에너지 및 환경 기술

에너지 및 환경 기술

이산화탄소 배출을 줄이고자 하는 노력에 힘입어 에너지를 획득, 저장 및 사용하기 위한 새로운 기술의 개발이 지난 몇 년간 빠른 속도로 진행되었습니다. 많은 산업화 국가에서는 이미 연간 필요한 전력의 상당 부분을 재활용 에너지로부터 수급하고 있으며, 그 비율은 점점 늘어나는 추세입니다. 그럼에도 불구하고 화석 연료(석탄 및 천연 가스)와 원자력 에너지를 통한 전력 공급은 향후 몇 년간 전세계적으로 계속 늘어날 것입니다.

Effizienz steigern

당사의 목표: 혁신을 가능하게 하다

재생 전기는 특히 풍력, 태양열 또는 바이오매스를 통해 생산됩니다. 잉여 전력은 배터리 셀, 양수식 발전소 또는 녹색수소로의 변환을 통해(많은 경우 VDM Metals 소재를 사용해) 저장됩니다. 이외에도 연료 전지, 하수 정화작업 또는 공학 매연의 황성분 제거 등 VDM Metals 합금은 많은 응용 분야에서 환경 및 기후 친화적 기술을 실현시키는데 중추적인 역할하고 있습니다. 기존의 전기 생산에서는 발전소의 효율성 비율을 높여 효율성을 높이는 것이 중요시되었습니다. 이러한 경우에도 니켈 합금 및 특수 합금이 종종 결정적인 역할을 합니다.

에너지 및 환경 기술 영역에서 사용되는 주요 합금은 다음과 같습니다

 

연락처

VDM Metals Mitarbeiter
Thomas JosefiakVice President Sales - Chemical Process Industry vCard
RouteVDM Metals International GmbHPlettenberger Str. 258791 Werdohl
Volker Wahl
Volker WahlApplication Engineering CPI vCard
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수소

기후 중립적으로 생산된 수소는 전세계적인 에너지 전환 상황에서 주요한 요소 중 하나입니다. 산업용 원료, 연료 전지 또는 합성 에너지원을 위한 기본 원료로 사용됩니다. 그러나 수소를 처리하기 위해서는 금속 소재에 엄격한 요건이 적용됩니다. 그 결과 소재는 일부는 새로 개발하고, 일부는 이미 개선하고, 전체적으로 특성화해야 합니다. 왜냐하면 수소가 금속으로 확산되면 금속의 견고성, 유연성 및 수명이 단축될 수 있기 때문입니다. VDM Metals는 이미 에너지원이자 기후 친화적인 연료인 수소의 생산, 저장, 운송 및 사용에 혁신적인 기술 접근 방식을 지원하고 있습니다. 순수니켈은 VDM® Nickel 201 소재의 스트립 형태로 알칼리 전기 분해의 음극 생성에 사용됩니다. VDM® Alloy 602 CA, VDM® Alloy 601 또는 VDM® Alloy 699 XA와 같이 전통적인 영역에서 이미 입증된 고온 물질들은 다양하게 사용 가능합니다. 이 물질들은 기존에는 회색 수소 생산과 같은 분야에서 사용되었습니다. 이러한 소재들이 투입 가능한 또 하나의 흥미로운 적용 영역은 수소와 이산화탄소로부터 합성가스를 생산하는 Water-Gas-Shift 반응 분야입니다. 이러한 합성가스에서는 피셔 트롭쉬 절차 등을 통해 화학 산업에서 사용되는 주요 원료나 합성 연료 등을 얻을 수 있습니다. VDM® Alloy 36은 낮은 열 확장 계수를 특징으로 하며 액체 수소의 운송 및 보관에 적합합니다.

 

 

연료 전지/전기 분해

수소는 지속가능한 에너지원으로 미래를 위해 중요한 역할을 수행합니다. 따라서 수소의 생산과 사용은 중요한 역할을 하게 됩니다. 이와 관련해 VDM Metals는 다양한 공정을 위해 적합한 소재들을 제공합니다. 먼저, 고온 물 전기분해용 소재: 해당 전해 전지(Solid Oxid Elektrolyzer Cell, SOEC)는 전기와 물로부터 귀중한 수소를 생성합니다. 이는 재생 전기를 사용하기 때문에 매우 기후 친화적입니다. 고체 산화물 연료전지(Solid Oxid Fuel Cell, SOFC)는 이와 정반대의 방식으로 작동합니다: 고체 산화물 연료전지는 수소와 산소로부터 전기에너지를 생성합니다. 효율이 약 85%인 고체 산화물 연료전지는 그 크기로 인해 건물, 제조업, 무역 및 공장과 같은 분산 에너지 공급에 매우 적합합니다. 이 전지는 일반적으로 수소, 바이오 가스 또는 천연 가스와 함께 유연하게 작동할 수 있습니다. VDM Metals는 VDM® Crofer 22 H 및 VDM® Crofer 22 APU를 통해 연료전지 및 전해 전지에 적합한 소재를 개발하였으며, 이 소재는 현재 전세계적으로 벤치마크가 되었습니다.

태양열 발전소(Concentrating Solar Power, CSP)

태양 에너지를 이용해 전기를 생산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 태양열 패널은 가장 널리 사용되는 방식으로 개인적 또는 상업적으로 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 하지만 이외에도 다른 방법들이 있습니다. 이러한 방법은 연 일조량이 3,000시간이 넘는 지역(스페인 남부, 북아프리카 또는 미국 캘리포니아주)에서 가능합니다. 여기에서는 태양열 발전소가 사용됩니다. 이 발전소는 수천 개의 거울을 이용해 태양광선을 열 오일, 증기 또는 액체 소금과 같은 열 전달 매체에 의해 광선이 흡수되는 파이프라인 시스템에 집중시킵니다(솔라리시버). 증기는 열교환기를 통해 발전기와 함께 증기 터빈을 구동하여 녹색 전기를 생산합니다. CSP 발전소 형태 중 하나는 태양탑 발전소입니다. 여기에서는 거울들이 가장 높은 지점에 흡수기가 있는 탑을 둘러싸고 있습니다. 파이프 시스템은 최대 섭씨 1,000도까지 가열될 수 있습니다. 부분적으로 부식성이 매체들과 높은 온도로 인해 VDM® Alloy N06230 또는 VDM® Alloy 625와 같은 고온 물질이 사용되어야 합니다.

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다중 크리스탈 태양 전지

개인, 기업 및 공공기관에서 모두 태양열 에너지 붐이 일고 있습니다. VDM® Alloy N08120과 같은 VDM Metals의 소재는 전지에 직접 사용되지 않고 다결정질 태양 전지의 생산에 사용됩니다. 여기에는 기본 물질인 실리카가 섭씨 1,000도 이상으로 온도가 상승하는 매우 복잡한 생산 공정을 거칩니다.

바이오매스에서 에너지 생산

바이오매스는 고체, 액체 및 가스 형태로 전기 및 열생성 또는 바이오 연료 생산에 사용됩니다. 이는 석탄 또는 천연가스와 같은 화석연료와 비교하여 이산화탄소 배출이 적습니다. 바이오매스에서 얻은 물질들을 소재 순환으로 되돌려 보내는 작업은 가공과 이러한 공정이 진행되는 시설에 있어서도 매우 까다로운 작업입니다.  한편으로 진행 중인 공정에서 예를 들어 전기를 생산하는 데 사용할 수 있는 가스가 생성되며, 다른 한편으로 인과 같이 귀중한 자원이 회수되어 소재 주기에 다시 추가될 수 있습니다. 이러한 시설에는 열, 압력 및 산화에 강한 저항성을 지닌 소재들이 필요합니다. VDM Metals는 다양한 소재들을 제공하여 파트너들이 대체 에너지 개발 및 확장할 수 있도록 합니다. 사용되는 공정 중 하나는 젖은 덩어리를 합성 가스로 분해되는 초임계수로 가열하여 하수 슬러지를 재활용하는 것입니다. 이러한 공정을 통해 미네랄, 중금속염 및 인 등 하수 슬러지의 모든 고형분이 활용됩니다. 이와 같은 현대적인 공정에서도 VDM® Alloy 602 MCA와 같은 VDM Metals의 특수 소재들을 필요로 합니다.여기에서는 600도 이상의 온도와 250bar 이상의 압력이 필요합니다.

지상 연결라인

특히 해상 풍력발전단지에서 생산되는 전기는 종종 장거리로 전달되어야 합니다. 이때 많은 전력량으로 인해 고압 라인이 가열되며, 새깅이라고 불리는 지연 현상이 나타납니다. VDM® Alloy 36 Powerline은 이러한 현상을 방지할 수 있습니다. 이 고성능 소재는 기계적 강도가 높고 4배 감소한 열팽창 덕분에 전달되는 전력을 증가시킨다는 특징을 가집니다. 이는 전력공급에 있어 다음을 의미합니다: 강력한 전력 라인을 통해 전기 용량이 상승됩니다.

지하에서 얻은 열: 지열

지열은 딱딱한 지표면 아래에 존재하는 열에너지를 의미하여, 지표면 아래로 깊이 들어갈수록 더 뜨거워집니다. 이러한 자연적 지열을 활용하는 공정과 사용 방법에는 여러 가지가 있습니다. 생성된 전기를 사용하기 위해 지열발전소가 설립됩니다. 여기에서는 가압 상태의 뜨거운 물이 지하 대수층에서 파이프로 위로 펌핑됩니다. 일반적인 깊이: 3,000m ~ 5,000m. 100미터당 약 섭씨 3도의 온도가 상승됩니다. 물은 지면에서 열 운반체에게 열을 배출하고, 열 운반체는 증발하여 발전기와 함께 터빈을 구동시킵니다. 암석층의 성분과 높은 온도로 인해 긴 파이프와 펌프 시스템은 특수 소재를 필요로 합니다. VDM® Alloy 625와 같은 VDM Metals 소재는 여기에 완벽하게 적합합니다.

고정 터빈

고정 터빈의 고성능 재료에 대한 기술적 요구사항은 비행기 동력장치와 비견될 수 있습니다. 공정의 안전한 수행과 어셈블리의 효율성을 극대화하기 여기에서도 니켈합금의 특수 성질을 필요로 합니다. VDM® Alloy 617, VDM® Alloy 75 및 VDM® Alloy C-263은 고정 가스 터빈의 다양한 부품들에 사용될 수 있습니다. 여기에는 연소실, 링, 실링 부품 및 조립 부품을 위한 사전 제작품 그리고 연소실에서 터빈으로 향하는 중간 영역이 포함됩니다.

Gas turbine rotor at workshop
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선박을 위한 공학 매연 황성분 제거

국제 선박 협회 IMO의 까다로운 규정을 준수하기 위해서는 선박가스 정화작업이 반드시 필요합니다. 공학 매연 정화시설은 선박이 배출하는 산화가스를 제거하고 공기 및 환경을 정화하는데 필요한 경제적이고 친환경적인 해결책입니다.

하수 정화작업

니켈 구리 또는 니켈 망간 합금 재질의 철망은 하수 정화와 살균을 위한 촉매제의 역할을 합니다. 그 효과는 고객이 직접 표면처리를 실시한 후 또는 합금 조합을 통해 나타납니다.

원자력 에너지

원자력 에너지는 종종 중간기술로 간주됩니다. 원자력 에너지 생산에 있어 안전과 확실성은 가장 중요한 원칙입니다. VDM Metals는 설비 건축, 연소 물질의 재처리 또는 정비 및 보수 분야 모두에서 적절한 소재 컨셉트를 제공합니다. VDM® Alloy 690, VDM NeutroShield® 또는 VDM FM 52i®는 일반적으로 발전소 건설 및 재처리 과정에서 사용됩니다. VDM Metals는 고객의 요구사항 따라 개별 제품에 대한 광범위한 테스트 및 점검을 실시하고 있습니다. 이를 통해 요구되는 기계적 특성의 준수뿐 아니라 요구되는 부식 특성의 준수 여부가 매우 정확하게 검사되고 보장될 수 있습니다. 이러한 방식으로 안전하고 확실한 원자력 에너지 생산에 기여하고 있습니다.

Kernenergie

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