ارزیابی ترمودینامیکی یک سیستم تولید چندگانه بر مبنای انرژی خورشیدی و سوخت زیست‌گاز با استفاده از توربین گاز، چرخه تراکم مجدد کربن دی اکسید و آب شیرین کن چند اثره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این مطالعه، ارزیابی یک چرخه تولید چندگانه مبتنی بر انرژی خورشیدی جدید برای تولید توان، آب شیرین و گرمایش انجام می‌شود. این مطالعه یک سیستم تولید چندگانه انرژی خورشیدی، آب شیرین‌کن تقطیر چند اثره، چرخه توربین گاز و چرخه تراکم مجدد کربن دی اکسید را ارائه می‌کند. در این سیستم، زیست‌گاز به عنوان سوخت تجدیدپذیر در چرخه توربین گاز استفاده می‌شود.  نوآوری اصلی این تحقیق در ترکیب دو منبع انرژی تجدیدپذیر (خورشیدی و زیست‌گاز) برای ایجاد یک سیستم یکپارچه و بهینه است. برای شبیه‌سازی سیستم و ارزیابی عملکرد آن، از نرم‌افزار EES استفاده گردید. در ادامه بررسی اقتصادی و نیز تحلیل محیطی انجام شده است. در پایان به منظور  درک رفتار معیارهای عملکرد سیستم با پارامترهای طراحی، مطالعه پارامتری جامعی انجام شده است. تایج نشان می­دهد که سیستم تولید همزمان پیشنهادی می­تواند 2420 کیلو وات توان، 625/1 کیلوگرم بر ثانیه آب شیرین و 1/106 کیلووات گرمایش تولید کند. همچنین راندمان انرژی و اگزرژی کل سیستم تولید همزمان به ترتیب  92/60 و 42/53 درصد محاسبه شده است. همچنین آهنگ هزینه کلی و نرخ انتشار کربن دی اکسید به ترتیب برابر با $/kWh  75/38 و kg/MWh 9/170 است

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • مهاجر, محمد, فلاح, محسن, رحمانپور, مرتضی. ارزیابی انرژی و اگزرژی چرخه‌ی جدید تولید همزمان توان، گرمایش، سرمایش و آب‌شیرین‌کن به روش تقطیر چند مرحله‌ای و اسمز معکوس. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، 1401، د52، ش2، ص142-133.
  • Hashemian N, Noorpoor A. Assessment and multi-criteria optimization of a solar and biomass-based multi-generation system: Thermodynamic, exergoeconomic and exergoenvironmental aspects. Energy Conversion and Management. 2019;195:788-97.
  • Bellos E, Tzivanidis C, Antonopoulos KA. Parametric analysis and optimization of a solar assisted gas turbine. Energy Conversion and Management. 2017;139:151-65.
  • Metcalf L, Eddy HP, Tchobanoglous G. Wastewater engineering: treatment, disposal, and reuse. Vol. 4. New York: McGraw-Hill; 1991.
  • Wang S-s, Wu C, Li J. Exergoeconomic analysis and optimization of single-pressure single-stage and multi-stage CO2 transcritical power cycles for engine waste heat recovery: A comparative study. Energy. 2018;142:559-77.
  • Song J, Li X-s, Ren X-d, Gu C-w. Performance improvement of a preheating supercritical CO2 (S-CO2) cycle based system for engine waste heat recovery. Energy Conversion and Management. 2018;161:225-33.
  • علوی, سید محمود ابوالحسن, نوری, فاطمه, شکیب, سید احسان, غفوریان, محمد مصطفی. تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژتیکی ترکیب‌های مختلف چرخه توربین گازی و آب شیرین کن تبخیری چند مرحله‌ایمهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1397، د48، ش 4، ص37-29.
  • Shakouri M, Ghadamian H, Mohammadpour BF. Feasibility Study of Integrating Multi Effect Desalination and Gas Turbine Systems for Lavan Island Oil Refinery. 2012.
  • Hamrang F, Mahmoudi SS, Rosen MA. A novel electricity and freshwater production system: performance analysis from reliability and exergoeconomic viewpoints with multi-objective optimization. Sustainability. 2021;13:6448.
  • Gholizadeh T, Vajdi M, Mohammadkhani F. Thermodynamic and thermoeconomic analysis of basic and modified power generation systems fueled by biogas. Energy Conversion and Management. 2019;181:463-75.
  • Chen H, Ahmed OA, Singh PK, Abdullaeva BS, Alhadrawi M, Elmasry Y, et al. Coupling a thermoelectric-based heat recovery and hydrogen production unit with a SOFC-powered multi-generation structure; an in-depth economic machine learning-driven analysis. Case Studies in Thermal Engineering. 2024;61:105046.
  • Liu Z, Su Z, Abed AM, Chaturvedi R, Feyzbaxsh M, Kiani Salavat A. A comparative thermodynamic and exergoeconomic scrutiny of four geothermal systems with various configurations of TEG and HDH unit implementations. Applied Thermal Engineering. 2022;216:119094.
  • Du G, Wei H, Singh PK, Dutta AK, Abdullaeva BS, Fouad Y, et al. Thermal/economic/environmental considerations in a multi-generation layout with a heat recovery process; A multi-attitude optimization based on ANN approach. Case Studies in Thermal Engineering. 2024;55:104170.
  • Oyekale J, Petrollese M, Cocco D, Cau G. Annualized exergoenvironmental comparison of solar-only and hybrid solar-biomass heat interactions with an organic Rankine cycle power plant. Energy Conversion and Management: X. 2022;15:100229.
  • Liu Z, Liu Z, Yang X, Zhai H, Yang X. Advanced exergy and exergoeconomic analysis of a novel liquid carbon dioxide energy storage system. Energy Conversion and Management. 2020;205:112391.
  • Singh SK, Tiwari AK, Paliwal H. Thermo-economic assessment of hybrid Kalina cycle and organic Rankine cycle system using a parabolic trough collector solar field. Thermal Science and Engineering Progress. 2023;46:102132.H. T. El-Dessouky and H. M. Ettouney, Fundamentals of salt water desalination: Elsevier, 2002.
  • Darwish M, Abdulrahim HK. Feed water arrangements in a multi-effect desalting system. Desalination. 2008;228:30-54.K. H. Mistry, M. A. Antar, and J. H. Lienhard V, An improved model for multiple effect distillation, Desalination and Water Treatment, vol. 51, pp. 807-821, 2013.
  • Mohammadi Z, Fallah M. Comparative investigation of six layouts of S-CO2 cycles based on advanced exergy analysis. Energy Conversion and Management. 2023;282:116720.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار