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


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.
دوره 6، شماره 2
تیر 1398
صفحه 505-518
  • تاریخ دریافت: 29 بهمن 1397
  • تاریخ بازنگری: 11 اردیبهشت 1398
  • تاریخ پذیرش: 11 اردیبهشت 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 01 تیر 1398
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1398