تحليل فني- اقتصادي چرخه ي توليد توان و گرما با منابع انرژي استان اردبيل

Thermo Economic Analyses of an Organic Rankine Cycle to Produce Combined Heat and Power Based on Various Energy Resources in Ardebil State

در اين پژوهش به طراحي ترموديناميكي و بررسي فني، اقتصادي و زيست محيطي يك چرخه رانكين آلي با هدف توليد همزمان توان و گرما، با منابع انرژي گوناگون در شرايط استان اردبيل پرداخته شده است. ضمن ارزيابي فني پارامترهاي اثرگذار بر چرخه ي رانكين آلي مورد مطالعه، اهميت و ميزان اثرگذاري هريك از پارامترهاي موثر نيزمورد توجه قرار گرفته است. استفاده از منبع هاي گوناگون انرژي شامل خورشيدي، زيست توده و زمين گرمايي به عنوانمنبع هاي تجديدپذير بر اساس شرايط استان اردبيل، در كنار گاز طبيعي به عنوان سوخت فسيلي مورد بررسي قرار گرفته و قيمت توان توليدي در حالت هاي گوناگون مقايسه شده است. همچنين با هدف استفاده از گرماي جريان خروجي از چگالنده، با پيشنهاد به كارگيري يك چگالنده ي دو مرحله اي تلاش براي بالا نگه داشتن دماي اين جريان تا جاي ممكن شده است تا شرايط جريان خروجي از چگالنده به لحاظ دمايي جرياني قابل انطباق با توليد گرما در كنار توليد توان باشد. با مقايسه راندمان هاي انرژي و اكسرژي در دو حالت توليد توان و همچنين توليد همزمان توان و گرما ديده شد كه با استفاده بهينه از منابع انرژي در حالت توليد همزمان توان و گرما، از ديدگاه انرژي 5.71% و از ديدگاه اكسرژي 5.45%، افزايش بهره وري به دست مي آيد. همچنين از ديدگاه زيس ت محيطي، مي توان برآورد نمود كه به طور كلي با توليد هم زمان توان و گرما از انرژي هاي تجديدپذير و پاك، سالانه 106×3.297 دلار، از نظر هزينه هاي خارجي تحميل نشده صرفه جويي صورت خواهد گرفت.

In this research, thermodynamically design and also technical, economic and environmental studies of an organic Rankine cycle have been performed to produce combined heat and power (CHP). Along with the technical evaluation of affecting parameters on the cycle, the importance and effectiveness of each parameter are considered too. Various type of energy sources such as solar, biomass and geothermal as renewable resources based on Ardebil state conditions and natural gas as fossil fuel have been studied and their generated power prices have been compared. Also, it is tried that by using a proposed two-step condenser, in order to use the outlet heat of condenser, its temperature keeps high as much as possible such that the hot flow is useable to produce heat in addition to power. With comparing the thermal and exergy efficiencies for power generation and cogeneration of heat and power (CHP) cases it is observed that because of optimized usage of energy resources in the CHP, the efficiencies increase 5.71% and 5.45% from thermal and exergy standpoints, respectively. As well as from an environmental perspective, it is estimated that annual 3.297×106 dollars saving from not impose external costs will be made by CHP in the renewable energy resource systems.