امیرحسین فاکهی خراسانی

نگرانی های زیست محیطی جهانی و افزایش نیاز به استفاده از انرژی، همراه با پیشرفت پایدار در زمینه فناوری های انرژی تجدیدپذیر باعث ایجاد قالب های جدیدی برای استفاده عمومی از منابع انرژی نو مانند هیدروژن گشته است. الکترولایزرهای غشا پلیمری یکی از رایج ترین مبدل های انرژی جهت تولید هیدروژن می باشند. در این پژوهش سعی بر آن است تا با آنالیز اگسرژی و انرژی الکترولایزرهای غشا پلیمری تاثیر پارامترهای مختلف عملکردی بر بازده انرژی و اگسرژی کل سیستم در نظر گرفته شود. برای این منظور، ابتدا معادلات الکتریکی-شیمیایی- مکانیکی حاکم بر سیستم الکترولایزر غشا پلیمری بیان شده و مدل اگسرژی- انرژی آن توسط نرم افزار متلب توسعه داده شده است. در انتها نتایج حاصل از آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و مقادیر بهینه پارامترهای عملکردی دما و فشار با استفاده از بازده اگسرژی معرفی می گردد. نتایج حاکی از آن است که افزایش فشار و همچنین افزایش دما سبب نزدیک شدن بازه اگسرژی سیستم به بازه انرژی آن و همچنین افزایش عملکرد الکترولایزر می گردد. بهینه ترین مقدار عملکردی دما برابر 273 کلوین و مناسبترین فشار برابر 3 اتسمفر می باشد. همچنین با افزایش چگالی جریان الکترولایزر و یا بعبارتی افزایش تعداد هیدروژن های تولیدی، پتانسیل الکترولایزر افزایش می یابد.

در سالهای اخیر، تغییر ساختار و مدیریت غیر متمرکز سیستمهای انرژی بصورت حرکتی جدی در بسیاری از کشورها آغاز شده است و تجربیات گذشته در این زمینه نشان دهنده آن است که اکتفاء به ساز وکار بازار برای اطمینان از کفایت تولید و عرضه انرژی در بلند مدت، فاقـد کارآمدی لازم می باشد. لذا، مبحث برنامه ریزی جهت توسعه بهینه سیستم عرضه انرژی، از جمله مباحث اساسی در شرایط تجدید ساختار شده می باشد. برنامه ریزی برای توسعه سیستم در شرایط رقابتی، بسیار پیچیده تر از سیستمهای کلاسیک می باشد. مطالعات انجام شده در این زمینه نشان دهنده آن است که در بسیاری از مدلهای پیشنهادی، دستیابی به شرایط تعادل بازار به عنوان یک راهکار موثر و مفید برای تحلیل بلند مـدت رفتار بهینه اجزاء سیستم مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، ابتدا از یک مدل مبتنی بر تعادل Nash-Cournot، برای توسعه بلند مدت سیستم تولید پیشنهاد شده است. استفاده از این مدل به فرم اولیه خود، به دلیل گستردگی مجموعه جوابها و تعدد متغیرها دارای پیچیدگی بسیار بوده و فاقد حل صریح می باشد. بنابراین، الگوریتمی جهت یافتن جواب تقریبی مسئله پیشنهاد شده که برمبنای ترکیبی از روشهای برنامه ریزی تعادل ایستا و تعادل پویا می باشد. سود خالص تنزیل داده شده، به عنوان تابع هدف هر شرکت مد نظر قرار گرفته است و متغیری است که باید در افق زمانی بلند مدت ماکزیمم شود. نتایج حاصل از پیاده سازی الگوریتم و تست موردی آن بر روی یک سیستم فرضی تولید انرژی الکتریکی، نشان دهنده کاربردی بودن این روش برای بدست آوردن حالت تعادل در مسائل پیچیده برنامه ریزی در شرایط رقابتی می باشد.