지열 히트펌프와 열광전(Thermo-Photovoltaic) 태양전지판의 통합
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Italy / Francesca Bazzocchi, Lorenzo Croci
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본고에서는 열광전 태양열집열기와 지열 히트펌프 결합 실험시설에 대해 설명한다. 생산된 열에너지는 가정용 온수 가열, 저온에서는 지열 회로의 물 순환 양용으로 사용된다. 본고의 모니터링 캠페인 결과로 지열 히트펌프와 열광전(thermophotovoltaic) 태양열집열기의 실제 성능과 이 두 가지 자원을 사용하기 위한 최상의 논리를 알아본다.
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서론
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지열 히트펌프와 열광전 태양전지판을 조합한 실험시설에서 실시한 모니터링 캠페인 결과를 제시했다. 히트펌프는 신축 건물이나 기존 건물 모두에서 에너지 성능을 개선할 수 있는 유효한 방법이다. 하이브리드 태양전지판은 뒤에 흡수판이 놓인 광전지판으로 이루어져 있다. 현재는 여러 유형의 하이브리드 패널이 시장에 선보이고 있다. 주축이 되는 것이 판-관(Sheet-Tube)형과 두루마리 접착형(Roll Bond) 모델이다.
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<그림 1>. 흡수판이 흡수하지 않았으면, 주변으로 사라졌을 열에너지를 포착한다. 실제로 표준 태양전지 모듈에서는 태양복사 에너지 중 극히 적은 양(보통 12~20%)만 전기 에너지로 변환되고 나머지는 열로 허비된다.
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하이브리드 태양전지판이 히트펌프가 사용하는 전기를 생산하는 동시에 가정용 온수(DHW) 생산도 보조할 수 있기 때문에 이 두 가지 장치를 조합한 것은 특히나 흥미롭다. 더욱이 이 특수한 경우, 동절기 하이브리드 판이 생산한 저온 열이 지열 회로의 물을 데우는데 사용된다.
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이 시스템은 소위 열변형이라 하여 지열발전소에서 볼 수 있으며 히트펌프 성능으로 연결되는 땅이 점차 냉각되는 현상을 막을 수 있다.
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여기에서는 이 두 기술을 이용해 얻을 수 있는 효율을 보이고 이런 발전소의 비용 효율은 떼어놓고 발전소 성능 관리 시스템의 영향에 초점을 맞추었다.
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실험 시설
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연구한 시설은 지열 히트펌프에 열광전(Thermo-Photovoltaic) 태양전지판이 결합한 형태이다(<그림 2>).
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60m2 면적의 온돌식 바닥은 거실, 부엌, 침실, 욕실을 시뮬레이션하여 방을 네 개로 나눈 조립식 주택에 이 시스템을 설치했다. 주택 위치는 밀라노이며, 난방과 냉방 겸용으로 다섯 개의 팬 코일 유닛을 설치했다. 가정 사용량 프로파일(매일 40 °C의 총 150리터의 온수 사용)에 따라 전형적인 가족의 DHW 이용행태를 시뮬레이션했다.
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기계는 정격용량 7.8kW의 지열 히트펌프, 압축기는 가변속도 회전으로 공급 용량을 조절할 수 있으며, 냉매는 R410A를 사용했다. 히트펌프에는 186리터 DHW 탱크를 장착했다.
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중략
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2015년 11월호 글로벌리포트 중
Italy / Francesca Bazzocchi, Lorenzo Croci