노르웨이 기업 SINTEF는 태양광 발전(PV) 생산을 지원하고 최대 부하를 줄이기 위해 상변화물질(PCM) 기반 열 저장 시스템을 개발했습니다. 배터리 용기에는 식물성 기름 기반 액상 바이오왁스 3톤이 담겨 있으며, 현재 파일럿 플랜트에서 기대 이상의 성과를 거두고 있습니다.
노르웨이의 독립 연구 기관인 SINTEF는 히트 펌프를 사용하여 바람과 태양 에너지를 열 에너지로 저장할 수 있는 PCM 기반 배터리를 개발했습니다.
PCM은 특정 온도 범위 내에서 다량의 잠열을 흡수, 저장 및 방출할 수 있습니다. 연구 단계에서 태양광 모듈을 냉각하고 따뜻하게 유지하는 데 자주 사용됩니다.
"열전지는 냉각수가 열전지에 열을 공급하고 열을 제거하는 한 어떤 열원이든 사용할 수 있습니다."라고 연구원 알렉시스 세월트는 pv.com에 말했습니다. "이 경우, 물은 대부분의 건물에 적합하기 때문에 열 전달 매체입니다. 저희 기술은 가압 이산화탄소와 같은 가압 열 전달 유체를 사용하여 산업 공정을 냉각하거나 동결하는 산업 공정에도 사용될 수 있습니다."
과학자들은 식물성 기름을 기반으로 한 액상 바이오 왁스인 PCM 3톤이 담긴 은 용기에 "바이오 배터리"라고 부르는 것을 넣었습니다. 이 배터리는 체온에서 녹을 수 있으며, 섭씨 37도 이하로 "차가워지면" 고체 결정체로 변하는 것으로 알려져 있습니다.
"이것은 공정수에 열을 방출하고 에너지 운반체 역할을 하는 24개의 소위 버퍼 플레이트를 사용하여 달성됩니다."라고 과학자들은 설명했습니다. "PCM과 열 플레이트가 결합되어 Thermobank를 소형화하고 효율적으로 만듭니다."
PCM은 많은 열을 흡수하여 고체에서 액체로 물리적 상태가 변한 후, 고체가 되면 열을 방출합니다. 배터리는 차가운 물을 가열하여 건물의 라디에이터와 환기 시스템으로 방출하여 따뜻한 공기를 공급합니다.
세보는 "PCM 기반 축열 시스템의 성능은 예상했던 대로였습니다."라고 말하며, 그의 팀이 노르웨이 연구 대학교(NTNU)가 운영하는 ZEB 연구소에서 1년 넘게 이 장치를 테스트해 왔다고 덧붙였습니다. "건물 자체의 태양 에너지를 최대한 활용하고 있습니다. 또한 이 시스템이 소위 피크 셰이빙(peak shaving)에도 이상적이라는 것을 확인했습니다."
그룹의 분석에 따르면 하루 중 가장 추운 시간 전에 바이오 배터리를 충전하면 현물 가격 변동을 활용하는 동시에 전력망 전력 소비를 크게 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
"결과적으로 이 시스템은 기존 배터리보다 훨씬 덜 복잡하지만, 모든 건물에 적합한 것은 아닙니다. 새로운 기술로서 투자 비용이 여전히 높습니다."라고 해당 단체는 밝혔습니다.
세보에 따르면, 제안된 저장 기술은 기존 배터리보다 훨씬 간단하다. 희귀 재료가 필요 없고, 수명이 길며, 최소한의 유지관리만 필요하기 때문이다.
그는 "동시에 킬로와트시당 유로 단위 비용은 이미 기존 배터리와 비슷하거나 더 낮습니다. 기존 배터리는 아직 대량 생산되지 않았습니다."라고 말했지만 자세한 내용은 밝히지 않았습니다.
최근 SINTEF의 다른 연구원들은 순수한 물을 작동 매체로 사용할 수 있는 고온 산업용 히트 펌프를 개발했습니다. 이 펌프의 온도는 섭씨 180도에 달합니다. 연구팀은 이 펌프를 "세계에서 가장 뜨거운 히트 펌프"라고 설명하며, 증기를 에너지 운반체로 사용하는 다양한 산업 공정에 사용할 수 있으며, 저온 폐열을 회수할 수 있기 때문에 시설의 에너지 소비를 40~70%까지 절감할 수 있다고 밝혔습니다.
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여기서는 모래와 잘 어울리고 고온에서도 열을 유지하는 물질은 찾아볼 수 없으므로 열과 전기를 저장하고 생산할 수 있습니다.
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