پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی شیمی و مواد > مقطع کارشناسی ارشد > سال 1404
پدیدآورندگان:
مرضیه حاجیان [پدیدآور اصلی]، مصطفی کاهانی[استاد راهنما]، علیرضا ارجمندزاده[استاد راهنما]
چکیده: چکیده
افزایش نگرانیها در خصوص بحرانهای انرژی، کمآبی، و آلودگی محیطزیست در دهههای اخیر، نیاز به توسعه سیستمهای چندمنظوره با توانایی تولید همزمان برق، آب شیرین و سوخت پاک را به یک ضرورت راهبردی در سیاستگذاری انرژی و توسعه پایدار بدل ساخته است. در این راستا، پژوهش حاضر به طراحی، مدلسازی، تحلیل عملکرد و ارزیابی اقتصادی یک سیستم تولید چندگانه مبتنی بر استفاده از انرژی زمین گرمایی میپردازد. سیستم مورد بررسی از ترکیب چهار فناوری مکمل شامل دو چرخه رانکین آلی (ORC) با سیالات R113 و R245fa، یک واحد آبشیرینکن بدون پساب (ZLD)، و یک الکترولایزر غشایی (PEM) برای تولید هیدروژن سبز تشکیل شده است.
در این سامانه، انرژی حرارتی با دمای حدود ℃180 از آب زمینگرمایی استخراج شده و ابتدا به چرخه اول ORC برای تولید برق تزریق میشود. گرمای باقیمانده به واحد ZLDجهت تولید بخار مورد نیاز، هدایت میشود. در واحد ZLD، شورابه غلیظ خروجی از آبشیرینکن تقطیر چنداثره وارد بخش کریستالایزر تبخیری شده، نمک جامد و آب شیرین بازیابی میشود. آب خالص به همراه بخشی از توان تولیدی ORC برای تغذیه الکترولایز PEM بهکار میرود تا هیدروژن با خلوص بالا تولید گردد. در نهایت انرژی باقی مانده ار آب زمینگرمایی در یک ORC ثانویه بازیابی میگردد.
فرایند مدلسازی با بهرهگیری از روابط ترمودینامیکی حالت پایا، برآورد انرژی، جرم و هزینه انجام شده و نتایج به تفکیک هر بخش در قالب نمودارها و جداول ارائه شده است. بر اساس نتایج بهدستآمده در این پژوهش، سیستم موردنظر قادر است در سناریوی پایه، حدود 7/2 مگاوات برق خالص تولید نماید. خروجی واحد ZLD بالغ بر 1/112 مترمکعب در روز آب شیرین برآورد شده، در همین حال، الکترولایزر PEM با استفاده از انرژی تأمینشده، قادر است به طور میانگین 1/218 کیلوگرم در روز هیدروژن با خلوص بالا تولید نماید. از منظر اقتصادی، هزینه سرمایهگذاری کل سیستم حدود 6/3 میلیون دلار تخمین زده شده و دوره بازگشت سرمایه کمتر از 2 سال گزارش شده است. همچنین، تحلیل نتایج حاکی از آن است که دمای منبع حرارتی ZLD، فشار کاری توربینها، و چگالی جریان الکترولایزر از مهمترین پارامترهای مؤثر بر عملکرد کلی سامانه هستند که در فرایند بهینهسازی باید موردتوجه ویژه قرار گیرند.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#سیستم تولید چندگانه #انرژی زمین گرمایی #آبشیرینکن تقطیرچنداثره بدون پساب مایع #هیدورژن سبز
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده: