도시형 풍력발전시스템

도시형 풍력발전시스템

도시 풍력 발전 시스템의 분류

도시풍력 발전 시스템은 주거용 전력 공급뿐만 아니라 가로등, 건물, 형태, 통신 계전기 등에도 적용된다. 그러나 이를 뒷받침하는 창의적 디자인과 공학의 결합은 점차 사람이 많이 사는 도시로 확대되고 있다. 가까운 장래에 산업화할 수 있는 도시 풍력 발전의 적용 예는 다음과 같다.

1) 도심에 독립된 풍력 발전 그룹: 가로등용 풍력발전은 도심 내 입지 제한과 다른 초고층 빌딩의 저 풍속 등이 고려될 수 있다. 건물 주변의 바람 조건이 비교적 양호한 지반, 공간 등에 설치하는 방법도 제공된다.

2) 기존 건물의 풍력설치: 기존 건축물에 소규모 풍력 발전 시스템을 설치하되, 건물 단면을 변경하거나 건물 구조를 보강하지 마십시오. 설치 조건에 따라 다양한 유형의 HOWE와 VAST를 설치할 수 있다.3) 건물 통합 풍력 발전: 일반적으로 영어로 BUNT(Building Integrated/Mounted Wind Turner)라고 하며, 특히 이 범주 내에서 풍력의 속도를 높이기 위해 건물 외부를 재구성하는 방법을 B라고 한다.강화 풍력 터빈(BAWD). 건축물의 조명설계에 많은 변화가 요구되어 새로운 도시풍력 발전으로 자리매김할 것으로 기대된다.

 

초고층 건물의 풍력발전시스템 적용 유형

초고층 건물에 대한 풍력발전 시스템의 적용유형은 해당 지역의 기후 특성, 주변 건물과 지형의 영향 유무, 건물의 조화, 구조적 안정성, 규모 및 배치 등 매우 다양한 요인에 의해 결정된다. 초고층 건물에서 적용 가능한 풍력 발전 시스템의 유형을 도출하기 위해 현재까지 공사가 완료되었으며, 앞으로 계획 사례를 분석하고 정리할 때 그림 1과 같이 보여줄 수 있다. 사례 1-2는 건물 옥상과 측면에 설치하는 방식이며, 사례 3-5는 도심 내 풍력 자원의 취약성을 극복하기 위해 지역 일부에서 풍속을 빠르게 발생시키는 특성을 활용한 유형이다. 다만 사례 3-5의 적용형은 벤투리 효과를 이용해 효과적으로 바람을 모아 풍력발전 시스템을 적용할 수 있지만, 뛰어난 주풍향이 없는 환경에서는 발전 효율이 크게 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 계절에 따라 풍향이 급변하고 주풍향이 두드러지지 않는 한국 등 지역은 사례 3~5보다 사례 1-2 방식이 적절하다고 판단된다.

 

도시 소규모 풍력 발전의 특성

풍력발전기의 작동 원리와 바람이 부는 방향으로 회전하는 원리는 근본적인 차이가 있지만, 이 글에서는 전 세계에 설치된 10kW 이하의 소형 풍력발전 사례를 중점적으로 다루겠다. 대부분의 소형 발전기는 직접 구동되는 영구 자석 발전기(페라이트, 네오디뮴)를 사용한다. 전기 모터는 에너지를 분산시킬 뿐만 아니라 소음 발생과 지속적인 유지관리가 필요하여서 소형 풍력발전기에는 사용되지 않는다. 이에 대한 대안은 최소한의 비용이 필요한 단순한 형식이어야 한다.2kW 이하의 풍력발전기 출력은 일반적으로 24V 또는 48V로, 전력계통을 연결하는 것보다 배터리를 충전하는 데 더 목적이 있다. 더 큰 발전기가 전원 시스템에 연결되어 있다. 소형 풍력 발전기의 작동 원리는 드래그 애는 리프트의 작용으로 설명된다. 양력을 이용하는 발전기가 가장 일반적이며, 드래그를 이용하는 발전기의 효율(15%)보다 에너지 사용효율(이론적으로 59%)이 훨씬 높다.

수평축 풍력 발전기는 현재까지 가장 많이 사용되는 형태지만, 수직축 풍력 발전기는 최근 도시형 및 소형 풍력 발전에 큰 관심을 끌게 되었다. 소형 VAST는 주로 H 타입(H 타입), 사보니우스(사보니우스), 다리우스(다리에 우수)가 사용한다. 다리우스 발전기는 수직축 발전기의 유일한 형태로서 스스로 작동할 수 없다. 그러나 이를 위해서는 또 다른 풍력 발전기(예: 작은 사보니우스)와 전기 모터가 작동해야 한다.

 

2020/07/04 - [전기 발전 시스템] - 부유식 해상 풍력 발전 시스템