مدلسازی ترمودینامیکی و بهینه سازی سیستم هیبریدی متشکل از پیل سوختی، چیلر جذبی و پنل خورشیدی جهت تولید و ذخیره هیدروژن

در دنیای امروزی به علت افزایش تقاضای انرژی، توجه به سیستم های هیبریدی که قادر است به صورت همزمان تولید چند نوع محصول متفاوت از جمله سرمایش، گرمایش، قدرت، هیدروژن، آب تصفیه شده و آب گرم می نمایند، بیشتر شده است. در این پایان نامه به مدل سازی سیستم هیبریدی متشکل از پنل خورشیدی، الکترولیز، پیل سوختی و چیلر جذبی پرداخته شده است. مدل سازی ترمودینامیکی و آنالیز اگزرژی سیستم در ابتدا انجام شده تا خواص ترمودینامیکی در نقاط مختلف سیکل به دست آید. با داشتن خواص ترمودینامیکی مانند آنتالپی و آنتروپی، مقادیر اگزرژی در تمام نقاط به دست می آید و با نوشتن معادلات بالانس اگزرژی، تلفات اگزرژی برای هر یک از اجزا سیکل محاسبه می شود. برای درک بهتر سیستم هیبریدی آنالیز اقتصادی و بهینه سازی سیکل انجام می گیرد و قیمت کلی سیستم و مقادیر بهینه توابع هدف محاسبه می شود. هدف از انجام آنالیز اقتصادی محاسبه قیمت اجزا سیستم و هدف از بهینه سازی، پیدا کردن نقطه ای است که در آن هم زمان هر دو تابع هدف یعنی بازده اگزرژی و نرخ هزینه کلی سیستم بهینه شود. در انتها برای مشاهده و بررسی دقیق تر تاثیر متغیرهای طراحی بر روی توابع هدف، آنالیز حساسیت بر روی سیستم نیز انجام گردید. مدل سازی در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار matlab انجام گرفته است. تمامی اجزا به صورت کد در نرم افزار matlab نوشته شده است. نتایج مربوط به مدل سازی پنل خورشیدی برای آب و هوای شهر تهران بررسی شده است و جهت مدلسازی پنل خورشیدی از نرم افزار transys نیز بهره گرفته شده است. نتیجه حاصل از مدل سازی ترمودینامیکی و اگزرژی سیکل نشان می دهد که مقدار میانگین کلی تولید الکتریسیته، 1.2 کیلو وات و مقدار تولید سرمایش چیلر جذبی، 1.1 کیلو وات می باشد. علاوه بر این نتایج نشان می دهد بازده انرژی و اگزرژی 29% و 31% می باشد. همچنین نتایج نشان داد تلفات اگزرژی در پنل خورشیدی بیش ترین مقدار را به خود اختصاص می دهد و بعد از آن، پیل سوختی، الکترولیز و چیلر جذبی به ترتیب دارای بیش ترین مقدار تلفات اگزرژی هستند. بهینه سازی دو هدفه نشان می دهد که مقدار مینیمم بازده اگزرژی (0.0192) و مقدار ماکزیمم بازده اگزرژی (0.3950) است. اگرچه تمام نقاط روی منحنی پرتو بهینه هستند، اما نقطه c (دارای بازده اگزرژی 0.3950 و قیمت کلی 0.4952 دلار بر ساعت) می تواند به عنوان نقطه بهینه سازی در نظر گرفته شود.