فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: با توجه به رشد مصرف انرژی و افزایش پیامدهای زیست‌محیطی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی، استفاده از سیستم‌های انرژی ترکیبی حرارتی-خورشیدی به عنوان راهکاری پایدار برای تولید برق مورد توجه قرار گرفته است. کلان‌شهر تهران به دلیل وابستگی زیاد به نیروگاه‌های حرارتی، با چالش‌هایی همچون انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف بالای آب، و هزینه‌های زیست‌محیطی مواجه است. هدف این پژوهش ارزیابی هزینه‌های زیست‌محیطی تولید برق از طریق ترکیب سیستم‌های حرارتی-خورشیدی و مقایسه آن با سیستم‌های حرارتی خالص در سه نیروگاه اصلی شامل طرشت، منتظر قائم، و نیروگاه بعثت است. در این مطالعه، رویکرد همبست آب، انرژی و محیط زیست (WEE Nexus) برای تحلیل تعاملات بین منابع آب و انرژی به‌کار گرفته شده است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، از روش تحلیل چرخه عمر (LCA) برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مصرف آب استفاده شد. داده‌های مربوط به مصرف سوخت، انتشار گازهای گلخانه‌ای، و مصرف آب در نیروگاه‌های منتخب از گزارش‌های سالانه نیروگاه‌ها و پایگاه داده‌های معتبر استخراج شد. همچنین، برای مدل‌سازی و تحلیل سیستم‌های ترکیبی، از نرم‌افزار SimaPro و برای تحلیل داده‌ها از نرم‌افزار SPSS استفاده گردید. در این مطالعه، آزمون‌های T مستقل و تحلیل واریانس (ANOVA) به‌منظور بررسی تفاوت‌های معنادار بین دو سناریوی پایه و ترکیبی انجام شد. علاوه بر این، رویکرد WEE Nexus برای تحلیل هم‌زمان کاهش مصرف آب و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به کار گرفته شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد که استفاده از سیستم‌های ترکیبی حرارتی-خورشیدی به‌طور معناداری باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف آب و هزینه‌های زیست‌محیطی در هر سه نیروگاه مورد مطالعه شده است. در نیروگاه منتظر قائم، میزان انتشار CO2 در سناریوی ترکیبی به میزان 28.1 درصد کاهش یافت و مصرف آب به میزان 26.5 درصد کاهش پیدا کرد. همچنین، هزینه‌های زیست‌محیطی در این نیروگاه به 195.67 دلار به ازای هر گیگاوات‌ساعت کاهش یافت که بهترین عملکرد را در میان نیروگاه‌های مورد مطالعه نشان داد. در نیروگاه بعثت نیز کاهش قابل‌توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای و مصرف آب مشاهده شد، اما به دلیل شرایط تابش خورشیدی کمتر، میزان کاهش در مقایسه با منتظر قائم اندکی کمتر بود. نیروگاه طرشت به دلیل قدیمی بودن تجهیزات و کارایی پایین‌تر، عملکرد ضعیف‌تری در کاهش انتشار و مصرف منابع نسبت به دو نیروگاه دیگر داشت. تحلیل‌های آماری با استفاده از آزمون T مستقل نشان داد که تفاوت بین سناریوهای پایه و ترکیبی در تمامی نیروگاه‌ها از نظر آماری معنادار بوده است (p < 0.05). تحلیل رویکرد WEE Nexus نشان داد که کاهش مصرف آب از طریق جایگزینی بخشی از تولید حرارتی با انرژی خورشیدی، علاوه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، فشار بر منابع آبی را نیز کاهش می‌دهد. این مسئله به‌ویژه در مناطق کم‌آب مانند تهران اهمیت ویژه‌ای دارد و استفاده از سیستم‌های خورشیدی به‌عنوان مکمل سیستم‌های حرارتی می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی به پایداری زیست‌محیطی کمک کند.نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که استفاده از سیستم‌های ترکیبی حرارتی-خورشیدی در نیروگاه‌های تهران می‌تواند به کاهش معنادار انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف آب و هزینه‌های زیست‌محیطی منجر شود. در میان سه نیروگاه مورد بررسی، نیروگاه منتظر قائم به دلیل شرایط جغرافیایی مناسب، تجهیزات مدرن و تابش خورشیدی بیشتر، بهترین عملکرد را در کاهش اثرات زیست‌محیطی و بهینه‌سازی مصرف منابع داشت. این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از رویکرد WEE Nexus در برنامه‌ریزی انرژی می‌تواند به مدیریت بهینه منابع آب و انرژی کمک کرده و وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد.