In this paper, the commercial feasibility of trigeneration, producing heat, power, and hydrogen (CHHP) and usingbiogas derived from macroalgae (i.e., seaweed biomass feedstock), are investigated. For this purpose, a commercial scaletrigeneration process, consisting of three MW solid oxide fuel cells (SOFCs), gas turbine, and organic Rankine cycle, is designedconceptually and simulated using Aspen plus, a commercial process simulator. To produce hydrogen, a solid oxide fuel cellsystem is re-designed by the removal of after-burner and the addition of a water-gas shift reactor. The cost of each unit operationequipment in the process is estimated through the calculated heat and mass balances from simulation, with the techno-economicanalysis following through. The designed CHHP process produces 2.3 MW of net power and 50 kg hr-1 of hydrogen with anefficiency of 37% using 2 ton hr-1 of biogas from 3.47 ton hr-1 (dry basis) of brown algae as feedstock. Based on these results, arealistic scenario is evaluated economically and the breakeven electricity selling price (BESP) is calculated. The calculated BESPis ¢10.45 kWh-1, which is comparable to or better than the conventional power generation. This means that the CHHP processbased on SOFC can be a viable alternative when the technical targets on SOFC are reached.
이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의전력과 50 kg hr-1의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh-1로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다.