This study proposes a liquid air supply chain of a cold storage system, delivering wasted liquefied natural gas (LNG) cold energy to a cold storage system with liquid air. The liquid air is utilized in the cold storage system for a cold energy delivery and a distributed generation. LNG cold energy is used in an air liquefaction system to store energy in liquid air. The produced liquid air is transported to a cold storage system by trucks. In the cold storage system, liquid air delivers the cold energy for the refrigeration, and vaporized air generates electricity by passing through an expander. Processes of the air liquefaction system and a proposed system that utilizes liquid air are designed. The designed processes are evaluated in terms of thermodynamic and economic aspects. Subsequently, the results are compared with a conventional $NH_3/CO_2$ cascade refrigeration system. From the thermodynamic analysis, the air liquefaction system required 130 bar of air compression pressure and the proposed system required 100 bar of liquid air injection pressure. In the proposed system, 106 kW of power was generated. From the life-cycle cost (LCC) analysis, approximately 2–33% of LCC reduction was achieved in the proposed system, depending on the daily operation time. For a nominal operation time of 16 ~ 18 h/day, about 8–11% of LCC reduction was achieved. The sensitivity analysis for the cold storage systems indicated that the liquid air delivery was the dominant parameter.
본 연구는 액화천연가스 (LNG)의 버려지는 냉열을 액화공기를 이용해 냉동 창고에 전달하는, 냉동 창고에 대한 액화공기 공급망을 제안한다. 액화공기는 냉동 창고에서 냉열 전달 및 분산 발전의 목적으로 이용이 된다. LNG 냉열은 공기 액화 시스템에 사용되어 액화공기에 저장이 된다. 생산된 액화공기는 트럭을 통해 냉동 창고로 전달이 된다. 냉동 창고에서, 액화공기는 냉열을 전달하며, 기화된 공기는 팽창기를 발전하며 전력을 생산한다. 공기 액화 시스템과 액화 공기를 이용하는 냉동 창고인 proposed system의 공정을 설계하였다. 설계된 공정들을 열역학 및 경제적 측면에서 분석을 하였다. 분석 결과들은 기존의 $NH_3/CO_2$ 케스케이드 냉동 시스템과 비교가 되었다. 열역학적 분석 결과, 공기 액화 시스템은 130 bar의 공기 압축 압력을 필요로 하였고 proposed system은 100 bar의 액화공기 주입 압력을 필요로 하였다. Proposed system의 경우, 106 kW의 전력을 생산할 수 있었다. 생애주기비용 (LCC) 분석결과, 냉동 창고의 일일 작동 시간에 따라 proposed system에서 약 2-33%의 LCC 감소를 달성 할 수 있었다. 통상적인 일일 작동시간인 16~18h/day의 경우, 약 8-11%의 LCC 감소를 달성 할 수 있었다. 민감도 분석 결과는 액화 공기 배달 거리가 중요한 변수임을 나타내었다.
