طراحی و شبیه سازی سیستم ترکیبی تولید همزمان برق و حرارت (CHP) با استفاده از انرژی خورشیدی و گاز طبیعی در یک کارخانه تولید شمش روی

مصرف انرژی در صنایع بزرگ، به ویژه در تولید شمش روی، یکی از چالش های اصلی در کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و بهبود بهره وری انرژی است. در این پژوهش، یک سیستم هیبریدی تولید همزمان برق و حرارت (CHP) شامل کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی (CPVT) و موتور ژنراتور گازسوز طراحی و شبیه سازی شد. این سیستم برای تامین نیازهای انرژی کارخانه تولید شمش روی با ظرفیت تولید ۳۰ تن در روز در شهر بم مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی سیستم ها در نرم افزار Thermoflow و TRNSYS انجام شد. نتایج نشان داد که سیستم CPVT توانست ۴۱.۵% از نیاز الکتریکی و ۱۹.۸۹% از نیاز حرارتی کارخانه را تامین کند. همچنین، ادغام این سیستم با موتور ژنراتور گازسوز منجر به کاهش ۵.۳۱% مصرف سوخت و کاهش ۵۷.۵۴% انتشار CO₂ شد، که معادل ۶۵۰۹ تن در سال است. تحلیل اقتصادی نشان داد که سیستم هیبریدی با صرفه جویی سالانه ۹۰۱,۱۲۰ دلار و زمان بازگشت سرمایه ۳۲.۸ سال، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. ارزش فعلی صرفه جویی طی ۱۰ سال برابر با ۶,۳۲۹,۰۹۰ دلار برآورد شد. همچنین، تحلیل پایداری سیستم در شرایط متغیر تابش خورشیدی، عملکرد پایدار و انعطاف پذیری سیستم هیبریدی را تایید کرد. این مطالعه نشان دهنده پتانسیل بالای سیستم هیبریدی در کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و بهبود بهره وری انرژی در صنایع است.

کلیدواژه ها:

بهره وری انرژی ، تولید همزمان ، سیستم هیبریدی ، کاهش گازهای گلخانه ای ، فتوولتائیک حرارتی