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방류수 수열에너지 이용 외부사업을 통한 온실가스 감축

기본카테고리 | 2014-10-22 오후 1:35:57 | 조회수 : 1828 | 공개

1. 방류수 수열에너지 이용 외부사업을 통한 온실가스 감축
○00하수처리장은 처리용량 300,000[㎥/day]의 방류수 중 225,000[㎥/day]은 400kW용량의 소수력 발전시설을 2007년부터 설치, 운영하는데 활용하여 년간 약 55만[kWh]의 전력을 생산, 생산된 전력은 전량 하수처리장 자체 소비하고 있다.
 
○ 나머지 75,000[㎥/day]은 약 20[Km]의 관로를 부설하여  하천유지용수로 공급하기 위해 펌프를 설치하여 년중 가압송수하고 있다.
 
○ 당 현장의 2013년 방류수의 평균온도가 동절기에는 12~14[℃], 하절기에는 22~24[℃]정도로서 대기온도보다 양호한 온도조건을 갖추고 있어 히트펌프를 이용한 냉,난방열원으로 활용이 가능하며 75,000[㎥/day] 공급을 기준으로 최대 공급가능한 열원용량은 다음과 같다.
 
[표 1-1-1] 수열원 히트펌프 최대 공급가능 열원용량[냉방시]

구 분 유량
[kg/h]		 활용온도차
[△t : ℃]		 히트펌프효율
[COP]		 최대공급용량
[RT]		 비고
냉,난방용
(냉방기준)		 3,125,000 3 4 2,480 8,720 [kW]
5 4 4,132 14,529 [kW]

 
[표 1-1-2] 수열원 히트펌프 최대 공급가능 열원용량[난방시]

구 분 유량
[kg/h]		 활용온도차
[△t : ℃]		 히트펌프효율
[COP]		 최대공급용량
[kcal/hr]		 비고
냉,난방용
(난방기준)		 3,125,000 3 4 12,500,000 14,535 [kW]
5 4 20,833,333 24,224 [kW]

 
○ 하천유지용수 송수관로가 천변을 따라 부설되어 천변의 건축물을 대상으로 수요처 확보가 용이할 뿐 아니라 열원 공급관로 설치에 따른 초기투자비가 들지 않아 경제성 확보에 유리한 상황이며 방류수의 열(온도차)만 회수한 후 다시 보내는 방식으로 하천유지용수 공급에 아무런 영향을 미치지 않는 장점이 있다.
 
○ 2015년부터 시행되는 온실가스 배출권거래제도하에서는 온실가스 감축 외부사업을 통한 할당된 배출권의 상쇄 및 확보가 가능하여 온실가스 감축 외부사업 방법론의 구축이 필요하며 하천유지용수의 수열에너지를 활용한 경제적인 배출권확보를 위한 방법론개발 및 등록을 통한 배출권확보방안을 제시코저 한다.
 
○ 또한 2016년부터 시행예정인 신재생열에너지 사용의무화제도(RHO)가 시행되면 지열, 태양열, 바이오에너지에 국한된 신재생열에너지의 범주에 온도차를 활용한 수열에너지가 포함될 것으로 예상되어 방류수를 활용한 투자사업이 활성화 될 것으로 예상되므로 열수요처확보에 유리한 상황으로 중기적인 관점에서 당 사업타당성을 검토, 추진하는 것이 필요한 것으로 사료된다.
 
○ 온실가스 감축 외부사업 모델은 사업자는 열원수요처를 개발, 협약 및 계약을 체결하고 방류수 수열원 공급을 위한 사용자의 기계실까지 공급배관을 인입하고, 사용자는 히트펌프 및 부대시설을 설치하여 기존의 보일러, 흡수식냉동기 등을 대체하여 운영하는 방식으로
사업자는 관로부설에 따른 최소한의 사업비로 배출권을 확보하고 사용자는 경제적인 열원공급으로 건물 냉,난방 에너지비용을 절감할 수 있다. 경우에 따라서는 열원공급에 따른 이익을 분배하는 수익구조를 사업모델로 진행할 수도 있다.

 
[표 1-1-3] 수열원 히트펌프 외부사업 에너지,온실가스 감축량 산정기준

구 분 비교항목 가스흡수식
냉온수기		 수열원
히트펌프		 비고
냉방시 공급열원용량[RT] 4,132 4,132 14,529 [kW]
활용온도차[△t : ℃] 5 5  
열원기기효율[COP] 1.2 4  
사용에너지원 도시가스(LNG) 전력  
냉방운전시간(hr/년) 1,200 1,200 4개월x30일x10hr
부하율 0.6 0.6  
에너지환산계수 10,430[kcal/Nm3] -  
에너지 단가 950 [원/Nm3] 110 [원/kWh]  
난방시 공급열원용량[kcal/hr] 20,833,333 20,833,333 24,224 [kW]
활용온도차[△t : ℃] 5 5  
열원기기효율[COP] 0.95 4  
난방운전시간(hr/년) 1,500 1,500 5개월x30일x10hr

※1. 수열원(방류수)활용 냉,난방용 공급시 일반적인 중규모이상의 건축물에 적용되는 흡수식 냉온수기를 기준으로 비교, 산정하여 그 차이값을 에너지절감량, 온실가스감축량으로 산정함.
 
[표 1-1-4] 수열원 히트펌프 외부사업 년간 에너지절감량 계산

구 분 비교항목 (1)가스흡수식
냉온수기		 (2)수열원
히트펌프		 절감량(1-2)
냉방시 년간 에너지사용량[Gcal/년] 7,497 2,249
2.615[GWh/년]		 5,240
년간 에너지비용[천원/년] 681,212 287,650 393,562
난방시 년간 에너지사용량[Gcal/년] 19,737 4,687
5.45[GWh/년]		 15,050
년간 에너지비용[천원/년] 1,797,713 599,500 1,198,213
합계
(냉,난방)		 년간 에너지사용량[Gcal/년] 27,234 6,936
8.065[GWh/년]		 20,280
년간 에너지비용[천원/년] 2,478,925 887,150 1,591,775
 
 
[표 1-1-5] 수열원 히트펌프 외부사업 연간 온실가스 저감량

번호 비교항목 (1)가스흡수식
냉온수기		 (2)수열원
히트펌프		 절감량(1-2)
1 년간 에너지사용량[Gcal/년] 27,234 6,936 20,280
2 년간 연료사용량[N㎥/년] 2,609,396 8.065[GWh/년] 흡수식 :LNG
수열원 :전력
3 연료의 순발열량[MJ/N㎥] 39.4 9.6[TJ/GWh] 지침기준
4 온실가스배출계수[kg-GHG/TJ] CO2 CH4 N2O CO2
[tCO2/MWh]		 CH4
[kgCH4/MWh]		 N2O
[kgCH4/MWh]		 지침기준
56,100 5 0.1 0.4563 0.0054 0.0027
5 년간 온실가스배출량[tCO2eq] 5,785 3,687 2,098
6 년간 에너지사용량[TJ] 102.81 77.424 25.386



[표 1-1-6] 수열원 히트펌프 외부사업 효과분석 종합

구 분 연간 절감금액 단 위 비 고
온실가스저감량 2,098 [tCO2eq/년]  
에너지절감량 25.386 [TJ/년]  
절감금액 1,592(에너지비용) + 21(배출권수익)
= 1,613		 [백만원/년]  
개략 투자비 외부사업대상지에 따라 별도산출 필요 [백만원]  

※ 1. 배출권 판매수익 : 2,098[tCO2eq] × 10,000[원/tCO2eq] = 20,980,000[원/년]
 




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