مدل سازی و تحلیل ترمو اکونومیکی یک سیستم تولید همزمان برق، حرارت و برودت بر پایه سیکل میکروتوربین گاز و پیل سوختی

هدف از ارائه این مقاله معرفی و تحلیل عملکرد ترمودینامیکی و اقتصادی دو سیستم هیبریدی سه‌گانه جهت تولید انرژی الکتریکی، حرارتی و برودتی است. در این تحقیق سیکل هیبریدی میکروتوربین­گاز و پیل­سوختی به عنوان محرک اولیه و چیلر جذبی به عنوان محرک ثانویه لحاظ شده است. جهت انجام این تحقیق دو سیستم هیبریدی پیشنهادی همراه با تجهیزات جانبی آن از دیدگاه اقتصادی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته­اند. با توجه به اهمیت پیل­سوختی در این سیستم هیبریدی برای پیل تحلیل ترمودینامیکی، حرارتی و الکتروشیمیایی نیز انجام شده تا نتایج محاسبات دارای دقت بالایی باشد. در ادامه با مطالعه پارامتری سیستم هیبریدی اشاره شده تاثیر نسبت فشار کمپرسور، نسبت هوا به سوخت و دمای ورودی به ژنراتور بر روی بازده انرژی و اگزرژی، نرخ تخریب و اتلاف اگزرژی، هزینه سیستم و گرمایش و سرمایش تولیدی سیستم بررسی شده است. نتایج نشان می­دهد که با افزایش نسبت فشار کمپرسور بازده الکتریکی و اگزرژی سیستم افزایش و نرخ تخریب اگزرژی و قیمت برق تولیدی کاهش می­یابد. همچنین در صورت استفاده از چیلر جذبی دو اثره به جای چیلر جذبی تک اثره، نرخ تخریب اگزرژی 5.4 درصد کاهش و قیمت برق تولیدی 28 درصد افزایش خواهد یافت. نتایج نشان می­دهد کمترین قیمت برق تولیدی و بیشترین بازده اگزرژی در نسبت فشار 6 کمپرسور اتفاق می­افتد. به طوری که در این نسبت فشار بیشترین بازده اگزرژی 58/0 و 59/0 و کمترین قیمت برق تولیدی 195/0 و 26/0 دلار بر کیلووات ساعت به ترتیب برای سیستم اول و دوم خواهد بود.

thermo-economic modeling and analysis of the combined cooling, heat and power systems (cchp) based on a fuel cell and micro gas turbine

this article introduces and analyzes the thermodynamic and economic performance of two triple hybrid systems for generating electrical, thermal, and refrigeration energy. the primary drive consists of a micro gas turbine and a fuel cell and absorption chillers serve as the secondary drive. the research evaluates the two proposed hybrid systems and their auxiliary equipment from an economic perspective. given the importance of the fuel cell, thermodynamic and electrochemical analyses were conducted to ensure high accuracy in the calculations. the study examines the impact of compressor pressure ratios, air-to-fuel ratios, and generator inlet temperatures on energy and exergy efficiencies, exergy destruction rates, system costs, and heating and cooling outputs. results indicate that increasing the compressor pressure ratio enhances electrical efficiency and exergy while reducing both exergy destruction rates and electricity costs. additionally, substituting a double-effect absorption chiller for a single-effect one decreases exergy destruction by 5.4% but raises electricity costs by 28%. the optimal condition occurs at a compressor pressure ratio of 6, yielding the highest exergy efficiencies of 0.58 and 0.59, and the lowest electricity costs of $0.195 and $0.26 per kilowatt-hour for the first and second systems, respectively.