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가정용 연료전지의 기본지식

연료전지란?

연료전지는 수소와 산소를 화학적으로 반응시켜 전기를 생산합니다.

연료전지의 발전원리는?
연료전지는 물의 전기분해의 역반응에 기반해서 발전합니다.
수소는 공기중의 산소와 반응하여 물을 생성합니다.
이 과정에서 전기와 열이 발생합니다. 
이는 CO2와 같은 온실 가스가 생성되지 않는 친환경 신재생에너지 시스템입니다.



연료전지 발전 시스템 장치 구성




1) 개질기(연료처리시스템) : 도시가스에서 수소를 추출하는 묘듈입니다.

2) 셀 스택 : 수소와 산소를 사용하여 직류전기를 생성합니다.

3) 인버터 : 직류전기를 교류전기로 변환합니다.

4) 열교환기 : 셀 스택및 개질기에서 열을 회수하여 온수를 생성합니다.

5) 온수탱크 : 저장된 냉수를 열교환기를 통해 온수로 생성후 저장합니다. 

6) 보일러 : 온수탱크의 온수를 공급받아 냉방및 온수로 사용하며 부족한 온수는 가스를 가열하여 사용합니다.


연료전지는  간단하게 위의 방식으로 동작이 됩니다.

연료전지는 온수가 많이 필요한 계절엔 경제성이 좋다고 생각되지만,전기를 만들어내기 위해 가스를 소비하기 때문에 결국 돈의 문제입니다. 

연료전지를 설치하면 주택용 가스요금보다 좀 더 저렴한 열병합 발전요금이 적용됩니다.




연료전지는 발전량을 사용자 마음대로 조절할수 있습니다.



연료전지의 룸콘에서 선택운전 항목은 시간당 발전량의 6가지,하단의 지능운전은 한달동안 350kw , 500kw, 700kw 만 발전하도록 하는 것입니다.

선택운전은 시간당 표시된 부하만큼 발전하는 것으로 현재 850W 가 선택되어 있는데,

이는 시간당 0.85k / 하루발전량은  24(시간) x 0.85 = 20.4k / 한달은 30(일) x 20.4 = 612k 의 전기가 발전되는 것입니다.

태양광 3k 설치하면 한달에 대략 280 ~ 340k 정도 발전이 된다고 보면 태양광 5~6k 발전량과 비슷하다고 보면 될것입니다.

그럼 각 선택운전의 한달 예상 발전량은 다음과 같습니다.

350W 일때  250KW

500W 일때 360KW

600W 일때 432KW

750W 일때 540KW

850W 일때 612KW

1000W 일때 720KW 

입니다. 

이는 이론상이고 실제 발전량은 위 값에서 약 85~90% 정도입니다.


월간 통계를 보면 1달간의 각종 수치를 확인할수 있습니다.

전력생산,열생산,도시가스 사용량,운전시간,CO2 절감량이 나옵니다.

연료전지는 전기발전 35~40%,열 생산 40% 해서 총 80% 정도의 발전효율입니다.

위의 통계에 보면 전기발전 보다 열 생산이 조금 더 높은 것은 확인할수 있습니다.

열생산은 발전에 따른 온수 생산입니다.

도시가스는 소비량도 표시되므로 각 지역의 도시가스 요금계에 대입해 계산을 하면 연료전지가 사용한 도시가스 비용이 얼마인지 알수 있습니다.


연간 통계 항목을 살펴보면 1년동안의 총 발전량을 확인할수 있습니다.

연간통계는 1년치만 저장이 되고 그 이전 Data는 없어집니다.



연료전지는 사용중 갑자기 정지되는 경우가 있는데, 이때 에러코드를 확인할수 있습니다.

예를 들어 에러코드 8번,9번,0번 이런식이죠.

그렇기 때문에 에러로 인한 A/S를 신청하실때 에러코드를 말씀하시면 어떤 증상으로 인한 비정상 종료인지 예측 할수 있습니다.

만약 9번,0번 에러로 인해 연료전지의 운전이 정지된다면 이때는 따로 A/S 신청하시기 전에 연료전지의 메인 전기코드를 빼고 난후 1~2시간 있다가 다시 가동해보시면 정상 작동하는 경우가 많습니다.


이상은 간단한 연료전지의 기본 사용법입니다.



저희집은 2013년 7월 준공후 현재까지 신재생에너지 시스템으로 연료전지를 사용하고 있습니다.

설치당시엔 가정용 연료전지에 대한 정보를 거의 찾을수가 없었기 때문에 ,연료전지 회사의 마케팅 자료만으로 설치 여부를 선택해야 했습니다.

일반적으로 주택에선 태양광을 설치하지만 설치공간과 디자인상 마음에 들지 않아 연료전지를 선택하게 되었습니다.

그리고,인터넷으로 제어와 발전량이 체크 가능하다는 이유도 있었습니다.(가능하다는데 아직 되지 않고 있습니다.)


저희집은 대구경북 최초로 연료전지가 설치된 주택입니다.

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치로 전기와 열을 동시에 생산합니다.
수소를 산소와 반응시키기 위해서 도시가스 또는 LPG를 연료로 사용하구요.
연료전지는 전기와 열을 동시에 생산하며,열을 식히기 위해 사용된 물은 120리터 온수통에 저장되어 보일러와 연동해 사용할수 있습니다.
연료전지의 효율은 전기발전효율 약 35~40% , 열효율 40% 더해서 80%정도의 효율을 갖고 있기 때문에 신재생에너지 시스템중에선 가장 효율이 좋습니다.
설치공간의 제약도 거의 없고,날씨에 따른 영향도 없기 때문에 1년 365일 항상 발전 가능합니다.


저희집에 설치된 연료전지입니다.
크기는 작은 냉장고 또는 스탠드형 에어컨 크기입니다.
설치공간은 많이 차지하지 않습니다.


무선랜으로 네트웍에 연결되어 항상 모니터링이 가능하며 연료전지회사와 연결되어 이상발생시 고장원인의 즉각적인 파악이 가능합니다. 


컨트롤패널로 모든조작이 가능하고 조작에 별다른 교육이 필요없을정도로 간단합니다.
연료전지는 전기생산시 발생하는 열로 온수까지 생산이 됩니다.
온수를 생산키 위해 별도의 가스를 사용하진 않습니다.
그냥 전기를 생산하면 온수는 공짜로 생산됩니다.
온수라인은 보일러와 연결되어 난방또는 온수에 활용됩니다.


설치용량은 1KW 이며, 발전량은 6단계가 있습니다.
350 , 500W, 600W, 750W, 850W, 1000W  으로  시간당 발전량을 의미하며 사용자 마음대로 발전량을 조절할수 있습니다.

만약 350W 부하로 운전한다면 하루 전기발전량은 
0.35k * 24시간 = 8.4k 이며 한달간의 발전량은
8.4k * 30일 = 252kw 이지만 이는 이론상 발전량이고 1약 230~240kw 정도 발전되는것 같습니다.

만약 한달 400kw의 한전전기를 사용하신다면 
400kw - 252kw =  148kw 의 전기요금만 발생하구요.
연료전지를 설치하면 가스요금은 열병합용 가스요금을 적용받습니다. 
일반 도시가스요금보다 아주 조금 저렴한 편입니다.
연료전지는 경동 콘덴싱 제일 큰용량(약 43000k)으로 설치되므로 별도의 보일러 설치비용은 발생치 않습니다.

여기까지는 주택용 연료전지에 대한 간단한 기본지식입니다.

앞으로 연료전지를 주택에 효율적으로 적용키 위해 제가 시도했던 여러방법에 대해 올려보도록 하겠습니다.











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