دانشجو: آقای فردین خضری
استاد راهنما: دکتر مریم کرمی
استاد راهنما: دکتر مولودالسادات صالحی
زمان: ۲۷ مهر ماه ۱۴۰۵ ساعت: ۱۲:۳۰
مکان: کلاس ۲۰۵ دانشکده فنی و مهندسی
چکیده:در این پژوهش، یک سیستم انرژی ترکیبی مبتنی بر سیستم‌های فتوولتائیک-گرمایی یکپارچه ساختمان، الکترولایزر غشاء پلیمری، پیل سوختی غشاء پلیمری، پمپ گرمایی آب-آب و ذخیره‌سازی هیدروژن برای یک ساختمان مسکونی چهار طبقه در تهران طراحی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی شد. هدف اصلی، تأمین هم‌زمان برق، گرمایش، سرمایش و هیدروژن با حداقل وابستگی به شبکه برق و کاهش اثرات زیست‌محیطی بود. شبیه‌سازی دینامیکی سیستم در محیط TRNSYS ۱۸ انجام شد؛ به‌طوری‌که مدل‌های PV/T، BIPV/T و PEMEC در محیط MATLAB توسعه‌یافته، اعتبارسنجی شده و از طریق کوپل‌سازی با TRNSYS در شبیه‌سازی یکپارچه سیستم مورداستفاده قرار گرفتند. ارزیابی عملکرد سیستم بر اساس تراز کل تولید انرژی(TPC)، هزینه چرخه عمر (LCC) و انتشار دی‌اکسید کربن انجام شد و برای بهینه‌سازی از روش سطح پاسخ(RSM)، تحلیل حساسیت سوبول و الگوریتم L-BFGS-B استفاده گردید. نتایج نشان داد سامانه‌های PV/T و BIPV/T قادر به تأمین ۳/۷۷ درصد برق ساختمان بوده و تولید سالانه آن‌ها به ۲/۸۳ کیلووات‌ساعت بر مترمربع می‌رسد. ظرفیت تولید هیدروژن سالانه برابر ۹۳۷/۵۴۶۰ مترمکعب برآورد شد و بررسی اقلیمی نشان داد تولید هیدروژن بیش از تابش خورشیدی به توازن تولید و مصرف انرژی وابسته است. تحلیل حساسیت مشخص کرد تعداد سلول‌های الکترولایزر مهم‌ترین متغیر مؤثر بر عملکرد انرژی و زیست‌محیطی سیستم است. در پیکربندی بهینه، الکترولایزر ۸۰ سلولی، پیل سوختی با آرایش ۵۰ سلول سری در ۶ شاخه موازی، مخزن هیدروژن ۲۹/۲۰ مترمکعب و بافر گرمایی ۷۹/۶ مترمکعب انتخاب شد. در این شرایط، هزینه چرخه عمر و انتشار دی‌اکسید کربن به‌ترتیب به ۵/۱۱۴۸ دلار بر مترمربع و ۱۴/۱۵ کیلوگرم بر مترمربع در سال رسید. با وجود تراز انرژی ۶۳/۲۱- کیلووات‌ساعت بر مترمربع در سال، سیستم پیشنهادی راهکاری مؤثر برای توسعه ساختمان‌های پایدار و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی در اقلیم نیمه‌خشک ایران ارائه می‌کند.
|