بررسی سیستم‌های نوین تولید چندگانه بر پایه ذخیره‌سازی هوای فشرده

نوع مقاله: علمی-ترویجی

نویسندگان

1 گروه تخصصی مهندسی انرژی و اقتصاد، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 گروه تخصصی مهندسی صنایع دریایی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

3 گروه تخصصی مهندسی انرژی و اقتصاد، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

چکیده

رشد سریع مصرف انرژی و گرمایش جهانی از چالش‌های مهم عصر کنونی است. فایق آمدن بر این چالش‌ها نیازمند استفاده از فناوری‌هایی نوین است. استفاده از سیستم‌های تولید چندگانه یکی از راه‌کارهای مناسب جهت تامین پایدار انرژی و کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌باشد. این سیستم‌ها‌ به دو دسته تولید دوگانه و تولید سه-گانه تقسیم می‌شوند. از طرفی، تامین پایدار انرژی نیازمند ذخیره‌سازی است، سیستم ذخیره‌سازی انرژی هوای فشرده با دارا بودن مزایای متعدد فنی، اقتصادی و محیط‌زیستی گزینه مناسبی جهت به‌کارگیری همراه سیستم‌های‌ تولید چندگانه است. در مقاله حاضر جدید‌ترین پژوهش‌ها در زمینه سیستم‌های ترکیبی تولید چندگانه و ذخیره‌سازی هوای فشرده مورد بررسی قرار گرفت. این سیستم ترکیبی، فشار بار بر شبکه سراسری را می‌کاهد و از مزیت نرخ پیکسایی بهره می‌برد. سیستم-های تولید سه‌گانه بر اساس فناوری سرمایشی مورد استفاده در آن‌ها به سه دسته سردسازی با چیلر جذبی، موتور نیوماتیک و اجکتور تقسیم شد. در این میان، سردسازی با موتور نیوماتیک یا اکسپندر دارای مزایای بیش‌تری از نظر فنی، اقتصادی و محیط‌زیستی می‌باشد. همچنین مشخص شد سیستم ذخیره‌سازی انرژی هوای فشرده به‌دلیل ظرفیت بالای تکنولوژیکی این قابلیت را دارد که با استفاده از تجهیزات اضافی نه‌چندان پیچیده به‌عنوان یک سیستم تولید چندگانه مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  A. Ozawa and Y. Kudoh, Performance of residential fuel-cell-combined heat and power systems for various household types in Japan, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 43, No. 32, pp. 15412–15422, 2018.

[2]  P. Dixon, Sustainagility: How Smart Innovation and Agile Companies will Help Protect our Future, pp. 103-105, London: Kogan Page, 2010.

[3]  م. خزعلی، ف. آذرسینا، ع. کنی، ذخیره­سازی انرژی هوای فشرده: مروری بر تاریخچه، اهمیت و انواع آن، اولین همایش ملی فناوری­های پیشرفته در مهندسی و محیط­زیست، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران، اسفند ماه 1397.

[4]  X. Wang, C. Yang, M. Huang, and X. Ma, Off-design performances of gas turbine-based CCHP combined with solar and compressed air energy storage with organic Rankine cycle, Energy Conversion and Management, Vol. 156, No. 30, pp. 626–638, 2018.

[5]  S. G. Tichi, M. M. Ardehali, and M. E. Nazari, Examination of energy price policies in Iran for optimal configuration of CHP and CCHP systems based on particle swarm optimization algorithm, Energy Policy, Vol. 38, No. 10, pp. 6240–6250, 2010.

[6]  S. G. Sigarchian, A. Malmquist, and V. Martin, Design optimization of a small-scale polygeneration energy system in different climate zones in Iran, Energies, Vol. 11, No. 5, pp. 1–19, 2018.

[7]  P. Zhao, Y. Dai, and J. Wang, Performance assessment and optimization of a combined heat and power system based on compressed air energy storage system and humid air turbine cycle, Energy Conversion and Management, Vol. 103, pp. 562–572, 2015.

[8]  H. Safaei and D. W. Keith, Compressed air energy storage with waste heat export: An Alberta case study, Energy Conversion and Management, Vol. 78, pp. 114–124, 2014.

[9]  A. Bagdanavicius and N. Jenkins, Exergy and exergoeconomic analysis of a Compressed Air Energy Storage combined with a district energy system, Energy Conversion and Management, Vol. 77, pp. 432–440, 2014.

[10] F. TeymouriHamzehkolaei and S. Sattari, Technical and economic feasibility study of using Micro CHP in the different climate zones of Iran, Energy, Vol. 36, No. 8, pp. 4790–4798, 2011.

[11] M. Esrafilian and R. Ahmadi, Energy, environmental and economic assessment of a polygeneration system of local desalination and CCHP, Desalination, Vol. 454, No. June 2018, pp. 20–37, 2019.

[12] X. Zhang et al., Design and Performance Analysis of the Distributed Generation System Based on a Diesel Engine and Compressed Air Energy Storage, Energy Procedia, Vol. 105, pp. 4492–4498, 2017.

[13] Y. Yan, C. Zhang, K. Li, and Z. Wang, An integrated design for hybrid combined cooling, heating and power system with compressed air energy storage, Applied Energy, Vol. 210, pp. 1151–1166, 2018.

[14] R. Jiang, H. Yin, B. Chen, Y. Xu, M. Yang, and X. Yang, Multi-objective assessment, optimization and application of a grid-connected combined cooling, heating and power system with compressed air energy storage and hybrid refrigeration, Energy Conversion and Management, Vol. 174, No. June, pp. 453–464, 2018.

[15] R. Jiang, H. Yin, M. Yang, and X. Yang, Thermodynamic model development and performance analysis of a novel combined cooling, heating and power system integrated with trigenerative compressed air energy storage, Energy Conversion and Management, Vol. 168, No. May, pp. 49–59, 2018.

[16] X. Wang, C. Yang, M. Huang, and X. Ma, Multi-objective optimization of a gas turbine-based CCHP combined with solar and compressed air energy storage system, Energy Conversion and Management, Vol. 164, No. 30, pp. 93–101, 2018.

[17] X. Liu, Y. Zhang, J. Shen, S. Yao, and Z. Zhang, Characteristics of air cooling for cold storage and power recovery of compressed air energy storage (CAES) with inter-cooling, Applied Thermal Engineering, Vol. 107, pp. 1–9, 2016.

[18] J.-L. Liu and J.-H. Wang, Thermodynamic analysis of a novel tri-generation system based on compressed air energy storage and pneumatic motor, Energy, Vol. 91, pp. 420–429, 2015.

[19] J. L. Liu and J. H. Wang, A comparative research of two adiabatic compressed air energy storage systems, Energy Conversion and Management, Vol. 108, pp. 566–578, 2016.

[20] A. L. Facci, D. Sánchez, E. Jannelli, and S. Ubertini, Trigenerative micro compressed air energy storage: Concept and thermodynamic assessment, Applied Energy, Vol. 158, pp. 243–254, 2015.

[21] Y. Li, X. Wang, D. Li, and Y. Ding, A trigeneration system based on compressed air and thermal energy storage, Applied Energy, Vol. 99, pp. 316–323, 2012.

[22] S. Lv, W. He, A. Zhang, G. Li, B. Luo, and X. Liu, Modelling and analysis of a novel compressed air energy storage system for trigeneration based on electrical energy peak load shifting, Energy Conversion and Management, Vol. 135, pp. 394–401, 2017.

[23] E. Yao, H. Wang, L. Wang, G. Xi, and F. Maréchal, Thermo-economic optimization of a combined cooling, heating and power system based on small-scale compressed air energy storage, Energy Conversion and Management, Vol. 118, pp. 377–386, 2016.

[24] A. Sadreddini, M. Fani, M. Ashjari Aghdam, and A. Mohammadi, Exergy analysis and optimization of a CCHP system composed of compressed air energy storage system and ORC cycle, Energy Conversion and Management, Vol. 157, No. November 2017, pp. 111–122, 2018.