지속 가능성을 향한 새로운 길
전 세계 에너지 환경이 변화하고 에너지 수요가 증가함에 따라 집광형 태양광 발전(Concentrated Solar Power, CSP)은 더욱 지속 가능한 미래로 나아가는 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. CSP는 태양 에너지를 집광하여 열 에너지로 변환함으로써 대규모의 친환경 전력 생산을 지원합니다.
오늘날 가장 널리 도입된 CSP 기술로는 포물선형 트로프(Parabolic Trough) 시스템, 태양광 타워(Solar Power Tower) 그리고 선형 프레넬 반사경(Linear Fresnel Reflector, LFR) 방식이 있는데, 모두 거울을 사용해 태양광을 리시버에 집중시킵니다. 이렇게 모은 열은 증기를 생산하는 데 사용되며, 이 증기로 증기 터빈(Steam Turbine Generator, STG)을 구동하여 전기를 생산합니다. 또한 CSP는 용융염과 같은 열전달 유체를 사용하는 열 에너지 저장(Thermal Energy Storage, TES)용 저온 및 고온 저장 탱크를 통해 일몰 이후에도 전력 생산이 가능합니다.
핵심 정보
TES could triple in size by 2030
The global market for thermal energy storage (TES) could triple in size by 2030, growing from gigawatt-hours (GWh) of installed capacity in 2019 to over 800 GWh within a decade.
출처: IRENA
열전달 유체의 유량 측정
정확한 유량 측정은 CSP 플랜트에서 열 에너지를 전달하는 데 필수적입니다. 그러나 이 과정에는 고유한 과제가 따릅니다. 특히 열매유와 용융염 같은 열전달 유체(HTF)를 취급할 경우 이들 유체가 극한의 온도에서 처리되기 때문에 기존의 유량계로는 신뢰성 있는 측정이 어렵습니다. 열매유 시스템은 일반적으로 최대 400 °C (752 °F)까지 상승하고, 용융염 시스템은 550 °C (1,022 °F)를 초과하기도 합니다. 또한 열매유는 전기 전도도가 낮고 점도가 중간 수준인 반면, 용융염, 특히 질산나트륨과 질산칼륨 같은 혼합물은 부식성이 매우 강하고 220 °C (428 °F) 이하에서 고화되는 특성이 있어 적절한 고온 유지가 이루어지지 않을 경우 막힘 및 장비 손상의 위험이 있습니다.
엔드레스하우저의 전문성
이렇게 까다로운 조건으로 인해 계기에 요구되는 요구사항이 매우 엄격합니다. 고온과 반복적인 온도 변화가 소재를 열화시키고 센서 성능에 영향을 줄 수 있으며, 특수한 단열 설계가 필요합니다. 또한 두 유체 모두 시간이 지남에 따라 물성이 변화할 수 있어 정확한 유량 측정을 더욱 어렵게 만듭니다. 초음파 유량계는 이러한 문제를 해결하여 극한의 환경에서도 정밀한 측정을 보장함으로써 에너지 손실을 줄이고 열전달 효율을 향상시킵니다.
- 시스템의 완전한 열차단 가능
- 운전 중단 없이 설치가 가능하고 크레인 사용이 필요하지 않음
- Proline Prosonic P 500 HT는 DN 50 - 600 (2" - 24") 금속 배관에 비침습식으로 설치할 수 있어 고온 및 부식성 환경에서 위험을 최소화합니다.
- 음속 모니터링을 통해 유체 열화를 조기에 감지하여 안전성 및 가동률 향상
- 실시간 진단을 통해 신뢰성과 가동 시간 향상
- 짧은 전후단 직관부에서도 압력 강하가 발생하지 않음
탱크 내 온도 측정
용융염 탱크의 온도 측정은 안전하고 효율적인 CSP 플랜트 운영에 필수적입니다. 다양한 탱크 크기, 550 °C (1,022 °F)를 초과하는 고온 조건 그리고 부식성 환경으로 인해 유연한 설계 방식의 내구성 높은 써모커플이 필요합니다. 층상화를 모니터링하기 위해 여러 높이에 센서를 설치하는 경우가 많으며, 히트 트레이싱과 단열을 통해 고화를 방지하고 장기적으로 신뢰성 높은 성능을 제공합니다.
엔드레스하우저의 전문성
엔드레스하우저는 열저장 용기 내 세 가지 핵심 지점인 탱크 내부 벽면, 탱크 바닥 그리고 내부의 용융염 유체에서 동시에 온도를 모니터링할 수 있는 통합 시스템을 제공하여 에너지 변환의 전 과정에서 운영 안전성과 신뢰성을 극대화합니다.
- iTHERM MultiSens Flex TMS01은 탱크 내부 표면/벽면을 따라 정확한 온도 프로파일을 보장하여 탱크 구조를 보호하고, 염의 고화를 방지하며, 열전달을 제어합니다. 또한 이 멀티포인트 온도계는 협소한 바닥 공간에서도 신뢰성 높은 온도 모니터링을 제공하여 콘크리트 균열과 같은 기계적 손상을 방지합니다.
- iTHERM MultiSens Bundle TMS31은 탱크 내 여러 높이에서 온도를 모니터링하여 용융염의 온도를 정밀하게 측정함으로써 염 저장 시스템의 에너지 밀도 측정, 충전 상태 확인 및 프로세스 제어를 지원합니다.
CSP의 레벨 측정
용융염 시스템의 레벨 측정은 극한의 온도, 강한 부식성, 고화 위험으로 인해 기술적으로 매우 까다롭습니다. 그럼에도 불구하고, 견고한 설계와 첨단 기술을 통한 신뢰성 높은 모니터링이 고온 염 탱크 및 헤더 시스템에서 필수적입니다. 적정 레벨 유지는 리시버의 용융염이 집광된 태양광에 의해 급격히 가열되는 CSP 플랜트의 운영 안전성과 에너지 저장 용량 확보에 매우 중요합니다. 입구 및 출구 버퍼 탱크의 실시간 레벨 측정은 리시버의 과열이나 소손을 방지하고, 열저장 탱크 및 HTF 용기의 정확한 모니터링은 전체 프로세스의 안정성을 보장합니다.
엔드레스하우저의 전문성
엔드레스하우저는 비접촉식 레이다를 통해 용융염 탱크 및 HTF 용기에서 정확하고 신뢰할 수 있는 레벨 측정을 제공하여 운영 안전성을 확보하고, 에너지 저장 용량을 최적화하며, 플랜트 전반의 효율성과 신뢰성을 높입니다.
- Micropilot FMR62B 80 GHz 레이다 센서는 고온 옵션(최대 450 °C (842 °F), 열차단 스페이서 적용 시 그 이상)을 지원하고, 압력 및 온도 변동의 영향을 받지 않습니다.
- 좁은 빔 각도로 내부 장애물로 인한 간섭을 최소화하는 80 GHz 기술
- IEC 61508에 따라 개발되어 최고 수준의 안전성 보장
리시버의 온도 측정
열전달 유체(HTF) 시스템은 CSP 플랜트의 핵심 구성 요소로, 태양열 집열기에서 발생한 열을 증기 발생 시스템(SGS)으로 전달합니다. 열교환을 최적화하고 과열로 인한 장비 손상 및 효율 저하를 방지하기 위해서는 연속적인 온도 모니터링이 필수적입니다. 태양광 타워 발전 플랜트의 경우 집광된 복사 에너지가 리시버 표면 온도를 약 1,000 °C (1,832 °F)까지 상승시킬 수 있으며, 실제 한계 온도는 사용되는 HTF에 따라 달라집니다. CSP 기술 유형에 관계없이 리시버 표면과 열매유나 용융염 같은 HTF가 흐르는 리시버 튜브 내부의 온도를 정확하게 측정하는 것은 시스템 효율과 운영 안전성 확보에 매우 중요합니다.
엔드레스하우저의 전문성
엔드레스하우저는 CSP 플랜트의 HTF를 위한 정밀하고 신뢰성 높은 검증된 온도 측정 솔루션을 제공하여 안정적인 열교환을 보장하고, 과열을 방지하며, 플랜트의 가동률과 효율성을 극대화합니다.
- iTHERM CableLine TSC310은 리시버 표면에서 직접 정밀한 온도 측정을 제공하여 극한의 고온 환경에서도 정확한 모니터링을 보장함으로써 에너지 흡수와 시스템 안전을 최적화합니다.
- iTHERM ModuLine TM111은 열 리시버 튜브의 HTF 온도를 신뢰성 있게 측정하여 까다로운 CSP 조건에서도 안정적인 운영, 효율적인 열교환 및 과열 방지를 지원합니다.
제품 및 솔루션
엔드레스하우저는 CSP 플랜트의 고유한 과제에 맞춤화된 신뢰성 높은 측정 계기와 솔루션을 통해 대규모 태양광 발전으로의 전환을 지원합니다. 집열 필드에서 열에너지 저장과 증기 발생에 이르기까지 엔드레스하우저의 계기는 안전하고 효율적이며 일관된 운영을 보장하여 태양광 발전 프로젝트의 장기적인 성공에 기여합니다.
- 단일 공급업체에서 제공하는 최적의 측정 계기와 전문성을 통해 분산형 에너지 공급 및 재생 에너지 발전 지원
- CSP를 위한 검증된 기술과 솔루션으로 안전성, 신뢰성 및 효율성 향상
- 극한 환경에서도 정확하고 신뢰할 수 있는 측정을 보장하는 종합적인 전문성
- 연속적인 자가 진단과 개입이 필요할 때 사용자에게 알리는 Heartbeat Technology를 통해 시스템 성능을 향상시키는 동시에 운영 비용 절감