بهینه سازی پمپ به عنوان توربین در شبکه آبرسانی با رویکرد زیست محیطی

مهم ترین عامل کاهش نشت در شبکه های آبرسانی، مدیریت فشار است و بهترین راه کار جهت نیل به این هدف نصب شیرهای فشارشکن می باشد. از طرفی با توجه به این که اضافه فشار موجود در گره های هدف شبکه، توسط شیرهای فشارشکن تلف می شود، اهمیت جایگزینی تجهیزاتی مانند پمپ ها به عنوان توربین (PATs) که علاوه بر کاهش نشت در شبکه، اضافه فشار موجود در شبکه را برای تولید انرژی برق-آبی به عنوان انرژی تجدیدپذیر و دوستدار محیط زیست به کار می گیرد ضروری است. در این پژوهش پس از ورود اطلاعات اولیه شبکه معتبر ۲۵-گرهی (با فرض قرار داشتن شبکه در کشور ایران) به نرم افزار منبع باز ایپانت و ادغام کتابخانه این نرم افزار به نرم افزار متلب، بهینه سازی موقعیت این توربین ها  به کمک الگوریتم بهینه ساز ژنتیک انجام می گیرد. برای این منظور تابع هدف جدیدی با رویکرد همزمان ۱-مدیریت فشار در یک شبکه آبرسانی (با محوریت کاهش نشت در لوله ها) ، ۲-تولید برق از منبع تجدیدپذیر پمپ به عنوان توربین (با محوریت افزایش درآمد ناشی از تولید انرژی) و ۳-کاهش اثر گازهای گلخانه ای در نتیجه ی جایگزینی انرژی تجدیدپذیر به جای انرژی تولیدی نیروگاه هایی مانند نیروگاه های فسیلی معرفی می گردد. پس از صحت سنجی نتایج بهینه سازی شبکه آبرسانی موردنظر به کمک تابع هدف جدید در نهایت نصب سه عدد توربین در محل لوله های شماره ۲۰، ۱۸ و ۱ به عنوان بهترین حالت جایگذاری این توربین ها در شبکه ۲۵-گرهی معرفی می شود. با افزایش تعداد توربین ها در شبکه، نشت به میزان قابل توجهی از مقدار  ۲۹/۷۰۱ در حالت شبکه بدون  توربین تا ۹/۴۵۷ لیتر بر ثانیه در حالت نصب همزمان۳ عدد توربین کاهش یافته و انرژی تولیدی این منابع تجدیدپذیر افزایش می یابد. همچنین با توجه به این که دوره بازگشت سرمایه یکی از پارامترهای مهم در تصمیم گیری پروژه های عمرانی است، تاثیر ترم هزینه اجتماعی گازهای گلخانه ای (با تاکید بر گاز دی اکسید کربن) بر دوره بازگشت سرمایه مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل به ترتیب کاهش ۷/۴، ۸/۷ و ۷/۳۲ ماه در دوره بازگشت سرمایه را برای هر یک از توربین های شماره ۱ تا۳ در شبکه مورد بحث نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

شبکه آبرسانی شهری ، پمپ به عنوان توربین ، هزینه اجتماعی ، دوره بازگشت سرمایه