수력 발전은 전 세계에서 가장 널리 사용되는 재생 에너지원입니다. 수력발전기 가장 큰 것은 저수지와 댐에 위치한 수력 발전소에 사용되고, 가장 작은 것은 가정과 농촌에 사용됩니다. 이 기사에서는 요구 사항에 가장 적합한 수력 발전기를 선택하는 데 도움이 되는 몇 가지 지침을 제공합니다.
차례
수력발전기의 글로벌 시장 전망
수력발전기 소개
수력발전 터빈의 종류
사용 가능한 수력 발전기의 범위 살펴보기
마무리
수력발전기의 글로벌 시장 전망
수력발전기의 글로벌 시장은 연평균 성장률로 꾸준히 성장하고 있습니다. (CAGR) 6.8% 10년부터 2022년까지 2032년간의 기간 동안 2022년 시장 가치는 US $ 137.6 십억, 성장하다 US $ 264.41 십억 2032에 의해.
시장 점유율은 다음에 의해 주도됩니다. 대형 수력발전소 고정 시스템 63%, 이상 37%의 소형 휴대용 시스템, 비록 더 작은 시스템이 더 빨리 성장할 것으로 예상되지만 7.8 %의 CAGR.
아시아 태평양 지역은 현재 사용 및 예상 시장 성장을 주도하고 있으며, 중국은 대형 댐 기반 수력 발전의 가장 큰 생산자입니다. 재생 에너지원에 대한 관심이 증가함에 따라 전 세계적으로 소규모 시스템이 성장하고 있습니다. 소규모 시스템은 가볍고 농장 및 소규모 농장과 같은 장소에 설치하기 쉬워 다른 에너지 생산원을 보완합니다.
수력발전기 소개
문명은 2000년 이상 물의 힘을 이용해 왔습니다. 현대에는 전 세계 전기의 70% 이상이 수력 발전으로 생산되어 전 세계에서 가장 널리 사용되는 재생 에너지원이 되었습니다.
수력 발전기는 흐르는 물의 힘을 이용해 전기를 생성합니다. 터빈의 팬 블레이드를 통해 물을 통과시켜 이를 수행합니다. 블레이드는 프로펠러처럼 작동하여 금속 샤프트를 돌린 다음 모터를 돌립니다. 모터는 전기 에너지를 생성합니다. 터빈의 크기와 물의 흐름은 생성되는 전기량을 결정합니다.
물의 흐름은 몇 가지 직접 흐름 방법을 통해 달성됩니다.
- 물은 저수지와 같은 포로된 원천이나 폭포나 흐르는 강의 자연스러운 흐름에서 방출됩니다. 이런 식으로 중력은 터빈을 통해 물을 움직이는 주요 힘입니다.
- 물은 다른 공급원에서 터빈을 통해 흐르도록 방향을 바꿉니다. 이는 종종 강과 같은 더 큰 수역을 점점 더 작은 수로와 파이프로 흘려보내어 만들어집니다. 이 과정은 터빈 블레이드를 밀어내기 위한 높은 압력을 생성할 수 있습니다.
- 물은 저수지와 같은 저장된 시설로 위쪽으로 펌핑되고, 그런 다음 그 물을 방출하여 중력을 통해 터빈으로 아래쪽으로 흐릅니다. 이 방법은 물을 위쪽으로 밀어 올리는 데 전력이 필요하므로 재생 에너지원을 사용하여 그 전력을 생성할 때 가장 효율적입니다.
위의 다이어그램은 청두 포스터 테크놀로지 회사 저수지에 위치한 수력 발전소의 예를 보여줍니다. 이 발전소는 중력에 의한 물의 흐름을 발전소 터빈을 통해 이용합니다.
천연 자원에서 물을 사용하면 수력 발전기가 재생 에너지가 되지만, 그 원리는 실제로 화석 연료 발전과 동일합니다. 석탄 화력 발전소는 석탄을 사용하여 물을 가열하여 증기를 생성한 다음 터빈을 통해 강제로 보냅니다.
중국의 양쯔강을 가로지르는 싼샤댐은 세계에서 가장 큰 수력 발전소로, 32개의 700메가와트(Mw) 터빈과 발전소 자체에 전력을 공급하는 50Mw 발전기 XNUMX개가 있습니다.
용량이 5킬로와트 미만인 수력 발전기는 일반적으로 농장, 소규모 농장, 소규모 산업, 오프그리드 또는 하이브리드 전력 사용에 사용됩니다. 5킬로와트 이상의 발전기의 경우, 소규모 커뮤니티, 농촌 산업 및 대규모 농업 수요에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다.
수력발전 터빈의 종류
수력 터빈은 물의 압력과 흐름의 조합에서 전력을 생성합니다. 물의 압력 또는 힘은 '헤드'라고 하는 수원의 높이에서 결정됩니다. 물의 흐름은 물의 양과 속도입니다.
다양한 유형의 수두와 수류에 적합한 다양한 유형의 터빈이 있습니다. 주요 두 가지 유형은 반응과 임펄스입니다.
반응 터빈 터빈 블레이드를 물의 흐름 내에 완전히 위치시키고 물이 블레이드 위로 흐르면서 회전하며 모든 블레이드가 물의 흐름과 접촉합니다. 사용되는 터빈 블레이드 유형에는 프로펠러(보트 프로펠러의 경우), 카플란(조정 가능한 블레이드), 운동(흐름에서 직접) 및 프란시스 터빈 (제트 엔진의 블레이드와 같음). 터빈 블레이드 유형은 물의 헤드와 흐름에 따라 선택되며, 각각 장점이 있습니다. 대부분의 반응 터빈은 낮은 헤드와 높은 흐름에 사용되지만, 카플란 터빈도 높은 헤드에 적합합니다.
임펄스 터빈 물의 흐름에서 전력을 생성하여 바퀴(러너)를 움직입니다. 펠톤 임펄스 터빈의 경우 러너의 일부만 물의 흐름과 접촉합니다(제분소의 수레바퀴를 상상해 보세요). 흐름이 러너를 돌리면 각각의 새로운 블레이드가 흐름에 들어가고 움직임이 계속됩니다. 펠톤 터빈은 높은 헤드와 낮은 흐름에 적합합니다. 교차 흐름 터빈은 터빈 휠의 더 넓은 부분을 가로질러 흐름을 허용하여 유입 및 유출 시 흐름을 포착합니다. 이 터빈은 매우 높은 흐름과 낮은 헤드 물에 적합합니다.
사용 가능한 수력 발전기의 범위 살펴보기
전 세계의 대형 수력 발전소는 일반적으로 주요 강과 저수지에 위치하고 있으며, 이에 따라 500메가와트 이상의 출력을 낼 수 있는 대형 특수 수력 발전기가 있습니다. 농촌 발전, 오프 그리드 농업 및 산업 시스템과 같은 소규모 애플리케이션의 경우, 상당한 규모의 발전기 온라인으로 주문 가능합니다.
이 섹션에서는 기성품으로 구입할 수 있는 다양한 수력 발전기 중에서 일부를 살펴보고 고려해야 할 몇 가지 적용 분야를 제안합니다.
대형 발전기
발전 용량이 1메가와트(1000킬로와트)를 초과하는 경우, 생산되는 전력량은 소규모 농장이나 가정의 일반적인 수요를 초과하므로 산업용 및 농촌 지역 사회의 그리드 전력 공급에 더 적합합니다. 이러한 대형 수력 발전기는 강, 호수 또는 작은 저수지와 같은 인근 수원에 가까이 또는 그 위에 설치됩니다. 물은 중력에 의해 직접 공급될 수 있지만, 인근 수원에서 펌핑되거나 방향을 바꿀 가능성이 더 큽니다.
더 작은 크기의 발전기
1메가와트 용량 미만, 5~500킬로와트 이상을 생산할 수 있는 소형 수력 발전기는 소규모 농장과 대규모 오프 그리드 주택에 매우 적합합니다. 이들은 전력 생산을 안정적으로 유지하기 위해 물 흐름이 일정한 작은 강과 큰 개울에 위치할 가능성이 높습니다.
마이크로 수력 발전기
5킬로와트 이하의 용량의 마이크로 수력 발전기는 매우 작고 휴대성이 뛰어나며 오프 그리드 주택과 마을, 작은 시골 농장 및 코티지 산업에 설치하기 쉽습니다. 공급된 파이프를 통해 흐름을 쉽게 재지정할 수 있는 개울에 설치할 수 있습니다.
교육 모델
온라인에서 제공되는 수력 발전기의 데모 모델이 여러 개 있습니다. 이는 과학 교실에서 수력 발전의 작동 원리를 과학 학생들에게 교육하기 위해 설계되었습니다.
마무리
수력 발전기는 안정적인 물의 흐름을 이용해 전기를 생성합니다. 규모는 20,000메가와트 이상을 생산할 수 있는 다중 발전기 발전소부터 XNUMX킬로와트 이상을 생산할 수 없는 소형 가정용 키트까지 다양합니다. 대형 발전기는 대규모 발전을 활용할 수 있는 국가의 요구에 부응합니다. 소형 발전기는 오프그리드 전력 수요, 소규모 농촌 발전 및 재생 에너지를 선호하는 사람들에게 점점 더 인기를 얻고 있습니다.
올바른 수력 발전기를 선택할 때 구매자는 저수지 또는 대규모 수역 기반인지, 아니면 작은 시골 개울에 위치하는지 등 가능성 있는 적용 분야에 대해 이미 명확히 알고 있을 것입니다. 위치와 의도된 전력이 주요 고려 사항이며, 수압(헤드)과 흐름에 가장 적합한 터빈 유형에 대한 2차 결정이 있습니다.
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