تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,493 |
تعداد مقالات | 70,156 |
تعداد مشاهده مقاله | 123,300,469 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 96,511,981 |
امکانسنجی فنی و اقتصادی دستیابی به اهداف مختلف انرژی خالص صفر در کارخانه تولید بیواتانول | ||
مهندسی بیوسیستم ایران | ||
دوره 52، شماره 2، تیر 1400، صفحه 253-270 اصل مقاله (1.51 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2021.316775.665376 | ||
نویسندگان | ||
محمد مهدی احمدی1؛ مرتضی آغباشلو* 1؛ علیرضا کیهانی1؛ میثم طباطبائی2 | ||
1گروه مهندسی ماشین‎ ‎های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه ‏تهران | ||
2بخش بیوتکنولوژی میکروبی، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران‏ | ||
چکیده | ||
در این پژوهش، امکانسنجی دستیابی به هدف انرژی خالص صفر (NZE) بر اساس تعاریف مختلف، شامل سایت انرژی خالص صفر، انرژی اولیه خالص صفر، هزینه انرژی خالص صفر، آلایندگی انرژی خالص صفر و اکسرژی خالص صفر در کارخانه تولید بیواتانول زیست فرآورده سپاهان مورد مطالعه قرار گرفت. در بررسیهای فنی ضمن تعیین مقادیر انرژی مورد نیاز در هر رویکرد، مدلسازی تولید برق در نیروگاه فتوولتائیک متناظر بر اساس میزان تولید و مصرف انرژی کارخانه در نرمافزار سامانههای فتوولتائیک (PVsyst) و برنامه شبیهسازی سیستمهای گذرا (TRNSYS) انجام شد و دادههای تولید، مصرف، صادرات و تحویل انرژی سالیانه در هر رویکرد در شرایط لحظهای و در مقیاس ساعت استخراج گردید. با استفاده از دادههای به دست آمده، رویکردهای مختلف بر اساس شاخصهای مطابقت بار، خودمصرفی و خودکفایی برق مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفتند. سپس به منظور ارزیابی اقتصادی رویکردهای مذکور، شاخص اقتصادی β بر اساس تعریف ارزش خالص فعلی (NPV) در سه استراتژی قیمتگذاری الف) فروش کل تولید و خرید کل مصرف (BASA)، ب) اندازهگیری خالص مصرف (NEM) و ج) صورتحساب خالص (NB) تعیین گردید. بر اساس ارزیابیهای فنی، رویکرد هزینه انرژی خالص صفر، مناسبترین گزینه برای رسیدن به هدف NZE در این کارخانه بود. همچنین با در نظر گرفتن ملاحظات اقتصادی، رویکرد هزینه انرژی خالص صفر در استراتژی قیمتگذاری BASA با توان اسمی 2/1 مگاوات و شاخص خودمصرفی 2/84 درصد بهترین نتایج را در هر دو ارزیابی فنی و اقتصادی داشت. شاخصهای β و NPV در این رویکرد به ترتیب مقادیر 97/1 و 1,579,512 دلار را داشتند و سرمایهگذاری در این سامانه پس از 1/10 سال از شروع فعالیت وارد مرحله سودآوری (NPV=0) شد. | ||
کلیدواژهها | ||
کارخانه انرژی خالص صفر؛ اکسرژی؛ فتوولتائیک؛ بیواتانول؛ ارزش خالص فعلی | ||
مراجع | ||
Amid, S., Aghbashlo, M., Tabatabaei, M., Karimi, K., Nizami, A.-S., Rehan, M., Hosseinzadeh-Bandbafha, H., Soufiyan, M. M., Peng, W., & Lam, S. S. (2021). Exergetic, exergoeconomic, and exergoenvironmental aspects of an industrial-scale molasses-based ethanol production plant. Energy Conversion and Management, 227, 113637. Balli, O., Aras, H., & Hepbasli, A. (2007). Exergetic performance evaluation of a combined heat and power (CHP) system in Turkey. International Journal of Energy Research, 31(9), 849–866. Bartolucci, L., Cordiner, S., Mulone, V., Santarelli, M., Lombardi, P., Arendarski, B., & Komarnicki, P. (2019). MPC-based Electric Energy Storage Sizing for a Net Zero Energy Factory. 2019 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2019 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe, 1–6. Bourrelle, J. S., Andresen, I., & Gustavsen, A. (2013). Energy payback: An attributional and environmentally focused approach to energy balance in net zero energy buildings. Energy and Buildings, 65, 84–92. Carlisle, N., Van Geet, O., & Pless, S. (2009). Definition of a’Zero Net Energy’Community. National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO (United States). Caro-Ruiz, C., Lombardi, P., Richter, M., Pelzer, A., Komarnicki, P., Pavas, A., & Mojica-Nava, E. (2019). Coordination of optimal sizing of energy storage systems and production buffer stocks in a net zero energy factory. Applied Energy, 238, 851–862. Chowdhury, H., Chowdhury, T., Thirugnanasambandam, M., Farhan, M., Ahamed, J. U., Saidur, R., & Sait, S. M. (2019). A study on exergetic efficiency vis-à-vis sustainability of industrial sector in Bangladesh. Journal of Cleaner Production, 231, 297–306. Commission, E. (2015). Flash Eurobarometer 426. SMEs, resource efficiency and green markets. Deru, M. P., & Torcellini, P. A. (2007). Source energy and emission factors for energy use in buildings. National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO. Dice, M. (2017). Net Zero Energy Dairy Production: Powering Minnesota Dairy Farms with Renewable Energy. European Comission. (2010). Directive 2010/31/Eu of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the Energy Performance of Buildings (recast). In Official Journal of the European Union. European Comission and European Free Trade Association, & Standard, C. E. N. (2008). Energy Performance of Buildings—Overall Energy Use, CO Emissions and Definition of Energy Ratings. EN, 15203, 15315. Hitchin, R., Thomsen, K. E., & Wittchen, K. B. (2010). Primary Energy Factors and Members States Energy Regulations. Kilkis, S. (2007). A new metric for net-zero carbon buildings. ASME 2007 Energy Sustainability Conference, 219–224. Klein, S. A., Beckman, W. A., Mitchell, J. W., Duffie, J. A., Duffie, N. A., Freeman, T. L., Mitchell, J. C., Braun, J. E., Evans, B. L., & Kummer, J. P. (2004). TRNSYS 16–A TRaNsient system simulation program, user manual. Solar Energy Laboratory. Madison: University of Wisconsin-Madison. Lombardi, P., Komarnicki, P., Zhu, R., & Liserre, M. (2019). Flexibility options identification within Net Zero Energy Factories. 2019 IEEE Milan PowerTech, 1–6. Martín-Chivelet, N., & Montero-Gomez, D. (2017). Optimizing photovoltaic self-consumption in office buildings. Energy and Buildings, 150, 71–80. Molenbroek, E., Stricker, E., & Boermans, T. (2011). Primary energy factors for electricity in buildings: Toward a flexible electricity supply. Utrecht: Ecofys. Moraes, B. S., Triolo, J. M., Lecona, V. P., Zaiat, M., & Sommer, S. G. (2015). Biogas production within the bioethanol production chain: Use of co-substrates for anaerobic digestion of sugar beet vinasse. Bioresource Technology, 190, 227-234. Mousa, O. B., & Taylor, R. A. (2020). Global solar technology optimization for factory rooftop emissions mitigation. Environmental Research Letters, 15(4), 44013. Musavi Sadat, M. A., Mohammadnejad Shourakayi, H., Soleimani, S. (2018). Technical and Economical Assessment of a Net Zero Energy Commercial Building Connected to the Network in Ahvaz, Considering Reliability Constraint. Journal of Environmental Science and Technology, Vol 22 (6), 237-250. (In Farsi) Nasrollahi, F. (2013). Green office buildings: low energy demand through architectural energy efficiency. Young Cities Research Paper Series, 08, 113 S. Universitätsverlag der TU Berlin, https://doi.org/urn:nbn:de:kobv:83-opus-40476 Nikolaidis, Y., Pilavachi, P. A., & Chletsis, A. (2009). Economic evaluation of energy saving measures in a common type of Greek building. Applied Energy, 86(12), 2550–2559. Noorpoor, A. R., & Kudahi, S. N. (2015). CO2 emissions from Iran’s power sector and analysis of the influencing factors using the stochastic impacts by regression on population, affluence and technology (STIRPAT) model. Carbon Management, 6(3–4), 101–116. Pless, S., & Torcellini, P. (2010). Net-zero energy buildings: A classification system based on renewable energy supply options. National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO (United States). Rahnama, E., Aghbashlo, M., Tabatabaei, M., Khanali, M., & Rosen, M. A. (2019). Spatio-temporal solar exergoeconomic and exergoenvironmental maps for photovoltaic systems. Energy Conversion and Management, 195, 701–711. Rhodes, C. J. (2016). The 2015 Paris climate change conference: COP21. Science Progress, 99(1), 97–104. Seryak, J., Mertz, G., & Raffio, G. (2011). The Path to Net-Zero Energy Manufacturing. Proceedings of the 2011 ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Industry. Tgarguifa, A., Abderafi, S., & Bounahmidi, T. (2018). Energy efficiency improvement of a bioethanol distillery, by replacing a rectifying column with a pervaporation unit. Renewable Energy, 122, 239-250. Torcellini, P., Pless, S., Deru, M., & Crawley, D. (2006). Zero energy buildings: a critical look at the definition. National Renewable Energy Lab. (NREL), Golden, CO (United States). Voss, K., Sartori, I., Napolitano, A., Geier, S., Gonçalves, H., Hall, M., Heiselberg, P., Widén, J., Candanedo, J. A., & Musall, E. (2010). Load matching and grid interaction of net zero energy buildings. EUROSUN 2010 International Conference on Solar Heating, Cooling and Buildings. Vourdoubas, J. (2020). Creation of Net Zero Carbon Emissions Agricultural Greenhouses Due to Energy Use in Mediterranean Region; Is it Feasible? Journal of Agriculture and Crops, 6(7), 89–95. Zhang, J., Zhou, N., Hinge, A., Feng, W., & Zhang, S. (2016). Governance strategies to achieve zero-energy buildings in China. Building Research and Information, 44(5–6), 604–618. Zinaman, O., Aznar, A., Linvill, C., Darghouth, N., Dubbeling, T., & Bianco, E. (2017). Grid-connected distributed generation: compensation mechanism basics. National Renewable Energy Laboratory: Golden, CO, USA. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 410 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 314 |