سیستم های انرژی پایدار
سال:1401 | دوره:2 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

در سال‏های اخیر، کمبود انرژی و آلودگی محیط‏ زیست توسعۀ سریع وسایل نقلیۀ الکتریکی در صنعت را به شدت ارتقا داده است. با اهمیت روزافزون مسائل زیست‏محیطی، جایگزین کردن منابع سوخت‏های فسیلی با انرژی‏های نو به یک ضرورت تبدیل شده است. بخش زیادی از آلودگی‏های زیست‏محیطی مربوط به بخش حمل‏ونقل است. جایگزینی خودروهای با سوخت فسیلی با خودروهای برقی یک راهکار مناسب برای کاهش آلودگی‏های زیست‏محیطی و کاهش مصرف انرژی است. توسعۀ خودروهای برقی در ایران دارای چالش‏های زیادی مانند ایستگاه‏های شارژ، قیمت زیاد خودروهای برقی، نحوۀ شارژ این خودروها، پیمایش کم و از همه مهم‏تر، قیمت ارزان سوخت هستند. از این‏رو، در این مقاله سناریوهای توسعۀ خودروهای برقی برای 10 سال آینده در ایران بررسی می‏شود. برای این کار 4 سناریو در نرم افزار Vensim تعریف می‏شود. در این سناریو‏ها اثر دو پارامتر مهم یعنی قیمت واقعی سوخت و شرکت در طرح تجارت کربن بر توسعۀ خودروی برقی در ایران بررسی شد. نتایج نشان داد واقعی کردن قیمت سوخت منجر به رشد سریع‏تر خودروهای برقی خواهد شد و هرچه شیب اصلاح قیمت سوخت بیشتر باشد، رشد خودروهای برقی نیز سریع‏تر خواهد بود. همچنین، نتایج نشان داد مسئلۀ زیست محیطی به‏تنهایی نمی‏تواند عامل رشد سریع خودروهای برقی در ایران باشد، ولی به عنوان یک محرک اولیه نقش بسزایی در رشد این خودروها دارد. تعداد خودروها در سناریوهایی که قیمت سوخت واقعی است، بیشتر از 2 برابر تعداد خودروها در سناریوهایی است که قیمت سوخت یارانه‏ای است.

در این مقاله به بهینه‏سازی روش‏های مدیریت خاموشی در شبکه‏های توزیع برق می‏پردازد. به این منظور روش‏های کلیدزنی، استفاده از تولیدات پراکنده و پاسخ گویی بار از منظر اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته‏اند. جهت این بررسی اقتصادی، هزینۀ قطع برق که شامل هزینۀ منابع انسانی، خودرو و انرژی توزیع نشده است، محاسبه ‏شده است. با ملاحظۀ نقش کلیدی مدت‏زمان و بار تأمین نشده در هزینۀ قطع برق به مدل‏سازی راهکارهای مدیریت خاموشی پرداخته‏ شده است. سپس، با تحلیل حساسیت تأثیر پارامترهای مهمی همچون قیمت برق مورد بررسی قرار گرفته است. مدل پیشنهادی در شرکت توزیع برق تهران بزرگ پیاده‏سازی شده است. در بخش اول، مدل‏سازی اقتصادی قطع برق در شبکۀ توزیع معرفی‏شده است. این مدل مواردی مانند جریمه‏های تعیین‏شده توسط دولت، هزینۀ منابع انسانی، وسایل نقلیۀ حادثه و هزینۀ اتوماسیون ایستگاه‏های توزیع را محاسبه می‏کند. در بخش دوم، جریمه‏ها و تأمین انرژی موقت بهینه‏ شده است. دو رویکرد برای عرضۀ کوتاه انرژی در نظر گرفته ‏شده است. روش اول مبتنی بر تقاضا و کاهش بار در بازده پاداش است. روش دوم خرید نیرو از منابع ‏توزیع‏شده (DGS) در منطقۀ قطع است. در بخش سوم، حساسیت میزان عرضه انرژی موقت به قیمت ارائه‏شده توسط شرکت توزیع در نظر گرفته ‏شده و تأثیر آن بر بهینه‏سازی مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه، استفاده از سیستم‏های ذخیره‏ساز انرژی، به خصوص در سیستم‏های توزیع، تأثیر بسزایی در بهبود عملکرد سیستم انرژی، بهبود شاخص‏های قابلیت اطمینان سیستم و کاهش هزینه‏های بهره‏برداری سیستم انرژی دارد. از این رو، به کارگیری آن‏ها در سیستم انرژی یک مزیت محسوب می‏شود. در این مقاله انگیزه‏های استفاده از خودروهای الکتریکی در قالب ذخیره‏ساز انرژی، بررسی می‏شود. به عنوان مثال، می‏توان به تأثیر کمینه کردن هزینه‏های سیستم از نظر بار اشاره کرد. همچنین، در این مقاله تأثیر خودروهای الکتریکی در بهبود شاخص‏های قابلیت اطمینان، از قبیل شاخص انرژی تأمین نشده (ENS) و شاخص متوسط مدت قطع سیستم (SAIDI) بررسی شده ‏است. جهت حصول این امر یک قالب برنامه ‏ریزی پویا در چارچوب یک سیستم توزیع شده با هدف کمینه سازی هزینه‏های سیستم معرفی شده است. پس از به کارگیری چارچوب ارائه شده ذیل مقاله و مدل سازی سیستم نمونۀ 34 گرهی IEEE، نتایج شبیه سازی نشان می‏دهد بهره‏بردار شبکه با تنظیم قیمت برق به گونه‏ای که صاحبان خودروهای الکتریکی بتوانند سود کنند، باعث بهبود شاخص‏های قابلیت اطمینان شبکه می‏شود. در این راستا، میزان کل انرژی تأمین نشده توسط سیستم به میزان 11 درصد در حالت متمرکز کاهش می‏یابد. همچنین، متوسط زمان قطعی سیستم در حالت متمرکز به میزان 85 درصد و در حالت توزیع شده به میزان 51 درصد کاهش می‏یابد.

کلکتور خورشیدی صفحه مسطح به عنوان یک مبدل حرارتی، وظیفۀ جذب انرژی تابشی خورشید و انتقال گرما به سیال عامل را به عهده دارد. آب و هوا از رایج ترین سیالاتی اند که به عنوان سیال عامل در میان این کلکتورها جریان دارند. با توجه به اینکه میزان بازدهی از مهم ترین معیارها در ارزیابی این کلکتورها است سعی شده تا در مطالعۀ حاضر، چهار سیال از گروه مایعات آلی و روغن های ترمینول انتخاب و عملکرد حرارتی آن ها بر راندمان یک کلکتور خورشیدی صفحه مسطح مورد بررسی قرار گیرد. نتایج به دست آمده در مقالۀ حاضر، نشان می دهد که مایعات آلی در مقایسه با روغن های ترمینول دارای راندمان بیشتر و در جذب گرما از کلکتور و انتقال آن به سیال عامل دارای عملکرد بهتری هستند و علت آن نیز پایین تر بودن گرمای ویژۀ مایعات آلی در دمای کاری مطرح شده است. همچنین با افزایش شدت تابش خورشید، راندمان انرژی و اگزرژی کلکتور کاهش و میزان گرمای منتقل شده از سیال عامل به کلکتور افزایش خواهد یافت و با افزایش دمای محیط، راندمان اگزرژی و اگزرژی مفید کلکتور کاهش می یابد. مقادیر میانگین راندمان انرژی و اگزرژی بر اثر انتخاب سیال عامل در این طرح نشان می دهد مایعات آلی بعد از آب می توانند بهترین سیال عامل در این نوع کلکتورها باشند.

در این پژوهش، یک سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی به منظور تأمین انرژی مورد نیاز پرورش گیاه همپ برای کاربردهای پزشکی در اردبیل شبیه سازی می شود. تأمین انرژی پرورش گیاه همپ در مواقعی می تواند هزینه های زیادی را تحمیل کند. از طرفی، نمی توان از انتشار کربن دی اکسید ناشی از مصرف انرژی برای پرورش این گیاه چشم پوشی کرد. در همین راستا، در این مقاله قصد داریم عملکرد یک سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی را بررسی کنیم و خروجی آن را برای پرورش گیاه همپ در گلخانه مورد ارزیابی قرار دهیم. نتایج نشان می‏دهد با در نظر گرفتن 2 بار کشت گیاه همپ صنعتی در هر سال، معادل 74/17تا 62/26 تن کربن دی اکسید در هر هکتار ذخیره می‏شود. با توجه به 4 هکتار زیر کشت محصول در گلخانه طراحی شده، رقمی معادل 96/70 تا 48/106 تن در سال کربن دی اکسید در نتیجۀ کشت گیاه همپ در گلخانۀ مورد نظر ذخیره می‏شود. علاوه بر این، استفاده از سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی معادل 64/6 تن کربن دی اکسید به واسطۀ استفاده از انرژی های تجدیدپذیر از انتشار گازهای گلخانه ای جلوگیری به عمل می‏آورد که این باعث تشکیل یک سیستم گلخانه ای کربن منفی می‏شود. همچنین، ظرفیت پمپ حرارتی زمین گرمایی برای تأمین انرژی گلخانه برابر با 2/570 کیلووات است که این مقدار وابسته به ارتفاع و دمای مطلوب گلخانه است و با افزایش این پارامترهای طراحی، ظرفیت مورد نیاز پمپ حرارتی نیز افزایش پیدا می‏کند.

همبست آب، انرژی، غذا و محیط زیست و ضرورت حفظ این منابع برای ادامۀ حیات به ایجاد امنیت پایدار در سیستم‏های انرژی می‏انجامد. در این مطالعه به تحلیل پیوند آب، انرژی و محیط زیست در تولید سوخت‏های زیستی نسل سوم با استفاده از کشت ریزجلبک‏ها در پساب‏های شهری با هدف تصفیۀ زیستی، تولید سوخت و تثبیت کربن پرداخته شده است. در این زمینه، ضمن بررسی تأثیر ظرفیت تصفیۀ زیستی پساب با استفاده از گونۀ جلبکی بر بازیابی منابع آبی در محیط نرم افزار LEAP، اثر جایگزینی سوخت تولیدی در سیستم حمل ونقل عمومی شهری بر میزان انتشار آلاینده‏ها با لحاظ نسبت‏های اختلاط مختلف گازوئیل با بیودیزل (شامل B5، B10، B20، B50) با استفاده از نرم افزار ENERGYPLAN مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد بیودیزل تولیدی در نسبت‏های یادشده به ترتیب 25/4، 58/8، 43/17 و 78/45 درصد از کل انرژی مورد نیاز سالانه را تأمین خواهد کرد. این میزان جایگزینی به ترتیب معادل کاهش 9/2، 9/5، 7/12 و 7/31 درصد در میزان انتشار CO2 است. همچنین با لحاظ نرخ رشد سالانۀ 5 درصد افزایش در ورودی تصفیه خانۀ فاضلاب، پس از 12 سال می‏توان ضمن تأمین تقاضای 46 درصد انرژی مورد نیاز سالانه از محل B50 و کاهش انتشار سالانه 32 درصد دی‏اکسید کربن، مدل پیشنهادی می‏تواند به کاهش 414 میلیون دلاری در هزینۀ انتشار کربن منجر شود.