Biomass-to-energy integrated trigeneration system for electricity, desalinated water and hydrogen: A case study Ouargla

Abstract

وفي السنوات الأخيرة، كان هناك اهتمام عالمي بالوقود الأحيائي كبديل للوقود الأحفوري غير المتجدد، بما في ذلك الغاز الحيوي، وهو نوع من أنواع الوقود الأحيائي مماثل هيكلياً للوقود الأحفوري. وقد أصبح الغاز الأحيائي وقوداً متكاملاً لنظم الطاقة عند تطويره. والهدف من هذا البحث هو دراسة نظام جديد من ثلاثة أجيال لإنتاج الكهرباء، والمياه المطهرة من التحلل، والهيدروجين، مدمج في وحدة طاقة الغاز الحيوي. ومن أجل زيادة الديناميات الحرارية والكفاءة البيئية وكفاءة استخدام الطاقة مقارنة بالنظم السابقة، استخدمت وحدة لإنتاج الهيدروجين في هذه الدراسة. وقد جرى محاكاة النظام باستخدام Aspen HYSYS software وفحصه من حيث الطاقة والبيئة (معدل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون) والعرض والاقتصاد. وبلغت القدرة الإنتاجية للهيدروجين والكهرباء والمياه العذبة 3.11 كيلوغرامات/ثانية و239 ميغاواط و7.11 كيلوغرامات/ثانية. ويكشف تحليل الطاقة في النظام عن كفاءة القانون الثاني في المولدات الكهربائية بنحو 45.23 في المائة وانخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 44.61 في المائة (11.73 kt) .

In recent years, there has been global interest in biofuels as an alternative to non-renewable fossil fuels. This includes biogas, a type of biofuel that is structurally similar to fossil fuels. Biogas has become an integrated fuel for energy systems as it is developed. The aim of this research is to investigate a new tri-generation system for the production of electricity, desalinated water and hydrogen, integrated with a biogas power unit. In order to maximiser thermodynamics, environmental efficiency and energy efficiency compared to previous systems, a hydrogen production unit was used in this study. The system was simulated using Aspen HYSYS software and examined in terms of energy and environment (CO2 emission rate). The production capacity for hydrogen, electricity and fresh water was 3.11 kg/s, 239 MW and 7.11 kg/s. Energy analysis of the system reveals a second law efficiency of 45.23% and a CO2 emission reduction of 44.61% (11.73 kg/tonne).