مهندسی بیوسیستم ایران

مهندسی بیوسیستم ایران

شبیه‌سازی عملکردی، اقتصادی و محیط‌زیستی یک نیروگاه فتوولتائیک با پیکربندی‌های مختلف برای تأمین برق یک ایستگاه پمپاژ آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 استادیار گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز
10.22059/ijbse.2026.412623.665646
چکیده
با توجه به مصرف بالای برق و هزینه‌های مرتبط با آن در ایستگاه‌های پمپاژ آب صنایع بزرگ و لزوم حرکت به سوی منابع انرژی پایدار و پاک، پژوهش حاضر به بررسی و امکان‌سنجی فنی، اقتصادی و محیط‌زیستی احداث یک نیروگاه فتوولتائیک با توان نامی 1633 کیلووات‌پیک برای تأمین برق یک ایستگاه پمپاژ در شرکت کشت و صنعت نیشکر دعبل خزاعی به‌عنوان مطالعه موردی می‌پردازد. در این راستا به منظور سنجش دقیق عملکرد و تولید انرژی، عملکرد سامانه فتوولتائیک با نرم‌افزار PVsyst شبیه‌سازی شد. سپس داده‌های خروجی جهت تحلیل‌های جامع در نرم‌افزار HOMER Pro وارد گردید. ارزیابی‌ها در قالب هفت رویکرد مختلف شامل ترکیب زمان‌بندی‌های 5 و 24 ساعته و پیکربندی‌های مختلف (تزریق به شبکه، تأمین همزمان بار و شبکه، فاقد و دارای ذخیره‌ساز انرژی و ژنراتور دیزلی) انجام شد تا تعامل تولید و تقاضا به‌دقت مدل‌سازی شود. نتایج نشان داد پیکربندی متصل به شبکه فاقد ذخیره‌ساز برای تأمین 5 ساعت بار در روز، رویکرد بهینه خواهد بود. در این رویکرد، سامانه با تولید انرژی 2802808 کیلووات‌ساعت در سال، 4/81 درصد از نیاز ایستگاه را تأمین می‌کند. در این شرایط، 30 درصد از انرژی تولیدی معادل 1001398 کیلووات‌ساعت در سال، به شبکه تزریق شده و 6/18 درصد از بار مورد نیاز معادل 640440 کیلووات‌ساعت از شبکه خریداری می‌شود. ارزیابی محیط‌زیستی نشان‌دهنده کاهش سالانه انتشار 207190 کیلوگرم معادل دی‌اکسید کربن است. از منظر اقتصادی، با سرمایه‌گذاری اولیه 647 هزار دلار، این رویکرد نرخ بازده سرمایه‌گذاری 8/6 درصد، نرخ بازده داخلی 6/10 درصد و دوره بازگشت سرمایه 23/8 سال را به همراه دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Performance, Economic, and Environmental Simulation of a Photovoltaic Power Plant with Different Configurations for Supplying Electricity to a Water Pumping Station

نویسندگان English

Davood Bahrami Kahyashnejad 1
shaban ghavami jolandan 2
Mostafa Kiani Deh Kiani 1
1 Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Assistant professor, Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
چکیده English

Given the high electricity consumption and associated costs at water pumping stations in large industries, and the necessity of transitioning to sustainable and clean energy sources, this study investigates the technical, economic, and environmental feasibility of constructing a 1633 kWp photovoltaic (PV) power plant to supply a water pumping station at the Debel Khozaei Sugarcane Agro-Industrial Company as a case study. The PV system performance was simulated with PVsyst, and the output data were imported into HOMER Pro for comprehensive analysis. Seven scenarios were evaluated, combining 5-hour and 24-hour operational schedules with configurations including grid-connected, simultaneous load supply and grid injection, and with or without battery storage and a diesel generator, to accurately model generation-demand interactions. The results indicated that the grid-connected configuration without storage for a 5-hour daily load is optimal. In this scenario, the system generates 2,802,808 kWh/year, meeting 81.4% of the station’s demand. Approximately 30% of the generated energy (1,001,398 kWh/year) is injected into the grid, while 18.6% of the load (640,440 kWh) is supplied by the grid. The environmental assessment shows an annual reduction of 207,190 kg CO2-equivalent. From an economic perspective, with an initial investment of $647,000, this scenario yields a return on investment (ROI) of 6.8%, an internal rate of return (IRR) of 10.6%, and a payback period of 8.23 years.

کلیدواژه‌ها English

Photovoltaic
Simulation
Solar Energy
Sugarcane Agro-Industry
Water Pumping

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 23 فروردین 1405
  • تاریخ بازنگری 28 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 06 مهر 1405