چکیده مطلب
تحلیل و بهینه سازی چند هدفه شهرک انرژی و آلایندگی نزدیک به صفر در ایران
چکیده:
هدف این رساله تأمین کمبود انرژی احتمالی در کشور و تأمین نیازهای یک منطقه شامل (آب آشامیدنی، گرمایش و سرمایش و توان مصرفی) از سیستمهای تجدیدپذیر است که دارای آلایندگی بسیار پایینی باشد. استفاده از سیستمهای تولید منطقهای ترکیبی به دلیل انعطافپذیری و بهرهوری بیشتر انرژی و همچنین از نظر انتشار آلایندگی، مزایای بسیاری را برای ساختمانها، عمدتاً مسکونی فراهم میکند. در این رساله، نیازهای یک شهرک در تهران با استفاده از نرمافزار شبیهسازی گذرا (که یک ابزار قدرتمند و واقعی میباشد)، مدلسازی میشود. یک سیستم گرمایش، سرمایش و تولید برق ترکیبی مبتنی بر حلقهی خورشیدی (متشکل از پنلهای حرارتی فتوولتائیک، سیستم ذخیرهی گرما و پمپها)، بلوک توان (متشکل از میکروتوربین گاز) و حلقهی گرمایش و خنککننده (متشکل از چیلر، مبدلهای حرارتی و رادیاتورها) در یک روش پویا پیشنهاد و مورد مطالعه قرار گرفته است. پیشتر نیز، بهمنظور یافتن آرایش مناسب، سیستم تولید سهگانههای مختلف در 4 سناریو مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار گرفتهاند. این سیستم به روشی دقیق و هوشمند مدلسازی شده است و شامل کنترلکنندههای زیادی در مسیر جریان برای هدایت بخار بوده که تحت تأثیر دمای محیط میباشد. مدلسازی جامع در نرمافزار ترنسیس بر اساس انرژی، اقتصادی، اگزرژی و دیدگاههای زیستمحیطی انجام شده است. استفاده نکردن از باتری بهعنوان ذخیرهساز انرژی و متصل به شبکه بودن سیستم، یکی از عوامل مهم در پایداری فنی و اقتصادی سیستم پیشنهادی میباشد. نتایج نشان میدهد که سیستم هوشمند پیشنهادی تمام نیازهای گرمایش، سرمایش و برق ساختمان را در یک سال تأمین میکند. همچنین، مقادیر دما و تابش، پتانسیل بالای استفاده از سیستم خورشیدی را برای استفاده در شهر مورد مطالعه نشان میدهد. سیستم انرژی با شبکه مبادلهی برق میکند و میتواند تجهیزات کمکی را در سیستم تولید سهگانهی پیشنهادی به حرکت دربیاورد و تمام تقاضای برق ساختمان را نیز تأمین میکند. علاوهبراین، برای جبران هزینههای انرژی ساختمان، میتوان سالانه توان اضافی 32/715 کیلوواتساعت را به ازای هر واحد، به شبکه فروخت. با استفاده از برنامه، استفاده از لوازم برقی خانگی باعث کاهش مصرف برق به ترتیب به میزان 58% و 47% در تابستان و زمستان میشود. نتایج اقتصادی نشان میدهد در شرایط اقتصادی ایران، بهمنظور افزایش توجیه اقتصادی، میبایست یا قیمت فروش برق تجدیدپذیر افزایش یابد و یا نرخ بهره کاهش یابد. همچنین هزینهی محصول تولیدی در سیستم پیشنهادی در طول یک سال 36/8 یورو در هر مگاواتساعت میباشد. همچنین، آنالیز ماهانهی سیستم نشان میدهد که حداکثر میزان انتشار آلایندگی و بازده برابر 12/0 تن در مگاواتساعت و 34 درصد است که به ترتیب در دی ماه و مرداد ماه حاصل میشود. علاوهبراین، ظرفیت سرمایشی 4906 کیلوواتساعت، پتانسیل بسیار زیاد چیلر دواثره در بازیابی گرمای اتلاف را نشان میدهد.