100% 수소를 사용하여 세계 최초로 도시 지역에 열 및 전기 슬롯 사이트을 달성

수소는 가스 터빈 발전, 연료 전지 자동차 등 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 에너지로 사용될 때 CO2를 배출하지 않습니다 NEDO는 수소 활용을 촉진하기 위해 본격적인 슬롯 사이트망 구축과 에너지 슬롯 사이트 시스템 구축에 필요한 기술 개발을 진행하고 있습니다

이 NEDO 프로젝트의 일환으로 슬롯 사이트과 Kawasaki Heavy Industries, Ltd는 도시 지역에서 수소 전용 가스 터빈 발전을 사용하여 주변 시설에 열과 전기를 공급하는 세계 최초(*1) 에너지 공급 시스템에 대한 실증 테스트를 4월 19일과 20일에 실시했습니다(그림 2)

우리는 계절적 변동으로 인한 수소 가스터빈 성능의 변화와 에너지 제어를 위한 최적의 열병합 발전 균형에 대한 데이터를 얻기 위해 실증 테스트를 계속할 계획입니다 이번 실증시험을 통해 연료인 수소, 천연가스, 지역사회에서 사용되는 열, 전기 등을 종합적으로 관리하고, 이를 경제적, 환경적 관점에서 최적으로 관리하기 위해 개발된 통합에너지관리시스템(Integrated EMS)(*2)을 구축하는 것을 목표로 하고 있다

그림 2 100% 수소의 작동 상태를 보여주는 제어 화면

지난해 12월 고베항 섬에 1MW급 수소 가스터빈 발전설비 '수소 열병합 발전 시스템(수소 CGS)(*3)' 실증 플랜트를 준공했습니다 지난 1월부터 시험운전을 시작했으며, 2월에는 천연가스를 활용한 열슬롯 사이트, 전력슬롯 사이트 등 다양한 기술을 검증했다

우리가 개발한 수소 CGS는 수소만을 연료로 사용하거나(전용 연소), 수소와 천연가스를 임의의 비율로 혼합(혼합 연소)할 수 있으며, 테스트를 통해 연소 안정성과 작동 안정성을 확인했습니다

또한 시험 운영 중에 수소 CGS에서 생성된 열(증기) 및 전기를 인근 4개 시설(중앙 시립 병원, 포트 아일랜드 스포츠 센터, 고베 국제 전시 센터, 포트 아일랜드 처리 공장)에 슬롯 사이트하기 위한 기본 테스트를 수행하고 지역 사회 내 최적 에너지 제어 시스템의 작동을 검증했습니다(그림 3 및 4)

그런 다음 4월 19일과 20일에는 수소만을 연료로 사용하는 작업이 수행되어 중앙 시립 병원과 포트 아일랜드 스포츠 센터 두 시설에 2,800kW의 열을 슬롯 사이트했습니다 전시장과 포트아일랜드 처리장 등 4개 시설에 총 1,100kW의 전력을 슬롯 사이트하고, 수소만을 이용해 실제 슬롯 사이트되는 각 장치와 시스템의 성능을 평가한 결과, 전체 시스템이 문제 없이 작동하는 것을 확인했다

그림 3 데모 테스트 시스템 이미지

그림 4 에너지 슬롯 사이트 목적지

[1] 사업명 : 수소사회 건설기술개발사업/대규모 수소에너지 활용기술개발/수소CGS 활용 스마트 커뮤니티 기술개발사업
[2] 시행기간: 2015년 ~ 2018년
[3] 개발 세부정보
　　　　

1. （1）수소열병합발전시스템(수소CGS) 개발
   담당자: 가와사키 중공업(주)
   ・수소 단독 연소 및 수소와 천연가스의 혼합 연소에서 안정적인 연소를 달성하기 위한 기술 확립
   ・수소와 천연가스 연소(단일 연소/혼합 연소)가 가능한 1MW급 가스터빈을 설치하고 작동 테스트를 통해 출력, 회전 속도, 배기 온도, 압력 등 다양한 데이터를 획득하고 작동 및 작동의 안정성을 확인했습니다

2. （2）통합에너지관리시스템(통합EMS) 개발
   담당: 주식회사 오바야시(사업관리자), 오사카대학(공동연구원)
   ・전기, 열, 수소를 종합적으로 관리하고 경제적이고 환경친화적인 에너지 관리 시스템 구축