Design, Simulation, Optimization, Techno-Economic Analyses and Life-Cycle Analyses of Solid-Oxide Fuel Cell Power Plants
Notice bibliographique
Résumé
The global electricity generation industry is very reliant on the use of fossil fuels, particularly natural gas and coal. However, it is quickly becoming a reality that the over-consumption of these resources will continue to lead to significant global damage via global warming, ecosystem destruction, and the depletion of these so-called non-renewable re-sources. To combat this issue, renewable sources such as wind, biofuels and solar are be-coming much more prevalent in the power generation industry, but significant economic, reliability and availability barriers to entry will prevent these sources from being major contributors to the power industry for decades. To this end, this thesis focuses on the design, operation, optimization and life cycle analysis of an integrated solid-oxide fuel (SOFC) cell power plant integrated with com-pressed air energy storage (CAES). This plant, fueled by either natural gas or coal, can make much more efficient use of their limited non-renewable fuel sources, and are capable of achieving nearly 100% carbon capture at the plant boundary. This plant is intended to serve as a more efficient and environmentally responsible alternative to current power generation methods while still exploiting remaining fossil fuels to their fullest extent. This thesis details the design, sizing and simulation of integrated SOFC/CAES plants in Aspen Plus so that full feasibility and techno-economic analyses may be performed, the results of which are then compared to the current state-of-the-art (SOTA) options. In order to compare the plants on an environmental level, full cradle-to-grave life-cycle analyses using the ReCiPe 2008 method are completed for each SOFC-based plant and all comparable SOTA options under a wide range of assumptions and plant configurations, such as the use of carbon capture strategies. Furthermore, detailed reduced-order dynamic models of the integrated SOFC/CAES plants are developed and simulated with a newly developed rolling-horizon optimization method to assess the load-following capabilities of the integrated plant. Real scaled demand data for the market of Ontario, Canada for the years 2013 and 2014 are used as the demand data for the simulations. This thesis takes strides in proving the feasibility of an integrated SOFC/CAES power plant for providing clean, efficient, reliable and cost-effective power using fossil fuels. The next steps for this project involve the development of a lab-scale pilot plant, which would be used to validate simulation results and provide an opportunity for the real-time application and assessment of the potential of this plant design.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».