طراحی،شبیه‌سازی و مقایسه دو سیستم تجدیدپذیر به کمک انرژی‌های خورشیدی، سوخت زیستی و زباله سوز جهت تولید توان و آب شیرین در جزیره ابوموسی

محورهای موضوعی : انرژی های تجدید پذیر

محسن رستمی ¹ , مسعود بهزادی نیا ² , امیرحمزه فرج الهی ³

1 - استادیار، مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع).
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشکده محیط زیست و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد واحد علم تحقیقات.
3 - استادیار، مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع).*( مسوول مکاتبات)

تاریخ دریافت : 1399/03/30 تاریخ پذیرش : 1389/07/28 تاریخ انتشار : 1400/10/01

کلید واژه: سوخت زیستی, شبیه سازی, انرژی تجدیدپذیر, نیروگاه زباله سوز,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: با رشد جمعیتو تغییر الگوی جوامع به سمت مصرف انرژی و منابع بیشتر، کمبود ذخایر سوخت های فسیلی، کاهش دسترسی به منابع آب تازه، و افزایش آلاینده های زیست محیطی، بشر نیاز استفاده از روش های نوین تولید انرژی و پاک جهت رفع نیاز خود را بیشتر احساس کند که سیستم های انرژی تجدیدپذیر یکی از مهمترین راه حل های موجود برای این مشکلات می باشد. روش بررسی: پژوهش پیش رو به روش توصیفی-تحلیلی و با رویکرد کاربردی بوده که برای بهره گیری از انرژی های تجدیدپذیر در دو طراحی شامل انرژی های خورشیدی، سوخت زیستی و زباله سوز جهت رفع بخشی از نیاز برق و آب شیرین جزیره ابوموسی در استان هرمزگان می باشد. شبیه سازی طراحی ها بوسیله نرم افزارهای مهندسی MATLAB, TRNSYS, AspenTech انجام و بررسی فنی-اقتصادی توان و آب شیرین تولیدی به همراه اثرات زیست محیطی ناشی از هر دو طراحی نیز گزارش و تحلیل شد. یافته ها: با توجه به نتایج شبیه سازی دو طراحی که در سال 1399 انجام شد، مشخص شد که طراحی دو شامل نیروگاه زباله سوز-سوخت زیستی، توان، آب شیرین بیشتری نسبت به طراحی اول تولید می کند و می تواند مدیریت زباله در منطقه را نیز تسهیل بخشد، در حالی که طراحی اول شامل کلکتور خورشیدی-سوخت زیستی با وجود توان تولیدی کمتر، انرژی پاک تر و با نتایج اقتصادی بهنری را تولید می کند. بحث و نتیجه گیری: بر اساس نتایج به دست آمده هر دو طراحی پتانسیل رفع بخش عمده ای از نیازهای منطقه را دارا می باشند و بر اساس سیاست های راهبردی و توسعه پایدار می توان هر یک از طراحی های پیشنهادی را طبق اولویت های حال حاضر منطقه انتخاب نمود.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: With population growth and the pattern changes of the societies towards consuming more energy and resources, the reduction of fossil fuel reserves, lack of access to freshwater resources, and increasing environmental pollutants caused people to feel the need of using new and cleaner methods of energy production. Therefore, the use of renewable energy systems is one way to solve some of these problems. Material and Methodology: The present research is descriptive-analytical with an applied approach that its purpose is to use renewable energy in two design scenarios including solar collector, biofuels, and incineration plant in order to meet the partial need for the power and freshwater of the island. The simulation of the two proposed scenarios was performed by MATLAB, TRNSYS, and AspenTech engineering software. Techno-economical evaluations of the power and freshwater produced along with environmental impacts were also analyzed and reported. Findings: According to the results, it was found that the second scenario consisting of incineration plant - biofuel produced more power and freshwater than the first scenario and can also facilitate the management of waste in the region, while the first design including a solar collector - biofuel despite its lower power production, supplied cleaner energy with much better financial results. Discussion and Conclusion: To summarize, both proposed scenarios have high potential to meet a major portion of the region's needs, and, based on strategic policies and sustainable development, each design can be selected according to the current priorities of the region.

منابع و مأخذ:

1. Sansaniwal SK, Sharma V, Mathur J. Energy and exergy analyses of various typical solar energy applications: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018;82:1576-601.


2. Alirahmi SM, Rostami M and Farajollahi AH, Multi-criteria design optimization and thermodynamic analysis of a novel multi-gener-ation energy system for hydrogen, cooling, heating, power, and freshwater, International Journal of Hydrogen Energy, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.235


3. Hadadian A. Design and construction of steam producing byparabolic trough collector Materials and Energy Research Center; 1391.


4. Minea AA, El-Maghlany WM. Influence of hybrid nanofluids on the performance of parabolic trough collectors in solar thermal systems: recent findings and numerical comparison. Renewable Energy. 2018;120:350-64.


5. Kalogirou SA. Solar thermal collectors and applications. Progress in energy and combustion science. 2004;30(3):231-95.


6. Chong K, Wong C. General formula for on-axis sun-tracking system and its application in improving tracking accuracy of solar collector. Solar Energy. 2009;83(3):298-305.


7. Szabados G, Bereczky Á. Experimental investigation of physicochemical properties of diesel, biodiesel and TBK-biodiesel fuels and combustion and emission analysis in CI internal combustion engine. Renewable energy. 2018;121:568-78.


8. Srinivasnaik M, Sudhakar T, Naik BB. Bio Diesel as an Alternative Green Fuel to Internal Combustion Diesel Engine. Bonfring International Journal of Industrial Engineering and Management Science. 2015;5(2):63.


9. Li Y, Homburg V, De Jong M, Koppenjan J. Government responses to environmental conflicts in urban China: the case of the Panyu waste incineration power plant in Guangzhou. Journal of Cleaner Production. 2016;134:354-61.


10. Hulgaard TaJuV. Incineration: Process and Technology. . Solid Waste Technology & Management. 2011.


11. Xin-gang Z, Gui-wu J, Ang L, Yun L. Technology, cost, a performance of waste-to-energy incineration industry in China. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;55:115


12. Zahedi A, Timasi H, Kasaeian A, Mirnezami SA. Design and construction of a new dual CHP-type renewable energy power plant based on an improved parabolic trough solar collector and a biofuel generator. Renewable energy. 2019;135:485-95.


13. Nejad AS, Zahedi AR. Optimization of biodiesel production as a clean fuel for thermal power plants using renewable energy source. Renewable energy. 2018;119:365-74.


14. Lou Z, Bilitewski B, Zhu N, Chai X, Li B, Zhao Y. Environmental impacts of a large-scale incinerator with mixed MSW of high water content from a LCA perspective. Journal of Environmental Sciences. 2015;30:173-9.


15. Palash S, Kalam M, Masjuki H, Masum B, Fattah IR, Mofijur M. Impacts of biodiesel combustion on NOx emissions and their reduction approaches. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013;23:473-90.