تامین هیدروژن و الکتریسیته موردنیاز یک واحد تولید الفین با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر

در این پژوهش استفاده از انرژی‌های خورشیدی و بادی برای تولید هیدروژن سبز مورد بررسی قرار گرفت. هیدروژن تولیدی برای هیدروژناسیون دی‌اکسیدکربن و تولید الفین‌های سبک مصرف خواهد شد. دی‌اکسیدکربن موردنیاز از یک کارخانه سیمان واقع در جنوب شرقی کشور تامین می‌شود. واحد تولید الفین مدنظر به kg/h 1420 هیدروژن برای هیدروژناسیون دی‌اکسیدکربن و mw 32 الکتریسیته برای گرمایش، سرمایش و پشتیبانی دستگاه‌های برقی نیاز دارد. برای تامین این نیازها یک ابرساختار جامع شامل صفحات خورشیدی، توربین‌های بادی، الکترولایزرها، باتری‌های لیتیومی و وانادیومی، مبدل‌های الکتریکی، مخازن ذخیره‌سازی هیدروژن، مولدهای برق و ... طراحی و توسط نرم‌افزار هومر شبیه‌سازی شد. نتایج بهینه‌سازی واحد نشان داد که بهترین ترکیب استفاده از انرژی‌های خورشیدی، بادی و مولدهای برق در تولید برق به ترتیب برابر 73.4، 26 و 0.6 درصد خواهد بود. همچنین برای ذخیره‌سازی این انرژی الکتریکی در سامانه‌ی بهینه، باتری‌های اکسایش-کاهش وانادیومی باصرفه‌تر از باتری‌های لیتیومی هستند. تحلیل اقتصادی مشخص نمود که هزینه‌ی خالص فعلی تولید هیدروژن و الکتریسیته‌ی مذکور 1.38 میلیارد دلار و قیمت ترازشده‌ی آن‌ها 3.56 دلار بر کیلوگرم و 0.12دلار بر کیلووات ساعت است. در پایان اثر تغییر قیمت دستگاه‌های مختلف سامانه بر اقتصاد و افق آینده‌ی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که قیمت پایه‌ی صفحات خورشیدی و الکترولایزرها بیشترین تاثیر را بر متغیرهای اقتصادی دارند.

production of hydrogen and electricity needed for an olefin plant using renewable energies

this study attempts to investigate the production of green hydrogen from solar and wind energy resources. the produced hydrogen will be utilized to hydrogenate carbon dioxide and produce light olefins. the required co2 is supplied by a cement plant located in the southeast of iran. the olefin production plant requires 1420 kg/h of hydrogen for carbon dioxide hydrogenation and 32 mw of electricity for heating, cooling, and electrical equipment. to fulfill these demands, a superstructure, including solar panels, wind turbines, electrolyzers, lithium and vanadium batteries, electrical converters, hydrogen storage tanks, generators, etc., was designed and simulated by homer software. the optimization results indicated that the best combination of using solar energy, wind energy, and generators for power production will be 73.4, 26 and 0.6%, respectively. furthermore, vanadium oxidation-reduction batteries were more cost-effective than lithium batteries for energy storage in the optimal system. the economic analysis revealed that the system has a net present cost of 1.38 b$, with levelized costs of hydrogen and electricity of 3.56 $/kg and 0.12 $/kwh, respectively. finally, the effect of changing the price of different components on the economic parameters and viability of the plan was investigated. the results demonstrated that the purchasing prices of solar panels and electrolyzers have a significant effect on economic parameters.