انرژي و آموزش ترمواكونوميك و كاربرد آن در مهندسي

Energy and Teaching Thermo-economic Applications in Engineering

افزايش رشد تقاضاي انرژي در قرن 21 همراه با مشكلاتي از قبيل آلودگي محيط زيست، كمبود منابع طبيعي و همچنين، محدوديت فضا و مكان مناسب براي احداث نيروگاههاي سوخت فسيلي است. از طرف ديگر، رشد فناوري در جهان تقاضا براي انرژي به خصوص انرژي الكتريكي رشد چشمگيري يافته است. از اين نظر، يافتن انرژيهاي پاك جايگزين، عوامل ايجاد بازگشت ناپذيري در سيستم هاي مصرف كننده انرژي و مصرف بهينه انرژي با روش تحليل اگزرژي امري ضروري مي نمايد. يكي از كاربردهاي اگزرژي تحليل اقتصادي سيستم-هاست. اين قسمت از تحليل اگزرژي در دوره هاي كارشناسي رشته هاي مهندسي در كشور ما تدريس و آموزش داده نمي شود. در تحليل اگزرژي ـ اقتصادي، براي بهبود طراحي سيستم ها اگزرژي با مفاهيم اقتصادي تركيب مي شود و با حداقل كردن قيمت و زمان كاركرد سيستم ها مي توان بهترين و كارآمدترين سيستم را با در نظر گرفتن مسايل اقتصادي شناسايي كرد. در اين مطالعه ضمن اشاره به ميزان مصرف انرژي در جهان، لزوم جايگزيني انرژيهاي فسيلي با انرژيهاي پاك تجديد پذير و آموزش تحليلهاي فني اقتصادي در دانشگاه هاي كشور بيان شده و با كاربرد روش قيمت اگزرژي توليدي، نتيجه حاصل از اعمال اين روش روي سيكل نيروگاه خورشيدي شيراز و همچنين، نتايج موجود از اعمال اين روش بر روي سيستم تركيبي توليد توان و حرارت همزمان مطالعه و درسي با عنوان "طراحي سيستم هاي گرمايي" پيشنهاد شده است.

The expected rapid rise in power demand during the 21st century is accompanied by mounting problems with power plant sitting, environmental impact, resource shortages, and increasing shortage of available space for fuel and power generation and distribution. With growth of modern technologies into the world households, it is necessary to replace clean energy, reduce irreversibility in consumed energy systems and optimize the energy consumption. In this regard technical and economical analysis of any thermal systems is very necessary. It is increasingly recognized that for any conceptual design, analysis and development it is necessary to add the subject of exergy (a second law of thermodynamic) to the conventional energy analysis. Unfortunately this part of exergy is not included in the teaching of thermodynamic of our universities. In macroeconomics, exergy offers a way to reduce resource depletion and environmental destruction by such means as an exergy tax. By minimizing life cycle cost, we find the ‘‘best’’ system under given prevailing economic conditions, and by minimizing exergy losses, we also minimize environmental effects. Exergetic production cost (EPC) is a new method developed for the analysis and optimal improvement design of combined heat and power (CHP) systems. In this study EPC scheme is applied for the Shiraz solar power plant to find the effect of amortization and starting temperature on the electricity cost. Another example for a chemical plant is also analyzed by EPC method to minimize exergy cost. This study is useful for the students as well as engineers who are involved in the process design and energy saving subjects.