신개념에너지
스마트 그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
ESS 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초고용량 커패시터
이차전지
압축공기 에너지 저장장치(CAES)
분산형 전원
분산형 전원 배전계통 연계기술
목차(초전도 에너지 저장장치)
초전도 에너지 저장장치
SMES(초전도 에너지 저장장치)
초전도 에너지 저장장치(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)는 초전도체의 특성을 이용하여 전기에너지를 자기장 형태로 저장하는 장치입니다. 초전도체는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질로, 이러한 특성을 이용하면 전류가 흐를 때 에너지 손실 없이 자기장을 형성할 수 있습니다.
1️⃣SMES 원리
(Super Conducting Magnetic Energy Stoage)
- 초전도 코일: SMES의 핵심 부품은 초전도 코일입니다. 이 코일에 강한 전류를 흘리면 주변에 강력한 자기장이 형성되고, 이 자기장 안에 에너지가 저장됩니다.
- 저온 유지: 초전도 상태를 유지하기 위해 극저온 환경을 만들어야 합니다. 액체 헬륨 등을 사용하여 초전도 코일의 온도를 절대영도에 가깝게 유지합니다.
- 에너지 저장 및 방출: 필요한 경우, 초전도 코일에 연결된 변환기를 통해 전력망과 연결하여 에너지를 저장하거나 방출할 수 있습니다.
1️⃣SMES 구성
- 임계온도까지 초저온상태에서 초전도화시켜 저장하여 사용하는 설비로 이론상으로는 무한대까지 저장이 가능하다
- 컨버터 : 교류를 직류로 변화시켜 주는 설비
- 슈퍼컨덕터 마그넷 : 전기를 저장시켜 주는 코일설비
- 냉동기 : 초전도체는 임계온도까지 저하시켜야 저항이 제로가 되기 때문에 초저온상태로 만들어 주는 냉동설비
- 제어설비 : 컨버터, 슈퍼컨덕터 마그넷, 냉동기 등을 감시, 제어 기록을 할 수 있는 설비
2️⃣종류
1.전결계통안정용SMES
- 계통에 고장이 발생한 경우, 현재는 속응여자 방식, 제동저항, 긴급조속기 제어 등을 이용하고 있으나 장래에는 초전도에너지 저장장치의 속응을 이용하여 잉여에너지를 흡수하거나 부족전력을 긴급 방출할 수 있으므로 계통의 안정도를 획기적으로 향상시킬수 있을 것이다
- 계통안정용은 일부하조정용보다 소규모로 지역별 분산형으로 배치하게 될것이다.
2.일부하조정용SMES
- 일부하의 변동에 추종발전을 위하여 중간부하용 발전소의 빈번한 기동정지와 저부하 운전으로 막대한 기동손실이 발생하고 열효율 저하는 물론 설비의 기계적 열화까지도 감수하여야 한다
- SMES는 정지형 기기로서 전력의 저장과 방출이 자유롭고 운전효율 또한 높아 전력계통의 계획 및 운영 측면에서 경제성과 신뢰성을 동시에 극대화할 수있다
3️⃣특징
- 전력품질: 전압이나 주파수의 변동억제에 의한 전력품질의 유지등에 효과
- 계통안정화:
- 유효전력의 제어가 가능해 전력계통의 안정화에 보다 효과적으로 공헌
- 정전류원이기 때문에 계통의 단락용량을 본질적으로 증가시키지 않음
- 응답성, 부하 추종성 우수
- 높은 에너지 저장 효율: 운전효율이 90%이상 향상되어 이산화탄소의 저감효과
- 친환경적: 환경오염을 일으키는 폐기물발생이 없으므로 지구환경의 보전에 기여
- 높은출력밀도: 소규모 용량에서도 실용화가 가능
- 입지선정에 제약 없음(지하화)
4️⃣SMES의 한계점
- 높은 구축비용: 고성능 초전도체의 제작 비용이 높아 상용화에 어려움
- 복잡한 기술: 초전도체는 매우 낮은 온도에서만 초전도 상태를 유지하기 때문에 냉각 시스템이 필요하며, 이는 시스템의 복잡성과 비용을 증가시키는 요인입니다.
- 대규모 시스템 구축 어려움: 아직까지 대규모 시스템 구축 경험이 부족하여 기술적 어려움이 존재합니다.
5️⃣사용장소
- 전력계통 안정화: 전력 수요가 급변하는 상황에서 전력 공급의 안정성을 확보하고 주파수를 조절하는 데 활용
- 반도체 제조, 은행, 병원, 전산센터 등의 보호용 전원으로 활용 가능
- 대규모 전력 시스템: 연속 공정을 갖고 있는 제지, 화학 및 철강 플렌트에 활용 가능
- 재생에너지 연계: 간헐적으로 발생하는 태양광, 풍력 발전 등의 에너지를 저장하여 안정적인 전력 공급을 가능하게 합니다.
- 전력품질 개선: 전압 변동, 고조파 등 전력 품질 문제 해결에 활용
- 우주선 추진: 우주선의 추진 시스템에 적용되어 효율적인 에너지 관리를 가능
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목차(초전도 에너지 저장장치)
초전도 에너지 저장장치
💯기출문제
○S01초전도 에너지 저장장치 원리와 특징을 설명하시오
●S17초전도 에너지 저장장치의 원리, 에너지저장시스템 적용 및 응용분야
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목차(초전도 에너지 저장장치)
초전도 에너지 저장장치
🌐V1102P24
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