بررسی و تحلیل سیستم هیبریدی خورشیدی- بادی جهت حفظ منابع طبیعی با ذخیرهسازی انرژی برای روستای کنجدکار (زیلایی) استان خوزستان
محورهای موضوعی : اقتصاد انرژی های تجدیدپذیرسعید هوشمندی 1 , سارا الله یاری بیک 2 , علیرضا سرائی 3
1 - دانشجوی دکتری تخصصی گروه مهندسی انرژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - دانشیار گروه فیزیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 - گروه مهندسی مکانیک،واحد تهران جنوب،دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
کلید واژه: انرژی تجدیدپذیر, بهینهسازی, توسعه پایدار, حفاظت از منابع طبیعی, ذخیرهسازی انرژی, روستای کنجدکار, سیستم هیبریدی خورشیدی- بادی.,
چکیده مقاله :
این پژوهش به بررسی کاربرد سیستم هیبریدی انرژی تجدیدپذیر (خورشیدی- بادی) همراه با فناوری ذخیرهسازی انرژی در روستای کنجدکار (زیلایی) استان خوزستان میپردازد. با توجه به چالشهای زیستمحیطی ناشی از سوختهای فسیلی و محدودیت دسترسی به شبکه برق سراسری در این منطقه، سیستمهای هیبریدی میتوانند راهکاری پایدار برای تامین انرژی و حفاظت از منابع طبیعی ارایه دهند. در این مطالعه، با استفاده از دادههای اقلیمی و الگوی مصرف انرژی روستا، یک سیستم هیبریدی بهینه طراحی و شبیهسازی شد. نتایج نشان داد سیستم بهینهسازیشده شامل 41/87 کیلووات ظرفیت خورشیدی، 100 کیلووات ظرفیت بادی و 200 کیلووات ساعت ذخیرهسازی باتری میتواند 44/59 درصد از نیاز انرژی روستا را از منابع تجدیدپذیر تامین کند. این سیستم علاوه بر کاهش 44/59 درصدی انتشار گازهای گلخانهای، هزینه تراز شده انرژی 0/0023 دلار بر کیلووات ساعت را ارایه میدهد که در مقایسه با 0/1780 دلار بر کیلووات ساعت سیستمهای دیزلی، به میزان قابل توجهی مقرون به صرفهتر است. با وجود سرمایهگذاری اولیه بالاتر سیستم هیبریدی، دوره بازگشت سرمایه 13/22 سال محاسبه شده که با توجه به عمر مفید 25 ساله آن، از نظر اقتصادی توجیهپذیر است.
This study investigates the application of hybrid renewable energy systems (solar-wind) with energy storage technologies in Konjedkar (Zilaei) village in Khuzestan province, Iran. Considering the environmental challenges caused by fossil fuels and limited access to the national electricity grid in this area, hybrid systems can provide a sustainable solution for energy supply and natural resource conservation. In this research, using climate data and the village’s energy consumption pattern, an optimal hybrid system was designed and simulated. The results showed that the optimized system including 87.41 kW of solar capacity, 100 kW of wind capacity, and 200 kWh of battery storage can provide 44.59% of the village’s energy needs from renewable sources. This system, in addition to reducing greenhouse gas emissions by 44.59%, provides a levelized cost of energy (LCOE) of $0.0023 per kWh, which is significantly lower than the $0.1780 per kWh of conventional diesel systems. Despite the higher initial investment of the hybrid system ($289,930.88 compared to $15,000.00 for diesel), the payback period is calculated as 13.22 years, which is economically viable considering its 25-year lifetime. The technical analysis indicated 100% reliability in meeting the annual energy demand of 161484.81 kWh. The environmental assessment revealed a reduction of 57608.92 kg of CO2 emissions per year compared to the diesel-only system. The study concludes that the proposed hybrid system offers a technically feasible, economically beneficial, and environmentally sound solution for electrifying rural areas like Konjedkar, promoting sustainable development and natural resource conservation
