تحلیل، انرژی، اگزرژی اقتصادی و زیست محیطی سامانه چند تولیده خورشیدی مبتنی بر ریفورمر بخار متان و الکترولیز PEM

در این پژوهش یک سامانه چند تولیده خورشیدی ریفورمینگ بخار متان الکترولیز PEM جهت تولید همزمان برق، گرمایش، سرمایش و هیدروژن، طراحی، مدلسازی و تحلیل شده است. ارزیابی سامانه بر پایه ی تحلیل های انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی انجام گرفت تا عملکرد، کلی هزینه تولید و پایداری سیستم تعیین شود. نتایج نشان داد که با افزایش دمای ورودی به توربین گازی از ۸۰۰ تا ۱۲۰۰°C، بازده کلی انرژی از ۴۷ به ۴۸.۶ و بازده اگزرژی از ۳۹ به ۴۱ افزایش یافته است. هزینه تراز شده انرژی (LCOE) از ۰.۱۶ دلار کیلووات ساعت (USD/kWh) به ۰.۱۳ دلار کیلووات ساعت کاهش یافته و هزینه کل واحد محصولات (UTC) نیز از ۲۴.۸ دلار/گیگاژول (USD/GJ) به ۲۴.۵ دلار/گیگاژول کاهش یافته است. نتایج نشان داد نسبت تراکم کمپرسور (PR) بهینه در بازه ی ۶ تا ۸ و دمای ریفورمر بهینه در محدوده ی ۷۰۰ تا ۷۵۰°C قرار دارد. از منظر زیست محیطی، سامانه قادر به کاهش قابل توجه انتشار CO۲ در مقایسه با سیستم های فسیلی بوده و دوره بازگشت سرمایه آن ۷ سال برآورد گردید. بنابراین استفاده از انرژی خورشیدی متمرکز در ترکیب با فرایندهای ریفورمینگ و الکترولیز می تواند راهکاری اقتصادی، کم کربن و پایدار برای تولید همزمان انرژی و سوخت پاک فراهم نماید.

Keywords:

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