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1. 개요
Combined Heat and Power Generation (CHP), Congeneration / 熱倂合發電한 가지 연료를 태워서 전기와 열, 둘 이상의 에너지를 동시에 얻는 방식.
2. 설명
| 1992년 5월에 제작된 대한뉴스 분당 열병합 발전소 소개 영상 |
전기를 만들 때 가장 대표적인 방식이 화력발전인데, 화석연료[1]를 연소해서 생기는 열의 3분의 1 정도만 전기로 변환되고, 나머지 3분의 2는 버려진다.[2] 이때 나오는 열을 버리지 않고 모아서 난방 열로 이용하는 난방 방식을 지역난방이라고 하며, 100°이상의 중온수를 이용해 난방하는 방식을 지역난방[3]이라고 한다. 이 발전 방식으로 열과 전기 모두를 생산하고 판매하는 발전소를 열병합발전소라고 한다. 또한 이런 열병합발전소나 쓰레기 소각장 등에서 발생한 에너지를 여러 사용자(아파트, 상업 시설, 공장 등)에게 공급하는 사업을 집단에너지 사업이라 한다. 쓰레기를 태워 발전하는 방식을 SRF(Solid Refuse Fuel) 라고 하며 플라스틱 폐기물 등 가연성 쓰레기만을 선별·파쇄 및 건조하여 석탄 등 화석연료를 대체하여 연료로 사용할 수 있도록 만든 것을 말한다. 폐기물 고형연료라고 하기도 하며, 줄여서 그냥 고형연료라고 하기도 한다.
대표적인 사업자로 산업통상자원부 산하의 한국지역난방공사가 있다. 현재 열병합발전소를 운영하거나 열원을 연계받아 민간 및 산업단지에 공급하는 사업자가 꾸준히 늘어나는 추세이다.[4]
보통은 열병합발전소와 열교환기, 열수송관, 첨두부하보일러, 축열조를 같이 두고 일반적인 화력 발전의 경우 열효율이 40%가량 난다. 반면 열병합 발전에서는 전기에너지로 28%만이 변환되고 나머지 59%가량을 증기 에너지로 활용할 수 있다. 따라서 이론적으로는 열효율이 80%~85%정도까지 높아질 수 있다. 이 수치는 같은 온도의 카르노 기관의 효율[5]보다 높은 수치를 보이기 때문에 오해할 수 있는데, 열효율을 계산할 때 전기에너지로 전환된 기계에너지(열 기관) + 기계에너지로 전환되지 않은, 온수나 난방으로 사용될 수 있는 폐열(잔열)을 더했기 때문이다. 즉 전기 생산량만을 고려하면 카르노 기관보다 열효율이 높지 않다.[6]
3. 소각장
4. 대한민국의 열병합 발전소 사업자
- 한국지역난방공사: 한국전력공사의 발전자회사들과 같이 들어가는 경우가 많다. 열병합발전소를 같이 짓고 발전업무는 지역난방공사[7]또는 한국전력공사의 발전자회사들이, 열수송은 지역난방공사가 겸업하는 식이다. 대한민국 열병합 발전소의 80%를 차지한다.
- GS파워: 국민의 정부의 공기업 민영화 정책에 따라 2000년 6월 LG파워가 민영화준비위원회격으로 설립되다가 한국전력의 부천, 안양 열병합발전소와 한국지역난방공사 부천, 안양지사를 인수하여 운영중이다.
- 나래에너지서비스
- 평택에너지서비스
- 인천종합에너지
- 서울에너지공사
- 한국토지주택공사
- 인천공항에너지
- 수완에너지
- 대륜발전
- 별내에너지
- 부산정관에너지
- 씨엔씨티에너지
- 대구그린파워
- 위드인천에너지
- 삼천리
- 제이비
- 춘천에너지
- 안산도시개발
- 삼성물산
- 대성에너지
- 티피피
- 대성산업(DS파워)
- 한화에너지 (여수공장, 군산공장)
- 보임열병합발전 - 여수 현대에너지 매각 후 보임 그룹에 인수되었다.
- 광주전남공동혁신도시 - 나주열병합발전소가 있다.
- 성림에너지
- SGC에너지
- 금호석유화학
[1] 석탄, 석유가 가장 많이 쓰이고, 그 외에 천연가스, 원자력 발전 등 소모적인 연료가 국내 전기 총 생산량의 9할을 넘게 차지한다.[2] 가스터빈을 이용하는 발전소의 경우 남은 폐열이 500℃ 이상이다. 발전소의 온배수는 대부분 바다나 강가에 버린다. 이 고온 폐수는 다양한 환경 문제를 일으킨다. 수온 상승으로 해양 생태계를 파괴하고, 거품을 없애기 위해서 타는 유독한 소포제는 어패류뿐 아니라 인간에게도 해롭다.[3] 원리가 조금 복잡하나, 쉽게 생각하자면 기화열로 냉방하는 방식이다.[4] 그러나 한국지역난방공사, GS파워 등 자체 발전소를 가진 몇몇 대형 사업자를 빼고는 몇년째 적자이다.[5] 열기관이 가질 수 있는 최대 효율이다.[6] 카르노 기관은 열기관의 이론적 최적 효율을 계산할 때 사용하는 이상기관이다. 열병합발전소는 난방수 등 열을 다른 에너지로 전환하지 않고, 다른 형태의 열에너지로 직접 공급하기에 카르노 기관을 통한 해석의 적용대상이 아니다.[7] 열병합발전소, LFG보일러, 첨두부하보일러 등으로 열생산시설을 갖추고 있다.