Design and techno-economic analysis of different gasifiers for bioenergy application

Resumen

La exploración y explotación de recursos de energía renovable son de particular importancia para mejorar la seguridad energética para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir los efectos del calentamiento global (reducir las emisiones de carbono). La biomasa es una de las pocas fuentes de energía renovable cuya disponibilidad no depende de las condiciones climáticas y puede almacenarse de acuerdo con la demanda, por lo que la generación de electricidad a partir de ella puede ser altamente predecible. La biomasa se puede convertir en diferentes formas de energía mediante varios procesos, como el proceso de gasificación. La trigeneración de biomasa es un concepto relativamente nuevo, que tiene el potencial de mejorar la economía de la bioenergía para áreas con clima cálido. Este concepto se puede aplicar con varias tecnologías de conversión de energía. Además, la evaluación del rendimiento óptimo de esta tesis se realiza en dos sistemas combinados diferentes de refrigeración, calor y energía a pequeña escala para evaluar comparativamente el sistema altamente integrado. El sistema combinado de refrigeración, calor y energía consiste en la integración de un gasificador de lecho fijo de tiro descendente con turbina de gas alimentada externamente (sistema de generación de energía), un dispositivo de recuperación de calor y el ciclo de refrigeración por absorción utilizando residuos de maíz como materia prima de biomasa, mientras que el segundo El sistema consta de una unidad de combustión de combustión directa, una turbina de gas de combustión externa, un ciclo Rankine orgánico como unidad de fondo para maximizar la eficiencia eléctrica y una unidad de refrigeración por absorción para enfriar la producción de energía utilizando bagazo de caña de azúcar como materia prima de biomasa. A pesar del considerable desarrollo a escala mundial de las tecnologías asociadas a las fuentes de energía renovable, la escasez y el coste de la electricidad sigue siendo un problema en regiones remotas y aisladas y en islas con abundantes recursos renovables de energía. Por lo tanto, esta tesis también presenta un diseño tecno económico de diferentes escenarios de sistemas de energía híbridos autónomos para diferentes áreas de estudio de casos en Egipto, estos diferentes modelos para modelos tecno económicos óptimos se basan en la integración de las unidades de gasificación de biomasa con otras fuentes de sostenibilidad. como la energía solar, eólica, etc. Las simulaciones de diseño se realizaron con el software de termodinámica Cycle-Tempo para resolver el diseño de rendimiento óptimo para sistemas combinados de refrigeración, calor y energía a pequeña escala. Algoritmos de optimización recientes y modificados basados ​​en la utilización del software MATLAB para resolver el análisis tecno económico de una microrred híbrida aislada que consiste en un gasificador de biomasa, paneles fotovoltaicos, turbinas eólicas y baterías o celdas de combustible para satisfacer la demanda de electricidad en pequeños pueblos. o áreas remotas en Egipto.