مدل سازی و بررسی فنی-اقتصادی سیستم خورشیدی و خورشیدی-بادی تولید هیدروژن سبز به منظور کاهش گاز مصرفی در کوره: مطالعه موردی کارخانه سیمان کرمان

در جهان امروز بشر با مشکلاتی نظیر گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی روبه رو است که یکی از علل اصلی این مشکلات، انتشار بی رویه گازهای گلخانه ای می باشد. وابستگی بخش های مختلف صنایع به سوخت های فسیلی با مصرف بیش از ۲۳ درصد از انرژی جهان، باعث شده است که بخش زیادی از انتشار کربن در جهان سهم بخش صنایع باشد. کارخانه سیمان یکی از بخش های انرژی بر صنعت می باشد که برای پخت یک تن سیمان، بطور میانگین به ۷/۹۹ مترمکعب گاز طبیعی و ۱۲۰ کیلووات ساعت برق نیاز دارد. در سال های اخیر، ایران با ناترازی برق و گاز مواجه بوده و بنابراین از این رو اهمیت دارد که مطالعات و تحقیقات در زمینه انرژی، به سوی رفع این ناترازی انجام پذیرند. مطالعه حاضر، مبتنی بر تهیه هیدروژن برای ترکیب ۳۰ درصد حجمی با گاز طبیعی به عنوان سوخت یک کوره پخت کلینکر، دو سیستم تجدیدپذیر با نرم افزار هومرپرو طراحی و مدل سازی شد. در سناریو اول برق موردنیاز برای تولید هیدروژن در الکترولایزر، تنها از طریق سیستم فتوولتائیک خورشیدی و در سناریو دوم برق از سیستم خورشیدی و بادی بصورت هیبریدی تامین می گردد. هزینه هیدروژن سبز تولیدی در سناریو خورشیدی و بادی-خورشیدی به ترتیب برابر ۰۲/۶ و ۵۹/۵ دلار به ازای هر کیلوگرم محاسبه شد. هزینه فعلی خالص و هزینه اولیه تجهیزات برای سناریوی اول به ترتیب برابر ۳۲۲ و ۲۴۰ میلیون دلار و برای سناریو دوم نیز برابر ۲۹۴ و ۲۰۸ میلیون دلار محاسبه شد. در مقابل اما، مشاهده شد که سناریو اول و سیستم خورشیدی، از انتشار کربن بیشتری (۱۲/۶۰ هزار تن در سال) نسبت به سناریو بادی-خورشیدی (۱۸/۵۳ هزار تن در سال) جلوگیری می کند.

کلیدواژه ها:

هیدروژن سبز ، سیستم خورشیدی ، سیستم خورشیدی-بادی ، کوره سیمان ، مدل سازی فنی-اقتصادی