تحلیل اقتصادی - فنی کاهش مصرف آب و انتشار گاز دی‌اکسید کربن با بهره‌گیری از انرژی‏های تجدید‏پذیر برای تولید الکتریسیته (مطالعۀ موردی: نیروگاه بخاری بعثت تهران)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی انرژی های نو و محیط‌زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی انرژی‌های نو و محیط‏ زیست، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه مهندسی انرژی‌های نو و محیط ‏زیست، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

4 استادیار دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل

چکیده

هدف اصلی پژوهش حاضر، معرفی نوعی سیستم هیبریدی تجدیدپذیر جایگزین، با نیروگاه بخاری بعثت تهران است. از آنجا که کمبود آب و انتشار گازهای گلخانه‏ای، از مهم‌ترین دغدغه‏های زیست‌محیطی است، نیروگاه‏های فسیلی به دلیل میزان مصرف آب و نیز مقدار انتشار دی‌اکسید کربن، اهمیت درخور توجهی دارند. در مطالعۀ حاضر، ابتدا با معرفی نیروگاه بخاری بعثت تهران، انواع هزینه‏های مربوط به این نیروگاه از جمله هزینۀ مصرف آب و نیز هزینۀ اجتماعی انتشار دی‌اکسید کربن محاسبه می‏شود. در ادامه، با استفاده از نرم‌افزار تحلیلگر هومر و اطلس‏‏های انرژی خورشیدی و بادی کشور، سیستم‏های هیبریدی تجدیدپذیری معرفی می‌شوند که بتوانند توانی معادل نیروگاه بعثت تهران را تولید کنند. از میان سیستم‏های پیشنهادشده‏‏، سیستم هیبریدی باد/ پنل خورشیدی/ باتری/ برق‏آبی، به عنوان سیستم بهینه انتخاب شد. نتایج نشان می‏دهد با استفاده از این سیستم ترکیبی، میزان مصرف آب و انتشار دی‌اکسید کربن به‌ترتیب 4429 هزار مترمکعب و 43/1 میلیون تن در سال کاهش می‏یابد. براساس نتایج به‌دست‌آمده از آنالیز اقتصادی، هزینۀ اجتماعی انتشار دی‌اکسید کربن نیز 35375043 دلار کاهش ‏‏می‏یابد. همچنین، این سیستم ترکیبی هزینۀ انرژی 0815/0 دلار و هزینۀ خالص فعلی 673/5 میلیارد دلار دارد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Techno – economic evaluation of the reduction of water consumption and carbon dioxide emissions by applying renewable energy resources for electricity generation – a case study: Besat steam power plant

نویسندگان [English]

  • seyed ali Mousavi 1
  • Ruhollah Asayesh Zarchi 2
  • Mehdi Mehrpooya 3
  • Bahram Ghorbani 4
1 Department of Renewable Energies and Environment, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Renewable Energies and Environment Department, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Amol University of Special Modern Technologies, Amol, Iran
چکیده [English]

The main target of this investigation is to propose an alternative renewable hybrid system with Besat steam power plant. Since water shortage and greenhouse gas emissions are one of the most important environmental concerns, Fossil fuel power plants have a high amount of water consumption and carbon dioxide emissions. First, the Besat steam power plant is introduced, and types of the costs including water cost, and external cost of carbon dioxide, which are associated with this power plant, are calculated. In continue, by applying HOMER software and solar and wind atlases of Iran, several hybrid energy systems which can provide the generated power of Besat power plant, are proposed. Amongst the proposed systems, the hybrid wind/PV/battery/hydropower is selected as the most optimum configuration. The results illustrate by utilizing this hybrid system, the water consumption and CO2 emissions reduce with the values of 4429 m3 and 1.43 million tons, respectively. Based on the economic analysis, the external cost of CO2 emissions decreases by 35375043$. Also, this hybrid system has a cost of energy of 0.0815$, and net present cost of 5.673 million $.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Renewable energy"
  • " water footprint"
  • " water concern"
  • " carbon footprint"
  • " economic analysis"

مراجع

منابع
 
1.  Mehrpooya M, Sharifzadeh MMM, Mousavi SA. Evaluation of an optimal integrated design multi-fuel multi-product electrical power plant by energy and exergy analyses. Energy. 2019;169:61-78.
2.  Mehrpooya M, Mousavi SA. Advanced exergoeconomic assessment of a solar-driven Kalina cycle. Energy Conversion and Management. 2018;178:78-91.
3.  Mehrpooya M, Ghorbani B, Mousavi SA. Integrated power generation cycle (Kalina cycle) with auxiliary heater and PCM energy storage. Energy Conversion and Management. 2018;177:453-67.
4.  Ghorbani B, Mehrpooya M, Mousavi SA. Hybrid molten carbonate fuel cell power plant and multiple-effect desalination system. Journal of Cleaner Production. 2019.
5.  Hong H, Gao J, Qu W, Sun J, Kang Q, Li Q. Thermodynamic analyses of the solar-driven Kalina cycle having a variable concentration ratio. Applied Thermal Engineering. 2017;126:997-1005.
6.  Prananto LA, Zaini IN, Mahendranata BI, Juangsa FB, Aziz M, Soelaiman TAF. Use of the Kalina cycle as a bottoming cycle in a geothermal power plant: Case study of the Wayang Windu geothermal power plant. Applied Thermal Engineering. 2018;132:686-96.
7.  Davies EG, Kyle P, Edmonds JA. An integrated assessment of global and regional water demands for electricity generation to 2095. Advances in Water Resources. 2013;52:296-313.
8.  Yousefi H, Zahedi S, Niksokhan MH. Modifying the analysis made by water quality index using multi-criteria decision making methods. Journal of African Earth Sciences. 2018;138:309-18.
9.  Hoekstra AY, Chapagain AKJEE. The water footprints of Morocco and the Netherlands: Global water use as a result of domestic consumption of agricultural commodities. 2007;64(1):143-51.
10.       Mekonnen MM, Hoekstra AYJH, Sciences ES. The green, blue and grey water footprint of crops and derived crop products. 2011;15(5):1577-600.
11.       Feeley III TJ, Skone TJ, Stiegel Jr GJ, McNemar A, Nemeth M, Schimmoller B, et al. Water: A critical resource in the thermoelectric power industry. 2008;33(1):1-11.
12.       Johst M, Rothstein B. Reduction of cooling water consumption due to photovoltaic and wind electricity feed-in. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014;35:311-7.
13.       Shtull-Trauring E, Bernstein N. Virtual water flows and water-footprint of agricultural crop production, import and export: A case study for Israel. Science of the Total Environment. 2018;622:1438-47.
14.       Fazelpour F, Soltani N, Rosen MA. Economic analysis of standalone hybrid energy systems for application in Tehran, Iran. international journal of hydrogen energy. 2016;41(19):7732-43.
15.       Mandal S, Das BK, Hoque N. Optimum sizing of a stand-alone hybrid energy system for rural electrification in Bangladesh. Journal of Cleaner Production. 2018;200:12-27.
16.       Asrari A, Ghasemi A, Javidi MH. Economic evaluation of hybrid renewable energy systems for rural electrification in Iran—A case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012;16(5):3123-30.
17.       Li C, Ge X, Zheng Y, Xu C, Ren Y, Song C, et al. Techno-economic feasibility study of autonomous hybrid wind/PV/battery power system for a household in Urumqi, China. Energy. 2013;55:263-72.
18.       Li C, Zhou D, Zheng Y. Techno-economic comparative study of grid-connected PV power systems in five climate zones, China. Energy. 2018;165:1352-69.
19.       Jahangir MH, Mousavi SA, Vaziri Rad MA. A techno-economic comparison of a photovoltaic/thermal organic Rankine cycle with several renewable hybrid systems for a residential area in Rayen, Iran. Energy Conversion and Management. 2019;195:244–61.
20.       Lau KY, Yousof M, Arshad S, Anwari M, Yatim A. Performance analysis of hybrid photovoltaic/diesel energy system under Malaysian conditions. Energy. 2010;35(8):3245-55.
21.       Fazelpour F, Soltani N, Rosen MA. Feasibility of satisfying electrical energy needs with hybrid systems for a medium-size hotel on Kish Island, Iran. Energy. 2014;73:856-65.
22.       Baneshi M, Hadianfard F. Techno-economic feasibility of hybrid diesel/PV/wind/battery electricity generation systems for non-residential large electricity consumers under southern Iran climate conditions. Energy Conversion and Management. 2016;127:233-44.
23.       Khalid F, Dincer I, Rosen MA. Thermoeconomic analysis of a solar-biomass integrated multigeneration system for a community. Applied Thermal Engineering. 2017;120:645-53.
24.       Apichonnabutr W, Tiwary A. Trade-offs between economic and environmental performance of an autonomous hybrid energy system using micro hydro. Applied energy. 2018;226:891-904.
25.       Ma T, Yang H, Lu L. A feasibility study of a stand-alone hybrid solar–wind–battery system for a remote island. Applied Energy. 2014;121:149-58.
اکوهیدرولوژی
دوره 6، شماره 2
تیر 1398
صفحه 505-518

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 بهمن 1397
  • تاریخ بازنگری: 11 اردیبهشت 1398
  • تاریخ پذیرش: 11 اردیبهشت 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار