1.기본 원리

물의 상하부 온도차에 따른 물과 메탄올(CH3OH) 밀도차로 인한 자연대류 현상을 이용하여 순환 에너지를 터빈으로 기계적 에너지로 전환시켜 발전한다. 즉, 자연대류식을 이용한 수차 발전 원리로서, 자연 대류를 발생하기 위해 순환드럼과 상하부 수로 및 터빈 수로는 일체형으로서 상부 수로에는 순환수 공기 냉각 장치가 부착되어 순환수의 밀도를 높이고, 수차의 낙차 에너지를 증가시키는 기능임. 또한, 순환드럼 외벽에는 태양광 모듈을 장착하여 순환 드럼의 하부에 장착한 전기가열 히터로서 순환드럼 수중에서 가열하여 전기에너지 전환 효율을 높여 순환드럼 내부의 물을 가열하여 메탄올(CH3OH)의 순환수량을 증가시키는 자연대류를 이용하는 하이브리드 수차임.

2.기술배경

물과 메탄올(CH3OH) 온도차에 따른 밀도차로 인하여 밀폐된 계에서 자연 대류가 발생하며, 또한 물과 메탄올(CH3OH)은 온도차에 따른 비체적 증가로 인하여 체적이 평창하게 된다. 즉, 섭씨 20도 차이에 수주 높이 100 미터 기준으로 물의 비체적은 약 22.6mm 증가하게되며, 이러한 물과 메탄올(CH3OH)의 비체적 증가와 대류 현상을 이용하여 하부에서 상부로의 물을 끌어 올려서 최 상부로부터 터빈 수로관을 통과하면서 자연 공냉되어 낙차하는 순환수의 운동 에너지를 터빈으로 기계적 에너지로 전환시켜 발전하는 수차이다.

3.주요 구성품

강철 소재를 사용한 (1)순환 드럼, (2)상부-수로, (3)하부-수로, (4)터빈수로,(5)태양광모듈,(6)전기히터,(7)터빈,(8)증속기,(9)발전기, (10) 압력평행관,(11)물, (12)메탄올(CH3OH), (13) 공냉장치,(14)안전밸브,(15)공기추출기 및 주요 제어 장치로 구성되는 일체의 수차 발전기

4. 예상 출력 계산서

5. 하이브리드-자연순환 사이클

하이브리드-자연순환 사이클은 2개의 정압과 2개의 정적 사이클로 구성되며,정압 가열과 정압방열에 따른 에너지 차이로 인하여 2개의 상이한 유체가 자연 순환하는 원리이다.