 방사능을 고려한 환경영향 평가결과에서는 40배의 환경적 우위를 나타내어 환경영향범주 확대와 방사능 포함여부에 따라 원자력발전의 친환경성이 크게 달라짐을 알 수 있었다.
Research on the solar thermal hybrid power generation technology which uses solar thermal chemical reaction has been carried out in KIER, The research covers development of solar concentration system and solar reactor for methane steam reforming reaction. This paper introduces a brief review and prospects of oversea's researches in similar areas and KIER's research progresses up to now.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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