بررسی عملکرد سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد- توربین انبساطی برای ایستگاه های تقلیل فشار گاز

در این مقاله، استفاده از سیستم توربین انبساطی- پیل سوختی اکسید جامد در ایستگاه تقلیل فشار گاز به جای سیستم های متداول در ایران (استفاده از رگلاتور برای کاهش فشار)، پیشنهاد شده است و به بررسی عوامل موثر بر عملکرد سیستم هیبریدی پیشنهادی پرداخته می شود. کاهش فشار در ایستگاه های متداول توسط شیرهای فشارشکن انجام می گیرد که تولید انرژی ندارند؛ اما با اضافه شدن توربین های انبساطی و پیل های سوختی، می توان انرژی الکتریکی نیز تولید کرده و آن را به شبکه برق تزریق کرد. در زمستان به علت پایین بودن دمای گاز ورودی و همچنین بالا بودن فشار ورودی، در توربین انبساطی و شیرهای فشار شکن احتمال یخ زدگی و در نتیجه خرابی دستگاه ها خواهد بود. به این دلیل از یک بویلر برای تولید گرما استفاده می شود. چون پیل سوختی اکسید جامد گرمای زیادی در حین کار تولید می کند، می توان از این گرما برای پیش گرمایش استفاده کرد و میزان مصرف سوخت را پایین آورد. این کار به کمک تحلیل حرارتی و الکتروشیمیایی پیل سوختی همراه با تحلیل ترمودینامیکی دیگر اجزای سیستم هیبریدی انجام می گیرد. نتایج نشان می دهد ایستگاه تقلیل فشار با استفاده از ترکیب پیل سوختی و توربین، بازده 5 تا 10% بالاتری را نسبت به ایستگاه تقلیل فشار شامل پیل سوختی و شیر فشارشکن دارد. برای حالتی که سیستم دارای پیل سوختی است، میزان مصرف سوخت نسبت به حالتی که سیستم بدون وجود پیل سوختی کار می کند، بسیار زیاد است؛ زیرا بیشتر این سوخت صرف تولید توان الکتریکی می شود. همچنین استفاده از پیل سوختی در ایستگاه های تقلیل فشار باعث بالاتر رفتن بازده سیستم و در نتیجه کاهش مصرف سوخت نسبت به نیروگاه های چرخه ترکیبی است.