آموزش هومر (HOMER) برای تحلیل، طراحی و مدیریت مصرف انرژی

کاهش منابع فسیلی، رشد روز افزون قیمت نفت و گاز طبیعی و افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای موجب استفاده بیشتر از انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان منبعی نامحدود، رایگان، تمیز و سازگار با محیط زیست شده است. مطالعه پیرامون مکانیزم‌های بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر طی سال‌های اخیر گسترش وسیعی یافته است. همچنین، تحقیقات گسترده‌ای طی سال‌های اخیر در زمینه مدلسازی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر هیبریدی (Hybrid Renewable Energy Systems) صورت گرفته است. به همین دلیل آموزش هومر (HOMER) برای تحلیل، طراحی و مدیریت مصرف انرژی یک نیاز محرز جامعه مهندسی بوده و توجه اهمیت خاصی در سال های اخیر داشته است.

به منظور اقتصادی بودن و بازدهی بالای سیستم‌های تجدیدپذیر، روش اندازه‌دهی مناسب سیستم لازم است. اندازه‌دهی بهینه تضمین می‌کند تا با حداقل سرمایه‌گذاری، از حداکثر توان سیستم‌های هیبریدی به خوبی استفاده شود، در نتیجه سیستم طراحی شده می‌تواند در بهترین شرایط از نظر هزینه‌ و توان خروجی، عمل کند، به طوریکه انتظارات پیرامون تمامی پارامترهای مورد نیاز در سیستم را بر آورده سازد.

نرم‌افزارهایی نظیر:

• HOMER
• Hybrids
• HOGA
• Hyabrid2

برای شبیه‌سازی، اندازه‌یابی و بهینه‌سازی سیستم‌های هیبریدی طراحی شده‌اند؛ اما در این میان، تنها نرم‌افزار (HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable Energy به دلیل کاربری آسان، قابلیت بالا و شبیه‌سازی و بهینه‌سازی دقیق مورد اقبال وسیع طراحان قرار گرفته است.

HOMER توسط آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر ایالات متحده آمریکا تولید شده و توسعه یافته است.

HOMER چگونه کار می کند

هومر HOMER سیستم های انرژی را شبیه سازی می کند، تنظیمات سیستم را با هزینه بهینه شده نشان می دهد و تجزیه و تحلیل حساسیت را ارائه می دهد.

• این نرم‌افزار وظیفه طراحی و ساده‌سازی در ارزیابی فنی و اقتصادی سیستم‌ تولید توان کوچک را در دو حالت مستقل و متصل به شبکه، بر عهده دارد.
• نرم‌افزار HOMER، سه امر اساسی شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و تحلیل حساسیت در فرایند مدلسازی را اجرا می‌کند.
• HOMER عملکرد آرایش خاص سیستم انرژی را برای هر ساعت از سال با تعیین روش‌های ممکن تأمین انرژی مورد نیاز و هزینه چرخه عمر آن مدلسازی می‎‌کند.
• در فرایند بهینه‌سازی این نرم‌افزار، تمام آرایش‌های مختلف تأمین قدرت که محدودیت‌های تکنیکی را ارضا می‌کنند جهت دستیابی به اقتصادی‌ترین حالت برای هزینه چرخه عمر، جستجو می‌شود.
• برای شبیه‌سازی و بهینه‌سازی یک سیستم هیبریدی با استفاده از نرم‌افزار HOMER، کاربر پس از وارد کردن اطلاعات پارامترهای بار و منابع انرژی در طول سال با درج قیمت تجهیزات، به تحلیل فنی و اقتصادی در انتخاب منابع و اندازه آنها می‌پردازد.

شبیه سازی

HOMER با انجام محاسبات تعادل انرژی در هر مرحله زمانی (فاصله) سال، عملکرد سیستم را شبیه سازی می کند. برای هر مرحله زمانی، هومر تقاضای الکتریکی و حرارتی را در آن مرحله زمانی با انرژی مورد نیاز سیستم در این مرحله زمانی مقایسه می کند و جریان انرژی از و به هر یک از اجزای سیستم را محاسبه می کند. برای سیستم هایی که شامل باتری ها یا ژنراتورهای مجهز به سوخت هستند، هومر (HOMER) همچنین در هر مرحله تصمیم می گیرد که چگونه ژنراتورها را کار کند و باتری ها را شارژ یا تخلیه کند.

HOMER این محاسبات تعادل انرژی را برای هر پیکربندی سیستم که می خواهید در نظر بگیرید انجام می دهد. سپس تعیین می کند که آیا یک پیکربندی امکان پذیر است یا خیر، (یعنی اینکه آیا تحت شرایطی که شما تعیین می کنید می تواند تقاضای برق را تأمین کند) و هزینه نصب و راه اندازی سیستم در طول عمر پروژه را تخمین می زند.

محاسبات هزینه سیستم هزینه هایی از قبیل:

• سرمایه
• جایگزینی
• بهره برداری و نگهداری
• سوخت و بهره را در بر می گیرد.

بهینه سازی

HOMER Pro دارای دو الگوریتم بهینه سازی است. الگوریتم اصلی جستجوی شبکه، تمام پیکربندی های امکان پذیر سیستم را که توسط Space Search تعریف شده است، شبیه سازی می کند. HOMER Optimizer جدید از یک الگوریتم اختصاصی بدون مشتقات برای جستجوی کم هزینه ترین سیستم استفاده می کند. سپس HOMER لیستی از پیکربندی ها را طبقه بندی می کند که بر اساس هزینه فعلی خالص مرتب شده اند (که بعضاً هزینه چرخه عمر نامیده می شود)، که می توانید برای مقایسه گزینه های طراحی سیستم استفاده کنید.

تجزیه و تحلیل میزان حساسیت

وقتی متغیرهای حساسیت را به عنوان ورودی تعریف می کنید، HOMER فرآیند بهینه سازی را برای هر متغیر حساسیتی که تعیین می کنید تکرار می کند. به عنوان مثال، اگر سرعت باد را به عنوان یک متغیر حساسیت تعریف کنید، HOMER پیکربندی های سیستم را برای دامنه سرعت باد مشخص شده شبیه سازی می کند.

در طول دوره‌ی آموزش هومر (HOMER)، در بنیاد علمی-آموزشی درسواره، پس از معرفی کلی این نرم افزار، قابلیت‌ها و اصول کار با HOMER به صورت کامل توضیح داده می‌شود. در طی این دوره، مدرس با حل مسائل کاربردی متفاوت، نحوه مدلسازی انواع سیستم انرژی هیبریدی (ترکیبی) و چگونگی تحلیل نتایج حاصل را به صورت تفصیلی آموزش داده میشود تا در پایان آموزش هومر (HOMER)، بتوانید پروژه های مدنظر خود را پیاده سازی و نتایج آن را استخراج کنید.