طراحی نوع جدیدی از نیروگاههای هیبریدی انرژیهای تجدیدپذیر در مناطق نزدیک به ساحل | ||
| مهندسی و مدیریت انرژی | ||
| دوره 13، شماره 4، اسفند 1402، صفحه 66-86 اصل مقاله (1.42 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/eem.2024.253565.1034 | ||
| نویسندگان | ||
| علیرضا آقایی؛ ماهان دشتی گوهری* | ||
| دانشکده مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این مطالعه، نیروگاههای هیبریدی انرژیهای تجدیدپذیر (HREPP) معرفی میشود که از منابع مختلف انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده میکنند. حوضچه و دودکش خورشیدی، پمپهای هوا و نیروگاه ذخیرهسازی هوای فشردۀ زیر آب (SCPAUPP) یک سیستم هیبریدی جدید است که برای استقرار در مناطق نزدیک به آب طراحی شده است. از یک دودکش خورشیدی، حوض خورشیدی، پمپهای هوا و ذخیرۀ انرژی هوای فشردۀ چندسطحی زیر آب برای ایجاد یک نیروگاه عملیاتی که قادر به جایگزینی نیروگاههای دریایی با سوخت فسیلی است، استفاده میشود. معادلات حاکم بر SCPAUPP با در نظر گرفتن هر زیرسیستم بهعنوان یک موجودیت مستقل و بخشی جداییناپذیر از سیستم کلی، استخراج و بهصورت تحلیلی حل شد. یکی از مزایای اصلی SCPAUPP توانایی آن در ذخیرۀ انرژی خورشیدی و باد ازطریق وسایل غیرالکتریکی است که امکان کنترل بیشتر بر تقاضا و عرضۀ برق را بدون نیاز به مقادیر زیاد باتریهای الکتریکی فراهم میکند. هدف این مطالعه نشان دادن محدودیتهایی است که از تکیه بر یک منبع انرژی تجدیدپذیر بهجای نیروگاههای سوخت فسیلی متعارف ناشی میشود. بااینحال، ادغام دقیق منابع در یک منطقۀ جغرافیایی خاص ممکن است اثربخشی چنین جایگزینی را بهبود بخشد. برای افزایش درک پتانسیل این سیستمها، دو مطالعۀ موردی ارائه شده است. هدف این مطالعات موردی نشان دادن طیف کاملی از گزینههای تولید برق است که هم سناریوهای مقیاس کوچک و هم سناریوهای مقیاس بزرگ را در بر میگیرد. نیروگاه مقیاس کوچک دارای تولید برق روزانۀ ثابت از ۲۴۳۶/2 × 103 (کیلووات ساعت) تا ۶۲۲۹/۷ × 103 (کیلووات ساعت) است؛ درحالیکه نیروگاه در مقیاس بزرگ دارای تولید برق روزانه بین ۷۱۹۱/9 × 106 تا ۷۵۳/۶۵ (کیلووات ساعت) است. یافتهها نشان میدهد که با طراحی مناسب و بررسی دقیق عوامل مختلف ازجمله نگرانیهای اقتصادی و زیستمحیطی، این اشکال جدید نیروگاههای انرژی تجدیدپذیر پتانسیل جایگزینی بخشی از نیروگاههای مبتنیبر سوخت فسیلی موجود را در آیندۀ نزدیک دارند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| نیروگاه هیبریدی انرژیهای تجدیدپذیر؛ دودکش خورشیدی؛ حوضچۀ خورشیدی؛ پمپهای هوا؛ ذخیرهسازی هوای فشردۀ زیر آب؛ انرژیهای تجدیدپذیر؛ نیروگاهها | ||
| مراجع | ||
|
[1] Tietjen, O., Pahle, M., Fuss, S., "Investment risks in power generation: A comparison of fossil fuel and renewable energy dominated markets", Energy Economics, Vol. 58, pp. 174-185, 2016. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2016.07.005 [2] Zeppini, P., Van Den Bergh, J.C., "Global competition dynamics of fossil fuels and renewable energy under climate policies and peak oil: A behavioural model", Energy Policy, Vol. 136, pp. 110907, 2020. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2019.110907 [3] Kebede, A.A., Kalogiannis, T., Van Mierlo, J., Berecibar, M., "A comprehensive review of stationary energy storage devices for large scale renewable energy sources grid integration", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 159, pp. 112213, 2022. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112213 [4] Edwards, P.P., Kuznetsov, V.L., David, W.I., Brandon, N.P., "Hydrogen and fuel cells: Towards a sustainable energy future", Energy Policy, Vol. 36, pp. 4356-4362, 2008. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.09.036 [5] Coady, M.D., Parry, I.W., Sears, L., Shang, B., How large are global energy subsidies? 2015: International Monetary Fund [6] Solarin, S.A., "An environmental impact assessment of fossil fuel subsidies in emerging and developing economies", Environmental Impact Assessment Review, Vol. 85, pp. 106443, 2020. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2020.106443 [7] Saleh, M.J., Atallah, F.S., Algburi, S., Ahmed, O.K., "Enhancement methods of the performance of a solar chimney power plant", Results in Engineering, Vol., pp. 101375, 2023. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101375 [8] Yoo, S., Oh, S., Hachicha, A.A., "Numerical simulation and performance evaluation of filter-equipped solar chimney power plants", Applied Thermal Engineering, Vol. 218, pp. 119284, 2023. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119284 [9] Biswas, N., Mandal, D.K., Bose, S., Manna, N.K., Benim, A.C., "Experimental Treatment of Solar Chimney Power Plant—A Comprehensive Review", Energies, Vol. 16, pp. 6134, 2023. https://doi.org/10.3390/en16176134 [10] Choi, Y.J., Kam, D.H., Park, Y.W., Jeong, Y.H., "Development of analytical model for solar chimney power plant with and without water storage system", Energy, Vol. 112, pp. 200-207, 2016. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.06.023 [11] Rao, S., Kaushika, N., "Analytical model of solar pond with heat exchanger", Energy Conversion and Management, Vol. 23, pp. 23-31, 1983. https://doi.org/10.1016/0196-8904(83)90004-3 [12] Mori, Y., Nakayama, W., "Study on forced convective heat transfer in curved pipes:(3rd report, theoretical analysis under the condition of uniform wall temperature and practical formulae)", International journal of heat and mass transfer, Vol. 10, pp. 681-695, 1967. https://doi.org/10.1016/0017-9310(67)90182-2 [13] Mori, Y., Nakayama, W., "Study of forced convective heat transfer in curved pipes (2nd report, turbulent region)", International journal of heat and mass transfer, Vol. 10, pp. 37-59, 1967. https://doi.org/10.1016/0017-9310(67)90113-5 [14] Pourmokhtar, H., Khalilian, M., "Parametric investigation of the thermal behavior of the salt gradient solar pond for the climatic condition of Urmia city", Energy Engineering and Management, Vol. 8, pp. 62-73, 2023(In Persian). https://doi.org/10.22052/8.4.62 [15] Akbarzadeh, A., Johnson, P., Singh, R., "Examining potential benefits of combining a chimney with a salinity gradient solar pond for production of power in salt affected areas", Solar Energy, Vol. 83, pp. 1345-1359, 2009. https://doi.org/10.1016/j.solener.2009.02.010 [16] Zhang, Z., Liu, X., Zhao, D., Post, S., Chen, J., "Overview of the development and application of wind energy in New Zealand", Energy and Built Environment, Vol. 4, pp. 725-742, 2023. https://doi.org/10.1016/j.enbenv.2022.06.009 [17] Wang, Z., Ting, D.S.-K., Carriveau, R., Xiong, W., Wang, Z., "Design and thermodynamic analysis of a multi-level underwater compressed air energy storage system", Journal of Energy Storage, Vol. 5, pp. 203-211, 2016. https://doi.org/10.1016/j.est.2016.01.002 [18] Mohamad, H., Medhat, E., Mohamed, R., Muthu, M., "Use of Solar Chimney in renewable energy applications–A review", Renewable Energy Research and Applications, Vol. 2, pp. 117-128, 2021. https://doi.org/10.22044/rera.2021.10411.1045 [19] Too, J.H., Azwadi, C.N., "A brief review on solar updraft power plant", J. Adv. Rev. Sci. Res, Vol. 18, pp., 2016. [20] Haaf, W., Friedrich, K., Mayr, G., Schlaich, J., "Solar chimneys part I: principle and construction of the pilot plant in Manzanares", International Journal of solar energy, Vol. 2, pp. 3-20, 1983. https://doi.org/10.1080/01425918308909911 [21] Ahmadi, M.H., Mohammadi, O., Sadeghzadeh, M., Pourfayaz, F., Kumar, R., Lorenzini, G., "Exergy and Economic Analysis of Solar Chimney in Iran Climate: Tehran, Semnan, and Bandar Abbas", Mathematical Modelling of Engineering Problems, Vol. 7, pp., 2020. https://doi.org/10.18280/mmep.070107 [22] Zhou, X., Xiao, B., Liu, W., Guo, X., Yang, J., Fan, J., "Comparison of classical solar chimney power system and combined solar chimney system for power generation and seawater desalination", Desalination, Vol. 250, pp. 249-256, 2010. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.03.007 [23] Niroomand, N., Amidpour, M., "New combination of solar chimney for power generation and seawater desalination", Desalination and Water Treatment, Vol. 51, pp. 7401-7411, 2013. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.778216 [24] Sharif, A.O., Al-Hussaini, H., Alenezi, I.A. New method for predicting the performance of solar pond in any sunny part of the world. in World Renewable Energy Congress, Linköping (Sweden). 2011. [25] Sodha, M., Kaushik, N., Rao, S., "Thermal analysis of three zone solar pond", International Journal of Energy Research, Vol. 5, pp. 321-340, 1981. https://doi.org/10.1002/er.4440050404 [26] Cheung, B.C., Carriveau, R., Ting, D.S.-K., "Parameters affecting scalable underwater compressed air energy storage", Applied Energy, Vol. 134, pp. 239-247, 2014. [27] Carriveau, R., Ebrahimi, M., Ting, D.S.-K., McGillis, A., "Transient thermodynamic modeling of an underwater compressed air energy storage plant: Conventional versus advanced exergy analysis", Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 31, pp. 146-154, 2019. https://doi.org/10.1016/j.seta.2018.12.003 [28] Cheung, B.C., Carriveau, R., Ting, D.S., "Multi-objective optimization of an underwater compressed air energy storage system using genetic algorithm", Energy, Vol. 74, pp. 396-404, 2014. https://doi.org/10.1016/j.energy.2014.07.005 [29] Rugescu, R., Solar energy. 2010: BoD–Books on Demand [30] Ming, T., Solar chimney power plant generating technology. 2016: Academic Press [31] Hartmann, N., Vöhringer, O., Kruck, C., Eltrop, L., "Simulation and analysis of different adiabatic compressed air energy storage plant configurations", Applied Energy, Vol. 93, pp. 541-548, 2012. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.12.007 [32] H. R. Roser, M., A sense of units and scale for electrical energy production and consumption, in A sense of units and scale for electrical energy production and consumption. 2017 [33] Makonin, S., Popowich, F., "Home occupancy agent: Occupancy and sleep detection", GSTF Journal on Computing (JoC), Vol. 2, pp., 2014. https://doi.org/10.5176_2010-2283_2.1.148
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 490 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 345 |
||
