소스 데이터
TP#37: 9/85
태양열 이해하기
호레이스 맥크라켄, 조엘 고르데스 지음
- 기술 검토자
- 다니엘 던햄
- 자크 르 논망
- 대럴 G. 피펜
발행자: VITA 1600 Wilson Boulevard, Suite 500 Arlington, Virginia 22209 USA 전화: 703/276-1800 * 팩스: 703/243-1865 인터넷: pr-info@vita.org
머리말
이 문서는 개발도상국 사람들이 관심을 가질 만한 특정 최첨단 기술을 소개하기 위해 기술 지원 자원봉사자(Volunteers in Technical Assistance)가 발행한 시리즈 중 하나입니다. 이 논문은 사람들이 자신의 상황에 적합한 기술을 선택하는 데 도움이 되는 지침으로 사용되도록 만들어졌습니다. 이는 구성 또는 구현 세부 사항을 제공하기 위한 것이 아닙니다. 특정 기술이 자신의 요구 사항을 충족하는 것으로 판단되면 추가 정보 및 기술 지원을 위해 VITA 또는 유사한 조직에 문의하는 것이 좋습니다.
이 시리즈의 논문은 거의 전적으로 VITA Volunteer 기술 전문가가 순전히 자발적으로 작성, 검토 및 설명했습니다. 약 500명의 자원봉사자가 처음 발행된 100개의 타이틀 제작에 참여했으며, 약 5,000시간의 시간을 투자했습니다. VITA 직원에는 편집자로 Maria Giannuzzi, 조판 및 레이아웃을 담당하는 Suzanne Brooks, 프로젝트 관리자로 Margaret Crouch가 포함되었습니다.
이 논문의 저자인 VITA 자원봉사자 Horace McCracken은 캘리포니아 주 Alturas에 있는 McCracken Solar Company의 사장입니다. 공동 저자인 VITA 자원봉사자 Joel Gordes는 현재 코네티컷 주 태양광 모기지 보조금 프로그램의 태양광 설계 분석가입니다. 리뷰어들도 VITA 자원봉사자들입니다. Daniel Dunham은 VITA 및 AID를 위한 태양광 및 대체 에너지원에 대한 컨설팅을 수행했습니다. 그는 인도, 파키스탄, 모로코에서 살면서 일했습니다. Dunham 씨는 또한 AID를 위한 태양열 스틸에 대한 최첨단 조사를 준비했습니다. Jacques Le Normand는 캐나다 퀘벡에 있는 Brace Research Institute의 부소장으로 재생 에너지를 연구하고 있습니다 . 그는 태양열 수집가와의 작업을 감독했으며 태양열 및 풍력 에너지와 보존에 관한 여러 출판물을 저술했습니다. Darrell G. Phippen은 애리조나 주 스코츠데일의 Food for the Hungry에서 일하는 기계 엔지니어이자 개발 전문가입니다.
VITA는 개발도상국의 기술 문제에 종사하는 사람들을 지원하는 민간 비영리 조직입니다. VITA는 개인과 그룹이 자신의 상황에 적합한 기술을 선택하고 구현할 수 있도록 돕기 위한 정보와 지원을 제공합니다. VITA는 국제 문의 서비스, 전문 문서 센터, 컴퓨터화된 자원 봉사 기술 컨설턴트 명단을 유지 관리합니다. 장기 현장 프로젝트를 관리합니다. 다양한 기술 매뉴얼과 논문을 출판하고 있습니다. 일반적인 VITA 서비스 또는 이 문서에 제시된 기술에 대한 자세한 내용은 1815 North Lynn Street, Suite 200, Arlington, Virginia 22209 USA로 VITA에 문의하세요.
소개
지구 물의 97%는 바다에 있습니다. 나머지 3% 중 5/6은 기수이고 담수는 5%에 불과합니다. 그 결과, 많은 사람들이 적절하고 저렴한 식수 공급을 받지 못하고 있습니다. 이는 기존 물 공급 주변의 인구 집중, 한계 건강 상태 및 일반적으로 낮은 생활 수준으로 이어집니다.
태양열 증류는 물을 정화하기 위해 간단한 장비에서 태양열을 직접 사용합니다. 일반적으로 태양열 증류기라고 불리는 이 장비는 주로 투명한 유리 덮개가 있는 얕은 분지로 구성됩니다. 태양은 대야의 물을 가열하여 증발을 일으킵니다. 수분이 상승하고 덮개에 응축되어 수집 통으로 흘러 들어가 염분, 미네랄 및 세균을 포함한 대부분의 기타 불순물이 남습니다.
효과적이고 오래 지속되는 태양광 발전 시설을 구축하는 것은 다소 비용이 많이 들 수 있지만, 적절하게 구축, 운영 및 유지 관리된다면 합리적인 비용으로 정제수를 생산할 수 있습니다.
이 논문은 주로 가족 및 기타 소규모 사용자를 위한 식수 공급업체인 소규모 유역형 태양광 스틸에 중점을 둡니다. 지금까지 개발된 모든 태양광 스틸 설계 중에서 세면기형이 가장 경제적입니다.
태양열 증류의 역사
증류는 오랫동안 소금물을 마실 수 있게 만들고 멀리 떨어진 곳에서 물을 정화하는 방법으로 여겨져 왔습니다. 이미 기원전 4세기에 아리스토텔레스는 불순한 물을 증발시킨 다음 이를 응축하여 식수로 사용하는 방법을 설명했습니다.
PI Cooper는 태양열 증류기의 개발과 사용을 문서화하려는 노력에서 아라비아 연금술사가 16세기에 식수를 생산하기 위해 태양열 증류를 사용한 최초의 사람들이라고 보고했습니다. 그러나 장치에 대한 최초의 문서화된 참조는 1742년 이탈리아의 Nicolo Ghezzi에 의해 작성되었지만 그가 개념 단계를 넘어 실제로 장치를 제작했는지 여부는 알려지지 않았습니다.
최초의 현대식 태양광 발전 시설은 1872년 찰스 윌슨(Charles Wilson)에 의해 칠레의 라스 살리나스(Las Salinas)에 건설되었습니다. 그것은 경사진 유리 덮개와 검은색 목재로 만든 64개의 물통(총 4,459제곱미터)으로 구성되었습니다. 이 시설은 광산 작업에 종사하는 동물에게 물(하루 20,000리터)을 공급하는 데 사용되었습니다. 이 지역이 철도로 외부로 개방된 후 시설이 노후화되었지만 최초 건설 후 40년이 지난 1912년까지 여전히 운영되었습니다. 이 디자인은 그 이후 제작된 대부분의 증류기의 기초를 형성했습니다.
1950년대에는 태양열 증류에 대한 관심이 다시 부각되었고, 사실상 모든 경우에 목표는 대규모 중앙 집중식 증류 플랜트를 개발하는 것이었습니다. 캘리포니아에서는 하루에 100만 갤런, 즉 3,775입방미터의 물을 생산할 수 있는 공장을 개발하는 것이 목표였습니다. 그러나 약 10년 후, 전 세계 연구자들은 대규모 태양열 증류 플랜트가 연료 연소 플랜트와 경쟁하기에는 너무 비싸다는 결론을 내렸습니다. 그래서 연구는 더 작은 태양열 증류 공장으로 옮겨졌습니다.
1960년대와 1970년대에는 14개국에 38개의 공장이 건설되었으며, 용량은 하루 수백 리터에서 약 30,000리터에 이릅니다. 이 중 약 3분의 1은 자재 결함으로 인해 해체되거나 버려졌습니다. 이 규모 범위의 어떤 것도 지난 7년 동안 건설된 것으로 보고되지 않았습니다.
지역사회 규모의 발전소에 대한 낙담이 커짐에도 불구하고 캘리포니아의 McCracken Solar Company는 주거용 태양열 스틸을 판매하려는 노력을 계속했습니다. 소규모 주거용 주택에 대한 세계적 관심이 커지고 있으며, 이제 유가가 1960년대보다 10배나 올랐기 때문에 대규모 주택에 대한 관심이 다시 살아날 수도 있습니다.
현재 태양열 증류는 대규모 중앙 발전소의 석유연소 담수화와 경쟁할 수 없지만 석유 공급이 고갈되는 시점인 향후 100년 이내에 확실히 실행 가능한 기술이 될 것입니다. 그날이 오면 가장 먼저 떠오르는 질문은 “어떤 태양열 증류 방식이 가장 좋은가?”이다. 한편, 식수를 운반하는 거의 모든 사람은 거리에 관계없이 태양열 스틸을 사용하는 것이 경제적으로 더 나을 것입니다.