تحلیل انرژی اگزرژی و اقتصادی سامانه ترکیبی خورشیدی-ریفورمینگ برای تولید همزمان توان و هیدروژن

در این پژوهش یک سامانه ترکیبی انرژی مبتنی بر بهره گیری از منبع حرارتی خورشیدی و فرآیند ریفورمینگ بخار متان به منظور تولید همزمان توان الکتریکی و هیدروژن مورد تحلیل، انرژی اگزرژی و اقتصادی قرار گرفته است. مدل سازی سیستم بر پایه ی قوانین اول و دوم ترمودینامیک و در حالت پایا انجام شده و شاخص هایی مانند بازده انرژی، بازده اگزرژی، هزینه تراز شده انرژی (LCOE) و هزینه کل واحد محصولات (UTCP) در شرایط مختلف شدت تابش، دمای ریفورمر و نسبت بخار به کربن (SC) ارزیابی شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش شدت تابش خورشیدی از ۴۰۰ تا ۱۲۰۰ وات بر متر مربع، بازده انرژی از حدود به بیش از ۴۹ و بازده اگزرژی از ۴۲٪ به ۴۸ افزایش یافته در حالی که LCOE از ۰٫۱۸ به حدود ۱۲ دلار بر کیلووات ساعت کاهش یافته است. همچنین افزایش دمای ریفورمر از ۶۵۰ تا ۸۰۰ درجه سلسیوس موجب کاهش بازده های انرژی و اگزرژی به دلیل افزایش برگشت ناپذیری حرارتی و رشد LCOE تا حدود دلار بر کیلووات ساعت می شود. بررسی نسبت S/C نیز نشان داد که مقدار بهینه آن در بازه ۲ تا ۲٫۵ موجب بیشینه شدن بازده کل سامانه و کمینه شدن هزینه واحد محصول است. نتایج تحلیل ها اثبات می کند که ادغام فناوری خورشیدی با فرآیند ریفورمینگ بخار متان قادر است با افزایش راندمان ترمودینامیکی بازیافت حرارت و کاهش هزینه های تولید انرژی به عنوان یک راهکار کارآمد و پایدار در تولید همزمان برق و حامل های انرژی پاک مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords:

انرژی خورشیدی , تولید همزمان , سوخت , تحلیل انرژی , تحلیل اگزرژی