21529

21529

طراحي پيل سوختي غشا پليمري مورد استفاده در سامانه هيبريدي تجديدپذير بادي-الكترولايزر-پيل سوختي و بررسي فني اقتصادي آن

كارشناسي ارشد

سيستم‌هاي انرژي - انرژي و محيط‌ زيست

1398/8/29

دكتر عليرضا زاهدي

دكتر ماهر البغدادي

فناوري‌هاي نوين

در سال هاي اخير ضرورت كاهش اثرات زيست محيطي و افزايش انعطاف پذيري در بخش انرژي منجر به افزايش نفوذ منابع انرژي تجديد پذير متناوب و تغيير از توليد متمركز به توليد غير متمركز شده است. يك پيل سوخت دستگاهي است كه با واكنش شيميايي برق توليد مي كند. پيل هاي سوختي فناوري اميدوار كننده براي تبديل انرژي نهايي و توليد انرژي هستند. يكي از منابع انرژي¬هاي تجديد پذير كه به لحاظ اقتصادي و راندمان و ميزان توليد بسيار به صرفه بوده و موجب حفظ منابع سوخت-هاي فسيلي مي¬شود، انرژي باد است كه با كمك توربين مي¬تواند توليد برق كند اما با توجه به قابل اتكا نبودن وجود باد در پيك مصرف ، همچنين وجود خطاهاي احتمالي در پيش¬بيني ميزان و سرعت باد ، اين مسئله موجب شده است كه نتوان از يك توربين بادي به عنوان منبع انرژي اتكاپذير استفاده كرد، براي رفع اين مشكل مي¬توان با افزودن يك ذخيره¬ساز از تامين انرژي مورد نياز در ساعات مختلف سال اطمينان پيدا كرد، از جمله سيستم¬هاي ذخيره¬ساز توربين بادي پيل¬هاي سوختي مي-باشند. در گذشته كشورها براي تامين برق مورد نياز خود، نيروگاه¬هاي بزرگ با ظرفيت¬هاي هزاران مگاواتي احداث مي¬كردند، اما امروزه با توجه به بحث¬هاي پدافندي و امنيتي رو به احداث شبكه¬هاي كوچك برقي آورده¬اند. از اين رو در تحقيق انجام شده در پي منفك كردن يك شهر از شبكه سراسري برق هستيم. هدف اين پژوهش مستقل كردن سيستم برق شهر كوهين قزوين از شبكه سراسري بود. براي اين كار 2 سناريو مورد بررسي قرار گرفت 1- هم توربين بادي و هم پيل¬سوختي وظيفه تامين بار مورد نياز را دارند و 2- فقط پيل¬سوختي تامين كننده بار مورد نياز است و از قدرت توليدي توربين باد تنها براي توليد هيدروژن استفاده مي¬شود. هردو سناريو مورد بررسي قرار گرفته و شبيه¬سازي شد، نتايج حاصل شده از برنامه¬ي متلب نشان ¬داد كه نيروگاه پيل سوختي مطلوب براي سناريوي اول نيروگاهي با توان 160 كيلووات است كه برقي با هزينه 6452/0 دلار بر كيلووات ساعت و ارزش فعلي سرمايه 4466099 دلار توليد مي¬كند و براي سناريوي دوم نيروگاهي با توان 168 كيلووات مي¬باشد كه برقي با هزينه 7237/0 دلار بر كيلووات ساعت و ارزش فعلي سرمايه 5029397 دلار توليد مي¬كند. در نهايت با نرم¬افزار كامسول نيروگاه¬هاي معرفي شده طراحي و مدلسازي شدند.

1398/10/25

Design of a PEM fuel cell used in renewable fuel hybrid-electrolyzer-fuel cell system and its economic technical - review

11/19/2020 12:00:00 AM

In recent years, the need to reduce environmental impacts and increase flexibility in the energy sector has led to increased penetration of renewable energy sources and the shift from concentrated to decentralized generation. A fuel cell is a device that produces electricity by chemical reaction. Fuel cells are promising technology for ultimate energy conversion and energy generation. One of the sources of renewable energy that is economically efficient and efficient and generates a lot of energy and conserves fossil fuel sources is wind energy that can generate electricity with the help of a turbine but due to the unreliability Wind at the peak of consumption, as well as possible errors in predicting the amount and velocity of the wind, has made it impossible to use a wind turbine as a reliable source of energy, this can be overcome by adding a power supply storage. Requirements were met at various times of the year, including fuel cell wind turbine storage systems Are. In the past, countries were building large power plants with thousands of megawatts to supply the electricity they needed, but today they are building small grids for defense and security discussions. So in the research we are trying to separate a city from the global electricity grid. The purpose of this study was to independentize the Qazvin city electricity system from the national grid. To do this, two scenarios were considered: 1- Both the wind turbine and the fuel cell are required to supply the required load and 2- The only fuel cell that is required to supply the load and the wind turbine generating power is used only to produce hydrogen. Both scenarios were studied and simulated. The results of the MATLAB program showed that the fuel cell power plant was the optimal scenario for the first 160 kW power plant scenario with an electricity cost of $ 0.6452 per kWh and current capital value of $ 4466099. It produces 168 kW for the second scenario, which generates electricity at $ 0.7237 per kWh and current value of capital is $ 5029397. Finally, the power plants were designed and modeled using COMSOL software.