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タワー型太陽熱S-CO2ブレイトンサイクル多連産システムの運転、熱及び経済性分析

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Abstract

単一の太陽熱駆動光熱発電システムにおけるエネルギー利用率の低さと余熱の大きな浪費問題を解決するために、タワー型太陽熱駆動超臨界二酸化炭素(S-CO2)ブレイトンサイクル多連産(STMG)システムを提案した。本システムは、タワー型太陽熱集熱器、S-CO2ブレイトンサイクル、有機ランキンサイクル(ORC)駆動水素製造、多段フラッシュ(MSF)海水淡水化モジュールを統合し、電力、水素、酸素、淡水の協調生産を実現する。Ebsilonソフトウェアを用いてSTMGシステムの数値モデルを構築し、システムの運転性能、熱性能および経済性を分析した。結果は、設計条件下でS-CO2ブレイトンサイクルの出力電力および循環効率がそれぞれ57.7 MWおよび47.7%であり、水素製造モジュールの水素生産率および酸素生産率がそれぞれ73.5および588.0 kg/h、MSF海水淡水化モジュールの日間淡水生産量が3,480.0 tであることを示している。熱分析結果は、STMGシステムの総熱損失が229.6 MWであり、熱効率が23.4%であることを示した。経済性分析の結果、システムの平準化電力コスト、平準化水素価格および平準化水価格はそれぞれ0.56元/(kW・h)、40.94元/kgおよび9.93元/tであり、STMGシステムの正味収益および回収期間はそれぞれ5.72×10⁹元および8.7年であり、良好な経済的実現可能性を有している。

Keywords

S-CO2ブレイトンサイクル;太陽エネルギー;多連産システム;有機ランキンサイクル;多段フラッシュ海水淡水化

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