پيشنهاد و تحليل ترموديناميكي يك سيستم توليد توأم توان و گرما براي نيروگاه‌هاي خورشيدي با دريافت‌كننده‌ي مركزي

Proposal and thermodynamic analysis of a Combined Heat and Power system for central receiver solar power plants

انرژي خورشيدي بدون شك يكي از اميدبخش‌ترين گزينه‌ها براي توليد الكتريسيته و جايگزين سوخت‌هاي مرسوم است. نيروگاه‌هاي حرارتي خورشيدي با سيستم دريافت‌كننده‌ي مركزي نسبت به ساير سيستم‌هاي متمركزكننده‌ي توان خورشيدي مزيت‌هاي عمده‌اي دارند. براي افزايش بازده اين نيروگاه‌ها، با توجه به بالا بودن دماي منبع گرم، مي‌توان يك چرخه‌ي توليد توان مناسب استفاده كرد. بر همين اساس در كار حاضر، يك چرخه‌ي تركيبي بر مبناي چرخه‌ي برايتون-رانكين آلي و بر اساس سيستم توليد توأم توان و گرما پيشنهاد شده است. تحليل ترموديناميكي شامل تحليل انرژي و اگزرژي براي چرخه پيشنهادي و محاسبات نابودي اگزرژي در هر جزء صورت گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه دو پارامتر دماي ورودي توربين و نسبت تمركز بيشترين تأثير افزايشي را بر روي بازده انرژي و اگزرژي دارند. هم‌چنين بيشترين ميزان نابودي اگزرژي چرخه تركيبي پيشنهادي مربوط به ريكاپراتور و كم‌ترين آن مربوط به پمپ‌هاي چرخه‌هاي ORC است. بر مبناي داده‌هاي ورودي، براي چرخه‌ي پيشنهادي، بازده قانون اول و دوم آن به ترتيب برابر 61/34 درصد و 73/28 درصد است.

The solar energy is one of the most promising options for electricity generation to be replaced for fossil fuels. Solar thermal power plants with central receiver system have major advantages compared to the other concentrating solar power systems. To increase the efficiency of these power plants an efficient power cycle, regarding the high temperature of the heat source, can be employed. Accordingly, in the present work, a combined Brayton-ORC is proposed for co-generation of heat and power. Thermodynamic evaluation including energy and exergy analyses for the power plant is conducted. The results show that the gas turbine inlet temperature and concentration ratio have the largest incremental effect on the both energy and exergy efficiencies. The recuperator has the largest exegy destruction and exergy destructin in ORCs’ pumps is the lowest one. Based on the input data, for the proposed combined cycle, first and second law efficiencies, can reach to 61.34% and 73.28%, respectively.