طراحی و آنالیز انرژی، اگزرژی و اقتصادی سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده فوق سرد (SCAES)

در این پژوهش با استفاده از تحلیل های انرژی، اگزرژی و اقتصادی یک واحد CAES فوق سرد به منظور تولید برق و انرژی سرمایشی در زمان اوج مصرف مورد بررسی قرار گرفته است و راندمان انرژی و دوره بازگشت سرمایه در شرایط کارکردی متفاوت محاسبه شده است. برای این منظور یک کد کامپیوتری در نرم افزار متلب توسعه داده شده که معادلات مربوطه را به روش تکرار با گام زمانی مناسب حل نموده است. نتایج نشان داد که با افزایش مراحل تراکم و انبساط، راندمان انرژی بهبود میابد اما تاثیر افزایش مراحل تراکم بیشتر است. از طرفی با افزایش مراحل تراکم دوره بازگشت سرمایه سیستم کاهش یافته و با افزایش مراحل انبساط دوره بازگشت سرمایه سیستم زیاد می شود. استفاده از رگلاتور قبل از اکسپندر راندمان را کاهش می دهد، اما به منظور تامین یکنواختی تولید انرژی و برخی محدودیت های عملیاتی استفاده از رگلاتور به خصوص برای فشارهای بالای ذخیره سازی ضروری است. با بررسی اتلاف حرارتی مخزن هوای فشرده مشخص شد زمانی که دمای هوای ورودی به مخزن با دمای محیط برابر باشد، بیشترین راندمان کاری حاصل خواهد شد و تغییر چندانی در هزینه سیستم بوجود نمی آید. در بررسی یک نمونه حقیقی که توان خروجی ۹۰۰ کیلووات را طی مدت زمان ۴ ساعت تامین می کند، مشخص شد برای متوسط قیمت برق مصرفی بیشتر از ۱۰ سنت به ازای هر کیلوات ساعت، دوره بازگشت سرمایه سیستم پیشنهادی به کمتر از ۱۵ سال می رسد. دوره بازگشت سرمایه برای متوسط قیمت برق مصرفی ۱۵ سنت به ازای هر کیلووات ساعت، بدون درنظر گرفتن نرخ تورم ۸ سال پیشبینی شده اما بر اساس روش ارزش خالص فعلی پس از گذشت ۱۱ سال، سیستم پیشنهادی به سوددهی می‎رسد.

Keywords:

ذخیره انرژی هوای فشرده , راندمان انرژی , راندمان اگزرژی , دوره بازگشت سرمایه , ارزش خالص فعلی