ارائه مدل بهینه سازی برای کاهش انتشار کربن در سیستم های تولید همزمان

افزایش تقاضای انرژی، کمیابی منابع و تشدید محدودیت های زیست محیطی موجب شده است تا ضرورت کمینه سازی انتشار کربن بیش از پیش شود. روزانه حجم قابل توجهی از انواع سوخت های فسیلی برای تامین برق و حرارت استفاده می شود که باعث تولید گازهای گلخانه ای و انتشار آلاینده ها به محیط می شود. کربن دی اکسید به عنوان یکی از مهمترین این گازها نقش قابل توجهی در مباحث مربوط به گرمایش جهانی دارد. در این پژوهش به بهینه سازی دو هدفه اقتصادی و زیست محیطی یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و سرمایش مقیاس بزرگ در شهر شیراز و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در آن به منظور کمینه کردن هزینه و کمینه کردن انتشار کربن پرداخته شده است. در بخش خورشیدی از کلکتور سهموی خطی و در بخش زیست توده از فناوری گازی سازی استفاده شده است. در ابتدا بهینه سازی تک هدفه صورت گرفته است و در پایان نیز بهینه سازی دو هدفه با استفاده از روش اپسیلون صورت گرفته و نمودارهای آن ارائه شده است. نقاط ابتدایی و انتهایی جبهه پارتو، نقاط بهینه در بهینه سازی تک هدفه هستند، نقطه ابتدایی در حالت پایه جایی است که کمترین انتشار یعنی 328632 تن در سال حاصل شده است و مجموع هزینه های سالیانه 102.53 میلیون دلار است و نقطه انتهایی نمودار، نتیجه بهینه سازی اقتصادی است یعنی جایی که کمترین هزینه سالیانه 94.59 میلیوندلار را در پی داشته است و بیشترین انتشار یعنی 407390 تن کربن را حاصل کرده است. در حالت هیبرید نیز نقطه ابتدایی نمودار نتیجه بهینه سازی زیست محیطی است یعنی جایی که کمترین انتشار 48701 تن در سال و مقدار هزینه های سالیانه 98.5 میلیون دلار را نتیجه داده است و نقطه انتهایی نمودار نتیجه بهینه سازی اقتصادی است یعنی جایی که در ازای رسیدن هزینه های سالیانه به 93.5 میلیون دلار، میزان انتشار کربن به 68500 تن رسیده است. روشن است که با حرکت از نقطه ابتدایی نمودار به سمت نقطه نهایی در ازای کاهش هزینه های سالیانه، انتشار کربن افزایش می یابد و هر یک از نقاط جبهه پارتو به نوبه ی خود نقطه ی بهینه هستند. استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در کنار انرژی های فسیلی می تواند تا حدود زیادی بر مساله کاهش انتشار کربن غلبه کند لذا در این پژوهش به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در نیروگاه فسیلی با استفاده از مفهوم یکپارچه سازی فرآیندی پرداخته خواهد شد.

کلیدواژه ها:

انتشار کربن ، سیستم تولید همزمان ، یکپارچه سازی فرآیندی ، انرژی خورشیدی ، گازی سازی ، بهینه سازی تک هدفه ، بهینه سازی چندهدفه