지열 에너지를 이용한 지열 발전소의 구조좀 알려주세요 ㅜㅜ

dktt**** 조회수 10,061 2010.03.24

지열에너지를 이용한 지열발전소의구조와 현제 지열발전을 하는 나라좀 알려주세요!!

학교 수행평가라서 그런데 빠른 답변 부탁드립니다 ㅜㅜ

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지열에너지기술

지열에너지는 물, 지하수 및 지하의 열 등의 온도차를 이용하여 냉ㆍ난방에 활용하는 기술
태양열의 약 47%가 지표면을 통해 지하에 저장되며, 이렇게 태양열을 흡수한 땅속의 온도는 지형에 따라 다르지만 지표면 가까운 땅속의 온도는 개략 10℃∼20℃정도 유지해 열펌프를 이용하는 냉난방시스템에 이용
우리나라 일부지역의 심부(지중 1 ~ 2 km) 지중온도는 80 ℃ 정도로서 직접 냉난방에 이용 가능

시스템 구성도

지열기술

지열시스템의 종류는 대표적으로 지열을 회수하는 파이프(열교환기) 회로구성에 따라
폐회로(Closed Loop)와 개방회로(Open Loop)로 구분됨.
- 일반적으로 적용되는 폐회로는 파이프가 폐회로로 구성되어 있는데, 파이프내에는
  지열을 회수(열교환)하기 위한 열매가 순환되며, 파이프의 재질은 고밀도폴리에칠렌이
  사용됨.
- 폐회로시스템(폐쇄형)은 루프의 형태에 따라 수직, 수평루프시스템으로 구분되는데
  수직으로 100∼150m, 수평으로는 1.2∼1.8m정도 깊이로 묻히게 되며 상대적으로
  냉난방부하가 적은 곳에 쓰임.
- 개방회로는 수원지, 호수, 강, 우물 등에서 공급받은 물을 운반하는 파이프가
  개방되어 있는 것으로 풍부한 수원지가 있는 곳에서 적용 될 수 있음.
- 폐회로가 파이프내의 열매(물 또는 부동액)와 지열source가 열교환 되는 것에
  비해 개방회로는 파이프내로 직접 지열source가 회수되므로 열전달효과가 높고
  설치비용이 저렴한 장점이 있으나 폐회로에 비해 보수가 필요한 단점이 있음.
[폐쇄형 지열원 열교환장치]

[개방형 지열원 열교환장치]

해외현황

기술개발현황

1912년 스위스의 Heinrich Zoelly가 처음 특허를 출원하면서 소개 (지열원 열펌프시스템)
1976년 미국 오클라호마주립대학에서 파이프를 지중에 매설하는 지중열교환기를 개발하여 실용화 기반 구축
1996년 오클라호마 주립대학에서 슬린키(slinky) 방식의 지중 열교환기를 개발하여 건물 냉난방에 적용
1997년 스위스에서는 말뚝형 지중 열교환기를 개발하여 스위스공항에 시범 적용
일본은 지열 열펌프 시스템의 초기 투자비를 절감시킬 수 있는 분야와 도로 제설(snow melting) 분야에 많은 투자를 하고 있음
미국 IGSHPA나 ASHRAE는 지열 열펌프 시스템에 대한 실제 적용성 검증 후, 매년 고성능, 다기능의 지열 열펌프 및 지중 열교환기 설치 방법 개발
현재, 세계적으로 자국의 지중 및 기후조건에 적합한 지열이용시스템을 개발하여 보급하는데 많은 투자를 하고 있으며, 특히 냉각탑이나 태양열 집열기 등을 지열 시스템과 혼용하여 중대규모 건물에 적용하는 복합(hybrid)시스템 개발 및 건축물의 하부구조를 활용하는 지중열교환기 개발에 주력하고 있음
미국은 세계 지열산업을 주도하는 선진국으로서 지열열펌프 제조사와 대학 및 연구소가 초기투자비를 줄이기 위해 많은 노력을 하고 있으며 고효율 지열 열펌프, 최적 설계, 건물 통합 및 제어 기술, 하이브리드 시스템 및 각종 지중 데이터베이스 구축 등을 적극 전파
유럽은 전반적으로 지열 열펌프시스템이 활성화 되어 있으며 시스템 최적화, 시뮬레이션을 통한 최적 설계 및 지중 열물성 측정 기술이 매우 발달하고 각 나라의 지질 특성 및 환경에 맞는 다양한 지중열교환 기술을 보유

보급현황

전 세계적으로 다양한 분야에서 지열 에너지를 활용하고 있음
- 2005년도를 기준으로 지열에너지 이용 시설의 용량은 28,269 MWt 이며, 연간 273,372 TJ(75,943 GWh)을 이용(표 참조)
- 2000년 대비 용량은 두 배 증가, 이용량은 43%(연간 7.5%) 증가
- 가장 큰 부분을 차지하고 있는 분야가 지열원열펌프시스템을 이용한 건물 냉난방시스템
지열원열펌프시스템이 전세계 지열 에너지 이용량(시설용량 및 이용량) 증가에 주도적 역할을 하고 있음
- 2005년 기준, 지열 에너지 이용 시설용량 중 54.4%(15,384 MWt), 지열 에너지 이용량 중 32%(87,503 TJ/year)가 지열 열펌프 시스템
- 설치 건수는 2000년 대비 약 3배 증가하였고, 12kW용량의 열펌프 유닛으로 가정할 때 약 130만 대로 추정

국내기술현황

기술개발현황

2000년대 전에는 기초 자료 확보를 위한 일부 지역에 대한 지열자원 탐사 수행
2000년 이후 지열열펌프를 활용한 건물 냉난방 시스템의 실증과 지중열교환기 성능 확보를 위한 연구에 많은 투자가 있었음.
- 초기투자비를 절감하기 위해 열펌프의 성능 향상 및 현장타설 말뚝형 지중열교환기, 3-pipe U-tube 지중열교환기, 하이브리드 시스템 등 다양한 기술개발 수행
- 신뢰성 향상, 효율 향상, 초기투자비 절감을 위해 현지지중열전도도 측정기 기술개발 및 최적 설계 기술 확보
- 그라우팅 재료 및 국내 지중 열물성 DB 확보 진행중
설치 및 시공기법 등의 표준화 연구와 열펌프의 인증 기준 마련
대규모 보급을 위한 공동주택용(주거용) 지열 냉난방 시스템 기술 개발 진행

2010.03.24.

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에너지관리공단인용및 본인작성

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