مدل سازي ديناميكي توليد انرژي با استفاده از پمپ به عنوان توربين در ايستگاه هاي تقليل فشار آب

كارشناسي ارشد

افزايش روزافزون نياز بشر به انرژي و بحران هاي زيست محيطي بوجود آمده ناشي از سوزاندن سوخت هاي فسيلي نظير گرمايش جهاني سبب روي آوردن بازار انرژي به سمت استفاده از منابع انرژي هاي تجديدپذير شده است. يكي از قديمي¬ترين و پركاربردترين اين انرژي ها، انرژي برق¬آبي است كه نيروگاه¬هاي آن از چند كيلووات تا چند ده هزار مگاوات را شامل مي¬شود. با توجه به پتانسيل هاي هيدروليكي موجود درشبكه توزيع آب مي توان از آن بعنوان يك نيروگاه آبي كوچك بهره گرفت كه يكي از ابزار هاي بسيار مناسب براي اين كار استفاده از پمپ به عنوان توربين مي باشد. به دليل فراهم نبودن منحني¬هاي مشخصه پمپ در حالت كاركرد معكوس، برآورد اين منحني¬ها و همچنين انجام پروسه طراحي نيروگاه آبي پمپ معكوس براي يك ايستگاه به منظور تخمين نتايج حاصل از آن حائز اهميت است. در اين پژوهش ابتدا با استفاده از اطلاعات تجربي يك ايستگاه توليد توان، منحني هاي عملكردي پمپ معكوس و همچنين اثر تغييرات سرعت دوراني بر روي پارامترهاي اصلي آن مورد تحليل قرار گرفته است. بررسي¬ها نشان داد كه در راستاي كاهش اختلافات بين نتايج تجربي و مدل هاي رياضي مي توان از سرعت دوراني در توصيف منحني هاي مشخصه بدون بعد استفاده نمود. در اين راستا پارامتري تحت عنوان عدد دور معرفي شده و اثر آن بر دقت روابط پيش بيني مشخصات پمپ معكوس با ديگر مدل ها مقايسه شد و توانست در منحني هاي هد، توان و راندمان نسبت به بهترين مدل موجود خطا را به ترتيب 3.7 ،12.2 و 34.4 درصد كاهش بدهد. پس از آن با رويكرد طراحي اوليه نيروگاه برق¬آبي، ساختار هاي مختلف به كارگيري پمپ معكوس درون شبكه توزيع آب و همچنين حالات مفرد و موازي در يك ايستگاه فشارشكن نمونه بررسي و مقايسه شد. الگوريتم ژنتيك جهت انتخاب پمپ معكوس بهينه در نيروگاه آبي به كار گرفته شد. نتايج نشان داد كه براي ايستگاه بررسي شده پمپ معكوس در حالت مفرد و با ساختار دور ثابت كه تنظيمات هيدروليكي آن به كمك شير انجام مي¬شود بهترين نتايج را ارائه مي¬دهد. با اين ساختار، در طول يك سال معادل 10.6 مگاوات ساعت توان توليد شده و مدت زمان بازگشت سرمايه برابر 2.29 سال مي باشد.

193334

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مجتبي طحاني - دكتر شهران درخشان

تبديل انرژي

دكتر مهدي مقيمي