تأمین برق مناطق روستایی سوخت‌های فسیلی با استفاده از ترکیب انرژی‌های تجدیدپذیر
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری فارس به نقل از روابط عمومی دانشگاه تهران، علی‌بخش کسائیان دانشیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، در پژوهش تازه‌ای استفاده از سامانه‌های ترکیبی برای تأمین برق مناطق دورافتاده را مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار داده است.
به گفته کسائیان، با توجه به دشواری و هزینه‌بر بودن توسعه خطوط انتقال شبکه سراسری برق در مناطق محروم و دور افتاده، امروزه سامانه‌های ترکیبی انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان راه حلی مؤثر برای تأمین برق به صورت مستقل از شبکه سراسری برق در نظر گرفته می‌شوند.
این سامانه‌ها مبتنی بر تولید همزمان از چندین منبع تجدیدپذیر مانند خورشید و باد هستند که به همراه سامانه‌های ذخیره‌ساز می‌توانند بر ماهیت متناوب منابع تجدیدپذیر غلبه نموده و انرژی را با قابلیت اطمینان بالا و بصورت مقرون به صرفه فراهم سازند. کسائیان در معرفی این پژوهش گفت: «در این پژوهش که در قالب بخشی از رساله دکتری محمدامین وزیری‌راد انجام شد، برای نخستین بار در کشور، امکان‌سنجی اقتصادی استفاده همزمان از پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی، چرخه رانکین آلی (ارگانیک) به همراه ذخیره‌سازی حرارتی و سامانه ذخیره‌ساز شیمیایی (بانک باتری) مورد تحلیل قرار گرفت و روستای آشار استان سیستان و بلوچستان به عنوان منطقه‌ای مسکونی (دارای حدود 1000 خانوار) با چالش‌های فراوان تأمین انرژی جهت مطالعه موردی در نظر گرفته شد.»
دانشیار دانشگاه تهران، درباره فرآیند انجام این مطالعه توضیح داد: «ابتدا یک چرخه رانکین آلی شامل کلکتور سهموی خورشیدی به عنوان منبع حرارتی، با استفاده از الگوریتم ژنتیک در نرم‌افزار متلب (MATLAB) بهینه‌سازی شد. سپس پروفایل توان سالیانه تولیدی چرخه، بهینه‌سازی شده و وارد نرم‌افزار هومر (HOMER) گردید، نرم‌افزاری که توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا جهت بهینه‌سازی سامانه‌های ترکیبی انرژی تهیه شده است. طی این مطالعه برای نخستین بار، چرخه رانکین در کنار منابع متداول انرژی تجدیدپذیر در این نرم‌افزار شبیه‌سازی شد. راندمان چرخه رانکین بدست آمده مابین 15 الی 30 درصد (متوسط بازدهی بیش از 25 درصد) با مساحت کلکتور خورشیدی حدود 1000 متر مربع بوده است.»
دانشیار گروه انرژی‌های نو و محیط زیست دانشکده علوم و فنون دانشگاه تهران همچنین درباره نحوه عملکرد فنی این سامانه افزود: «در این سامانه، کلکتورهای سهموی، حرارت خورشید را بر روی مجاری سیال حاوی روغن ترمینول متمرکز کرده و دمای سیال را افزایش می‌دهند. سپس پمپ‌ها سیال را به سامانه ذخیره‌ساز حرارتی ارسال می‌نمایند تا در مواقع نیاز به تولید انرژی، بخش ذخیره‌ساز، روغن حرارتی را به مبدل حرارتی ارسال کرده و دمای سیال کاری تولوئن را به بیش از 380 درجه سانتیگراد افزایش دهد. در نهایت، بخار ایجاد شده به توربینی با توان نامی حدود 200 کیلووات ارسال می‌شود تا برق تولید شود و با سرد نمودن سیال کاری، این چرخه به شکل مداوم تکرار می‌شود.» بنا به توضیح استاد راهنمای این پژوهش، در سامانه طراحی‌شده، به شکل نوآورانه‌ای مابقی توان مورد نیاز منطقه مسکونی با ترکیب پنل‌های خورشیدی (حدود 46 درصد)، توربین‌های بادی (حدود 24 درصد) و بانک باتری (حدود 18 درصد) تأمین می‌شود. از نظر اقتصادی، هزینه انرژی نهایی این سامانه کمتر از 0.28 دلار بر کیلووات ساعت و دارای صرفه اقتصادی مطلوبی در مقایسه با سایر سامانه‌های 100 درصد تجدیدپذیر جهانی بوده است. ضمن اینکه سامانه توسعه داده شده از انتشار بیش از 1000 تن دی اکسید کربن در سال جلوگیری می‌نماید که گامی مؤثر در جهت کاهش آلاینده‌های ناشی از تولید انرژی در کشور خصوصاً در مقایسه با برق سراسری شبکه است.
عضو هیأت علمی دانشگاه تهران، درباره یافته‌های این پژوهش، خاطرنشان کرد: «نتایج شبیه‌سازی همچنین نشان داد که این سامانه قادر به تأمین بیش از 3500 کیلووات ساعت در روز برق با قابلیت اطمینان بالا است که می‌تواند خاموشی‌های برق را در منطقه مورد مطالعه به نزدیک صفر برساند.
علاوه بر این، رویکرد نوآورانه استفاده از چرخه رانکین در کنار پنل خورشیدی و توربین بادی، به شکل مؤثری منجر به کاهش حدود 10 درصدی ظرفیت بانک باتری شد که این تلاش در راستای رفع چالشی جهانی در سامانه‌های مستقل از شبکه سراسری برق قرار دارد.
کاهش انتشار گازهای آلاینده، مقابله با گرمایش جهانی، تولید مقرون به صرفه انرژی در مناطق دور افتاده، بهبود قابلیت اطمینان منابع تجدیدپذیر انرژی و افزایش امنیت انرژی از مزایای استفاده از چنین سامانه‌هایی در کشور خواهد بود.»
پایان پیام /