بررسی و تحلیل ترمواکونومیکی بازیافت انرژی هدررفت سیکل gt-mhr

در سال های اخیر با توسعه روزافزون صنایع، افزایش تقاضا برای انرژی الکتریکی، کاهش منابع سوخت های فسیلی و بروز مشکلات حاصل از گازهای گلخانه ای، استفاده از انرژی هسته ای برای تولید برق بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا به کارگیری چرخه gt-mhr برای تولید توان به دلایلی نظیر داشتن بازده زیاد (حدود 48%)، ایمنی بالای رآکتور و قیمت پایین برق تولیدی یکی از گزینه های مطلوب می باشد. توان خالص تولیدی چرخه gt-mhr حدود mw285 است و در پیش خنک کن این چرخه انرژی حرارتی زیادی (حدود mw300) دفع می شود که در دمای حدود °c200-100 بوده و لذا دارای اگزرژی نسبتاً بالایی است. به منظور بهبود عملکرد و افزایش بازده کلی تبدیل انرژی می توان از انرژی حرارتی مذکور در سیستم های مناسب بهره برد و از هدررفت آن جلوگیری نمود. در رساله حاضر چهار چرخه تحتانی مختلف شامل سه چرخه با سیال عامل آب-آمونیاک و یک چرخه رانکین با سیال عامل آلی برای استفاده از انرژی مذکور پیشنهاد شده و عملکرد چرخه های ترکیبی با یکدیگر و همچنین با چرخه gt-mhr مقایسه شده است. این مقایسه هم از نقطه نظر ترمودینامیکی و هم از دیدگاه اکونومیکی انجام گرفته است. در نهایت به منظور محاسبه قیمت واقعی تر برای توان تولیدی ملاحظات قابلیت اطمینان لحاظ شده و عملکرد چرخه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد در تمامی چرخه های ترکیبی دبی جرمی هلیم کمتر از چرخه gt-mhr است و این عامل باعث کاهش اندازه و در نتیجه قیمت اجزای gt-mhr در چرخه های ترکیبی می شود. بنابراین آهنگ کل هزینه، که شامل هزینه های سرمایه گذاری اولیه و هزینه های نگهداری و عملیاتی است، برای چرخه های ترکیبی نسبت به چرخه gt-mhr افزایش چشم گیری ندارد. همچنین نشان داده شده است در شرایط عملکرد بهینه، چرخه ترکیبی gt-mhr/orc دارای بازده قانون دوم بیشتر و قیمت واحد محصول کمتر در مقایسه با سایر چرخه های ترکیبی می باشد. در عین حال بازده این چرخه ترکیبی حدود 1/12% بیشتر و قیمت واحد محصول آن حدود 4/11% کمتر از چرخه gt-mhr است. تأثیر لحاظ کردن مسئله قابلیت اطمینان در بررسی عملکرد چرخه ها افزایش قیمت توان تولیدی و کاهش دسترس پذیری چرخه ها به علت افزایش زمان پیش بینی نشده ای است که چرخه در پی از کار افتادن اجزاء از فعالیت باز می ماند. به عنوان مثال قیمت واحد توان تولیدی برای چرخه ترکیبی gt-mhr/orc با در نظر گرفتن ملاحظات قابلیت اطمینان حدود 7/4% افزایش می یابد. افزایش قیمت تمام شده توان تولیدی باعث نزدیک تر شدن آن به قیمت واقعی شده و موجب می شود استناد به آن در تصمیم گیری های اقتصادی منجر به حصول نتایج مطمئن تر و ایجاد خطای کمتر شود.