ارزیابی اقتصادی سیستم شیرین‌سازی منابع آب شور در جزیرۀ قشم با استفاده از کلکتورهای خورشیدی صفحه‌تخت و سیستم ذخیره‌سازی مواد تغییر‌فازدهنده

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه انرژی‌های نو، دانشکدۀ فناوری‌های مهندسی، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین، آمل

2 کارشناسی ارشد گروه مهندسی مکانیک، دانشکدۀ فنی و مهندسی، مؤسسۀ آموزش عالی علامه دهخدا، قزوین‌

چکیده

بهبود بازده سیستم‌های حرارتی و بازیافت حرارت در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. با توجه به بحران آب و انرژی، بهبود بازده سیستم‌های حرارتی و بازیافت حرارت به همراه استفاده از فرایند شیرین‌سازی آب، در سال‌های اخیر توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. طراحی هم‌زمان واحدها و یکپارچه‌سازی فرایندها سبب کاهش تعداد تجهیزات مورد نیاز و مصرف انرژی می‌شود. هدف اصلی مقالۀ حاضر، تأمین آب شیرین جزیرۀ قشم با انرژی تجدیدپذیر است. در مقالۀ حاضر یک ساختار یکپارچۀ تولید هم‌زمان آب‌ شیرین و تولید توان با استفاده از سیستم آب‌شیرین‌کن حرارتی چند‌مرحله‌ای و سیکل تولید توان کالینا توسعه داده شده است. به منظور تأمین حرارت این ساختار یکپارچه، طی شبانه‌روز از کلکتورهای صفحه‌تخت و سیستم ذخیره‌سازی مواد تغییرفاز‌دهنده استفاده شده است. در این ساختار یکپارچه به‌ترتیب بازده نیروگاه تولید توان سیکل کالینا به میزان 751/6 درصد، ضریب عملکرد سیستم آب‌شیرین‌کن حرارتی به میزان 874/2 و بازده اگزرژی کل ساختار یکپارچه به میزان 45/55 درصد است. آنالیز اگزرژی ساختار یکپارچه نشان می‌دهد بیشترین تخریب اگزرژی در ساختار یکپارچه به‌ترتیب در کلکتور‌های خورشیدی به میزان 68/81 درصد و در مبدل‌های حرارتی به مقدار 34/14 درصد رخ می‌دهد. آنالیز اقتصادی ساختار یکپارچه نشان می‌دهد به‌ترتیب مقدار بازگشت سرمایه به میزان 883/3 سال و قیمت محصول آب شیرین تولیدی US$/m3131/2 است.

کلیدواژه‌ها


[1].  Mehrpooya M, Ghorbani B, Mousavi SA. Integrated power generation cycle (Kalina cycle) with auxiliary heater and PCM energy storage. Energy Conversion and Management. 2018 Dec 1;177:453-67.
[2].  Mehrpooya M, Ghorbani B. Introducing a hybrid oxy-fuel power generation and natural gas/carbon dioxide liquefaction process with thermodynamic and economic analysis. Journal of Cleaner Production. 2018 Dec 10;204:1016-33.
[3].   Mehrpooya M, Ghorbani B, Hosseini SS. Thermodynamic and economic evaluation of a novel concentrated solar power system integrated with absorption refrigeration and desalination cycles. Energy Conversion and Management. 2018 Nov 1;175:337-56.
[4].  Mehrpooya M, Dadak A. Investigation of a combined cycle power plant coupled with a parabolic trough solar field and high temperature energy storage system. Energy conversion and management. 2018 Sep 1;171:1662-74.
[5]. Ansarinasab H, Mehrpooya M. Investigation of a combined molten carbonate fuel cell, gas turbine and Stirling engine combined cooling heating and power (CCHP) process by exergy cost sensitivity analysis. Energy conversion and management. 2018 Jun 1;165:291-303.
 
[6].  Pourfayaz F, Imani M, Mehrpooya M, Shirmohammadi R. Process development and exergy analysis of a novel hybrid fuel cell-absorption refrigeration system utilizing nanofluid as the absorbent liquid. International Journal of Refrigeration. 2019 Jan 1;97:31-41.
[7].  Mehrpooya M, Ansarinasab H, Sharifzadeh MM, Rosen MA. Process development and exergy cost sensitivity analysis of a hybrid molten carbonate fuel cell power plant and carbon dioxide capturing process. Journal of Power Sources. 2017 Oct 1;364:299-315.
[8].  Ghorbani B, Mehrpooya M, Sadeghzadeh M. Developing a tri-generation system of power, heating, and freshwater (for an industrial town) by using solar flat plate collectors, multi-stage desalination unit, and Kalina power generation cycle. Energy Conversion and Management. 2018 Jun 1;165:113-26.
[9].  Aghaie M, Mehrpooya M, Pourfayaz F. Introducing an integrated chemical looping hydrogen production, inherent carbon capture and solid oxide fuel cell biomass fueled power plant process configuration. Energy conversion and management. 2016 Sep 15;124:141-54.
[10].            Fiorini P, Sciubba E. Modular simulation and thermoeconomic analysis of a multi-effect distillation desalination plant. Energy. 2007 Apr 1;32(4):459-66.
[11].            Rensonnet T, Uche J, Serra L. Simulation and thermoeconomic analysis of different configurations of gas turbine (GT)-based dual-purpose power and desalination plants (DPPDP) and hybrid plants (HP). Energy. 2007 Jun 1;32(6):1012-23.
[12].            Chacartegui R, Sanchez D, Di Gregorio N, Jiménez-Espadafor FJ, Munoz A, Sanchez T. Feasibility analysis of a MED desalination plant in a combined cycle based cogeneration facility. Applied thermal engineering. 2009 Feb 1;29(2-3):412-7.
[13].            Blumberg T, Assar M, Morosuk T, Tsatsaronis G. Comparative exergoeconomic evaluation of the latest generation of combined-cycle power plants. Energy Conversion and Management. 2017 Dec 1;153:616-26.
[14].            Shakib SE, Amidpour M, Aghanajafi C. Simulation and optimization of multi effect desalination coupled to a gas turbine plant with HRSG consideration. Desalination. 2012 Jan 31;285:366-76.
[15].            Hosseini SR, Amidpour M, Shakib SE. Cost optimization of a combined power and water desalination plant with exergetic, environment and reliability consideration. Desalination. 2012 Jan 31;285:123-30.
[16].            Ariyanfar L, Yari M, Abdi Aghdam E. Energy, exergy, economic, environmental (4E) analyses of a solar organic Rankine cycle to produce combined heat and power. Modares Mechanical Engineering. 2016 Dec 15;16(10):229-40.
[17].            Peng S, Wang Z, Hong H, Xu D, Jin H. Exergy evaluation of a typical 330 MW solar-hybrid coal-fired power plant in China. Energy conversion and management. 2014 Sep 1;85:848-55.
[18].            Einemann M, Petersen T. Design and Optimization of a Kalina Cycle. M.Sc. program in Chemistry, 2015.
[19].            Belmonte JF, Eguía P, Molina AE, Almendros-Ibáñez JA, Salgado R. A simplified method for modeling the thermal performance of storage tanks containing PCMs. Applied Thermal Engineering. 2016 Feb 25;95:394-410.
[20].            Kalogirou SA. Solar energy engineering: processes and systems. Academic Press; 2013 Oct 25.
[21].            Ahmadi MH, Mehrpooya M, Abbasi S, Pourfayaz F, Bruno JC. Thermo-economic analysis and multi-objective optimization of a transcritical CO2 power cycle driven by solar energy and LNG cold recovery. Thermal Science and Engineering Progress. 2017 Dec 1;4:185-96.
[22].            Jafarkazemi F, Ahmadifard E. Energetic and exergetic evaluation of flat plate solar collectors. Renewable Energy. 2013 Aug 1;56:55-63.
[23].            Mehrpooya M, Hemmatabady H, Ahmadi MH. Optimization of performance of combined solar collector-geothermal heat pump systems to supply thermal load needed for heating greenhouses. Energy Conversion and Management. 2015 Jun 1;97:382-92.
[24].            Alfellag MA. Modeling and Experimental Investigation of Parabolic Trough Solar Collector, 2014.
[25].            National Renewable Energy Laboratory (NREL), Feb 19, 2014.
[26].            Ghorbani B, Shirmohammadi R, Mehrpooya M, Hamedi MH. Structural, operational and economic optimization of cryogenic natural gas plant using NSGAII two-objective genetic algorithm. Energy. 2018 Sep 15;159:410-28.
[27].            Ebrahimi A, Meratizaman M, Reyhani HA, Pourali O, Amidpour M. Energetic, exergetic and economic assessment of oxygen production from two columns cryogenic air separation unit. Energy. 2015 Oct 1;90:1298-316.
 
 
دوره 7، شماره 4
دی 1399
صفحه 891-906
  • تاریخ دریافت: 22 خرداد 1399
  • تاریخ بازنگری: 15 شهریور 1399
  • تاریخ پذیرش: 15 شهریور 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 11 آذر 1399
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1399