شبیه سازی ترمودینامیکی یک سیستم هیبریدی توربین باد و پیل سوختی با کاربرد در یک سیستم مستقل از شبکه

Abstract

هدف از ارائه این مقاله شبیه‌سازی ترمودینامیکی یک سیستم هیبریدی توربین باد و پیل‌سوختی پلیمری مستقل از شبکه برای به‌کارگیری در چهار شهر تهران، مشهد، منجیل و زابل می‌باشد. با توجه به اهمیت پیل‌سوختی در کاهش نوسانات توان خروجی توربین بادی و همچنین انعطاف‌پذیری سیستم هیبریدی در مقابل تغییرات شرایط جوی و نوسانات توان مصرفی، از چند پیل‌سوختی و الکترولایزر با توان مناسب جهت به‌کارگیری در سیستم هیبریدی استفاده شده است. هدف اولیه این پژوهش این است که توربین بادی تا چه حدی می-تواند پاسخگوی توان مصرفی واحدهای مسکونی باشد و در صورت عدم تامین توان لازم برای تعداد واحدهای بالاتر چند پیل‌سوختی و الکترولایزر مورد نیاز است. نتایج بیانگر آن است که سیستم هیبریدی برای شهر تهران، برای تعداد واحدهای کم قادر به تامین توان مصرفی می‌باشد، این در حالیست که برای شهر منجیل و زابل تعداد واحدهای تحت پوشش به صورت چشمگیری افزایش می‌یابد. همچنین به دلیل سرعت پایین باد در شهر مشهد، سیستم هیبریدی به هیچ عنوان پاسخگوی توان مصرفی واحدهای معرفی شده نمی‌باشد. نتایج بیانگر این مساله است که با افزایش تعداد واحدهای مسکونی، سهم تامین توان توسط پیل‌سوختی افزایش می‌یابد. سیستم هیبریدی پیشنهادی برای شهرهای تهران، منجیل و زابل به ترتیب تا 6، 68 و 34 واحد مسکونی قادر به تامین توان مصرفی بوده و برای این تعداد واحد مسکونی سهم پیل‌سوختی به ترتیب 10/2، 11/3 و 8/31 درصد از توان تولیدی می‌باشد. همچنین هزینه راه‌اندازی سیستم هیبریدی معرفی‌شده در مقایسه با نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با سوخت فسیلی تقریبا یکسان می‌باشد.