يستكشف الباحثون حلولاً مبتكرة لتخزين الطاقة الحرارية لمواجهة التحديات التي تفرضها مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة، وتعزيز كفاءة الطاقة، والمساهمة في التحول العالمي نحو ممارسات طاقة أنظف وأكثر استدامة. وفي إطار السعي إلى نظام مثالي لتحسين كفاءة إطلاق/امتصاص الحرارة لمواد تغيير الطور (PCMs)، تم تصميم نظام فريد لتخزين الحرارة الكامنة على شكل غلاف وأنبوب بأربع زعانف مستطيلة. وتم فحص سلوكيات ذوبان وتصلب المادة في هذا الجهاز من خلال التلاعب بموضع الأنبوب داخل الغلاف والزعانف المحيطة به. وتم النظر في ست حالات مختلفة مثل الحالة أ (الأنبوب في وسط الغلاف)، والحالة ب (الأنبوب في الجزء العلوي من الغلاف)، والحالة ج (الأنبوب في أسفل الغلاف)، والحالة د (الأنبوب في وسط الغلاف مع زعانف على جوانبها)، والحالة E (أنبوب في الجزء العلوي من الغلاف مع وجود زعانف في قسمه السفلي)، والحالة F (أنبوب في الجزء السفلي من الغلاف مع وجود زعانف في قسمه العلوي). كانت الحالتان D وE أفضل الخيارات لامتصاص الحرارة وإطلاقها في أقصر وقت. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الحالة F كانت أسرع أثناء عملية الصهر وتأخرت في المراحل النهائية. اقترح المؤلفون أنه إذا كان تحقيق نتيجة متوازنة دون تكبد تكاليف إضافية أمرًا ضروريًا، فإن الحالة D هي خيار مناسب لأنها توفر أداءً معقولاً في عمليات الصهر والتصلب. ومع ذلك، لنفترض أن الباحثين والمطورين لأنظمة تخزين الطاقة يسعون إلى تحقيق أداء أعلى حيث يحدث امتصاص الحرارة وإطلاقها بسرعة أكبر. في هذه الحالة، يُقترح بناء إحدى الحالتين، E أو F، وتنفيذ آلية دوران لتمكين الوصول إلى الحالة الأخرى. بناءً على النتائج، احتاجت الحالتان D وF إلى 6235 ثانية و7552 ثانية، على التوالي، للذوبان الكامل. بينما تطلبت جميع الحالات أكثر من 3 ساعات لتصلب 80% من PCM. سرعة الذوبان الكاملة للحالة F أسرع بنسبة 21.12% من سرعة الحالة D. بالإضافة إلى ذلك، فإن الوقت المطلوب للتصلب بنسبة 50% أسرع بنسبة 14.79% للحالة E مقارنة بالحالة D. خلال 3 ساعات، يمكن لهذا النظام امتصاص 1172 كيلوجول من الطاقة (الحالتان D وF) وإطلاق 893 كيلوجول من الطاقة (الحالتان D وE). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ S2352152X24014658?via%3Dihub
تم دراسة توليد الإنتروبيا ونقل الحرارة بالحمل الحراري في حجرة مسامية جزئيًا ذات درجات حرارة مختلفة للجدار الجانبي باستخدام CuO-H2O. تكمن أهمية هذه المسألة في التطبيق الواسع للنتائج في المجمعات الشمسية، وأنظمة البثق الحراري، والمبادلات الحرارية، والطب الحيوي، والتخلص من النفايات النووية، وما إلى ذلك. يرتبط ابتكار هذا العمل بدراسة مجالات السوائل والحرارة وتوليد الإنتروبيا باستخدام مصفوفة مع تبعية المسامية للمحور الرأسي، والنفاذية، والتوصيل الحراري، واللزوجة مع تبعية المسامية. للحصول على نتائج دقيقة، تم استخدام نموذج الخليط ثنائي الطور، وتمت محاكاة التوصيل الحراري ولزوجة السوائل النانوية بواسطة نماذج تجريبية من خلال الاعتماد على درجة الحرارة وكسر الحجم. يتم حل المعادلات الحاكمة بواسطة FVM تشير النتائج الرئيسية إلى أن أفضل وأسوأ عامل تحسين يحدث في المصفوفة المسامية ε = ε(y2) وε = -ε(y2) على التوالي، أي 113% و86% من NH للمصفوفة المتجانسة على التوالي. كما أن زيادة ملء التجويف تُحسّن NH بشكل كبير، بحيث تصل قيمة NH من 1.19 إلى 1.82 مع زيادة S من 0.25 إلى 1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X24005161?via%3Dihub
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