الهندسة الكهربائية

نظراً لأن مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح متصلة بالشبكة الكهربائية على نطاق واسع؛ فإن التشغيل الآمن والمستقر لنظام الطاقة يواجه تحديات ويصبح الطلب على المرونة بارزاً بشكل متزايد.

أدى الاستنفاد السريع للوقود الأحفوري بسبب الطلب المتزايد على الطاقة إلى اهتمام عالمي لتحسين كفاءة تحويل الطاقة، ومع ذلك لا يزال تحويل الطاقة في محطات توليد الطاقة من الوقود الأحفوري.

في السنوات الأخيرة، أصبح تحقيق نظام إمداد طاقة الجر المتجدد والمستدام (TPSS) في قطاع السكك الحديدية تحدياً كبيراً، وبالتركيز على هذه المسألة؛ تقدم العديد من الدراسات والتجارب نظرة عامة.

تحتوي الشبكة المصغرة على ثلاث طبقات تحكم، وهي الطبقات الأولية والثانوية والثلاثية، بحيث تعالج طبقة التحكم الأولية مخاوف جودة الطاقة، كما أنه يحافظ على الجهد الكهربائي والتردد للشبكة الصغيرة.

يعمل العالم على دمج مصادر الطاقة المتجددة بسرعة في أنظمة الشبكات الحالية، ومع ذلك؛ فإن الطبيعة غير المتوقعة لمصادر الطاقة المتجددة وملفات تعريف الحمل غير المؤكدة.

في السنوات الأخيرة، أدى ظهور الشبكات الصغيرة التي تحتوي على عدد كبير من مصادر الطاقة المتجددة إلى ظهور بعض التحديات الأساسية في التحكم في تجارة الطاقة وتنسيقها وإدارتها.

بالعادة تقوم مستشعرات الجهد الكهربائي على قياس الفولتية العابرة لأشباه موصلات القدرة، وذلك في بيئة اختبار النبض المزدوج (DPT)، بحيث نقوم بتكييف النماذج المنشورة مسبقاً.

تعد المحولات الكهربائية التي يتم التحكم فيها بدورة واحدة (OCC) مناسبة لأنظمة المولدات الموزعة الصغيرة أحادية الطور الكهروضوئية بسبب بساطتها وهيكلها الخالي من حلقة مغلقة الطور وتشغيل أقل.

تؤدي التطورات المتزايدة لعمليات التصنيع المضافة إلى زيادة الاهتمام بإمكانيات وطرق مراقبة العمليات ذات الصلة، بحيث تضمن هذه الأساليب تحسين جودة العملية وزيادة فهم عملية التصنيع.

تتمتع أجهزة أشباه موصلات الطاقة بحد أقصى لدرجة حرارة التوصيل، ولكن ليس من السهل اكتشاف أو فهم درجة الحرارة داخل الأجهزة المغلقة في المحولات الكهربائية العاملة.

تقدم التجارب النظام المصمم لقياسات الخصائص العابرة لمستشعر الغاز، بحيث تم اختيار مستشعر الأكسجين الكهروكيميائي (SK-25F) للقياسات من حيث التطبيق في الرعاية الصحية وضمان سلامة الإنسان.

بالعادة يتم الكشف عن إمكانية استخدام استشعار الإجهاد (FBG) لتمكين التعرف على اختلال محاذاة العمود المتحرك في مجموعات محركات الماكينة (الآلة) الكهربائية من خلال مراقبة الضغط النسبي الموزع.

أصبحت المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS) أجزاء أساسية من محطات الطاقة الكهربائية الفرعية بسبب المزايا المرتبطة، وعلى الرغم من أن هذه الأجهزة المرنة نادراً ما تعاني من الفشل.

يتم تقديم أجهزة الاستشعار القائمة على مرنان الحلقة المشقوقة (CSRR) للتوصيف الكامل للمواد المغناطيسية العازلة، بحيث تم تصميم المستشعر الأول المقترح عن طريق تحميل خط (microstrip).

تم اقتراح مستشعر عزم لحظي جديد غير متصل، والذي يتكون بفعل الهيكل الميكانيكي لمستشعر عزم الدوران وبشكل أساسي من فجوة مجوفه تدور حول عمود مرن.

نحن نعيش في جو مكهرب كلياً، بحيث يوجد فرق جهد يبلغ حوالي (250) كيلو فولت بين الأرض والغلاف الجوي المتأين، كما يؤدي التدرج المحتمل الناتج إلى تحفيز الشحنات الكهربائية على الأجسام المغمورة.

أدى ظهور تقنية (blockchain) إلى ضخ حيوية جديدة في سوق الطاقة، وفي الوقت الحالي تظهر مشاريع (blockchain) لتوليد الطاقة الكهروضوئية الموزعة وتجارة الكربون بسرعة.

أصبحت القدرة غير الكافية لشبكات التوزيع لاستهلاك الطاقة المتجددة والتخصيص غير المناسب للتوليد الموزع المتجدد (RDG) من القضايا المهمة، وفي هذه الدراسة، تم اقتراح منهجية قائمة على التعلم الآلي.

سيؤدي إدخال الطاقات المتجددة المتغيرة، مثل الأنظمة الكهروضوئية (PV) إلى أنظمة الطاقة الكهربائية إلى زيادة كمية الموارد لتحقيق التوازن بين العرض والطلب من حيث الجودة والكمية.

من خلال التجارب المتعددة تم تقديم نموذج جديد لإعادة ترتيب شبكة التوزيع الكهربائية (DNR) فيما يتعلق بالمركبات الكهربائية الموصولة بالكهرباء (PEVs).

في إطار هدف الأمم المتحدة (Net-Zero 2050)؛ أصبح الانتقال إلى شبكة طاقة عامة وشاملة من مصادر الطاقة المتجددة بنسبة (100٪) مساراً أكثر جاذبية من أي وقت مضى.

كان الاتجاه لجهود إرسال ونقل التيار المتردد في العالم يقع ضمن مشاكل ومعضلات كبيرة، كما وأثارت التطبيقات المبكرة في ثمانينيات القرن التاسع عشر شكوكاً حول إمكانية استخدام الإرسال لمسافات طويلة.

تمتلك هندسة الطاقة وخاصةً الطاقة الكهربائية مبدأً أساسياً يتمثل في تخفيف عبء البشرية عن عبئها ونقل المعلومات ومعالجتها، كذلك تتم مراجعة التطورات البارزة في القرن الأول من كهربة العالم.

يؤثر الوصول المستمر إلى الطاقة الجديدة والموزعة مزيداً من الاضطراب العشوائي في طاقة التحميل على أمن واستقرار الشبكات الصغيرة، كما تم اقتراح إستراتيجية التحكم في النظام الإيكولوجي للمولد الكهربائي.

يتم تقديم استراتيجية خاصة من منظور مشغل نظام التوزيع (DSO)، بحيث تهدف إلى تقدير مستويات الاختراق القصوى للتوليد الموزع القائم على الطاقة المتجددة (DG) والمركبات الكهربائية (EVs).

يعد استخراج طاقة الأمواج المحيطية من خلال المولدات الكهربائية أحد أكثر الموضوعات إثارة للاهتمام في مجال هندسة الطاقة، بحيث تركز جميع أوراق المراجعة الحالية ذات الصلة تقريباً على المولد الكهربائي.

إن النمو في تكنولوجيا التوليد المستدام مثل خلايا الوقود ونظام تحويل طاقة الرياح والنظام الكهروضوئي وزيادة تكلفة الوقود وضرورة الطاقة وتقليل احتياطي الوقود الأحفوري.

للتشغيل الموثوق به مدى الحياة، تم تصميم معدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) لتقليل الأعطال، و بغض النظر عن ذلك؛ فإن تدهور اللوحة يجعل الخطأ أمراً لا مفر منه.

تعد البطاريات عالية الطاقة ذات العمر الافتراضي الطويل بمثابة الطموح الإنمائي لتطبيقات تخزين الطاقة.، بحيث تعد الأقطاب الكهربائية المعدنية ذات السعة المحددة العالية وإمكانية التقليل المنخفضة.

مع تطوير وتطبيق التوليد الموزع على نطاق واسع وأحمال النقل الكهربائية الجديدة مثل المركبات الكهربائية والسفن الكهربائية؛ يؤدي التداخل والعشوائية لأحمال التوليد والنقل الموزعة.