سیستم‌های گرمایش و سرمایش منطقه‌ای نسل پنجم

یک مرور اجمالی بر روی پیشرفت‌های اخیر و موانع اجرایی

چکیده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : با افزایش مداوم سطح شهرنشینی در جهان، تامین انرژی کم انتشار[2] برای مناطق شهری به منظور مبارزه با تغییرات آب و هوایی به یک امر مهم تبدیل شده است. در مناطق با تراکم تقاضای بالا، سیستم‌های گرمایش و سرمایش منطقه‌ای معمولاً جایگزین کارآمدتری در مقایسه با راه حل‌های دیگر هستند، با این حال سیستم‌های فعلی عمدتاً از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند و این امر باعث اتلاف حرارتی قابل توجهی می‌گردد. سیستم‌های گرمایش و سرمایش منطقه‌ای نسل پنجم [3] (5GDHC) یک تکنولوژی امیدوار کننده هستند که می‌توانند این مشکلات را رفع نمایند. سیستم‌های 5GDHC در دمای نزدیک به محیط کار می‌کنند و یکپارچه سازی کارآمد منابع انرژی تجدیدپذیر و بازیابی گرمای هدر رفته را نیز تضمین می‌کنند. توانایی آنها در ایجاد گرمایش و سرمایش همزمان از طریق یک خط لوله یکسان و جریان‌های انرژی دو طرفه نیز باعث افزایش تقاضا میان کاربران مختلف گردیده است. سیستم‌های 5GDHC می‌توانند نقش مهمی را در امر انتقال انرژی ایفا نمایند، با این حال اطلاعات زیادی در خصوص عملکرد زیست محیطی آنها در طول چرخه زندگیشان وجود ندارد و در عین حال نیز جدید بودن این فناوری‌ها بدین معناست که بررسی‌ها و ارزیابی‌های اندکی در مطالعات قبلی بر روی آنها انجام شده که مانع از توسعه و پذیرش بیشتر آنها می‌گردد. مطالعه حاضر پیشرفت‌های اخیر در وضعیت قبلی را به صورت انتقادی و انتقال تکنولوژی 5GDHC از مرحله تحقیق و توسعه به مرحله اجرا را بررسی نموده است. این مقاله همچنین به بررسی پارامترهای طراحی و روش‌های موجود در ادبیات برای مدل سازی عملکرد سیستم‌های 5GDHC پرداخته است. در نهایت، عملکرد اقتصادی و زیست محیطی در کنار مروری بر پیشرفت‌ها و چالش‌های آینده به‌طور کامل ارائه و مورد بحث قرار گرفته است.

نتیجه گیری

سیستم‌های 5GDHC باعث تغییر پارادایم[4]در نحوه عملکرد سیستم‌های منطقه‌ای گردیده‌اند و می‌توانند جایگزین مناسبی در آب هوای معتدل و با تقاضای متغیر باشند و به عبارت دیگر سیستم‌های گرمایش و سرمایش منطقه‌ای در این مناطق به صورت غیر رقابتی باقی مانده‌اند. این مقاله پیشرفت‌ها و متدولوژی‌های اخیر ارائه شده در منابع را به صورت انتقادی مورد بررسی قرار داده و در عین حال نیز بر روی موانع اجرایی و مسیرهای تحقیقاتی آینده به بحث و بررسی پرداخته است. یافته‌های مطالعه حاضر نشان می‌دهند که تحقیقات کنونی تمایل بالایی به بررسی سیستم‌های 5GDHC با استفاده از رویکردهای ریاضی پیشرفته یا مبتنی بر نرم افزار[5] و همچنین بهینه سازی هزینه و به حداقل رساندن انتشار GHG عملیاتی[6] پیدا کرده‌اند. تحقیقات بیشتری باید بر عملکرد زیست محیطی 5GDHC در طول چرخه عمرشان انجام پذیرد تا اعتماد به این سیستم‌ها به عنوان یک راه حل معتبر برای دستیابی به کربن زدایی و همچنین اهداف زیست محیطی گسترده‌تر افزایش پیدا کند. برای ارزیابی قابلیت زیست پذیری سیستم‌های 5GDHC، چندین نویسنده مختلف معیارهای مربوط به ویژگی‌های تقاضا از جمله ضریب تداخل تقاضا یا شاخص تنوع را به عنوان نماینده‌ای برای پتانسیل تبادل انرژی بین کاربران مختلف مورد بررسی قرار داده‌اند. با این حال سیستم‌های 5GDHC یا مطالعات موردی موجود بر روی آنها، اکثراً به حوزه‌های استفاده از آنها پرداخته‌اند و تعمیم پذیری کلی آنها دشوار می‌باشد. علاوه بر این از آنجا که این یک تکنولوژی جدید می‌باشد، هیچ دستورالعمل طراحی منسجمی نیز در رابطه با آن وجود ندارد. ایجاد دستورالعمل‌های برنامه ریزی و طراحی کلی در آینده می‌تواند استقرار 5GDHC در مناطقی را که این سیستم‌ها مناسبشان هستند، تسهیل نماید. این وضعیت با این واقعیت تشدید می‌گردد که انتظار می‌رود سیستم‌های 5GDHC در این مناطق که معمولاً دانش و اطلاعات لازم در خصوص سیستم‌های DH[7] ندارند، بهترین عملکرد را داشته باشند. در نهایت ارزیابی مدل‌های تجاری بالقوه و طرح‌های مختلف تجارت انرژی هم رده می‌تواند اعتماد بین سرمایه گذاران و مصرف کنندگان را افزایش داده و انگیزه‌ای برای توسعه هرچه بیشتر تکنولوژی 5GDHC باشد.

source : https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.11299

[1] District heating and cooling systems

[2] Low emissions energy

[3] Fifth-generation district heating and cooling systems

[4] Paradigm

[5] Advanced mathematical or software-based approaches

[6]   گازهای گلخانه‌ای عملیاتی

[7] District heating

ترجمه و ویرایش : علیرضا دهقان