تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک چرخه‌ی رانکین آلی خورشیدی با تولید همزمان توان و گرما

Abstract

در این پژوهش با رویکردی همه جانبه، تحلیل انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی (4E) یک چرخه رانکین آلی با هدف تولید همزمان توان و گرما با منبع انرژی خورشیدی انجام‌شده‌است. به منظور بررسی جامع بخشهای مختلف سیستم طراحی شده در کنار یکدیگر، پس از مدلسازی و طراحی ترمودینامیکی چرخه رانکین آلی، به کارگیری کلکلتورهای خورشیدی تخت و سهموی و همچنین بویلر گازسوز به عنوان تجهیزات تامین کننده انرژی در حالت‌های مختلف مستقل و یا ترکیبی و همچنین در دو حالت جریان منبع گرمایی باز و یا بسته، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. با این هدف که در حالت جریان منبع گرمایی باز، از جریان خروجی با دمای oC 80 برای تامین گرمای مورد نیاز در بخش‌های مختلف استفاده شود؛ هر چند که در حالت جریان بسته مقدار انرژی اولیه‌ی مورد نیاز کمتر خواهد بود. همچنین استفاده از پنل‌های فتوولتاییک، جهت تامین انرژی مورد نیاز سیستم پمپاژ چرخه مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات نشان می‌دهد که برای مقیاس مورد مطالعه در ایران، هزینه توان تولیدی از کمترین به بیشترین به ترتیب مربوط به استفاده از بویلر گازسوز، کلکتور خورشیدی سهموی، پنل‌های فتوولتاییک و کلکتورهای خورشیدی تخت می‌باشد. همچنین با استفاده بهینه از منابع انرژی در حالت تولید همزمان توان و گرما (جریان باز) نسبت به حالت تولید توان (جریان بسته)، از دیدگاه انرژی 8.61% و از دیدگاه اگزرژی 8.11%، افزایش بهره-وری حاصل می‌شود؛ هر چند که حالت جریان منبع حرارتی باز نسبت به حالت جریان بسته نیازمند هزینه‌ی سرمایه گذاری بالاتری می باشد.