نوع مقاله : مقاله ترویجی
نویسندگان
1 استادیار، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران
2 دانشجوی کارشناسیارشد، مهندسی انرژی، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، تهران، صندوق پستی: 1439955941
چکیده
بخش ساختمان، یکی از مصرفکنندههای عمدۀ انرژی در کشور به شمار میآید. تأمین برق در این بخش عمدتاً از نیروگاههای حرارتی با بازده پایین، همراه با نشر آلایندگی بالا صورت میگیرد. امروزه توسعه و بهکارگیری سیستمهای نوین تولید توان با بازده بالا و مستقل از شبکه توأم با آلایندگی کم حائز اهمیت است و تحقیقات گستردهای به آن اختصاص یافته است. یکی از این سیستمها پیل سوختی است. در این مقاله، بهکارگیری پیل سوختی اکسید جامد بهعنوان محرک اولیۀ یک سیستم تولید همزمان جهت تأمین مصارف انرژی یک ساختمان نمونه با کاربری خانگی مورد تحلیل فنی و اقتصادی قرار گرفت. فرایند پیل سوختی اکسید جامد با استفاده از نرمافزار اسپن پلاس شبیهسازی و امکان بازیافت حرارتی گاز خروجی دما بالای پیل سوختی و تولید بخار برای فعالسازی یک سیکل تبرید جذبی دواثره و تولید آب گرم در یک مبدل بازیافت حرارتی بررسی گردید. تغییرات توان و بازده سیستم در دو حالت تولید همزمان برق و حرارت و تولید همزمان برق، حرارت و برودت برحسب نرخ جریان سوخت ورودی به دست آمد. بر اساس مدل مصرف انرژی در ساختمان موردمطالعه، شرایط تطبیق توانهای تولیدشده و بار ساختمان با کمترین هزینۀ مصرف سالیانۀ انرژی به دست آمد. نتایج تحلیل اقتصادی نشان داده است هزینههای مصارف انرژی سالیانۀ سیستم تولید همزمان در مقایسه با یک سیستم تولید توان بهصورت مجزا بهشدت کاهش مییابد. با تجاریشدن تکنولوژی پیل سوختی اکسید جامد و کاهش بیشتر هزینههای ساخت، این سیستم میتواند جایگزین بسیار مناسبی برای سیستمهای متداول تولید توان باشد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Technical and Economic Analysis of a Cogeneration System Based on Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) Technology for Building Application
نویسندگان [English]
1 Department of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Energy and Environment, Science and Research Branch of Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]
Buildings are one of the major energy consumers in Iran. Electricity in this section is supplied by thermal power plants with low efficiency and high pollution emissions. Today, the development and deployment of novel power generation systems with high efficiency and independent of the network with low emissions are important, and extensive researches have been devoted to them. Fuel cell is one of these systems. In this paper, the application of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) as a prime mover of a cogeneration system to supply energy demands of a typical residential building has been analyzed from technical and economic points of view. The process of SOFC was simulated using Aspen Plus software and the possibility of heat recovery from SOFC high temperature exhaust gas to activate a double effect absorption refrigeration cycle by steam generation and hot water production in a heat recovery heat exchanger was examined. The power and efficiency of ‘heating and power cogeneration’ and ‘heating, power and cooling cogeneration’ systems versus inlet fuel rates was obtained. Based on building energy consumption model, the produced powers and building loads matching conditions were obtained for minimum annual energy cost. Economic analysis has shown that annual energy consumption cost in cogeneration system, compared to a separately produced power system, will be drastically lower. With the commercialization of SOFC technology and further reducing manufacturing costs, this system can be a suitable alternative to conventional power generation systems.
کلیدواژهها [English]