양수발전 효율

양수발전이란

양수발전은 남는 전기로 물을 높은 곳에 올렸다가, 전기가 모자랄 때 떨어뜨려 발전하는 방식이다.

한 기기를 펌프와 수차로 겸용하는 가역 운전이 이 방식의 핵심이다.

쉽게 말하면 전기를 물의 위치에너지로 바꿔 두는 큰 배터리다.

발전 출력 원리

발전 출력은 낙차와 유량, 그리고 효율의 곱으로 정해진다.

P는 발전 출력, Q는 유량, H는 유효 낙차, η는 수차와 발전기의 종합효율이다.

따라서 낙차가 클수록, 유량이 많을수록 출력이 커진다.

왕복 효율 계산 예제

문항 조건을 그대로 넣어 계산한다. 낙차 50m, 유량 30㎥/s, 운전시간 4시간이다.

양수 때는 손실 2m를 더해 총 양정 52m, 발전 때는 빼서 유효낙차 48m를 쓴다.

양수 전력은 20.4MW이고, 4시간 동안의 양수 전력량은 81.6MWh다.

발전 출력은 11.3MW이고, 발전 전력량은 45.2MWh다.

따라서 효율은 45.2를 81.6으로 나눈 약 55.4%다.

헷갈리기 쉬운 점

계산에서 자주 틀리는 실수는 손실, 시간, 단위, 효율 위치다.

낙차손실은 고저차에 손실률을 곱해 차감하며, 양수와 발전에서 각각 한 번씩 적용한다.

운전 시간과 유량 단위를 빠뜨리면 결과가 크게 틀어진다.

채점은 식 유도 과정과 최종 값의 단위를 함께 본다. 결과만 적으면 감점이 크다.

직접 풀어 보기

직접 풀어 보자. 낙차손실이 고저차의 4%라고 하자.

이때 유효낙차가 고저차의 몇 퍼센트인지 골라 본다.

정리

앞 문제의 정답은 96%다. 유효낙차는 고저차에서 손실을 뺀 값이다.

양수발전 효율은 발전 전력량을 양수 전력량으로 나눈 값이다.

효율은 발전에서 곱하고 양수에서 나눈다는 점을 기억한다.

답안에는 식 유도 과정과 단위를 함께 적는다. 이것으로 설명을 마친다.