초전도 풍력 발전기 개발현황

초전도 풍력 발전기 개발 현황

풍력 발전기는 전기 에너지를 발생시키기 위해 전자 코일을 시 병 자기에 연결하는 산업 기구입니다. 체인 브리지 저속의 크기와 주파수가 클수록 발전기에서 발생하는 전력이 커집니다. 체인 브리지 플럭스의 크기는 필드 코일의 간격인 공극의 크기, 필드 코일과 전자 코일에 의해 생성된 플럭스 밀도에 비례합니다.

현재 사용되는 발전기는 영구자석과 동판을 이용하여 전계 유속을 생성하는 방법을 사용하며, 최대 유속밀도의 발생이 한계에 도달하기 때문에 전력 효율을 향상하기에는 효율 향상과 성능 향상이 어렵다. 이러한 기술의 한계를 극복하기 위해 1990년대 이후 초전도체를 이용하여 국외에서 개발되어 체인 교량밀도를 크게 높이고 성능을 향상하는 초전도 발전기 개발을 시도하였다. 초전도 재료로 포장된 초전도 코일은 저속을 5배 이상 생성할 수 있다.

자 쇄 실리콘 강이 없는 10MW 초전도 발전기를 기반으로 한 전자코일 주변의 자속밀도는 4.5T 이상이고, 고강도 복합화합물을 이용하여 이력손실을 제거할 수 있고 중량을 50% 이하로 낮출 수 있는 장점이 있다. 그리고 전력 생산에 직접적인 영향을 미치는 전기장과 자기장 사이의 체인 브리지 플럭스 밀도가 종래의 발전기보다 510배 이상 높아 발전기 부피를 50% 이상 줄일 수 있다. 초전도 발전기는 도 7과 같이 구성되고, 고자 장을 발생시키는 초전도 자기장 코일은 포터의 내부에 있으며, 종래 발전기에 없는 냉각 장치를 이용한 작동 온도로 초전도 코일을 냉각한다.

일반 풍력발전기에서는 찾아볼 수 없는 초전도 포터의 추가 코어 장치로서 ATSC의 10MW급 초전도 발전기용 냉각장치일 경우 냉각장치의 전력소모량이 100kW 미만이고 효율에 미치는 영향은 1% 미만이다. 10MW 이상의 대용량의 풍력 초전도 발전기 개발을 위해서는 초전도체, 극저온 코어부품, 시스템 설계 및 해석 기술이 개발되어야 하며, 동시에 고정밀 부품 가공 및 시스템 조립 기술과 신뢰성 평가 기술이 선행되어야 한다.

 

초전도 풍력 발전기 기술의 전망

지식경제부는 풍력발전을 재생에너지 연구개발 분야로 선정해 8809년 2,04억원(정부 1,250억 원)을 투자했지만, 국내기술로 확산한 풍력발전기는 14일 16.2MW로 집계됐다. 국내 시장에서 사용되고 있는 국내 풍력 시스템은 5년제 상용화 시스템으로, 2012년 현재 해외 풍력 시장으로의 몇 가지 이동이며, 자재 설계 기술의 혁신과 국가적 지원이 필요하다.

2020년부터 세계 풍력 발전 기업들은 대형 단지 내 풍력발전소 건설에 초전도 기술을 적용한 10MW 이상의 대용량 풍력발전기 시장을 준비해 왔다. MW급 이상의 풍력 초전도 발전기 개발 또는 소스 기술 개발. 풍력전문가들은 다음 10W급의 초전도 발전기를 사용할 수 있을 것으로 예상하며, EU는 현재 10MW급과 12MW급 초전도 발전기의 세부 사항을 설계하고 초전도 물 ATSC를 제공하기 위해 인 바람 사업을 하고 있으며, 풍력발전용 10MW급 초전도 발전기를 개발하고 있다.

10MW 이상의 GE 발전. 초전도발전기는 고부가가치 제품산업이 될 수 있는 기존 발전기보다 전체 풍력발전기 비용의 20% 이상으로 평가되고 있으며, 기존 발전기 제조업체인 중소기업이 부품 공급을 할 것으로 예상한다.

대용량 초전도발전기의 체인과 기술개발에 참여할 수 있다면 조기에 성장할 수 있다. 완료되면 국내 기업의 세계 시장 지배력을 높일 수 있다.

 

2020/07/05 - [전기 발전 시스템] - 풍력발전기의 유효 전력 제어