난양 공과대학교(Nanyang Technological University)는 전기를 생산하기 위해 조력에너지를 개발하는 가능성을 테스트(test)하기 위해 싱가포르(Singapore) 최초의 조력터빈시스템을 설치하여왔다.
센토사 개발공사(Sentosa Development Corporation)와의 협력 하에 수행된 새로운 조력터빈 테스트 베드(test bed)는 난양공과대학교 에너지연구소 출신 공학자들에 의해 설계되고 제작되었으며, 설치도 되었다.
조력에너지는 싱가포르에서는 완벽하게 새로운 영역이다. 재생에너지 발전원천으로서 조력에너지의 주요 장점은 풍력에너지와 태양광 에너지와는 달리 조류의 순환주기가 예측 가능하다는 것이다. 사실 풍력발전기술와 태양광 발전기술은 기후변화 또는 기후변동에 매우 민감하다.
난양공과대학교의 조력터빈 시스템은 테스트 베드에 장착된 두 개의 저수용 터빈으로 구성되어 있다. 이 시스템은 지역 조건에 맞게 최적화되어 있다. 전형적인 터빈과 비교해서 특별히 프로토타입(prototype)으로 설계된 난양공과대학교 조력터빈들은 낮은 수상속력에도 불구하고 높은 효율성을 지닐 수 있다. 이는 싱가포르 해양에 자리를 잡은 터빈들과 비슷한 수준이다.
이러한 새로운 테스트 베드는 재생에너지를 위한 새로운 연구 방안을 제시할 것으로 예상된다. 특히, 싱가포르와 같은 자원이 한정된 국가를 위한 새로운 기술이 도입될 예정이다. 수집된 연구 데이터는 난양공과대학교로 하여금 싱가포르의 환경에 적합한 보다 혁신적인 터빈 개념을 개발할 수 있게 해줄 것이다.
운영되고 난 이후 그 다음해, 조력에너지 테스트베드는 저수용 조력에너지가 어떻게 효율적으로 개발되고 경작될 수 있는지 그리고 보다 저렴하고 보다 신뢰할 수 있게 만들 수 있는지를 설명할 것이다. 이상의 테스트베드에 의해 생산된 에너지는 센토사 보드워크 터빈 전시회(entosa Boardwalk Turbine Exhibit)에서 전등에 전력을 공급하기 위해 사용되었다. 대중들에게 소개된 이번 전시회 ? 센토사 지속가능성 계획안의 일환임 ? 는 조력에너지에 대한 정보를 가지게 될 것이며, 작은 조력터빈 프로토타입을 보여주고 있다.
센토사 개발공사의 최고경영자인 Mike Barclay 사장은 이에 대해 “센토사는 지속가능한 관광업을 촉진하는 데 심도 있는 몰입을 하고 있다. 우리들의 몰입의 주요한 측면 중 하나는 센토사를 새로운 녹색 기구 및 기술을 위한 테스트베드로서 개시할 것이라는 점이다. 특히, 이것은 싱가포르 전역에 폭넓은 채택을 하기 위해 규모를 키울 수 있는 기술이다. 난양공과대학교와 함께 한 이러한 협력은 흥미로운 프로젝트(project)였다. 왜냐하면, 이는 대체에너지 원천으로서 조력발전기술의 잠재력을 실험하여 왔다”고 언급했다.
ERI@N社의 최고경영자인 Subodh Mhaisalkar 교수는 이러한 혁신기술에 대한 투자가 재생에너지 옵션을 탐색하고자 하는 싱가포르의 몰입을 보여주는 것이라고 말했다. 이는 싱가포르가 수자원 관련 기술 분야에 참여하고 있는 새로운 기업들을 어떻게 개발하여 왔는지를 보여주고 있다.
좀 더 구체적으로 Mhaisalkar 교수는 “조력에너지가 싱가포르에서 실행 가능하다는 것을 증명하는 것외에도 이번 테스트베드는 조력터빈이 어떻게 낮은 수준의 조류와 전형적인 열대 해양환경 속에서도 조절될 수 있는지와 관련된 중요한 연구 데이터를 제공하게 될 것이다. 좀 더 중요한 것은 이 데이터가 우리들로 하여금 미래의 조력터빈시스템을 위한 설계를 개선하게 해줄 것이라는 점이다. 그 결과, 싱가포르와 같은 자원이 부족한 국가에서 재생에너지의 새로운 영역을 이끌어가고 있다”고 언급했다.
테스트베드에 설치된 두 개의 조력터빈이 매 시간마다 수천 와트(watt)의 에너지를 생산하기 위해 조류를 통해 에너지를 추출하게 될 것이다. 이는 가구에 설치된 70개의 형광등에 전력을 공급할 수 있을 것이다. 한 개의 형광등당 15와트의 전기가 필요하다.
센토사 보드워크는 조력발전기술 테스트베드를 위한 가장 이상적인 위치이다. 왜냐하면, 보드워크 인근 몇 개의 장소는 높은 조류를 가지고 있기 때문이다. 좁은 통로에 수자원을 이동시키고 수속을 강화시킬 수 있는 인근 다리에 콘크리트(concrete)로 된 기둥 때문에 이러한 높은 조류가 생기는 것이다.
측정 가능한 센토사의 조력터빈 테스트베드는 다수의 풍력터빈의 설치를 가능하게 해줄 것이며, 새롭고 혁신적인 조력터빈 개념을 평가하기 위해 난양공과대학교에서 사용하고 있다.
NTU and Sentosa launch Singapore's first tidal turbine system at Sentosa Boardwalk
Nanyang Technological University (NTU) has built Singapore's first tidal turbine system to test the viability of tapping tidal energy to generate electricity here.
The new tidal turbinetest bed, set up in collaboration with the Sentosa Development Corporation (SDC), was designed, built and installed by NTU engineers from the Energy Research Institute at NTU (ERI@N).
Tidal energy is a completely new field in Singapore. Its key advantage as a renewable energy source is that tidal cycles are predictable, unlike conventional wind and solar energy, which are highly susceptible to weather fluctuations.
The NTU tidal turbine system consists of two low-flow turbines mounted on the test bed, optimised for local conditions. Compared to typical turbines, these specially designed prototypes are able to work at higher efficiency despite low water speeds, similar to those found in Singapore's waters.
This new test bed is expected to open up new research avenues for renewable energy, especially for resource-scarce countries such as Singapore. The research data gathered will allow NTU to develop more innovative turbine concepts to cater to Singapore's environment and beyond.
This is the NTU-designed low-flow turbine blade for the tropics and waters around Singapore. Credit: Nanyang Technological University
In the next year of operation, the tidal energy test bed will demonstrate how low-flow tidal energy can be harnessed efficiently, and made cheaper and more reliable. The energy produced by the test bed is used to also power the lights at the Sentosa Boardwalk Turbine Exhibit. Open to the public, the informative exhibition which is part of the Sentosa Sustainability Plan, will have information about tidal energy and showcases a miniature tidal turbine prototype.
Mr Mike Barclay, Chief Executive Officer of SDC, said: "Sentosa is deeply committed to promoting sustainable tourism. One key aspect of our commitment is to open up Sentosa as a test-bed for new green initiatives and technologies, particularly those that can be scaled up for wider adoption across Singapore. This collaboration with NTU has been an exciting project, as it has demonstrated the potential of tidal flow as an alternative energy source."
Professor Subodh Mhaisalkar, Executive Director of ERI@N, said investment in such emerging technologies is a demonstration of Singapore's commitment to explore renewable energy options, much like how the country has developed its renowned expertise in water technologies.
"Apart from proving that tidal energy is feasible in Singapore, the test bed will also provide important research data on how the turbine handles local low-flow currents and the tropical marine environment," Prof Mhaisalkar said. "More importantly, the data will allow us to improve our designs for future turbine systems, leading to new avenues of renewable energy in resource-scarce countries such as Singapore."
The two turbines installed at the test bed extracts energy from tidal currents to generate up to a thousand watts of energy per hour combined, which could power about 70 fluorescent light bulbs (15 watts per bulb) typically found in households.
The Sentosa Boardwalk is an ideal location for a tidal power test bed, as it has high tidal currents several locations near the Boardwalk, due to concrete pillars at the adjacent bridge which funnel water into a narrow channel and amplifies water speed.
This scalable test bed at Sentosa allows for the installation of multiple turbines and will be used by NTU to assess newer and more innovative turbine concepts.
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