تحلیل اگزرژی، انرژی و مدلسازی، بهینه سازی و بررسی پارامترهای اقتصادی و زیست محیطی یک سیستم تولید چندگانه انرژی با بررسی تاثیر ترموالکتریک برای تولید برق پاک، سرمایش، گرمایش و هیدروژن

در این پژوهش به مدلسازی، بهینه­سازی و آنالیز اقتصادی یک سیستم تولید چندگانه بر مبنای استفاده از انرژی خورشیدی با استفاده از ترموالکتریک در سیکل ارگانیک رانکین، پرداخته شد. سیستم مورد بررسی متشکل از زیرسیستم­های پنل خورشیدی، سیکل ارگانیک رانکین، چیلر جذبی و الکترولایزر PEM است. سیال مورد استفاده در سیکل ارگانیک رانکین شامل مبرد R۱۲۳ است. جهت مدلسازی سیستم مورد بررسی و همچنین به­دست آوردن نتایج حاصل از تحلیل سیستم از نرم­افزار ترمودینامیکی حل معادلات مهندسی EES استفاده شده است. در این پژوهش مقایسه­ای بین دو سیستم با حضور ترموالکتریک و سیستم بدون حضور ترموالکتریک و استفاده از کندانسور در سیکل ارگانیک رانکین انجام شد و طیق نتایج سیستم با حضور ترموالکتریک دارای عملکرد بهتری است. طبق بررسی­های به عمل­ آمده از پارامترهای تاثیر­گذار بر روی خروجی­های سیستم می­توان از  دمای ورودی به توربین و مساحت پنل خورشیدی نام برد. طبق بررسی تخریب اگزرژی سیستم، پنل خورشیدی دارای بیشترین تخریب اگزرژی است و کمترین تخریب اگزرژی مربوط به پمپ است. برای بهینه­سازی توابع هدف سیستم طراحی شده از الگوریتم چندهدفه ژنتیک NSGA-II استفاده شده است. دو تابع هدف متضاد مورد بررسی در این پژوهش افزایش بازده اگزرژی و کاهش نرخ هزینه عنوان شد. نمودار پارتو به­منظور تعیین بهترین مقادیر برای توابع هدف مسئله که بازده اگزرژی سیستم و نرخ هزینه سیستم است، به­دست آورده شد. در نهایت بهینه­ترین ارزش بازده اگزرژی ۲۵/۱۸ درصد و نرخ هزینه ۸۷/۱ دلار بر ساعت به­دست آمد. همچنین جهت مطالعه موردی در این پژوهش، استان خوزستان و شهرهای دزفول، اهواز و آبادان انتخاب شدند. نتایج حاصل از مطالعه موردی نشان داد که این سیستم در استان خوزستان دارای عملکرد بالایی است و بهترین نتایج در شهر آبادان حاصل شدند.

کلیدواژه ها:

Solar energy ، multiple energy generation system ، solar panel ، exergy efficiency ، cost rate. ، انرژی خورشیدی ، سیستم تولید چندگانه انرژی ، پنل خورشیدی ، بازده اگزرژی ، نرخ هزینه.