مدل‌سازی و ارزیابی فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی عملکرد پیل سوختی کربنات مذاب در مقایسه با میکرو توربین گازی به‌منظور تولید هم‌زمان برق و حرارت

نوع مقاله: مقاله برق

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی شریف

10.22075/jme.2018.12401.1214

چکیده

با توجه به افزایش مصرف و قیمت انرژی، کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش نگرانی‌ها درزمینه مسائل زیست‌محیطی و گرمایش زمین، یافتن راهی به‌منظور تبدیل انرژی با راندمان بالا و اثرات زیست‌محیطی پایین ضروری است. پیل‌های سوختی به دلیل راندمان تولید توان بالا و اثرات زیست‌محیطی پایین فناوری‌های مناسبی برای تولید انرژی در آینده می‌باشند. در میان پیل‌های سوختی، پیل سوختی کربنات مذاب دارای دمای عملکرد و راندمان تبدیل انرژی بالایی است که این دمای عملکرد بالا منجر به سازگاری با سوخت‌های مختلف می‌گردد. از سوی دیگر می‌توان حرارت بالای تولیدی پیل سوختی را به‌منظور کاربرد‌های گرمایشی بازیابی نمود. هدف از این پژوهش مدل‌سازی و ارزیابی فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی پیل سوختی کربنات مذاب در مقایسه با فناوری مرسوم و متداول میکرو توربین گازی است. با توجه به ارزیابی‌های انجام شده در توان‌های مختلف، راندمان تولید توان پیل سوختی به میزان 23% بیشتر از میکرو توربین گازی به دست آمد که این امر منجر به کاهش مصرف سوخت در پیل سوختی می‌گردد. ازلحاظ زیست‌محیطی مقدار دی‌اکسید کربن تولیدی در پیل سوختی و میکرو توربین به ترتیب 377 و 625 گرم به ازای کیلووات ساعت است که نشان‌دهنده 40% انتشار کمتر در پیل سوختی است. در ارزیابی اقتصادی، پارامتر‌های مختلفی نظیر مالیات بر کربن، قیمت سوخت و قیمت استک پیل سوختی بسیار تأثیر‌گذارند. با توجه به پیش‌‌بینی‌های انجام شده، با افزایش مالیات بر کربن در سال‌های آتی و همچنین کاهش هزینه فناوری پیل سوختی، این فناوری قابل‌رقابت با فناوری‌های متداول تولید توان نظیر میکرو توربین گازی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling and evaluation of technical, economical and environmental performance of molten carbonate fuel cell compared to micro turbine gas for the production of electricity and heat simultaneously

نویسنده [English]

  • Hamid Radmanesh 2
2 Sharif University of Technology
چکیده [English]

Given the increased consumption and energy costs, the reduction of fossil fuels and the growing concern for environmental issues and global warming, finding a way to convert energy with high efficiency and low environmental impact is essential. The purpose of this study is to model and evaluate the technical, economical and environmental aspects of the molten carbonate fuel cell compared to the conventional technology of micro turbine gas. According to the estimates made in various capacities, the fuel efficiency of the fuel cell was 23% higher than that of the micro turbine, which would reduce fuel consumption in the fuel cell. In terms of the environment, the amount of carbon dioxide produced in a fuel cell and micro turbine is 377 and 625 grams per kilowatt-hour, which represents 40% lower emissions in fuel cells. In the economic evaluation, various parameters such as carbon taxes, fuel prices and fuel cell stack costs are very influential. According to forecasts, with increasing carbon taxes in the coming years and lowering the cost of fuel cell technology, this technology can be exploited by conventional power generation technologies such as gas micro turbines.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fuel cell
  • Microturbine
  • Heat