تحلیل ترمودینامیکی، زیست محیطی و اقتصادی سیستم خورشیدی تولید همزمان سرما، گرما و توان (Solar CCHP)

ایران یکی از کشورهای با مصرف انرژی بالا و از طرفی مستعد از لحاظ دریافت انرژی خورشیدی است. لذا توسعه سیستم های تولید همزمان CCHP به همراه سیستم خورشیدی نیز می تواند در درازمدت تاثیر زیادی در زمینه توسعه پایدار، کاهش مصرف انرژی های فسیلی و در نتیجه کاهش آلودگی زیست محیطی داشته باشد. روند رو به رشد مصرف انرژی و انتشار آلاینده های حاصل از احتراق سوخت های فسیلی، بازدهی پایین سیستم های مرسوم تولید برق و حرارت مجزا، اتلاف بیش از دو سوم انرژی در نیروگاه های حرارتی مرسوم و از سوی دیگر محدودیت منابع فسیلی و تجدیدناپذیر بودن این منابع، طراحی سیستم های تولید همزمان را ضروری می سازد. به منظور افزایش کارایی این گونه سیستم ها، استفاده از گرمایش خورشیدی می تواند درکنار محرک اصلی، مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، به تحلیل ترمودینامیکی، زیست محیطی و اقتصادی یک سیستم خورشیدی تولید همزمان سرما، گرما و توان در یک ساختمان مسکونی پرداخته شده است. در این سیستم محرک اصلی موتور احتراق داخلی، سیستم گرمایش خورشیدی، ژنراتور الکتریکی، سیستم بازیاب حرارتی، تجهیزات فعال شده به وسیله ی حرارت و یک بویلرکمکی به کار برده شده است. گرمای بازیافت شده از سیال خنک کننده ی بدنه موتور، گازهای خروجی از اگزوز و روغن موتور به منظور تامین نیاز گرمایی و سرمایی ساختمان استفاده شده است. همچنین سیستم گرمایش خورشیدی در کنار حرارت بازیاب شده از موتور احتراق داخلی با سیستم کوپل شده و بخشی از بار گرمایشی و سرمایشی واحد را تامین کرده است. پارامترهای ترمودینامیکی(میزان مصرف سوخت و بازده اگزرژی)، پارامترهای زیست محیطی (کاهش آلاینده-های CO2 ،CO و NOx (و پارامترهای اقتصادی(ارزش خالص فعلی، نرخ بازده داخلی و مدت زمان برگشتسرمایه) در اندازه های مختلف موتور مورد بررسی قرار گرفته است. بیشترین کاهش مصرف سوخت % 48/33بیشترین افزایش بازده اگزرژی % 65/98 ،بیشترین کاهش CO2 % 34/57 ،بیشترین کاهش CO % 9/80 و بیشترین کاهش NOx% 77/99 بدست آمده است. همچنین کمترین مدت زمان برگشت سرمایه حدود 11سال بدست آمده است. با توجه به نتایج بدست آمده، استفاده از سیستم خورشیدی تولید همزمان نه تنها موجب کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده اگزرژی شده، بلکه موجب کاهش انتشار آلاینده های زیست- محیطی نیز می گردد. اما با بررسی پارامترهای اقتصادی به علت هزینه سرمایه گذاری بسیار زیاد، استفاده از سیستم خورشیدی تولید همزمان توجیه اقتصادی ندارد

کلیدواژه ها:

تولید همزمان-خورشیدی-ترمودینامیکی-زیست محیطی-اقتصادی