بهینه سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی یک سیکل هیبرید مرکب پیل سوختی دما بالا و توربین گاز

با توجه به روند رو به رشد مصرف انرژی در جهان و آثار آن بر محیط زیست، استفاده از روشها و سیستم های تولید توان که علاوه بر بازدهی بالا آلودگی کمتری نیز داشته باشند، در اولویت قرار گرفته اند. قابلیت پیل های سوختی دما بالا در ترکیب با سیکل های تولید توان سبب شده است که سیستم هیبریدی حاصل به عنوان پیشنهادی برای سیستم های حرارتی جدید مد نظر باشد. هدف این رساله بهینه سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی یک سیکل هیبریدی توربین گاز و پیل سوختی مرکب می باشد. جهت دستیابی به یک سیستم هیبریدی مرکب بهینه، ابتدا پیکربندی های مختلفی از سیستم های هیبریدی مستقیم مورد بررسی قرار گرفته و سپس سیستم بهینه با یک سیکل هیبریدی غیرمستقیم ترکیب می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در بررسی چهار نوع سیستم هیبریدی مستقیم، سیستم هیبریدی مستقیم با پیل سوختی تحت فشار دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر سیستم ها می باشد. آلایندگی پایین، نرخ بازگشت ناپذیری کمتر، هزینه های خرید و نصب پایین و قیمت برق تولیدی مناسب از مزایای سیستم هیبریدی مستقیم با پیل تحت فشار می باشد. مقایسه عملکرد سیستم های هیبریدی مستقیم، غیرمستقیم و مرکب نیز نشان می دهد که سیستم هیبریدی مستقیم با پیل تحت فشار دارای عملکرد بهتری نسبت به دو نوع سیستم دیگر می باشد. این سیستم دارای راندمان الکتریکی 51 درصد و راندمان کلی 64 درصد بوده و قیمت برق تولیدی در آن در حدود 5/18 سنت می باشد که مقدار آن نسبت به سایر سیستم های هیبریدی کمتر است. تنها مزیت سیستم هیبریدی غیرمستقیم بالا بودن گرمای بازیاب شده در آن می باشد که در حدود 72 درصد بالاتر از سیستم هیبریدی مستقیم است. توان تولیدی در سیستم هیبریدی مرکب در حدود 16 درصد بالاتر از سیستم هیبریدی مستقیم بوده و این تنها مزیت استفاده از این نوع سیستم های هیبریدی است.