سجاد حاجي حسن قمي

Analysis an‎d Optimization of a Solar Energy Conversion an‎d Storage System Using Metal Hydride

در اين پژوهش، يك نيروگاه خورشيدي مبتني‌بر كلكتور سهموي خطي (PTC) كوپل‌شده با چرخه رنكين آلي (ORC) و سامانه ذخيره‌سازي انرژي گرمايي-شيميايي (TCES) بر پايه‌ي مخزن متال‌هيدريد دما‌بالا (HTMH) و مخزن گاز هيدروژن مدل‌سازي و ارزيابي شده است. براي تداوم توليد در ساعات بدون تابش، گرماي جذب هيدروژن در HTMH طي دشارژ شبانه به اواپراتور ORC منتقل مي‌شود و پايداري توان الكتريكي را فراهم مي‌كند. پس از غربال‌گري سيالات كاري،R32 به‌عنوان گزينه نهايي انتخاب شد. چارچوب تحليل شامل ارزيابي انرژي–اگزرژي، مدل اقتصادي با شاخص COE و اعتبارسنجي ترموديناميكي/اقتصادي با داده‌هاي مرجع است. نتايج سالانه (15ام هر ماه به‌عنوان روز نماينده) نشان مي‌دهد متوسط توان خالص ORC در بازه‌ي 40.31 تا 45.11 كيلووات تغيير مي‌كند (كمينه در فوريه و بيشينه در آگوست) و COE متناظر به‌ترتيب 3.238 و 2.975 دلار بر كيلووات‌ساعت است؛ رابطه‌اي معكوس ميان توان خالص و COE مشاهده شد. بازده اگزرژي كل سامانه رفتاري نوساني دارد؛ بيشينه در دسامبر (2.93%) و كمينه در ژوئن (1.50%). تحليل حساسيت روي «روز طراحي» 15 آگوست نشان داد افزايش دماي ورودي توربين از 305 به 318 كلوين، توان خالص را از 17.40 به 45.11 كيلووات افزايش داده و COE را از 7.38 به 2.88 دلار بر كيلووات‌ساعت كاهش مي‌دهد؛ همچنين ارتقاي بازده آيزنتروپيك توربين از 0.7 به 0.9 توان را از 38.79 به 51.43 كيلووات افزايش و COE را از 3.34 به 2.53 كاهش مي‌دهد. در بهينه‌سازي چندهدفه (NSGA-II) با اهداف «بيشينه‌سازي بازده اگزرژي» و «كمينه‌سازي نرخ هزينه كل» و متغيرهاي تصميم «TIT و ηturbine» جبهه پارتو استخراج شد و نقاط سازشي معرفي گرديد. جمع‌بندي نتايج نشان مي‌دهد تركيب ORC+TCES-HTMH مي‌تواند نوسان منبع خورشيدي را هموار، و با تنظيم TIT/ηturbine در كرانه‌هاي توصيه‌شده، هم‌زمان كارآيي اگزرژي و رقابت‌پذيري اقتصادي را بهبود دهد.

كلكتور سهموي خطي , مخزن هيدريد فلزي دما بالا , چرخه رنكين آلي , ذخيره‌سازي حرارتي , سيال انتقال حرارت , نرخ هزينه كل , هزينه توليد برق , بازده اگزرژي