مدل سازي و ارزيابي فني، اقتصادي و زيست محيطي عملكرد پيل سوختي كربنات مذاب در مقايسه با ميكرو توربين گازي به منظور توليد هم زمان برق و حرارت

Modeling and evaluation of technical, economical and environmental performance of molten carbonate fuel cell compared to micro turbine gas for the production of electricity and heat simultaneously

با توجه به افزايش مصرف و قيمت انرژي، كاهش منابع سوخت فسيلي و افزايش نگراني ها درزمينه مسائل زيست محيطي و گرمايش زمين، يافتن راهي به منظور تبديل انرژي با راندمان بالا و اثرات زيست محيطي پايين ضروري است. پيل هاي سوختي به دليل راندمان توليد توان بالا و اثرات زيست محيطي پايين فناوري هاي مناسبي براي توليد انرژي در آينده مي باشند. در ميان پيل هاي سوختي، پيل سوختي كربنات مذاب داراي دماي عملكرد و راندمان تبديل انرژي بالايي است كه اين دماي عملكرد بالا منجر به سازگاري با سوخت هاي مختلف مي گردد. از سوي ديگر مي توان حرارت بالاي توليدي پيل سوختي را به منظور كاربرد هاي گرمايشي بازيابي نمود. هدف از اين پژوهش مدل سازي و ارزيابي فني، اقتصادي و زيست محيطي پيل سوختي كربنات مذاب در مقايسه با فناوري مرسوم و متداول ميكرو توربين گازي است. با توجه به ارزيابي هاي انجام شده در توان هاي مختلف، راندمان توليد توان پيل سوختي به ميزان 23% بيشتر از ميكرو توربين گازي به دست آمد كه اين امر منجر به كاهش مصرف سوخت در پيل سوختي مي گردد. ازلحاظ زيست محيطي مقدار دي اكسيد كربن توليدي در پيل سوختي و ميكرو توربين به ترتيب 377 و 625 گرم به ازاي كيلووات ساعت است كه نشان دهنده 40% انتشار كمتر در پيل سوختي است. در ارزيابي اقتصادي، پارامتر هاي مختلفي نظير ماليات بر كربن، قيمت سوخت و قيمت استك پيل سوختي بسيار تاثير گذارند. با توجه به پيش بيني هاي انجام شده، با افزايش ماليات بر كربن در سال هاي آتي و همچنين كاهش هزينه فناوري پيل سوختي، اين فناوري قابل رقابت با فناوري هاي متداول توليد توان نظير ميكرو توربين گازي مي گردد.

Given the increased consumption and energy costs, the reduction of fossil fuels and the growing concern for environmental issues and global warming, finding a way to convert energy with high efficiency and low environmental impact is essential. The purpose of this study is to model and evaluate the technical, economical and environmental aspects of the molten carbonate fuel cell compared to the conventional technology of micro turbine gas. According to the estimates made in various capacities, the fuel efficiency of the fuel cell was 23% higher than that of the micro turbine, which would reduce fuel consumption in the fuel cell. In terms of the environment, the amount of carbon dioxide produced in a fuel cell and micro turbine is 377 and 625 grams per kilowatt-hour, which represents 40% lower emissions in fuel cells. In the economic evaluation, various parameters such as carbon taxes, fuel prices and fuel cell stack costs are very influential. According to forecasts, with increasing carbon taxes in the coming years and lowering the cost of fuel cell technology, this technology can be exploited by conventional power generation technologies such as gas micro turbines.