التقييم التقني والاقتصادي والبيئي لمجمع حراري كهروضوئي مدمج مع توربين رياح ذو محور أفقي: تطبيق توليد الحرارة والطاقة المشترك

تُقيّم هذه الدراسة الأداء التقني والاقتصادي والبيئي لنظام طاقة متجددة هجين يدمج مُجمّعًا كهروضوئيًا حراريًا (PVT)، وتوربينًا رياحيًا أفقي المحور (HAWT)، وتخزينًا للطاقة الحرارية، وبنك بطاريات لتوليد الحرارة والطاقة معًا (CHP) في المفرق، الأردن. صُمّم النظام لتوفير 100-1500 كيلوواط من الكهرباء و120 مترًا مكعبًا من الماء الساخن سنويًا، وقد نُمذج باستخدام MATLAB/Simulink? باستخدام أكثر من 100,000 نقطة بيانات طقس من Solargis?. وجرى اختبار سوائل تشغيل مختلفة (ماء، إيثيلين جلايكول-ماء، ثيرمينول VP-1، وسوائل نانوية) لتحسين نقل الحرارة وكفاءة النظام. حققت مُجمّعات PVT كفاءة كهربائية وحرارية تراوحت بين 10% و18% و10% و70% على التوالي، مع بلوغ ذروة الأداء الكلي 37%. وقد حقق السائل النانوي CuO-SiO2/إيثيلين جلايكول-ماء أعلى كفاءة. بينما استقرت طاقة الرياح عند حوالي 600 كيلوواط بمعامل قدرة 0.216، أظهر النظام كفاءة متوسطة بلغت 14.5% وتكلفة كهرباء مستوية (LCOE) بلغت 0.136 دولار/كيلوواط ساعة. وكان الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المحيطة هما العاملان الرئيسيان في سعة التخزين وكفاءته. ويمكن أن يؤدي استبدال الوقود الأحفوري بالنظام المقترح إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 18.3-20.9 مليون طن، أي ما يعادل عائدات ائتمان الكربون التي تصل إلى 836 دولارًا، مما يدعم الجدوى التقنية للنظام وتنافسيته الاقتصادية وفوائده البيئية.