ارزیابی انرژی و اقتصادی پیاده سازی سیستم تولید چندگانه خورشیدی دارای متمرکز کننده در یک ساختمان مسکونی

Subject Areas : Smart & Advanced Materials

مهرداد خادمی ¹ , علیرضا سرائی ² , محمدحسن جلال‌الدین ابیانه ³

1 - دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران جنوب، تهران
3 - استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی-واحد تهران جنوب، تهران

Received: 2022-10-24 Accepted : 2022-10-24 Published : 2021-11-22

Keywords:

Abstract :

هدف این مقاله ارزیابی عملکرد انرژی و اقتصادی سیستم متمرکز خورشیدی حرارتی فتوولتائیک (CPVT) تولیدکننده آب گرم، گرمایش و سرمایش برای یک ساختمان مسکونی واقع در تهران، ایران است. بازتابنده‌های خطی فرنل (LFC) و سلول‌های خورشیدی سه‌لایه جهت سیستم CPVT در نظر گرفته شده‌اند. یک چیلر جذبی 5 کیلوواتی از نوع آمونیوم آب برای تأمین سرمایش با استفاده از انرژی حرارتی انتخاب شده است. مدل‌های پیشنهادی برای چیلر جذبی و LFC با استفاده از EES  شبیه‌سازی شده‌اند. در صورت کمبود انرژی خورشیدی، گرمایش پشتیبان برای سیستم در نظر گرفته شده است. سیستم پیشنهادی از مخازن ذخیره‌سازی به‌عنوان ذخیره انرژی حرارتی (TES) در صورت دردسترس‌بودن بیش از حد انرژی خورشیدی استفاده می‌کند. CPVT با سلول‌های خورشیدی استاندارد، کلکتور حرارتی متمرکز، PVT با سلول‌های خورشیدی سه‌لایه، و PVT با سلول‌های خورشیدی رایج جهت تحلیل بهتر این سیستم بررسی شده است. شبیه‌سازی گذرا از این سیستم‌ها در TRNSYSY انجام شده است. سیستم پیشنهادی 48 درصد از انرژی موردنیاز ساختمان را به همراه تأمین 5.58 مگاوات ساعت توان الکتریکی تامین می‌کند. سازه پیشنهادی بیشترین جذابیت اقتصادی را در مقایسه با سیستم‌های خورشیدی فوق‌الذکر دارد. برای این سیستم نرخ بازده داخلی 12٪ (IRR)، نسبت سود به هزینه (BCR) 159٪ و هزینه‌های انرژی معادل 0.018 دلار در کیلووات‌ساعت است. ترکیب دو CPVT در یک پیکربندی موازی، مصرف انرژی کلی ساختمان را تا 74% کاهش می‌دهد، اما 42% سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر نیاز دارد که IRR را 1% کاهش می‌دهد. هزینه کم‌انرژی عامل بسیار مهمی است که باعث می‌شود زمان بازگشت سرمایه سیستم به 8/7 سال برسد.