ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

مقارنة خيارات الطاقة المتجددة لوحدة سكنية نموذجية

Comparison of Renewable Energy Options for a Typical Housing unit

1246   1   54   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2017
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يهدف هذا البحث إلى تقييم الأداء الطاقي و البيئي لمجموعة من التقنيات المتجددة شائعة الاستخدام في القطاع السكني، و ذلك من خلال تطبيقها برمجياً على وحدة سكنية نموذجية تماثل إلى حدٍ ما مواصفات الوحدات السكنية المحمية، و مقارنتها مع التقنيات التقليدية. التقنيات المتجددة التي يتضمنها البحث هي: سخان ماء شمسي منزلي حر من نوع المجمع ذو الأنابيب الزجاجية المفرغة، نظام كهروضوئي، مضخة جيوحرارية، بالإضافة إلى أربع أنظمة هجينة تتضمن سخان الماء الشمسي مع ثلاثة أنواع من الأنظمة الداعمة (مازوت، كهرباء، غاز طبيعي) كل على حدا، و نظام يجمع بين المضخة الجيوحرارية و النظام الكهروضوئي لتشغيلها.


ملخص البحث
يهدف هذا البحث إلى تقييم الأداء الطاقي والبيئي لمجموعة من التقنيات المتجددة شائعة الاستخدام في القطاع السكني، وذلك من خلال تطبيقها برمجياً على وحدة سكنية نموذجية تماثل إلى حدٍ ما مواصفات الوحدات السكنية المحلية، ومقارنتها مع التقنيات التقليدية. التقنيات المتجددة التي يتضمنها البحث هي: سخان ماء شمسي منزلي حر من نوع المجمع ذو الأنابيب الزجاجية المفرغة، نظام كهروضوئي، مضخة جيوحرارية، بالإضافة إلى أربع أنظمة هجينة تتضمن سخان الماء الشمسي مع ثلاثة أنواع من الأنظمة الداعمة (مازوت، كهرباء، غاز طبيعي) كل على حدا، ونظام يجمع بين المضخة الجيوحرارية والنظام الكهروضوئي لتشغيلها. تبين النتائج أن استخدام سخان الماء الشمسي لوحده سيحقق أكبر تخفيض في الانبعاثات مقارنة بالأنظمة الهجينة لتأمين الماء الساخن. إن سخان الماء الشمسي مع نظام داعم يعمل على الغاز هو الخيار الأفضل بيئياً بين الأنظمة الهجينة الأخرى. إن استخدام النظام الكهروضوئي لتوليد الكهرباء اللازمة للوحدة السكنية سيغنينا عن كهرباء الشبكة بشكل كامل تقريباً مما يعني تخفيض كبير في الانبعاثات. معامل الأداء العالي للمضخة الجيوحرارية سيخفض الطلب على الطاقة اللازمة لعمليتي التدفئة والتبريد وبالتالي سيخفض الانبعاثات التي كانت تنتج عن النظام الأساسي. النظام الهجين المكون من المضخة الجيوحرارية والألواح الكهروضوئية سيغطي حاجة الوحدة من التدفئة والتبريد بشكل مستقل كلياً عن أي مصدر تقليدي وسيحقق أداء بيئي ممتاز. تفوق النظام الهجين على النظام المتجدد العادي طاقياً وفي بعض الحالات بيئياً.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يقدم البحث تحليلاً شاملاً ومفصلاً لتقنيات الطاقة المتجددة المختلفة وتطبيقاتها على وحدة سكنية نموذجية، مما يساهم في فهم أعمق لأداء هذه التقنيات في البيئات المحلية. ومع ذلك، يمكن تحسين البحث من خلال تضمين تحليل اقتصادي أكثر تفصيلاً لتكاليف التركيب والصيانة لهذه التقنيات، بالإضافة إلى دراسة تأثير العوامل المناخية المختلفة على أداء هذه التقنيات. كما يمكن أن يكون من المفيد إجراء تجارب ميدانية حقيقية لدعم النتائج النظرية المقدمة في البحث.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي التقنيات المتجددة التي تم دراستها في البحث؟

    التقنيات المتجددة التي تم دراستها هي سخان ماء شمسي منزلي حر من نوع المجمع ذو الأنابيب الزجاجية المفرغة، نظام كهروضوئي، مضخة جيوحرارية، بالإضافة إلى أربع أنظمة هجينة تتضمن سخان الماء الشمسي مع ثلاثة أنواع من الأنظمة الداعمة (مازوت، كهرباء، غاز طبيعي) ونظام يجمع بين المضخة الجيوحرارية والنظام الكهروضوئي.

  2. ما هو النظام الأفضل بيئياً لتأمين الماء الساخن وفقاً للبحث؟

    النظام الأفضل بيئياً لتأمين الماء الساخن هو سخان الماء الشمسي مع نظام داعم يعمل على الغاز الطبيعي.

  3. كيف يؤثر استخدام النظام الكهروضوئي على انبعاثات غازات الدفيئة؟

    استخدام النظام الكهروضوئي لتوليد الكهرباء اللازمة للوحدة السكنية سيغني عن كهرباء الشبكة بشكل كامل تقريباً مما يعني تخفيض كبير في انبعاثات غازات الدفيئة.

  4. ما هي الفائدة البيئية من استخدام النظام الهجين المكون من المضخة الجيوحرارية والألواح الكهروضوئية؟

    النظام الهجين المكون من المضخة الجيوحرارية والألواح الكهروضوئية سيغطي حاجة الوحدة من التدفئة والتبريد بشكل مستقل كلياً عن أي مصدر تقليدي وسيحقق أداء بيئي ممتاز، مما يؤدي إلى تخفيض كبير في الانبعاثات.


المراجع المستخدمة
IEA. Worldwide Trends in Energy use and Efficiency – Key Insights from IEA Indicator Analysis
U. S. Department of Energy. 2010 Buildings Energy Data Book
IEA STATISTICS. CO2 EMISSIONS FROM FUEL COMBUSTION – HIGHLIGHTS. 2015 edition
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تؤكد الدراسات بأن مصادر الطاقة التقليدية ستنضب في الأجل القريب. لذا، فقد بدأ العالم - و خاصة الدول المتقدمة – بإجراء البحوث و الدراسات للعثور على مصادر أخرى للطاقة غير المصادر المستخدمة حالياً. و نتيجة لتلك البحوث فقد توصلت تلك الدول للاعتماد التدريج ي لمصادر جديدة للطاقة سميت بمصادر الطاقة المتجددة الخضراء التي تؤمن الطاقة دون الخشية من نضوب مصادرها، و تساهم في حماية البيئة في آن واحد. و تندرج هذه المصادر فيما يلي: طاقة الحرارة الجوفية، الطاقة الشمسية، طاقة المحيطات، طاقة الرياح، الطاقة المائية، طاقة الكتلة الحيوية.
يزداد الطلب على الماء في ظل الازدياد الملحوظ للكثافة السكانية العالمية، الذي يؤدي بشكل تلقائي إلى ازدياد العجز في مياه الشرب إِذ إن 1.2 مليار نسمة في العالم ليس لديهم ماء كاف للشرب، لأن العديد من التجمعات السكنية يتركز وجودها على الخطوط الساحلية، و ف ي هذا السياق تبدو تحلية المياه أحد الحلول الواعدة، خاصة في منطقتنا العربية، و يمكن لمحطات التحلية باستخدام الطاقة الشمسية أن تكون حلاً رائداً لتأمين مياه الشرب سواء من مياه البحر أو من مياه الآبار. إن أهم فائدة لمثل هذه الأنظمة هي الجمع بين تقنيات التحلية (التناضح العكسي في هذا البحث العلمي) و مصادر الطاقة المتجددة، إِذ إن الهدف الرئيس هو تطوير الدراسة الفنية لهذه الأنظمة، و الجدير بالذكر أنه هناك العديد من الإيجابيات لهذا الربط، إِذ نفصل بين الشبكة الكهربائية و أعطالها من جهة و التزود بماء الشرب من جهة أخرى، كما نقوم بتخفيض حرق الوقود الأحفوري و ما يترتب عليه من انبعاثات، كما يمكننا تزويد التجمعات السكانية البعيدة التي ليس لديها مصادر للطاقة التقليدية بمياه الشرب، و لكن هذا لا يعني أن لايوجد سلبيات للنظام، فمن أهم سلبياته هو عدم إثبات الجدوى الاقتصادية له، ذلك لأن مثل هذه المشاريع تعتمد على كلفة الكهرباء في كل دولة و على الخصائص الشمسية لمكان المحطة. في هذا البحث العلمي قمنا بتصميم نموذج مخبري لنظام تناضح عكسي مغذى من الألواح الكهروضوئية و تنفيذه لتعرف أدائه من أجل مياه البحر و المياه العكرة، و من الجدير بالذكر أن أهم مشكلة صادفتنا في هذا المشروع هي الحصار الاقتصادي المفروض على الجمهورية العربية السورية و التي كانت عائقاً لإحضار التجهيزات اللازمة، لذلك قمنا بإنجاز هذا المشروع بحسب الإمكانيات المحلية المتاحة، مع الحرص على المحافظة على مبدأ العمل؛ لذلك كان النموذج فقط للمياه المنزلية و المياه العكرة بشكل خفيف.
إن التكامل بين مصادر الطاقة المتجددة المختلفة, بالإضافة إلى تحرير أسواق الطاقة الكهربائية من القيود المؤثرة على استقرار و استمرارية تأمين التغذية للمستهلكين يؤكد الحقائق القائمة في أنظمة الطاقة الكهربائية الحديثة. إن زيادة مشاركة مصادر الطاقة المتجدد ة ضمن نظم الطاقة يتعلق بتباين العرض و الطلب. لذلك يعتبر تخزين الطاقة كأحد الحلول المستخدمة لتحقيق الاستقرار في إمدادات الطاقة الكهربائية للحفاظ على التوازن في توليد الطاقة المطلوبة و ضمان عدم انقطاعها عن المستهلكين. و في سياق التنمية المستدامة و نضوب موارد الطاقة التقليدية فإن مسألة نمو إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة المتجددة مرتبط إلى حد كبير بالقدرة على اقتراح حلول جديدة لتخزين الطاقة و تكييفها. و تشير التطورات الاخيرة في تكنولوجيا الهيدروجين و تطبيقات الطاقة المتجددة إلى إن هذه التقنيات واعدة لتحول الاقتصاد إلى اقتصاد قائم على الهيدروجين, بالاعتماد على استخدام الهيدروجين لشبكات الطاقة الكهربائية العامة و في قطاعات النقل, يناقش هذا البحث أهمية إنتاج الهيدروجين و دوره كحامل للطاقة, و عملية التحليل الكهربائي و القيمة الاقتصادية لإنتاج الهيدروجين و خاصة من تكنولوجيا الطاقات المتجددة الشمسية-الريحية. إن الدراسات التقنية و الاقتصادية وجهت لإيجاد نظام لتخزين الهيدروجين على المدى الطويل الأجل لاستخدامه في توليد الطاقة الكهربائية. و يزداد إنتاج الهيدروجين بفترات إنتاج متعلقة بارتفاع أو انخفاض الطلب على الطاقة, و يمكن أن يباع مباشرة إلى مشغلي الشبكة أو عن طريق خزانات (اسطوانات) مليئة بالهيدروجين. و التحقق من الاستخدام الآمن للتقنيات القائمة على استخدام الهيدروجين لتخزين و توليد الكهرباء على المدى الطويل. و تشير النتائج إلى أن هناك مصادر كافية موجود لإنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسية و الريحية. و مع ذلك تعتمد أسعار الهيدروجين اعتمادا كبيرا على اسعار الطاقة الكهربائية.
نقترح في عملنا هذا استخدام المعوض التزامني STATCOM في عملية ربط الطاقة المنتجة من الحقول الشمسية و الريحية مع الشبكة العامة، حيث قمنا باختيار المدينة الصناعية في حسياء كحالة لدراسة إمكانية تغذيتها من خلال مزرعة شمسية (أو/و ريحية) و تشبيكها عن طريق الSTATCOM.
تُعنى جغرافية الطاقة بدراسة موارد الطاقة من حيث خصائصها و تنوعها و توزعها الجغرافي على مستوى العالم و على مستوى الوحدات السياسية، كما تدرس العوامل المؤثرة في إنتاج الطاقة و نقلها و توزيعها و استهلاكها، بالاعتماد على مناهج البحث في الجغرافية الاقتصاد ية، كالمنهج الإقليمي و المنهج الموضوعي و المنهج الأصولي و التاريخي فضلاً عن بعض المناهج الحديثة الخاصة بدراسة الطاقة كمنهج تحليل المنظومات، و منهج التحليل العاملي، كما تعتمد على الأساليب الرياضية و الإحصائية لقياس كفاءة الطاقة، و كثافة استخدامها، و تكلفة نقلها.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا