طراحی، مدلسازی و شبیه سازی یک سیستم تولید نیروی برق مستقل مبتنی بر انرژی خورشیدی و هیدروژن

یکی از چالشهای مهم و عمده صنعت برق کشورهای درحال توسعه از جمله ایران، تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مناطق دور افتاده و صعب العبور بوده تا بتوان علاوه بر تامین نیاز خانوارها، چاههای کشاورزی، تجهیزات مخابراتی و معادن صنعتی، از گسترش شبکه های انتقال و توزیع برق جلوگیری کرده و مسایل اقتصادی، اثرات زیست محیطی و نیاز به حریمهای گسترده شبکه های برق را به حداقل رساند. امروزه انرژی الکتریکی مناطق دورافتاده و صعب العبور کشور به وسیله نیروگاههای دیزلی تامین می شود که به دلیل هزینه های عملیاتی و تعمیر و نگهداری زیاد، علاوه بر اینکه از نظر اقتصادی پر هزینه هستند مسائل زیست محیطی زیادی را بدنبال دارند. یکی اصولی ترین راهکارها جهت تعدیل این مشکلات، استفاده از سیستم تولید برق مستقل برای تامین برق این مناطق است. این سیستم علاوه بر اینکه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است، بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی قادر به تولید مداوم برق مستقل از شبکه سراسری بوده و برای تمام فصول سال نیز مناسب است. اساس عملکرد این سیستم که شامل پانل های فتوولتائیک ، الکترولیزور pem، پیل سوختی pem، مخزن هیدروژن، باتری و غیره بدین صورت است که انرژی برق مورد نیاز مصرف کننده را به صورت مستقیم از پانل های فتوولتائیک و سلولهای سوختی تامین کرده و در زمانهایی که بدلیل عدم وجود تابش خورشید، انرژی برق کافی در دسترس نیست از مخزن هیدروژن و باتری استفاده میکند. یکی از مسایل مهم در طراحی و مدل سازی یک سیستم تولید برق مستقل برای مناطق دور افتاده و صعب العبور استان هرمزگان، مشخص کردن اندازه تجهیزات مختلف سیستم است. هدف این پروژه علاوه بر طراحی، مدلسازی و شبیه سازی یک سیستم تولید برق مستقل خورشیدی، بررسی آرایش و اندازه بهینه تجهیزات این سیستم است بنحوی که علاوه بر تامین مداوم برق مورد نیاز مصرف کننده بدون نیاز به هیچ منبع خارجی، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و دارای راندمان مناسبی نیز باشد. لذا راهکاری ارائه خواهد شد که بر مبنای آن بتوان منبع انرژی تجدیدپذیر را در زمانهای وفور به صورت هیدروژن ذخیره نمود و در مواقع اضطرار (مثلا در روزهای ابری، زمستانی یا روزهای کم تابش) از آن استفاده کرد. بدین منظور، پانل های pv، الکترولیزورهای pem و مکانیزم کنترل آنها برای استفاده در شبیه سازی های نرم افزار ترنسیس مدلسازی شده و با استفاده از داده های موجود در کاتالوگ این تجهیزات، شبیه سازیها و بررسیهای لازم صورت گرفته است. در بررسیها و شبیه سازیهای انجام شده با استفاده از نرم افزار ترنسیس از وضعیت فشار مخزن هیدروژن و راندمان کلی سیستم به عنوان پارمترهای اصلی طراحی استفاده شده و عوامل و کنترل های موثر بر این دو پارامتر مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از این بررسی ها ارائه شده است.