شبیه سازی، آنالیز حساسیت و بهینه سازی فرآیند مایع سازی گاز طبیعی به عنوان یک روش ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ

زمینه و هدف: با توجه به تمایل روزافزون برای استفاده از سیستم های مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر جهت تامین انرژی مورد نیاز در بخش های مختلف، ذخیره سازی انرژی در مقیاس های بزرگ طرح شده است و به همراه خود چالش های بسیاری بوجود آورده است. نیاز به تجهیزات و فضای بسیار بزرگ با قیمت های بالا یکی از مهم ترین چالش های موجود در این زمینه می باشد. در این مطالعه مایع سازی گاز طبیعی به عنوان یک فرآیند جهت تولید محصولی با خصوصیات همزمان چگالی انرژی بالا و قابلیت ذخیره سازی در مقیاس بزرگ مورد مطالعه قرار گرفته است.

روش بررسی: مطالعه ی انجام شده شامل انعطاف عملیاتی سیستم و مصرف انرژی به ازای واحد جرم محصول می باشد. همچنین حساسیت سیستم نسبت به اغتشاشات ممکن فرآیندی و محیطی مورد بررسی قرار گرفته است. حساسیت سیستم نسبت به پارامترها و اغتشاشات فرآیندی به دو صورت مستقل از هم (بررسی موردی) و بررسی یکپارچه بر اساس روش باکس-بنکن صورت گرفته است. سپس تابع هدف توسط روش پاسخ سطح بهینه سازی گردید.

یافته ها: نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه تمامی اغتشاشات و پارامترهای فرآیندی بررسی شده می باشد. بیشترین تاثیر مربوط به دبی و کمترین تاثیر مربوط به دمای خوراک ورودی بوده است. یک تابع کلی برای مصرف انرژی سیستم به ازای واحد جرم محصول تخمین زده شده است. سیستم در شرایط بهینه مصرف انرژی ۱۹۷۷/۰ کیلوژول به ازای هر کیلوگرم محصول را دارد و در مقایسه با حالت عادی کاهش ۶/۳۷ درصدی انرژی مصرفی را داشته است.

بحث و نتیجه گیری: از منظر عملیات فنی سیستم حداقل باید با % ۵۷/۳۶ ظرفیت اسمی خود شروع به کار کند تا عملیات مایع سازی به خوبی انجام شود. اما از منظر انرژی با در نظر گرفتن مصرفی انرژی دو و نیم برابری به ازای هر محصول سیستم می تواند با ۳۲/۴۴ ظرفیت اسمی خود شروع به کار کند. نتایج حاصل از این مطالعه در ادامه می تواند برای بهینه سازی ساختارها و ابرساختارهای حاصل از سیستم های تامین و مصرف انرژی شامل فرآیندهای مایع سازی گاز طبیعی، استفاده گردد و از سیستم مایع سازی گاز طبیعی به عنوان یک ذخیره ساز انرژی در مقیاس بزرگ برای کاربردهای قله سایی استفاده شود.

کلیدواژه ها:

مایع سازی گاز طبیعی ، ذخیره سازی انرژی ، باکس بنکن ، پاسخ سطح ، بهینه سازی.