مدل سازی دینامیکی و صحه گذاری سیستم تولید همزمان قدرت و حرارت در مقیاس میکرو (mchp)

استفاده از روش تولید جدید انرژی که معایب روش های کلاسیک را نداشته باشد، در سرتاسر جهان امری متداول شده است. یکی از تکنولوژی های پیشرفته و با صرفه تولید انرژی، تولید همزمان قدرت و حرارت می باشد. از آنجا که دو سوم از انرژی ورودی به یک موتور درونسوز توسط گازهای خروجی از اگزوز و آب خنک کننده موتور به هدر می رود، لذا موتورهای درونسوز گزینه ای مناسب برای استفاده در سیستم تولید همزمان قدرت و حرارت به ویژه در مقیاس های میکرو و کوچک می باشند. همچنین با توجه به رشد 4/5 درصدی انرژی در بخش کشاورزی ایران، این سیستم می تواند سهم قابل توجهی در کاهش مصرف انرژی در بخش کشاورزی و مناطق روستایی داشته باشد. در همین راستا در تحقیق حاضر، یک سیستم تولید همزمان قدرت و حرارت در مقیاس میکرو با بیشینه توان 2 کیلووات الکتریسیته و 3 کیلووات حرارت طراحی و ساخته شد. همچنین سیستم تولید همزمان قدرت و حرارت در مقیاس میکرو (mchp) با استفاده از محرک اولیه موتور درونسوز گازسوز با به کارگیری نرم افزار simulink، شبیه سازی شد. این مدل قابل توسعه برای اندازه های دیگر محرک ها می باشد. بررسی نتایج حاصل از مدل نشان داد که با افزایش بار موتور، توان گرمای خروجی آن از مقدار kw 207/1 تا 144/3 افزایش یافت. همچنین درصد تلفات خروجی از اگزوز در بارهای 25، 50 و 75 درصد به طور تقریبی یکسان (%17/44-48/45) و در بار کامل این مقدار %3/40 بدست آمد. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که مصرف سوخت ویژه سیستم تولید همزمان نسبت به یک سیستم تولید الکتریسیته تنها، به مقدار m3/kw.h 748/0، 413/0، 311/0 و 289/0 به ترتیب در بارهای موتور 25، 50، 75 و بار کامل کاهش یافت. بیشترین بازده سیستم mchp در بار 75 درصد به مقدار 70 درصد بدست آمد. محدوده نسبت قدرت به حرارت در سیستم mchp حاضر 65/0-0 و بیشترین بازده سیستم در نسبت قدرت به حرارت 54/0 حاصل شد. نرخ افزایش بازده سیستم mchp در مقایسه با یک سیستم تولید قدرت و حرارت معمول (جداگانه) در بارهای 25، 50، 75 درصد و بار کامل عملکرد موتور 76/3، 8/37، 26/54 و 18/54 درصد بدست آمد. همچنین بیشترین درصد ذخیره سوخت 48/44 درصد مربوط به بار 75 بوده است. در نهایت، نتایج مدل با داده های تجربی بررسی شد. در این بررسی، مقدار ضریب تبیین 94/0r2= و ریشه مربع میانگین خطا 38/1rmse= برای دبی گازهای خروجی از اگزوز و ضریب تبیین 9/0r2= و ریشه مربع میانگین خطا 71/1rmse= برای گرمای قابل حصول از موتور بدست آمد.