การสร้างชุดทดสอบ SOFC และการจำลองระบบไฮบริดของ SOFC/GT ด้วย OpenModelica

บทคัดย่อ

ในปีพุทธศักราช 2566 การใช้พลังงานไฟฟ้าในประเทศไทยเพิ่มขึ้นร้อยละ 5 สะท้อนการฟื้น ตัวทางเศรษฐกิจ โดยการผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ยังคงพึ่งพา เชื้อเพลิงฟอสซิลถึงร้อยละ 83.52 และพลังงานหมุนเวียนเพียงร้อยละ 16.26 การเผาไหม้เชื้อเพลิง ฟอสซิลก่อให้เกิดมลพิษและปฏิกิริยาเรือนกระจก ส่งผลให้เกิดข้อตกลงระดับสากลเพื่อลดการปล่อย คาร์บอนไดออกไซด์ เช่น ความตกลงปารีสและ CBAM เซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง (SOFC) เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจเนื่องจากแปลงพลังงานเคมีเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตร ต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งยังมีข้อได้เปรียบกว่าแบตเตอรี่ที่มีข้อจำกัดด้านความจุและอายุการใช้งาน ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน -อวกาศ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ ได้พัฒนาอุปกรณ์ทดสอบ SOFC stack แต่ยังมีข้อจำกัดด้านความปลอดภัยและการใช้งาน โครงการนี้ จึงมุ่งปรับปรุงระบบท่อเชื้อเพลิงให้ได้มาตรฐาน เพิ่มความปลอดภัยด้วยระบบควบคุมดิจิทัลผ่าน โปรแกรม LabVIEW และจำลองระบบ Hybrid SOFC-GT ด้ว ย OpenModelica ผลลัพธ์ของ โครงการคือชุดอุปกรณ์ทดสอบที่ผ่านการทดสอบการรั่วซึม หลังการติดตั้งอุปกรณ์ของระบบใหม่ตาม มาตรฐานทางวิศวกรรม ผลทดสอบคืออุปกรณ์ถูกติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ไม่เกิดความเสียหายและรอย รั่วซึมจากการติดตั้ง และอีกผลการทดสอบคือการทดสอบการใช้งานโปรแกรม LabVIEW พบว่าระบบ จ สามารถอ่านและบันทึกค่า อุป กรณ์เครื่องมือวัดค่าต่างๆ เช่น อุณหภูมิ และ ความดัน ได้อย่างมี ประสิทธิภาพ โปรแกรม LabVIEW สามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วและบันทึกข้อมูลเป็นไฟล์ Excel เพื่อนำไปวิเคราะห์ผลต่อได้ในอนาคต อย่างไรก็ตาม โครงการนี้ยังไม่เสร็จสมบูรณ์เนื่องจากอุปกรณ์ฝั่ง ทางออกของ SOFC ยังไม่ได้ ดำเนินการ ทำให้ยังไม่สามารถใช้ไฮโดรเจนในการทดสอบ โดยขณะนี้ครอบคลุมเฉพาะอุปกรณ์ขาเข้า และการทดสอบความพร้อมเบื้องต้น ซึ่งจะเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาระบบเต็มรูปแบบต่อไป

Abstract

In 2023, electricity consumption in Thailand increased by 5%, reflecting economic recovery. The Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT) still relies on fossil fuels for 83.52% of electricity production and only 16.26% from renewable energy. The combustion of fossil fuels causes pollution and greenhouse reactions, leading to international agreements to reduce carbon dioxide emissions, such as the Paris Agreement and CBAM. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is an interesting technology because it efficiently converts chemical energy into electricity and is environmentally friendly. It also has advantages over batteries that have limitations in capacity and lifespan. The Department of Mechanical and Aerospace Engineering at King Mongkut's University of Technology North Bangkok has developed a SOFC stack testing device, but it still has safety and operational limitations. This project aims to improve the fuel pipe system to meet standards, enhance safety with a digital control system via LabVIEW program, and simulate a Hybrid SOFC-GT system using OpenModelica. ช The project results include a testing equipment set that has passed leakage tests after the installation of the new system components according to engineering standards. The test results show that the equipment was completely installed without damage or leakage from the installation. Another test result is the functionality test of the LabVIEW program, which found that the system can efficiently read and record values from various measuring instruments such as temperature and pressure. The LabVIEW program can respond quickly and record data as Excel files for further analysis in the future. However, this project is not yet complete because the SOFC outlet equipment has not been implemented, making it impossible to use hydrogen for testing. Currently, it only covers the input equipment and preliminary readiness testing, which will serve as a foundation for further full-scale system development.

อ้างอิงผลงานนี้ / Cite this

รหัสโปรเจค

TF-2567-013

ชื่อเรื่อง

การสร้างชุดทดสอบ SOFC และการจำลองระบบไฮบริดของ SOFC/GT ด้วย OpenModelica / SOFC test rig for demonstration and simulation SOFC/GT hybrid system with the OpenModelica

ผู้จัดทำ

ปัณณพัฒน์ วงศ์พิชยกุล, ธนากร ประสพโภคากร, สิรวิชญ์ ปานมุข, ธนันดร แก้วเกตุ

อาจารย์ที่ปรึกษา

รศ.ดร.สุธรรม ปทุมสวัสดิ์

ปีการศึกษา

2567 (C.E. 2024)

หน่วยงาน

ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน-อวกาศ (MAE) มจพ.

URL

https://maeconnect.eng.kmutnb.ac.th/projects/cmoi2o7mr00840gyrwi69bxxu