شماره ركورد
27306
پديد آورنده
جواد رضازاده مهرنجاني
عنوان
تحليل ترموديناميكي، اقتصادي و بهينه سازي يك سيستم جديد توليد چندگانه سه دوره اي بر مبناي انرژي تجديد پذير
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1401/07/23
استاد راهنما
دكتر آيت قره قاني
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
حركت به سمت جامعهاي پايدار از طريق انرژيهاي تجديد پذير يكي از موضوعات مهم در علم مهندسي است؛ اما يكي از محدوديتهاي مهم انرژيهاي تجديد پذير، دسترسي متناوب آنها ميباشد. لذا، سيستمهاي تجديد پذير متداول قابليت اطمينان پاييني دارند. در اين مطالعه يك سيستم توليد چندگانه بر مبناي انرژي خورشيدي با قابليت توليد محصولاتي مانند برق، سرمايش، آب شيرين و هيدروژن، بهصورت پايدار و در تمام ساعات روز، پيشنهاد و طراحي شده است. در اين سيستم علاوه بر كلكتورهاي خورشيدي سهموي، از واحد ذخيره انرژي گرمايي بهمنظور ذخيره انرژي مورد نياز براي عملكرد سيستم در غياب خورشيد (در طول شب) استفاده شده است. در اين راستا سه حالت عملكرد براي استفاده از شدتهاي مختلف تابش خورشيدي در طول روز معرفي ميشود. سيستم يكپارچهي پيشنهادشده در اين مطالعه شامل يك واحد خورشيدي، دو سيكل ارگانيك رانكين، يك سردكن جذبي تك اثره، يك واحد آبشيرينكن (اسمز معكوس) و واحد بازيابي حرارت و الكتروليز آب ميباشد. براي تجزيهوتحليل عملكرد سيستم، تأثير پارامترهاي حياتي بر عملكرد سيستم از طريق يك مطالعه پارامتري بر اساس ديدگاههاي انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيستمحيطي انجام شده است. بازده انرژي سيستم پيشنهادي در حالت پايه، براي مود خورشيدي، خورشيدي-ذخيره، و ذخيره به ترتيب 45.31، 25.16، و 34.38 % ميباشد. در اين شرايط بازده اگزرژي براي اين مودها به ترتيب 10.85، 4.1، و 6.628 % محاسبه شده است. همچنين نتايج نشان ميدهد كه بهكارگيري مولد ترموالكتريك براي بازيابي حرارت اتلافي، باعث بهبود عملكرد سيستم ميشود، به اين صورت كه توان توليدشده توسط اين دستگاه در مود خورشيدي، خورشيدي-ذخيره، و ذخيره به ترتيب 110.3، 75.48، و 79.39 كيلووات ميباشد. علاوه بر اين، با جمعآوري دادههاي آبوهوايي مربوط به شهر شيراز، امكان استقرار اين سامانه در اين شهر بررسي ميشود. بر اساس نتايج، اين سيستم سالانه با تأمين 2258.3 مگاوات ساعت برق، از انتشار 583.94 كيلوگرم كربن دياكسيد صرفهجويي ميكند و منجر به ذخيرهي 14014 دلار جريمه زيستمحيطي ميشود. در ادامه، به دليل زمانبر بودن فرايند بهينهسازي، يك روش نوين بر پايهي علم داده و يادگيري ماشين بهمنظور بهينهسازي سيستم پيشنهادي به كار گرفته ميشود كه در اين شرايط بازده اگزرژي، نرخ هزينه كلي و آب شيرين توليدي به ترتيب 7.06 %، 179.01 دلار بر ساعت و 28.81 كيلوگرم بر ثانيه محاسبه شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/08/14
عنوان به انگليسي
Techno-economic assessment and multi-objective optimization of a novel triple-periodic solar-based system with thermal energy storage
تاريخ بهره برداري
10/15/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
جواد رضازاده مهرنجاني
چكيده به لاتين
Moving towards a sustainable society through solar energy is one of the most pivotal topics in engineering science. Due to its fluctuating nature, solar energy is intermittent and unavailable during the night. The current study proposes and evaluates an innovative solar-driven multigeneration system with a thermal energy storage unit to provide useful products such as electricity, hydrogen, fresh water, and cooling load throughout the day. In this regard, three operation modes have been introduced for the system to use different intensities of solar radiation during the day. To analyze the performance of the system, the impact of critical parameters has been evaluated through a parametric study from energy and exergy points of view. The energy efficiency of the proposed system for solar, solar-storage, and storage modes is calculated as 45.31, 25.16, and 34.38%, respectively. Moreover, the exergy efficiency of these modes is 10.85, 4.1, and 6.628%, correspondingly. The results show that the use of a thermoelectric generator to recover waste heat increases power generation in the above-mentioned modes by 110.3, 75.48, and 79.39 kW, respectively. In addition, the feasibility of deploying this system in Shiraz city was investigated by collecting weather data. The results revealed that the annual power generation capacity of the system is 2258.3 MWh. A parametric study showed that some input parameters had a contradictory effect on the considered objective functions, including exergy efficiency, total cost rate, and freshwater production rate, so a multi-objective optimization process was needed to achieve optimal system performance. Due to the time-consuming optimization process in EES software, a data-oriented optimization method was adopted through the training of neural networks. In the following, these trained networks are introduced as objective functions in the MATLAB genetic algorithm toolbox.
كليدواژه هاي فارسي
انرژي خورشيدي , سيستم توليد چندگانه , ذخيره انرژي , بهينهسازي , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
Solar energy , Multi-generation system , Energy storage , Optimization , Machine learning
Author
javad rezazadeh mehrenjani
SuperVisor
dr. ayat gharehghani