تحلیل عددی عملکرد پایدار آب شیرین کن ترکیبی رطوبت زن - رطوبت گیر و اسمز معکوس در مقیاس کوچک با بهره گیری از انرژی خورشیدی و باتری

آب شیرین کن ها نقش مهمی در تامین آب آشامیدنی در مناطق خشک و نیمه خشک دارند. در این میان سیستم های ترکیبی رطوبت زن رطوبت گیر و اسمز معکوس به دلیل بهره وری بالا و سازگاری با انرژی های تجدیدپذیر اهمیت ویژه ای یافته اند. استفاده از انرژی خورشیدی همراه با باتری برای ذخیره سازی انرژی امکان عملکرد ۲۴ ساعته را فراهم کرده و وابستگی به منابع فسیلی را کاهش می دهد. این ترکیب راه حلی کارآمد برای تامین آب در مناطق کم آب با کمترین اثرات زیست محیطی ارائه می دهد. در این پژوهش مدیریت توان آب شیرین کن ترکیبی رطوبت زن رطوبت گیر و اسمز معکوس با ظرفیت ۸.۹ مترمکعب در شبانه روز بررسی شده است. این سامانه در حالت بهینه با مصرف ۷۰۰ وات از ۳۷۰ لیتر آب شور ورودی در هر ساعت، ۳۷ لیتر آب شیرین تولید می کند. برای تامین انرژی پیوسته با استفاده از نرم افزار هومر، یک سیستم خورشیدی شامل ۲۳ پنل، ۸ باتری لیتیوم یون NMC با ظرفیت ۹۴ آمپر ساعت و یک کانورتر ۱.۷ کیلوواتی طراحی شد. چیدمان اجزا به صورت موازی است و فرآیند شارژ و دشارژ باتری ها در طول شبانه روز بررسی شده است. ارزیابی اقتصادی برای دوره ای ۲۰ ساله با نرخ تورم ۲۲ درصد و نرخ بهره ۲۳ درصد انجام شده است که نشان می دهد هزینه کل سیستم ۲۲۵۷۶ دلار و هزینه تولید هر مترمکعب آب ۳.۵ دلار است. همچنین تحلیل حرارتی باتری ها در نرم افزار انسیس فلوئنت نشان داد که دمای باتری ها در یک چرخه کامل ۶.۳ درجه افزایش یافته و به ۳۱.۳ درجه سلسیوس می رسد؛ بنابراین استفاده از سیستم خنک کاری برای افزایش طول عمر باتری ضروری است.

کلیدواژه ها:

آب شیرین کن ، اسمز معکوس ، باتری لیتیوم یون NMC ، پنل خورشیدی ، رطوبت زن ، رطوبت گیر