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KR20200077576A - 소형 발전 장치 - Google Patents

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KR20200077576A
KR20200077576A KR1020207015598A KR20207015598A KR20200077576A KR 20200077576 A KR20200077576 A KR 20200077576A KR 1020207015598 A KR1020207015598 A KR 1020207015598A KR 20207015598 A KR20207015598 A KR 20207015598A KR 20200077576 A KR20200077576 A KR 20200077576A
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power generation
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gas
liquid
motor
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KR1020207015598A
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피터 힘스후트
제임스 트로흐
칼 애아츠
커트 아흐렌스
Original Assignee
247 에너지 비브이비에이
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Publication date
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Abstract

본 발명은 극저온 저장 탱크(2)에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지 생산을 위한 발전 장치(1)에 관한 것이다. 상기 장치는 라인을 통해 상기 탱크로부터 가스 생성물을 수용하기 위한 컨테이너 하우징(4) 및 유입구(5)를 포함한다. 증발 장치(7)는 액체 가스 생성물을 기체 상으로 전환시킨다. 상기 장치는 상기 기체성 연소를 위한 집합체(3)를 포함하여 외부 소비자에게 전류를 제공한다. 회로(9)는 상기 증발 장치를 통해 액체 및/또는 기체 상을 모터로 가져온다. 상기 조절 장치는 적어도 하나의 밸브를 사용하여 회로 내의 압력 및/또는 온도를 조절하여, 상기모터에 제공되는 기체 상의 압력이 범위 내에서 조절되고 온도가 5℃ 이상이 되도록 한다. 상기 탱크 내의 과압에 의해 상기 증발 장치로 강제되는 상기 액체 가스 생성물은 수동 액체 및 가스 수송에 의해 기체 상으로 모터에 공급된다. 냉각 회로(10)는 모터로부터 증발 장치(7)의 열교환기로 열을 전달한다.

Description

소형 발전 장치
본 발명은 메탄-함유 가스와 같은 가스, 예를 들어 천연가스 또는 바이오 가스의 연소에 의한 에너지 생산 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 제거 가능한 극저온 저장 탱크(cryogenic storage tank)에 저장된 가스 생성물로부터 에너지를 생산하기 위한 소형 발전 장치 및 에너지 생산을 위한 대응 방법에 관한 것이다.
다른 화석 연료와 비교하여 제한된 CO2 배출이 달성될 수 있는 천연가스와 같은 메탄-함유 가스 생성물로부터 에너지 생산의 이점이 있다. 예를 들어, 1m³의 천연가스가 1bar 및 0℃에서 연소되면 약 1.8kg의 CO2가 방출된다.
천연가스는 압축 천연가스(CNG) 또는 액화 천연가스(LNG)로 운송 및/또는 저장될 수 있다. CNG는 전형적으로 고압, 예를 들어 200 bar 이상으로 저장되는 반면, LNG는 정상 압력, 즉 대략 1 bar, 또는 대략 대기압, 그러나 극저온에서는 예를 들어 대략 -162℃에서 저장될 수 있다. 그렇게 함으로써, LNG 질량 단위의 부피(volume of a unit of LNG mass)는 압력하의 가스, 예를 들어 CNG보다 약 600배 작다. 상기 액체 가스는 정상 압력하에서 저장되므로 고압 하에서의 저장과 관련된 안전 위험을 피할 수 있다. 액화 천연가스, LNG는 반드시 액체 형태의 천연가스만을 추가로 언급할 필요는 없으며, 바이오 가스와 같은 지속 가능한 공급원으로부터 얻은 액체 가스를 포함할 수 있다. LNG는 예를 들어 액체 형태의 천연가스와 바이오 가스의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예는 에너지를 제공하기 위한 양호하고 효율적인 수단 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
에너지가 제한된 탄소 발자국(limited carbon footprint) 및/또는 이산화탄소(CO2), 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및/또는 먼지 입자의 낮은 방출로 제공될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이 있다.
메탄-함유 가스 생성물은, 예를 들어, 생산시 탄소 발자국 부담이 크지 않은 간단한 공정으로 제조될 수 있다는 추가 이점이 있다. 상기 메탄-함유 가스 생성물은 운송 및/또는 저장을 위해 추가 화학 처리를 필요로 하지 않는다는 추가 이점이 있다. 메탄-함유 가스 생성물로부터 에너지가 효율적인 방식으로 생성될 수 있다는 추가 이점이 있다. 메탄-함유 가스 생성물로부터 에너지를 생성하는 연소 기관이 디젤과 같은 전통적인 연료에서 작동하는 유사한 연소 기관보다 더 조용하게 작동한다는 것이 추가의 이점이다.
유리한 높은 에너지/부피 밀도에 의해 액화 천연가스가 효율적으로 운반될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다. 액화 천연가스는 예를 들어, BOG(boil-off gas) 형태로 상당한 손실 없이 약 3000km 떨어진 곳에 추가로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시 예의 장점은 파이프 라인을 갖는 분배 네트워크를 요구하지 않고 액화 천연가스가 공급될 수 있다는 것이다.
에너지가 저렴한 비용으로 제공될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다.
발전 장치가 제한된 시간, 예를 들어 몇 시간 내에 설치될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다.
본 발명의 실시 예의 장점은, 예를 들어 필요한 공간이 제한될 수 있도록 발전 장치가 소형 구성으로 제공될 수 있다는 것이다.
예를 들어, 컴팩트(compact)하고 쉽게 보안 가능한 구성으로 발전 장치를 제공함으로써 권한이 없는 사람에 의한 의도적 및/또는 우발적인 중단을 피할 수 있는 것과 같이, 양호한 액세스 제어 및 보안이 제공될 수 있다는 추가 이점이 있다.
본 발명의 실시 예의 장점은 전력 분배 네트워크(power distribution network)에 연결하지 않고 에너지가 제공될 수 있다는 것이다.
에너지가 비상 전원(emergency power supply)으로서 제공될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다. 분배 네트워크의 전원이 중단된 경우 비상 전원 공급 장치를 시작하기 위해 빠른 응답 시간에 도달할 수 있다는 추가 이점이 있다.
본 발명의 실시 예의 장점은 광전지 시스템 및/또는 풍력 발전 장치와 같은 유연하고 가변적인 재생 가능 에너지원과 조합하여 하이브리드 네트워크에 에너지가 제공될 수 있다는 것이다. 이러한 재생 가능 에너지원으로부터 공급되는 전력의 강하(drop of the power)가 본 발명에 따른 실시 예에 의해 신속하게 수용될 수 있다는 추가 이점이있다.
에너지 생산에서의 잔류 열(residual heat)이 효율적으로 사용될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다.
발전 장치를 추가의 동일한 발전 장치로 교체함으로써 발전 장치의 유지 및/또는 수리가 제공될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예들의 이점이다. 결과적으로 에너지 생산 중단 시간이 제한될 수 있다는 추가 이점이 있다. 수리 또는 유지 보수가 전문 유지 보수 센터에서 구현될 수 있다는 추가 이점이 있다.
본 발명의 실시 예의 장점은 에너지 생산 효율이 45% 이상, 예컨대 65% 이상, 예를 들어 80%에 도달할 수 있다는 것이다.
전술한 목적은 본 발명에 따른 장치에 의해 달성된다.
제1양태에서, 본 발명은 제거 가능한(removable) 극저온 저장 탱크에 저장된 액체 가스 생성물(liquid gas product)로부터 에너지 생산을 위한 발전 장치에 관한 것이다. 상기 발전 장치는 운반 장치(transport unit)로 상기 발전 장치를 일체로 운반하기에 적합한 컨테이너 형태의 하우징을 포함한다. 상기 발전 장치는 제거 가능한 극저온 저장 탱크와 관련된 라인, 예를 들어 연결 라인(connecting line), 예를 들어 도관(conduit)을 통해 상기 액체 가스 생성물을 수용하기 위해 하우징 내에 또는 하우징 상에 제공된 가스 유입구를 포함한다. 상기 발전 장치는 액체 가스 생성물을 기체 상으로 전환시키기 위해 상기 하우징 내부 또는 하우징 상에 증발 장치를 포함한다. 상기 발전 장치는 상기 하우징 내에 제공된 집합체(aggregate)를 포함한다. 상기 집합체는 기체 상의 연소를 위한 모터, 예를 들어 엔진 및 발전기가 상기 모터에 의해 구동될 수 있도록 모터에 연결된 발전기를 포함한다. 상기 발전 장치는 가스 유입구의 액체 가스 생성물 및/또는 기체 상을 증발 장치를 통해 상기 모터로 운송하기 위한 라인 회로, 예를 들어 도관 회로를 포함한다. 상기 발전 장치는 상기 발전기에 의해 생성된 전류를 외부 전력 소비자, 예를 들어 외부 전력 사용자에게 공급하기 위한 전류 출력을 포함한다. 상기 발전 장치는 또한 조절 유닛, 예를 들어 제어 장치를 포함한다. 상기 조절 장치는 상기 라인 회로에서 적어도 하나의 밸브를 사용하여 상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도를 조절, 예를 들어 제어하고 따라서 상기 모터에 공급되는 기체 상의 압력은 미리 결정된 범위에서 그리고 기체 상의 온도가 적어도 5℃가 되도록 조절, 예를 들어 제어된다. 가스 유입구, 상기 라인 회로, 상기 증발 장치 및 상기 조절 장치는 액체 가스 생성물이 극저온 저장 탱크의 과압(overpressure)에 의해 가스 유입구 및 라인 회로를 통해 상기 증발 장치로 강제 강제(forced into)될 때, 상기 액체 가스 생성물을 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동(passive) 액체 및 기체 수송에 의해, 예를 들어, 상기 액체 가스 생성물의 능동(active) 액체 수송 및 상기 기체 상의 능동 가스 수송 없이 기체 상에서 상기 모터로 공급하기에 적합하다.
상기 발전 장치는 작동 중에 모터로부터 열을 인출하기 위한 냉각 회로, 예를 들어 물 회로를 포함한다. 상기 증발 장치는 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위하여 상기 냉각 회로로부터 액체 가스 생성물로 열을 전달하기 위한 열교환기를 포함한다.
본 명세서에서, 수동 액체 및/또는 가스 수송은 라인 회로에서 액체 가스 생성물 및 기체 상을 전방(forward)으로 강제하도록 극저온 저장 탱크의 과압 및 기체 상에서 액체 가스 생성물의 전환에 의해 형성된 압력에 의한 수동 압력의 사용만을 지칭한다. 여기서 "전방(forward)"은 실질적으로 가스 유입구로부터 상기 모터를 향한 수송을 지칭한다.
본 명세서에서, 능동 액체 및/또는 가스 운송은 구동 운송 수단, 예를 들어 기계식 및/또는 전기 구동 운송 수단, 예를 들어 펌프를 지징한다.
본 발명의 실시 예들의 이점은 상기 발전 장치가 차가울 때 쉽게 시동될 수 있다는 것이다. 상기　발전 장치가 자율적으로 용이하게 시동될 수 있다는 것이 본 발명의 실시 예의 이점이다. 예를 들어, 수동 액체 및 가스 수송은 발전 장치가 전기 예비 에너지 없이 시작되거나 예를 들어 단지 약간의 용량을 갖는 배터리에 의해 공급되는 매우 한정된 전기 예비 에너지를 수반할 수 있게 하는 실시 예들의 이점이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 라인 회로는 제1 미리 정의된 값 이상 및/또는 제2 미리 정의된 값 이하로 출구에서 압력을 조절하기 위하여, 예를 들어 상기 집합체를 향한 출력을 제공하도록 배치하기 위하여 적어도 하나의 제1밸브를 포함할 수 있다. 따라서, 적어도 제1밸브는 미리 정해진 범위에서 상기 모터에 공급되는 기체 상의 압력을 조절하기 위한 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 압력 및/또는 미리 설정된 범위에서 출력 압력을 조절하기 위해 통합된 압력 센서 또는 파일럿(pilot)을 포함하는 적합한 밸브가 당업계에 공지되어 있다. 이러한 밸브가 예를 들어, 전력 공급이 필요없이 완전히 기계적 수단에 의해 종래 기술의 밸브로 구현될 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 밸브는 능동 조절 밸브, 예를 들어 당업계에 공지된 다이어프램 밸브를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 밸브는 당업계에 공지된 안전 셧다운 밸브(safety shutdown valve)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 밸브는 압력을 모니터링하기 위한 통합 센서 또는 밸브 작용을 제어하기 위한 감압-기계식 커플링을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 조절 장치 상기 모터에 공급되는 기체 상의 온도를 적어도 5℃로 조절하기 위한 적어도 하나의 제2밸브를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제2밸브는 전기 제어 메커니즘, 예를 들어 온도 센서, 컨트롤러 및 전기 제어식 밸브 액추에이터을 포함할 수 있다. 그러나 적어도 하나의 제2밸브는 수동 제어 메커니즘, 예를 들어 당업계에 공지된 모세관 온도 조절 밸브(capillary temperature control valve)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 조절 장치는 예를 들어 상기 열 교환기(즉 상기 열교환기 내의 상기 가스 회로)에서 또는 근처에서 상기 라인 회로의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있고, 그리고 적어도 하나의 제2밸브는 예를 들어 열교환기(또는 열교환 기의 냉각 회로)의 유입구에서 또는 근처에서 냉각 회로에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 제2밸브는 작동 중에 온도 센서의 출력 신호의 함수로서 제어되는 제어 가능한 밸브일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2밸브는 예를 들어 열교환기를 통한 냉각 매체 유량(cooling medium flow rate), 예를 들어 물 유량을 조절하기 위한 3-방향 밸브(three-way valve)일 수 있다. 이러한 3방향 밸브는 상기 모터에 의해 열 교환기로 가열되는 따뜻한 냉각 매체의 흐름을 조절할 수 있다. 예를 들어, 이러한 3-방향 밸브는 혼합 기능을 갖는 3-포트 밸브일 수 있다. 상기 2방향-밸브는 피스톤 밸브를 포함할 수 있다. 상기 3-방향 밸브는 자율 온도 제어 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 실시예에 한정되지 않지만, 열 교환기를 향한 유동을 위한 밸브의 출구 포트는 상기 온도 센서에 의해 측정된 가스의 온도 상승에 응답하여 소정의 임계값을 초과하는 경우(예를 들어, 밸브의 폐쇄는 온도의 함수로서 증가하는 기능에 의해 정의될 수 있다) (적어도 부분적으로) 폐쇄될 수 있다. 삼방 밸브는
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 액체 가스 생성물은 ISO LNG 컨테이너의 형태로 착탈식 극저온 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 착탈식 극저온 저장 탱크 및 라인을 포함할 수 있으며, 여기서 가스 유입구는 상기 라인을 통해 착탈식 극저온 저장 탱크에 연결된다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 하우징은 표준 화물 차량에 적재하기에 적합한 ISO 복합화물 컨테이너(intermodal freight container) 형태로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 가스 유입구는 상기 액체 가스 생성물을 적어도 1.0 barg 이상의 과압(overpressure)으로 수용하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 집합체는 250 kW 내지 5 MW 범위의 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 액세스 보안, 예를 들어 기계적 잠금과 같은 기계적 보안 장치 및/또는 모니터링 시스템과 같은 전자 보안 장치(access security)을 포함할 수 있다. 상기 발전 장치는 예를 들어 전자 경보 신호, 시각 경보 신호 및/또는 청각 경보 신호를 사용하여 발전 장치에 대한 무단 액세스, 예를 들어 물리적 및/또는 가상 액세스를 발전 장치에 보고하는 경보 시스템을 포함할 수 있다. 상기 경보 시스템은 감지된 무단 액세스시 발전 장치를 끄는 비상 정지 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 외부 가열 및/또는 냉각 회로를 상기 발전 장치에 연결하기 위한 커플링을 포함할 수 있고, 상기 냉각 회로 또는 다른 냉각(예를 들어, 물) 회로가 외부 가열 회로 및/또는 열을 전달하도록 구성되고 및/또는 상기 증발 장치는 냉각 매체(cooling medium)로부터 액체 가스 생성물로의 열 전달에 의해 상기 외부 냉각 회로에서 상기 냉각 매체를 냉각시키기 위한 열교환기를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 라인 회로는 능동 회로, 예를 들어 전기 및/또는 기계적으로 구동되는 액체 및/또는 가스 운송 수단을 포함하지 않는 개방 수동 시스템(open passive system)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 대안적인 가스 공급원(alternative gas source)으로서 가스 분배 네트워크(gas distribution network)를 상기 라인 회로에 연결하기 위한 연결부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 광발전(photovoltaic) 시스템 및/또는 풍력 에너지 플랜트와 조합하여 하이브리드 에너지 네트워크에서 스위칭 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 조절 장치는 상기 모터에 공급될 때 상기 기체 상의 온도가 적어도 10℃가 되도록 온도를 조절, 예를 들어 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 조절 장치는 기체 상의 온도가 최대 50℃가 되도록 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 미리 정해진 압력 범위는 25mbar 내지 100mbar의 범위일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 조절 장치는 상기 냉각 회로에서 상기 냉각 매체, 예를 들어 물의 온도를 조절하도록 구성될 수 있으며, 따라서 이 온도는 증발 장치에서 액체 가스 생성물로 열 전달되기 전에 40℃ 내지 50℃의 범위에 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 증발 장치는 대기 온도(ambient temperature)에 노출시킴으로써 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위한 대기 열 교환기를 포함할 수 있고, 상기 냉각 회로로부터 배출된 열을 사용하여 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 대기 열 교환기가 제1열교환기와 병렬로(parallel) 제공된다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 상기 라인 회로에 연결된 버퍼 탱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 (예를 들어, 조절 장치는) 센서의 신호 처리, 액추에이터 구동 및/또는 집합체 구동을 위한 전자 제어 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 전자 제어 장치는 디지털 통신 네트워크 및/또는 무선 신호와 같은 통신 연결을 통해 발전 장치를 모니터링 및/또는 구동하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 상기 집합체가 전력을 공급하지 않을 때 상기 발전 장치의 제어 장치에 전원을 제공하기 위한 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 하우징은 상기 하우징을 자율적으로 화물 차량에서 내리고 및/또는 들어 올리기(hoist the housing autonomously off and/or onto a freight vehicle) 위한 자체-리프팅 장치(self-lifting device)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예의 이점은 상기 발전 장치가 리프팅 크레인, 개조된 포크 리프트 호이스트(fork lift hoist), 이동 호이스트 및/또는 하우징을 자동으로 로드 및/또는 언로드하기 위해 전용 개조를 갖는 화물 차량과 같은 외부 호이스팅 기어 없이 원격 지역에 설치될 수 있다는 점이다. 상기 자체 리프팅 장치는 하우징의 필수 부분을 형성할 수 있다.
자체 리프팅 장치는 예를 들어 지면 위에서 지지 하우징에 복수의 접힘 및/또는 연장 가능한 지지 요소를 포함할 수 있다. 상기 지지 요소는 상기 하우징을 위아래로 잭하기 위해 잭 요소(jack element)를 들어올리는 것을 포함할 수 있다. 상기 지지 요소는 예를 들어 발전 장치의 모터, 발전기 및/또는 배터리에 의해 수동으로 구동 및/또는 구동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 극한의 추위를 특징으로 하는 환경 및 극한의 열을 특징으로 하는 환경 모두에서와 같이 다양한 극한 기상 조건하에서 작동하도록 구성될 수 있다.
제2양태에서, 본 발명은 착탈식 극저온 저장 탱크에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지 생산 방법을 제공한다. 이 방법은 상기 발전 장치를 운송 수단으로서 현장에 일체로 운송함으로써 본 발명의 제1양태의 실시 예에 따른 발전 장치를 현장에 공급하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 액체 가스 생성물로 채워진 착탈식 극저온 저장 탱크를 현장에 공급하는 단계를 포함한다. 이 방법은 라인을 통해 착탈식 극저온 저장 탱크를 상기 발전 장치의 가스 유입구에 연결하는 단계를 포함한다. 이 방법은 증발 장치에서, 상기 가스 유입구 및 라인 회로를 통해 극저온 저장 탱크의 과압에 의해 증발 장치로 강제되는(forced into the evaporation unit) 액체 가스 생성물을 증발시켜, 상기 액체 가스 생성물의 기체 상이 형성되는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 모터를 구동시키기 위해 상기 기체 상의 연소, 및 상기 모터에 연결된 발전기에 의한 전류 생성을 포함한다. 이 방법은 전류 출력을 통해 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하는 단계를 포함한다.
상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도는 상기 기체 상의 온도가 적어도 5℃가 되도록 미리 결정된 범위에서 조절, 예를 들어 제어된다. 상기 기체 상의 액체 기체 생성물은 여기서 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동 액체 및 기체 수송에 의해 상기 모터에 공급된다.
상기 방법은 냉각 회로, 예를 들어 물 회로에 의해 상기 모터로부터 열을 빼내는 단계를 포함할 수 있고, 상기 증발 장치에서 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 냉각 회로로부터 액체 가스 생성물로 열을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 구체적이고 바람직한 양태는 첨부된 독립항 및 종속항에 제시되어 있다. 종속항의 특징은 독립항의 특징 및 다른 종속항의 특징과 적절하게 그리고 청구항에서 명시적으로 개시된 것 이외의 조합들로 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 예시적인 발전 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치 및 착탈식(removable) 극저온 가스 저장 탱크의 2개의 개별적으로 운송 가능한 유닛의 축적을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치의 예시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 필수 및/또는 선택적 특성을 도시한다.
도면은 개략적인 것이며 비-제한적이다. 도면에서, 일부 구성 요소의 크기는 설명을 위해 과장되어 확대될 수 없다. 청구 범위의 임의의 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 다른 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 요소를 지칭한다.
본 발명은 특정 실시 예 및 특정 도면을 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 청구 범위에 의해서만 한정된다.
본 명세서 전체에서 "일 실시 예" 또는 "실시 예"에 대한 언급은 실시 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체의 여러 곳에서 "일 실시 예에서" 또는 "실시 예에서"라는 문구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니지만, 가능할 수 있다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시 예에서 본 개시로부터 당업자에게 명백한 바와 같이 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
유사하게, 본 발명의 예시적인 실시 예의 설명에서, 본 발명의 다양한 특징은 때때로 본 발명 개시를 간소화하고 또는 그에 대한 이해를 돕기 위해 단일 실시 예, 도면 또는 설명으로 함께 그룹화된다는 것을 이해해야 한다. 다양한 발명의 측면들 중 더 많은 것들 그러나, 이 개시 방법은 청구된 발명이 각 청구 범위에 명시적으로 언급된 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 다음의 청구 범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 실시 태양은 앞서 설명된 단일 실시 예의 모든 특징보다 적다. 따라서, 상세한 설명에 따른 청구 범위는 본 명세서에 명시적으로 포함되며, 각 청구 범위는 그 자체가 본 발명의 별도의 실시 예로서 의미를 갖는 것이다.
또한, 본 명세서에 기술된 일부 실시 예는 다른 실시 예에 포함된 다른 특징을 포함하지 않지만, 다른 실시 예의 특징의 조합은 본 발명의 범위 내에 있고, 당업자가 이해하는 바와 같이 다른 실시 예를 형성하는 것을 의미한다. 예를 들어, 다음의 청구 범위에서, 청구된 실시 예 중 임의의 것이 조합하여 사용될 수 있다. 상세한 설명 및 청구 범위에서 제1, 제2 등의 용어는 유사한 요소를 구별하기 위해 사용되며 반드시 시간적으로, 공간적으로, 순위 또는 임의의 다른 방식으로 시퀀스를 설명할 필요는 없다. 이와 같이 사용된 용어는 적절한 환경하에서 상호 교환 가능하며, 여기에 설명된 본 발명의 실시 예는 여기에 설명되거나 도시되지 않은 다른 순서로 동작 할 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구 범위에서 상단, 하단, 전면, 후면, 선단, 후행, 아래, 오버 등과 같은 방향성 용어는 설명된 도면의 방향과 관련하여 설명의 목적으로 사용되며, 반드시 상대 위치를 설명하기 위한 것은 아니다. 따라서, 사용된 용어는 적절한 상황하에서 상호 교환 가능하고, 여기에 설명된 본 발명의 실시 예는 여기에 설명되거나 도시된 것과 다른 방향으로 동작할 수 있음을 이해해야 한다.
청구 범위에 사용된 "포함하는"이라는 용어는 그 이후에 열거된 수단으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 다른 요소나 단계를 제외하지 않는다. 따라서, 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성 요소의 존재를 특정하는 것으로 해석되지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계 또는 구성 요소 또는 이들 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다. 따라서, "수단 A 및 B를 포함하는 장치"라는 표현의 범위는 구성 요소 A 및 B로만 구성된 장치로 제한되어서는 안된다. 이는 본 발명과 관련하여, 장치의 유일한 관련 구성 요소는 A 및 B임을 의미한다.
여기에 제공된 설명에서, 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나 본 발명의 실시 예는 이들 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있는 것으로 이해된다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 방법들, 구조들 및 기술들은 이 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위해 상세히 도시되지 않았다.
제1양태에서, 본 발명은 착탈식(removable) 극저온 저장 탱크에 저장된 액체 가스 생성물(liquid gas product)로부터 에너지 생산을 위한 발전 장치를 제공한다. 상기 발전 장치는 운송 장치(transport unit)로서 발전 장치를 일체로(integrally) 운반하기에 적합한 컨테이너 형태의 하우징(housing)을 포함한다. 상기　발전 장치는 상기 착탈식 극저온 저장 탱크에 연결된 라인(line)을 통해 상기 액체 가스 생성물을 수용하기 위해 상기 하우징 내에 또는 하우징 상에 제공된 가스 유입구(gas inlet)를 포함한다. 상기 발전 장치는 상기 액체 가스 생성물을 기체 상(gaseous phase)으로 전환시키기 위해 상기 하우징 내부 또는 하우징 상에 증발 장치(evaporation unit)를 포함한다. 상기 발전 장치는 상기 하우징 내에 제공된 집합체(aggregate)를 포함한다. 상기 집합체는 기체 상의 연소를 위한 모터 및 상기 모터에 연결된 발전기(electrical generator)를 포함하고, 따라서 상기 발전기가 상기 모터에 의해 구동될 수 있다. 상기 발전 장치는 상기 가스 유입구의 액체 가스 생성물 및/또는 기체 상을 상기 증발 장치를 통해 상기 모터로 가져오는 라인 회로(line circuit)를 포함한다. 상기 발전 장치는 상기 발전기에 의해 생성된 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하기 위한 전류 출력부(current output)을 포함한다. 상기 발전 장치는 또한 조절 장치(regulating unit)를 포함한다. 상기 조절 장치는 상기 라인 회로에서 적어도 하나의 밸브를 사용하여 상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도를 조절, 예를 들어 제어하고 따라서 상기 모터에 공급되는 기체 상의 압력은 미리 결정된 범위에서 그리고 기체 상의 온도가 적어도 5℃가 되도록 조절, 예를 들어 제어된다. 상기 가스 유입구, 상기 라인 회로, 상기 증발 장치 및 상기 조절 장치는 이것이 극저온 저장 탱크의 과압(overpressure)에 의해 가스 유입구 및 라인 회로를 통해 상기 증발 장치로 강제 유입될 때, 상기 액체 가스 생성물을 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동(passive) 액체 및 기체 수송에 의해, 예를 들어, 상기 액체 가스 생성물의 능동 액체 수송 및 상기 기체 상의 능동 가스 수송 없이 기체 상에서 상기 모터로 공급하기에 적합하다.
도 1은 착탈식 극저온 저장 탱크(2)에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지 생산을 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치(1)의 개략도를 도시한다.
상기 액체 가스 생성물은 상기 착탈식 극저온 저장 탱크에 저장된 액화 천연가스(liquefied natural gas)를 포함할 수 있다. 상기 극저온 저장 탱크(2)는 예를 들어 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 ISO LNG 컨테이너를 포함할 수 있다. 제거 가능한 극저온 저장 탱크는 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제6,047,747호는 화물 운송 수단을 사용하여 육상에서 압력하에 액화 천연가스를 분배하기 위한 컨테이너를 개시하고 있다. 본 발명에 따른 실시 예는 여기에 제한되지 않고 이동 가능한 극저온 저장 탱크를 포함할 수 있다.
상기 발전 장치(1)는 상기 발전 장치를 운송 장치로서 일체로 운송하기에 적합한 컨테이너 형태의 하우징(4)을 포함한다. 상기 컨테이너는 ISO 컨테이너, 예를 들어 표준 20ft 컨테이너, 30ft 컨테이너 또는 40ft 컨테이너와 같은 표준 크기의 복합 운송 컨테이너일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 하우징(4)은 표준 화물 차량에 적재하기에 적합할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치(1)의 예시적인 구현을 도시한다. 상기 집합체(3) 및 상기 증발 장치(7)는 상기 하우징 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 발전 장치(1)의 실질적으로 모든 구성 요소가 하우징 내에 설치될 수 있다. 상기 하우징은 빔형(beam-shaped) 하우징을 형성하기 위해 금속 프레임을 포함할 수 있다. 상기 빔형 하우징의 측면은 예를 들어 플레이트 및/또는 그리드에 의해 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 바람직하게는 바닥 및/또는 측면은 환경으로부터 공기를 흡입하기 위해 부분적으로 개방되어 있다. 바람직하게는 상부 및/또는 측면은 열풍(hot air) 형태로 잔류 열을 방출하고 및/또는 연소 가스를 방출하기 위해 부분적으로 개방되어 있다.
본 발명에 따른 실시 예의 장점은, 예를 들어 발전 장치가 예를 들어 상기 발전 장치에 간단한 연결을 함으로써 조립 없이 현장에 설치될 수 있으며, 사용 가능한(ready-to-use) 상태에서 화물 차량을 사용하여 공급될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 가스 분배 회로(gas distribution circuits)는 시작-준비(ready-to-start) 발전 장치를 가동 가능한(movable) 극저온 저장 탱크에 연결할 수 있고, 하나 이상의 전류 연결은 시작-준비(ready-to-start) 발전 장치를 하나 이상의 전력 소비자에게 연결할 수 있다. 선택적으로, 하나 이상의 가열 회로(heating circuits) 및/또는 냉각 회로(cooling circuits)는 시작-준비 발전 장치에 연결될 수 있다. 예를 들어, 정격 전력(rated power), 예를 들어 1 MW를 갖는 상기 발전 장치는 제한된 시간, 예를 들어 3시간 이내에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예의 장점은, 예를 들어, 발전 장치를 실질적으로 동일한 발전 장치로 교체함으로써, 예를 들어 제한된 상기 에너지 공급 중단 기간으로 상기 발전 장치를 용이하게 유지 보수 및 수리할 수 있고, 수리 또는 서비스할 발전 장치는 유지 보수 센터로 제거될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 진화하는 에너지 요건에 따라 간단한 방식으로 공급되는 전력을 증가시키고 및/또는 에너지 공급에 중복성(redundancy)을 제공하기 위해 여러 개의 동일한 발전 장치가 병렬로 간단하게 설치될 수 있다는 추가 이점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치는 액세스 보안(access security), 예를 들어 기계적 잠금(lock)과 같은 기계적 보안 및/또는 모니터링 시스템과 같은 전자 보안을 포함할 수 있다. 상기 발전 장치는 예를 들어 전자 경보 신호, 시각 경보 신호 및/또는 청각 경보 신호를 사용하여 상기 발전 장치에 대한 무단 액세스, 예를 들어 물리적 및/또는 가상 액세스를 발전 장치에 보고하는 경보 시스템을 포함할 수 있다. 상기 경보 시스템은 감지된 무단 접근시 상기 발전 장치를 끄는 비상 정지 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 하우징은 하우징을 자율적으로 화물 차량으로 내리고 및/또는 올리기 위한 자체-리프팅(self-lifting) 장치를 포함할 수 있다. 상기 자체-리프팅 장치는 상기 하우징의 일체 부분(integral part)을 형성할 수 있다.
상기 자체-리프팅 장치는 지면 위에 예를 들어 지지 하우징(support housing)에 복수의 접힘 및/또는 연장 가능한 지지 요소(extendable support element)를 포함할 수 있다. 상기 지지 요소는 상기 하우징을 위아래로 잭(jack)하기 위해 리프팅 잭 요소(lifting jack elements)를 포함할 수 있다. 상기 지지 요소는 상기 발전 장치, 예를 들어 발전 장치, 모터, 발전기 및/또는 배터리에 의해 수동으로 구동 및/또는 구동될 수 있다.
상기 발전 장치(1)는 착탈식 극저온 저장 탱크(2)에 연결된 라인(6)을 통해 액체 가스 생성물을 수용하기 위한 하우징 내에 또는 하우징 상에 설치된 가스 유입구(5)를 포함한다. 바람직하게는 상기 가스 유입구(5)는 과압, 예를 들어 1.0 barg 내지 3 barg 범위의 과압에서 액체 가스 생성물을 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 가스 유입구는 유입 액체 가스 생성물의 압력을 조절하기 위한 조절 밸브를 포함할 수 있다. 상기 극저온 저장 탱크는 약간 증가된 압력하에서 상기 액체 가스 생성물을 저장하도록 구성될 수 있거나, 적절한 압력 범위 내에서 출력 커플링(output coupling)에서 상기 액체 가스 생성물의 압력을 조정하기 위한 적어도 하나의 조절 밸브를 포함할 수 있다. 약간의 과압을 제공함으로써, 상기 발전 장치에 가스 생성물을 수동적으로(passively) 공급할 수 있고, 따라서 펌프와 같은 능동 운송 수단을 포함할 필요가 없다는 이점이 있다. 상기 발전 장치를 시동(start-up)할 때 상기 에너지 생산을 시작하기 위해 제한된 전력만이 요구되는 상기 수동 가스 공급의 이점이다.
상기 발전 장치는 상기 액체 가스 생성물을 기체 상으로 전환시키기 위한 증발 장치(7)를 포함한다.
상기 발전 장치는 기체 상 연소를 위한 모터(11) 및 상기 모터에 연결된 발전기(12)를 포함하고, 하우징에 제공된 집합체(aggregate)(3)를 포함하며, 따라서 상기 발전기는 상기 모터에 의해 구동될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 집합체(3)는 250 kW 내지 5 MW 범위, 예컨대 바람직하게는 500 kW 내지 2 MW 범위의 전력을 공급하는데 적합할 수 있다.
상기 발전 장치는 작동 중에 상기 모터로부터 열을 인출하기 위한 냉각 회로(10)를 포함할 수 있다. 상기 냉각 회로는 물과 같은 적합한 냉각 유체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 발전 장치는 또한 온수 회로 또는 스팀 회로와 같은 가열 회로(heating circuit)를 통해 열을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 발전 장치는 냉각 회로를 통한 냉각을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 발전 장치는 외부 가열 및/또는 냉각 회로를 상기 발전 장치에 연결하기 위한 커플링(coupling)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 회로(10), 또는 상기 모터 및/또는 상기 모터의 출구로부터 열을 인출하는 다른 냉각 회로는 열을 외부 가열 회로(external heating circuit)로 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 증발 장치(7)는 이 냉각 매체로부터 액체 가스 생성물로의 열 전달에 의해 외부 냉각 회로에서 냉각 매체를 냉각시키기 위한 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 증발 장치(7)는 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 상기 냉각 회로(10)로부터 액체 가스 생성물로 열을 전달하기 위한 열교환기(heat exchanger)를 포함할 수 있다.
상기 발전 장치는 상기 액체 가스 생성물 및/또는 가스 유입구의 기체 상을 상기 증발 장치를 통해 상기 모터로 가져 오는 라인 회로(line circuit)(9)를 포함한다. 예를 들어, 작동시, 상기 라인 회로는 실질적으로 액체 상으로 상기 액체 기체 생성물을 기체 유입구로부터 증발 장치로 수송하고 실질적으로 기체 상으로 그것을 증발 장치로부터 상기 모터로 수송할 수 있다. 바람직하게는 상기 라인 회로(9)는 펌프와 같은 능동 운송 수단(active transport mean)을 포함하지 않는다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 발전 장치는 이동 가능한(movable) 극저온 저장 탱크에서 액체 가스 생성물에 대한 대안적인 가스 공급원으로서 역할을 하는 가스 분배 네트워크(gas distribution network)를 위한 연결부(connection)를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발전 장치는 상기 가스 생성물을 기체 상으로 직접 수용하기 위해 가스 분배 네트워크 커플링을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 가스 분배 네트워크 커플링은 증발 장치(7)와 상기 모터(11) 사이에서 상기 라인 회로(9)에 연결될 수 있다.
상기 발전 장치는 상기 발전기(12)에 의해 생성된 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하기 위한 전류 출력부(8)를 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 발전 장치는 예를 들어 전력 분배 네트워크를 통해 전력 공급이 중단될 때 연속 전력 공급을 보장하기 위해 비상 전력 공급으로서 기능하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 발전 장치는, 예를 들어 배전 네트워크에 접속할 필요없이 전력 공급을 보장하기 위해 네트('오프-그리드(off-grid)') 외부에 전류를 공급하도록 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서, 상기 발전 장치는 예를 들어 광발전(photovoltaic) 시스템 및/또는 풍력 에너지 플랜트와 조합하여 하이브리드 에너지 네트워크에서 스위칭되도록 구성될 수 있다.
상기 발전 장치는 조절 장치(15)를 추가로 포함한다. 상기 조절 장치는 상기 라인 회로(9)에서 적어도 하나의 밸브를 사용하여 상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도를 조절하도록 되어 있으며, 따라서 상기 모터에 공급되는 기체 상의 압력이 미리 결정된 범위에서 조절되고 기체 상의 온도가 5℃ 이상이 되도록 한다. 바람직하게는, 상기 조절 장치는 모터에 공급될 때 이것이 적어도 10℃가 되도록 기체 상의 온도를 조절할 수 있다. 상기 조절 장치는 기체 상의 온도를 조절하여, 예를 들어 최대 50℃가 되도록 한다. 상기 미리 결정된 범위는 예를 들어 10 내지 1000 mbar의 범위, 바람직하게는 20 mbar 내지 200 mbar의 범위, 바람직하게는 25 mbar 내지 100 mbar의 범위를 포함할 수 있다.
상기 조절 장치는 또한 상기 냉각 회로(10)에서 냉각 유체, 예를 들어 물 회로의 물의 온도를 조절하도록 구성될 수 있으며, 따라서 상기 증발 장치에서 액체 가스 생성물로의 열 전달 전에 이 온도는 35℃ 내지 60℃의 범위, 예를 들어 바람직하게는 40℃ 내지 50℃의 범위에 있으며, 예를 들어 이 온도가 약 45℃이다. 상기 냉각 유체(예를 들어 물) 온도를 저온, 예를 들어 약 45℃로 제어함으로써, 상기 기체 상의 온도는 상기 모터에 의해 사용하기에 적합한 범위 내에서 쉽게 제어될 수 있다. 따라서 상기 라인 회로(9)는 가스의 압력 및 온도를 조절하기 위한 복잡한 수단을 필요로 하지 않는다.
상기 조절 장치는 기계적 제어 밸브와 같은 수동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다. 상기 제어 장치는 또한 처리 유닛(processing unit), 압력 및/또는 온도 센서와 같은 센서, 및/또는 전기 구동 밸브와 같은 능동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 조절 장치는 압력 조절기(DR)를 포함할 수 있다. 상기 모터에 의해 가스가 배출되지 않으면, 폐쇄 압력 레귤레이터(DR)까지의 라인 회로의 압력은 상기 가스 유입구(5)의 입구에 공급되는 탱크 압력과 실질적으로 같아질 때까지 증가할 수 있다. 상기 과도한 가스 또는 압력은 따라서 탱크로 다시 강제될 수 있다. 상기 모터가 가스를 꺼낼 때, 상기 압력이 감소하고 액체 가스 생성물은 압력 차이에 따라 시스템으로 다시 강제될 수 있으며 따라서 직접 소비에 의존할 수 있다. 더 높은 소비는 큰 압력 차이를 야기하여 더 빠른 공급을 야기한다. 이러한 수동 개방 시스템(passive open system)은 상기 액체 가스 생성물로부터 기체 상으로 기체의 과잉 생성을 피할 수 있는 이점을 갖는다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 대응하는 발전 장치(1)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 상기 증발 장치(7)는 상기 라인 회로(9)에서 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 상기 냉각 회로(10)로부터 열을 빼낸다(withdraw). 또한, 상기 증발 장치(7)는 주위 온도에 노출시킴으로써, 예를 들어 대기와의 열교환에 의해 액체 가스 생성물을 증발시키기 위한 대기 열 교환기(ambient heat exchanger)(17)를 또한 포함할 수 있다. 이 대기 열 교환기(17)는 제1열교환기와 병렬로(parallel) 설치되어 상기 냉각 회로(10)로부터 인출된 열을 사용하여 액체 가스 생성물을 증발시킬 수 있다. 발전 장치의 시동 단계에서, 상기 모터가 아직 작동 온도에 도달하지 않았거나 및/또는 아직 시동되지 않은 경우, 예를 들어 상기 라인 회로(9)에서 기체 상의 압력이 불충분한 경우, 상기 대기 열 교환기(17)는 상기 라인 회로(9)에서 기체 상의 충분한 압력 및 온도가 상기 모터를 시동하기 위해 구축될 때까지 수동으로 액체 가스 생성물을 증발시킬 수 있다. 상기 모터가 예열된 후, 제1열교환기는 실질적으로 증발 공정을 이어 받아 충분한 공급 속도를 달성할 수 있다.
상기 발전 장치(1)는 상기 라인 회로(9)에 연결된 버퍼 탱크(buffer tank)(19)를 포함할 수 있다. 이러한 버퍼 탱크(19)의 장점은 전달된 전력의 변화를 수용하고 및/또는 예를 들어 대기 열 교환기(17)를 이용한 증발에 의해 기체 상의 예비를 구축하기 위해 기상의 예비(reserve)가 저장될 수 있다는 점으로, 예를 들어 이 예비는 상기 모터를 시동하고 작동 온도에 도달하기에 충분하다.
상기 발전 장치(1)는 예를 들어 상기 발전 장치의 시동시에 발전 장치의 제어 장치에 연속적인 전원을 제공하기 위한 배터리(21)를 포함할 수 있다. 상기 제어 장치(control device)는, 예를 들어 센서의 신호를 처리하고, 제어 밸브와 같은 액추에이터를 구동하고 및/또는 집합체를 구동하기 위한 처리 유닛(processing unit)을 포함할 수 있다. 상기 제어 장치는 또한 예를 들어 저장된 액체 가스 생성물의 온도 및 압력을 제어하기 위해 상기 극저온 저장 탱크(2)에 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발전 장치에서, 상기 전자 제어 장치는 디지털 통신 네트워크 및/또는 무선 신호와 같은 통신 연결을 통해 발전 장치를 모니터링 및/또는 제어하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
제2양태에서, 본 발명은 착탈식 극저온 저장 탱크에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지 생산 방법에 관한 것이다. 이 방법은 상기 발전 장치를 운송 수단으로서 현장에 일체로 운송함으로써 본 발명의 제1 양태의 실시 예에 따른 발전 장치를 현장에 공급하는 단계를 포함한다. 이 방법은 액체 가스 생성물로 채워진 이동 가능한 극저온 저장 탱크를 현장에 공급하는 단계를 포함한다. 이 방법은 라인을 사용하여 이동 가능한 극저온 저장 탱크를 상기 발전 장치의 가스 유입구에 연결하는 단계를 포함한다. 이 방법은 증발 장치에서 상기 가스 유입구 및 라인 회로를 통해 상기 극저온 저장 탱크의 과압에 의해 증발 장치로 강제되는 상기 액체 가스 생성물을 증발시키는 단계를 포함하고, 따라서 액체 기체 생성물의 기체 상이 증발에 의해 형성되도록 한다. 이 방법은 상기 발전 장치의 모터를 구동하기 위해 기체 상의 연소 및 상기 모터에 연결된 발전기에 의한 전류 생성을 포함한다. 이 방법은 상기 발전 장치의 전류 출력부를 통해 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하는 단계를 포함한다.
상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도는 기체 상의 온도가 5℃ 이상이 되도록 미리 결정된 범위에서 조절될 수 있다. 기체 상의 액체 기체 생성물은 여기서 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동 액체 및 기체 수송에 의해 모터에 공급된다.
상기 방법은 또한 냉각 회로에 의해 상기 모터로부터 열을 회수하는 단계를 포함할 수 있고, 증발 장치에서 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 냉각 회로에서 액체 가스 생성물로 열을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 개념 표현을 도시한다.
상기 방법은 상기 액체 가스 생성물로 채워진 현장으로 이동 가능한 극저온 저장 탱크(2)의 공급단계(101)에 추가로, 가스 분배 네트워크를 통해 압력하에서 기체 가스 생성물의 공급 단계(102)를 포함 할 수 있다.
이 방법은 또한 광발전(photovoltaic) 시스템 및/또는 풍력 발전 장치에 상기 발전 장치의 연결하는 단계(103)를 포함할 수 있다.
이 방법은 상기 발전 장치의 전류 출력부를 통해 외부 전력 소비자에게 전류를 공급하는 단계(104)를 포함한다.
또한, 상기 방법은 열 및/또는 냉각 공급 단계(105)를 포함할 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 특정 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 전술한 내용이 텍스트에 얼마나 상세하게 나타나더라도, 본 발명은 여러 방식으로 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 특정 특징 또는 양태를 설명할 때 사용 되는 특정 용어는 용어가 관련되어 있는 본 발명의 임의의 특정 특성, 특징 또는 양태에 제한되도록 본 명세서에서 재정의되고 있음을 의미하지는 않는다.

Claims (15)

  1. 이동 가능한 극저온 저장 탱크(2)에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지 생산을 위한 발전 장치(1)로,
    - 운송 장치로서 상기 발전 장치를 일체로 운송하도록 구성된 컨테이너 형태의 하우징(4);
    - 이동 가능한 극저온 저장 탱크(2)와 함께 착탈식 극저온 저장 탱크에 연결된 라인(6)을 통해 상기 액체 가스 생성물을 수용하기 위해 상기 하우징 내에 또는 하우징 상에 제공되는 가스 유입구(5);
    - 상기 액체 가스 생성물을 기체 상으로 전환시키기 위해 상기 하우징 내에 또는 하우징 상에 제공되는 증발 장치(7);
    - 상기 하우징에 제공되며, 상기 지체 상의 연소를 위한 모터(11) 및 상기 모터에 연결된 발전기(12)를 포함하여 전기 발전기가 모터에 의해 구동될 수 있는 집합체(3);
    - 상기 증발 장치를 통해 상기 가스 유입구의 상기 액체 가스 생성물 및/또는 기체 상을 상기 모터로 가져 오는 라인 회로(9);
    - 상기 발전기에 의해 발생된 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하기 위한 전류 출력부(8);
    - 작동시, 상기 모터로부터 열을 인출하기 위한 냉각 회로(10), 여기서 상기 증발 장치(7)는 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위해 냉각 회로로부터 상기 액체 가스 생성물로 열을 전달하기 위한 열교환기를 포함하고,
    - 조절 장치(15), 여기서 상기 조절 장치는 상기 라인 회로에서 적어도 하나의 밸브를 사용하여 상기 라인 회로의 압력 및/또는 온도를 조절하고, 따라서 상기 모터에 공급되는 기체 상의 압력이 미리 결정된 범위에서 조절되고 따라서 상기 기체 상의 온도가 적어도 5℃가 되도록 조절되고,
    여기서, 가스 유입구(5), 라인 회로(9), 증발 유닛(7) 및 조절 유닛(15)은 액체 가스 생성물이 극저온 저장 탱크의 과압(overpressure)에 의해 가스 유입구 및 라인 회로를 통해 상기 증발 장치로 강제 유입될 때, 상기 액체 가스 생성물을 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동(passive) 액체 및 기체 수송에 의해 기체 상으로 상기 모터에 공급하도록 구성된다;를 포함하는 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절 장치는 상기 냉각 회로(10)에서 냉각 유체의 온도를 조절하고, 상기 온도는 상기 증발 장치(7)에서 액체 가스 생성물로 열 전달되기 전에 40℃ 내지 50℃의 범위인 발전 장치.
  3. 제1항 또는 제2에 있어서,
    상기 증발 유닛(7)은 대기 온도에 노출시킴으로써 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위한 대기 열교환기(17)를 포함하고, 여기서 상기 대기 열교환기(17)는 상기 냉각 회로(10)로부터 인출된 열을 사용하여 상기 액체 가스 생성물을 증발시키기 위한 열교환기와 병렬로 제공되는 발전 장치.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 가스 생성물은 액화 천연가스를 포함하며, ISO LNG 컨테이너 형태로 이동 가능한 극저온 저장 탱크에 저장되는 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    이동 가능한 극저온 저장 탱크(2) 및 라인(6)을 포함하고, 여기서 가스 유입구(5)는 상기 라인(6)을 통해 이동 가능한 극저온 저장 탱크(2)에 연결되는 발전 장치.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(4)은 표준 화물 차량에 적재하기에 적합한 ISO 복합 화물 컨테이너 형태로 제공되는 발전 장치.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유입구(5)는 상기 액체 가스 생성물을 1.0 barg 이상의 과압으로 수용하도록 구성된 발전 장치.
  8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집합체(3)는 250 kW 내지 5 MW 범위의 전력을 공급하도록 구성된 발전 장치.
  9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 가열 및/또는 냉각 회로를 상기 발전 장치에 연결하기 위한 커플링을 더 포함하고, 여기서 냉각 회로(10) 또는 다른 냉각 회로는 상기 외부 가열 회로로 열을 전달하도록 구성되고 및/또는 여기서 상기 증발 장치(7)는 냉각 매체로부터 상기 액체 가스 생성물로의 열 전달에 의해 상기 외부 냉각 회로에서 냉각 매체를 냉각시키기 위한 열교환기를 포함하는 발전 장치.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    대체 가스 소스(9)로서 가스 분배 네트워크를 라인 회로에 연결하기 위한 연결부를 포함하는 발전 장치.
  11. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전 장치는 광발전 시스템 및/또는 풍력 발전 설비와 함께 하이브리드 에너지 네트워크에서 전환되도록 구성된 발전 장치.
  12. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 장치(15)은 상기 모터에 공급될 때 기체 상의 온도가 적어도 10℃가 되도록 조절하고 여기서 상기 조절 장치는 상기 기체 상의 온도가 최대 50℃가 되도록 조적하는 발전 장치.
  13. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라인 회로(9)에 연결된 버퍼 탱크(19)를 더 포함하는 발전 장치.
  14. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    　액추에이터 구동 및/또는 집합체 구동을 위한 센서의 신호를 처리하기 위한 전자 제어 장치 및/또는 상기 집합체가 전력을 공급하지 않을 때 상기 발전 장치(1)의 제어 장치에 전원을 공급하는 배터리(21)를 더 포함하는 발전 장치.
  15. 이동 가능한 극저온 저장 탱크에 저장된 액체 가스 생성물로부터 에너지를 생산하는 방법에서, 상기 방법은
    - 발전 장치를 운송 장치로서 현장에 일체로 운송함으로써 상기 현장에 전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 발전 장치(1)를 제공하는 단계;
    - 상기 액체 가스 생성물로 채워진 가동 가능한 극저온 저장 탱크(2)를 현장에 제공하는 단계;
    - 이동식 극저온 저장 탱크를 라인(6)으로 상기 발전 장치의 가스 유입구(5)에 연결하는 단계;
    - 상기 액체 가스 생성물의 기체 상이 형성되도록 상기 증발 장치(7)에서, 극저온 저장 탱크 내의 과압에 의해 상기 가스 유입구(5) 및 라인 회로(9)를 통해 증발 장치(7)내로 강제되는 액체 가스 생성물을 증발(evaporating)시키는 단계;
    - 상기 모터(11)를 구동시키기 위하여 상기 기체 상을 연소시키는 단계;
    - 상기 모터에 연결된 발전기(12)에 의해 전류를 생성하는 단계; 및
    전류 출력(8)을 통해 전류를 외부 전력 소비자에게 공급하는 단계를 포함하고,
    여기서 라인 회로의 압력 및/또는 온도가 상기 기체 상의 온도가 적어도 5℃가 되도록 미리 정해진 범위에서 조절되고, 상기 기체 상의 액체 기체 생성물은 상기 액체 기체 생성물 및 기체 상의 수동 액체 및 기체 수송에 의해 상기 모터에 공급되는 방법.
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