연료전지시스템
연료전지 원리
연료전지는 수소와 (공기 중의) 산소의 전기화학적 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 시스템
비연소방식 발전으로 유해물질(SOx, NOx, dust 등)을 배출하지 않는 청정 에너지원
연료전지의 특징
- 전기발전효율은 30~40%, 열효율은 50%이상으로 총 80~90%의 높은 효율
- 화력 또는 디젤발전에서의 연소과정이 없어 저공해 에너지 시스템
- 모듈형태로 제작이 가능하기 때문에 발전규모 조절이 용이
- 설치면적의 제약이 적음
- 소음, 유해가스의 배출이 적음
NOx (ppm)
CO2 (g-c/KWh)
설치면적 (1MW기준, m2)
자료 : 포스코에너지, 메리츠종금증권리서치센터
연료전지의 종류
- 연료전지는 전해질의 종류와 작동온도에 따라 분류.
- PAFC, MCFC, SOFC는 MW급 대형 발전용으로 사용
- PEMFC, SOFC는 가정용, 건물용으로 사용
- SOFC는 가장 높은 효율과 다양한 연료를 사용할 수 있으며, 2020년 서울시 신·재생에너지 원별 단위 에너지생산량 및 원별 보정계수가 산정되어 서울시 환경영향평가, 서울시 녹색건출물 설치기준에 사용할 수 있게 되었음.
| 구분 | 인산형 (PAFC) |
용융탄산염형 (MCFC) |
고분자전해질형 (PEMFC) |
고체산화물형 (SOFC) |
|---|---|---|---|---|
| 전해질 | 인산염 | 탄산염 | 고분자 이온교환막 | 세라믹 |
| 동작온도 | 150~250°C | 550~700°C | 50~100°C | 50~100°C |
| 총효율 | ~40% | ~45% | 35~37% | ~90% |
| 주요용도 | 발전용 | 발전용 | 건물용 | 건물용, 발전용 |
| 대표기업 | (한)두산퓨얼셀 (일)후지전기 |
(한)포스코에너지 | (한)두산, 에스퓨어셀, 범한퓨얼셀 | (한)미코파워,STX중공업, HnPower (미)블룸에너지 |
분산발전 장점
분산발전 (연료전지)
| SOFC 단위면적당 생산 전력 | 2KW/0.76m2 (2.6KW/m2) |
|---|---|
| 8KW/1.6m2 (5KW/m2) |
*(주)미코파워 TUCY 시스템 기준 *풍령 0.4KW/㎡, 태양광 0.1KW/㎡ 전력 저널 (2016.6.23 기사 기준)
연료전지 시스템
사용에너지 (SOFC) : 수소, LNG, Bio-Gas 전기 효율 45% 이상 / 열 효율 40% 이상
중앙집중식 발전
화력 발전 시스템
사용에너지 : 석탄, 석유 송전 손실5% / 배열회수 손실 65~75%
송전 Line이 필요하지 않고 수요처에서 에너지 생산 : 에너지 손실 최소화 → 분산 발전에 최적화된 에너지원
TUCY 경제성분석 (1달 운영기준)
전기만 사용
단위(원) / 1KW당
전기 및 열 사용
단위(원) / 1KW당
- 전기 100% / 열 50% 사용을 기준으로 계산
- 가스소비량 : PEMFC 1KW당 0.25Nm3/h 소비, SOFC 1KW당 0.20Nm3/h 소비를 기준으로 계산
- 상기 경제성 분석 자료는 예상자료이며, Guarantee 사항이 아닌 단순 참고자료이며 가변성 있음.
