يقترح العمل الحالي نظامًا مبتكرًا لإزالة الكربون من مزيج الطاقة وتسريع عملية التحول الأخضر في جميع أنحاء العالم. يتم تشغيل النظام بواسطة هاضم الكتلة الحيوية مدمج مع دورة ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة لتوليد الطاقة ووحدة تحلية متعددة التأثيرات لإنتاج مياه الشرب. يكمن جوهر هذا المفهوم في حقن الهيدروجين الإضافي من خلال محلل كهربائي بغشاء تبادل البروتون يعتمد على الألواح الكهروضوئية. يتم تقييم الجوانب التقنية والبيئية والاستدامة والاقتصادية للنموذج المبتكر المقترح ومقارنتها بنظام مماثل بدون حقن الهيدروجين. بعد ذلك، يتم تطبيق تحسين مقارن متعدد المعايير لإيجاد أفضل الظروف من جوانب مختلفة تعتمد على الخوارزمية الجينية وتقنيات التعلم الآلي. بعد ذلك، يُحلل أداء النظام في ظروف مثالية مختلفة ويُقارن من خلال تقييم أهم المؤشرات التقنية والاقتصادية والبيئية ومؤشرات الاستدامة. يشير التقييم البارامتري الذي يُقارن نماذج مختلفة إلى أن النموذج الجديد المقترح، بما في ذلك زيادة حقن الهيدروجين، يتفوق على النظام الأساسي من حيث كفاءة الأداء والانبعاثات وتكاليف الطاقة. في سيناريو التحسين الأول، تُظهر الطريقة المقترحة متانة من خلال تحقيق إنتاج أعلى للمياه يبلغ 1456 كجم/ثانية، وتكلفة إجمالية أقل تبلغ 118 دولارًا/ساعة، وطاقة صافية أعلى تبلغ 1.1 ميجاوات من حالة التصميم. عندما باعتبار مؤشر الاستدامة، وتكلفة الطاقة، ومقياس الانبعاثات هدفًا للتحسين، يتم تغيير قيمها من 0.81 إلى 0.85، ومن 92.5 دولار/ميغاواط/ساعة إلى 89.7 دولار/ميغاواط/ساعة، ومن 64.2 كجم/ميغاواط/ساعة إلى 53.6 كجم/ميغاواط/ساعة. تُظهر النتائج أيضًا أنه عند إعطاء الأولوية لمؤشر الاستدامة، وتكلفة الطاقة، والانبعاثات كأهداف، فإن جميع المكونات تحقق أداءً أفضل من ناحية جودة تحويل الطاقة مقارنةً بالسيناريو الذي يكون فيه إنتاج المياه، والتكلفة الإجمالية، وصافي الطاقة هي أهداف التحسين. أخيرًا، يُلاحظ أن غرفة الاحتراق والألواح الشمسية هي أسوأ المكونات من ناحية عدم الانعكاس بسبب أعلى معدل تدمير للطاقة. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0957582024004786?
٤/٣
عبر%3Dihub
اعلان عن شهادة مشاركة في دورة المركز الأوربي للطاقة
اعلن مركز الطاقة الأوروبي عن منح شهادة مشاركة لمدير مركز المستقبل لبحوث الطاقة الأستاذ الدكتور سلوان عبيد وحيد، تقديراً لإكماله بنجاح الندوة الخاصة بـ "تقنيات إدارة الطاقة المتجددة" التي أقيمت في مارس 2025.
تعد هذه الندوة فرصة حيوية لمناقشة أحدث الاتجاهات والتقنيات في مجال إدارة الطاقة المتجددة، حيث تساهم في تعزيز الفهم والمعرفة حول كيفية تحسين كفاءة استخدام الطاقة. كما أن حضور هذه الفعاليات يسهم في تحقيق الأهداف العالمية المتعلقة بالطاقة المستدامة، مما يؤكد التزام المركز بدعم الابتكار والبحث في هذا المجال الحيوي.
تجمع الندوة خبراء ومتخصصين من مختلف القطاعات، مما يتيح تبادل الأفكار والخبرات، ويساعد على بناء شبكة قوية من المهنيين الذين يسعون لتعزيز الاستدامة في صناعة الطاقة.
توضح هذه الدراسة تطوير نظام طاقة شمسية يستفيد من تقنية الطاقة الشمسية المركزة (CSP) لتوفير كل من الكهرباء ومياه الشرب للتطبيقات السكنية.
يدمج الهيكل الحراري المقترح بشكل فريد حقول الطاقة الشمسية الهليوستات مع دورة توليد طاقة ثنائية الحلقة، معززة بنظام تحلية مياه البحر الذي يستخدم أغشية التناضح العكسي (RO). لتعزيز إنتاج الكهرباء، تم دمج مولد حراري كهربائي (TEG) في إطار تصميم النظام. تم إجراء تحليل شامل للنظام، يشمل التقييمات الديناميكية الحرارية والاقتصادية. علاوة على ذلك، تم إجراء تحليل بارامتري للتحقيق في آثار المعلمات الحرجة على الكفاءة التشغيلية للنظام تم تقييم فعالية النظام بدقة من خلال دراسة حالة فحصت قدراته على مخرجات الإنتاج اليومية. يستكشف هذا البحث، الذي يستند إلى التوقعات التحليلية من المملكة العربية السعودية والظروف البيئية المواتية المميزة للمنطقة، الأداء التشغيلي للنظام ضمن هذا السياق الجغرافي المحدد. الهدف الأساسي من هذا البحث هو تحديد المعلمات التشغيلية المثالية من خلال استخدام أساليب تحسين متعددة المعايير مصممة خصيصًا للنظام القائم. وُجد أن الاختلافات في نسب ضغط الضاغط تؤثر بشكل كبير على أداء دورة برايتون والكفاءة الحرارية للنظام، مع تحقيق الكفاءة الاقتصادية المثلى عند نسبة ضغط محددة. علاوة على ذلك، فإن زيادة درجات حرارة المدخل في دورة رانكين العضوية قد ثبت أنها تعمل على تحسين كفاءة النظام حتى حد معين، والذي يمكن أن تنشأ بعده مشكلات محتملة في الموثوقية. أظهرت دراسة الحالة أن توليد الكهرباء يبلغ ذروته خلال أشهر الصيف، وخاصة في يونيو، بما يتماشى مع حجم كبير من إنتاج المياه العذبة يبلغ إجماليه 264,530 مترًا مكعبًا. حققت جهود التحسين كفاءة حرارية بنسبة 17.69% وتكلفة إجمالية قدرها 359.58 دولارًا في الساعة. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X24015946
مع استمرار ارتفاع الطلب العالمي على الطاقة، تبرز حاجة ملحة لتحسين كفاءة واستدامة أنظمة توليد الطاقة. وقد دمجت هذه الدراسة وحدات ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج المعدل (S-CO2) وتحلية المياه متعددة التأثيرات (MED) لاستعادة الحرارة المتبقية من دورة توربينات الغاز (GTC) على مرحلتين، مما عزز إنتاج الكهرباء بشكل كبير مع تقليل البصمة البيئية لدورة توربينات الغاز. وتكمن أهمية هذه الدراسة في نهجها الشامل، الذي يجمع بين التحليلات الديناميكية الحرارية والبيئية والحرارية الاقتصادية، إلى جانب تقييمات حساسية شاملة. وقد طُبّق إطار عمل ثلاثي التحسين لتحسين أداء النظام، مع التركيز على مقاييس رئيسية مثل كفاءة الطاقة، ومعدلات خفض ثاني أكسيد الكربون، وتكلفة الطاقة المُستوية، باستخدام نموذج NSGA-II وطريقة صنع القرار TOPSIS في برنامج MATLAB. تم تقييم الجدوى الاقتصادية من خلال تحليل القيمة الحالية الصافية (NPV)، مما يدل على ربحية كبيرة. وأخيرًا، تم إجراء دراسة مقارنة لمعدل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون للنظام المُصمم لمصادر طاقة متجددة مختلفة. أحد التطبيقات المحددة للنظام المُصمم هو قدرته على توليد 1.415 متر مكعب/ساعة من الماء المقطر مع توليد 1.441 كيلوواط من الكهرباء. حدد تحليل الحساسية درجة حرارة غرفة الاحتراق كأهم معلمة تصميم، مع مؤشر حساسية يبلغ 0.328. أظهرت المؤشرات الاقتصادية المثلى تحسنًا ملحوظًا، حيث زادت القيمة الحالية الصافية من 2.371 مليون دولار أمريكي إلى 10.75 مليون دولار أمريكي، وانخفضت فترة الاسترداد من 13.28 عامًا إلى 7.18 عامًا. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S2214157X24015235
الهدف الرئيسي من هذه المقالة هو تحسين الكفاءة الحرارية والكهربائية لنظام حراري أرضي مشترك لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية من خلال طريقة تحسين سرب الجسيمات الاستكشافية (PSO). يهدف هذا البحث إلى إجراء تحليل شامل لدمج تقنية تحسين سرب الجسيمات الاستكشافية، مع التركيز بشكل خاص على المزايا والتحديات المحتملة المرتبطة باستخدام هذه الطرق في تحسين فعالية أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية. يُستخدم نظام حراري أرضي ثنائي الوميض، بالتزامن مع دورة رانكين لثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة، في التوليد المشترك للكهرباء والطاقة الحرارية. وقد استخدم البحث طريقة تحسين سرب الجسيمات الاستكشافية لتحسين توليد الطاقة، وسعة التدفئة، والكفاءة العامة للنظام. تم استخدام خوارزمية PSO لتحديد المعلمات التشغيلية المثلى لمستوى ضغط يبلغ 820 كيلو باسكال ونسبة ضغط تبلغ 1.59، مما أدى إلى تعظيم خرج الطاقة إلى 2591.4 كيلو واط. حددت خوارزمية PSO بفعالية المعلمات التشغيلية المثلى كضغط يبلغ 820 كيلو باسكال ونسبة ضغط تبلغ 1.59، مما أدى إلى تحقيق ذروة خرج طاقة تبلغ 2591.4 كيلو واط. حددت المنهجية أن ضغطًا يبلغ 916.4 كيلو باسكال ونسبة ضغط تبلغ 1.5 يمثلان المعلمات المثلى لتحقيق أقصى سعة تسخين تبلغ 12329.1 كيلو واط. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X24013741
يمكن أن يؤدي استخدام قدرات الذكاء الاصطناعي إلى تطوير أنظمة طاقة وسلسلة إمداد طاقة أكثر كفاءةً واستدامةً ومرونة. يوفر دمج تقنيات التعلم الآلي ضمن هذه الأنظمة فوائد جمة، وهو أمرٌ أساسيٌّ لتحسين الأداء العام. في ظلّ مواجهة المجتمع العالمي لتحدياتٍ مثل تغير المناخ وتزايد الطلب على الطاقة، سيلعب التعلم الآلي دورًا حيويًا متزايدًا في تحديد مستقبل أنظمة الطاقة. يدرس هذا البحث مدى فعالية تقنيات التعلم الآلي القائمة على الانحدار في تحليل وتحسين أداء نظام توليد الحرارة والطاقة المشترك بين الطاقة الحرارية الأرضية. ويركز على إنشاء نماذج خطية وتربيعية لتقييم توليد الكهرباء وإنتاج الحرارة، و كفاءة النظام بأكمله. يتم تقييم هذه النماذج من خلال تحليل المتبقي وإحصاءات R-squared. تشير النتائج إلى أن النماذج التربيعية تتفوق على النماذج الخطية، حيث حقق النموذج الخطي قيمة R-squared تبلغ 88.56% لتوليد الطاقة، بينما يصل النموذج التربيعي إلى مستوى R-squared مثير للإعجاب يبلغ 99.88%. علاوة على ذلك، توضح الدراسة أن نماذج التعلم الآلي التربيعية تحمل وعدًا كبيرًا لتحسين أداء النظام، كما يتضح من مقاييس الرغبة التي تتجاوز 0.99. يسلط هذا البحث الضوء على أهمية أساليب التعلم الآلي القائمة على الانحدار في تحليل وتحسين أنظمة الحرارة والطاقة الحرارية الأرضية المشتركة. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544224033723
يُظهر التحفيز الضوئي المُدار بالطاقة الشمسية كفاءةً فعّالة في إنتاج الهيدروجين عبر انقسام الماء، بالإضافة إلى تقليل ثاني أكسيد الكربون وتحلل الملوثات الخطرة في البيئة المائية، مما يُؤدي دورًا حيويًا في مواجهة التحديات المرتبطة بالأزمات البيئية وأزمة الطاقة. تُقدم هذه الدراسة تخليقًا لمحفز ضوئي من تيتانات السترونشيوم/أكسيد الزنك/نتريد الكربون الجرافيتي عبر طريقة تشريب كيميائي صوتي ورطب متكاملة. تم فحص كفاءة التحفيز الضوئي لمحتوى مُختلف (10%، 20%، 30%، و40% وزنيًا) من تيتانات/أكسيد الزنك بنسبة 40% وزنيًا مُحمّل على الكربون الجرافيتي، حيث أظهر التحميل بنسبة 30% الأداء الأمثل. تم إجراء تحديد كامل للمواد المُركّبة باستخدام تقنيات XPS، XRD، BET، TEM، DRS، SEM، EIS، Photocurrent تحليلات ESR وPL وMott-Schottky. أشار فحص BET إلى وجود معادلة حرارة من النوع الرابع مع تباطؤ هيدروجيني، مما يمثل بنية مسامية متوسطة. يعود التحسن في النشاط التحفيزي الضوئي للمركب المُحسَّن إلى خصائصه الهيكلية التي تُسهِّل فصل الإلكترونات عن الفجوات بكفاءة ونقل الشحنة. حدد تحسين RSM المعايير الرئيسية لتحقيق كفاءة عالية في تحلل السيفيكسيم (CFX) (96%) عند تركيز 29.91 ملغم/لتر من CFX، ودرجة حموضة 4.55، وزمن تفاعل 78 دقيقة، وجرعة حافز 0.65 غ/لتر. كشف تحليل LC-MS عن مسارين مقترحين للتحلل الضوئي للسيفيكسيم، كما أبرزت تجارب الاحتجاز وتحليل ESR وجود جذور الهيدروكسيل والفائق الأكسيد كمساهمين رئيسيين. أظهر المحفز الضوئي المُصنَّع استقرارًا ممتازًا وقابلية لإعادة الاستخدام على مدار خمس دورات. الهيدروجين. أظهر الإنتاج زيادة أولية مع تحميل تيتانات السترونشيوم/أكسيد الزنك، وبلغ ذروته عند 645.62 ميكرومول/جم/ساعة عند 30% وزناً، قبل أن ينخفض بسبب تأثيرات احتجاز الإلكترونات المحتملة. والجدير بالذكر أن المحفز الضوئي SrZg-30 أظهر معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون أعلى بكثير (0.97 ميكرومول/جم/ساعة) مقارنة بمكونات SrTiO3/ZnO وg-C3N4. يقدم هذا العمل نهجًا قابلاً للتطبيق لتطوير محفزات ضوئية صديقة للبيئة لمعالجة الأزمات البيئية والطاقة الملحة. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/
تقدم هذه الورقة البحثية تصميمًا رائدًا لنظام توليد متعدد قادر على إنتاج الكهرباء والهيدروجين وأحمال التبريد في آنٍ واحد. يُطوّر هذا البحث أنظمة الطاقة المستدامة من خلال تقديم تصميم مبتكر يستغل الحرارة المهدرة على النحو الأمثل ويدمج تغويز الكتلة الحيوية مع الدورات الديناميكية الحرارية المتقدمة. كما يُقدّم نموذجًا للدراسات المستقبلية حول خفض انبعاثات الكربون وتحسين الكفاءة. يستغل النظام المقترح الحرارة المهدرة من دورة برايتون بفعالية لتشغيل دورة ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة، ودورة رانكين البخارية، والتبريد بالامتصاص، والمحلل الكهربائي بغشاء تبادل البروتون. يُحسّن هذا النهج الكفاءة الكلية ويُقدّم حلاً واعدًا لتوليد الطاقة المتكاملة. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام دورة ثاني أكسيد الكربون المشتقة توفر كفاءة حرارية عالية، وفعالية من حيث التكلفة، وتأثيرات بيئية أقل مقارنة بطرق توليد الطاقة التقليدية. تؤكد التقييمات الشاملة، بما في ذلك التحليلات التقنية والاقتصادية والبيئية، جدوى النظام وإمكاناته للتطبيق التجاري في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يوفر التحقيق البارامتري لخمسة معلمات تصميم أساسية رؤى مهمة حول أداء النظام ومرونته. حدد تحليل النظام المقترح أن وحدة المُغوِّز-برايتون تتمتع بأعلى معدل عدم انعكاس وتكلفة بين الأنظمة الفرعية الأخرى. تم تطوير نهج جديد يجمع بين الشبكات العصبية الاصطناعية (ANN) وخوارزمية وراثية للفرز غير المهيمنة II (NSGA-II) لتحسين النظام، مما يقلل بشكل كبير من وقت الحساب والتكاليف المرتبطة بتحليل أداء النظام. وفقًا للتحسين ثلاثي الأهداف، يوفر النظام في وضع التشغيل الأمثل 45.89 كجم/ساعة من الهيدروجين بكفاءة استنفاد طاقة تبلغ 33.15% ومعدل تكلفة إجمالي قدره 159.5 دولارًا أمريكيًا/ساعة. بعد عملية التحسين، لوحظت إنجازات كبيرة، بما في ذلك تحسن بنسبة 5.02% في كفاءة الاستنفاد، وزيادة قدرها 7.29 كجم/ساعة في إنتاج الهيدروجين، وانخفاض قدره 0.1 طن/ميغاواط في مؤشر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X24016204