الهندسة الكهربائية

يُنظر إلى توليد الرياح البحرية على أنه عامل مهيمن في إزالة الكربون من إمدادات الطاقة لدينا ومن المقرر أن يصبح أكبر مصدر للكهرباء في الاتحاد الأوروبي بحلول عام 2040م.

ركزت الإنجازات الصناعية للعقد الماضي على تطوير المحركات الكهربائية التي يجب أن تكون أكثر موثوقية ويجب أن تؤدي عملية آمنة وحرجة ومستمرة، وفي حالة حدوث عيوب إلى حد ما.

تعد النماذج الديناميكية لنظام الطاقة ضرورية لمهندسي الطاقة ومشغلي النظام لإجراء دراسات الاستقرار العابر، حيث تم تقديم ستة نماذج معيارية مع ما يصل إلى (16) من أصل (68) مولداً>

ينتقل نظام الطاقة العالمي إلى الطاقة المتجددة، وقد تم استخدام طاقة الرياح، وذلك باعتبارها واحدة من أكثر مصادر الطاقة المتجددة المحتملة على نطاق واسع.

مع التطور السريع للاقتصاد، يتزايد الطلب على الطاقة ولكن الطاقة التقليدية قصيرة، كما وقد تسبب استخدام عدد كبير من المواد الخام الأحفورية في مشاكل بيئية بيئية خطيرة.

التشجير الكهربائي هو عبارة عن أنابيب مجوفة تنمو في "عزل بوليمري" تحت ضغط عالٍ للمجال الكهربائي، حيث أن هذه الظاهرة هي أحد الأسباب الرئيسية لانهيار المواد العازلة الصلبة.

لقد فرض تكامل موارد الطاقة المتجددة على نطاق واسع تهديداً كبيراً على تشغيل نظام الطاقة، كما أنه يجعل من الصعب وغير الفعال الحفاظ على توازن الطاقة بالاعتماد فقط على المولدات التقليدية.

يعد تقليل مستوى الجهد في نظام التوزيع الكهربائي لتقليل الطلب في وقت الذروة وتوفير الطاقة ممارسة شائعة تتبناها العديد من المرافق في جميع أنحاء العالم.

يعتبر النمو الاقتصادي وزيادة عدد السكان يدفعان الطلب على الكهرباء، كما يعد استخدام الطاقة في المباني السكنية والتجارية عاملاً رئيسياً في النمو،

مع زيادة نشر الطاقات المتجددة، واجهت أنظمة الطاقة الحديثة العديد من التحديات فيما يتعلق بتصميم النظام وتشغيله والتحكم فيه، كما أصبحت ضرورة اكتشاف وحدات تحكم جديدة.

يكتسب التحول نحو إنتاج منخفض الكربون والطاقة المستدامة زخماً لدعم الطلب المتزايد على الطاقة، ونتيجة لهذا التحول؛ فإنه من المتوقع أن تزداد سعة توليد الطاقة الكهروضوئية.

تتحول الشبكات الكهربائية الآن نحو شبكة طاقة نظيفة مع تكامل المزيد من موارد الطاقة المتجددة، كما يعد تكامل موارد الطاقة الموزعة (DERs) أمراً صعباً.

من المرجح أن يتسبب الاندماج المتزايد باستمرار للطاقة المتجددة المتقطعة في شبكة الكهرباء، وذلك جنباً إلى جنب مع الطلب المتزايد باستمرار وفي زيادة الضغط على الشبكات الحالية.

أثبتت برامج الطلب أنها تقدم مجموعة متنوعة من الفوائد المالية والتشغيلية لكل من جانبي العرض والطلب، كما يشكل العملاء الصناعيون والتجاريون غالبية مزودي خدمات الاسترجاع.

اجتذبت محولات مصدر الجهد الكهربائي "متعدد المستويات" (VSCs) الكثير من الاهتمام وهي مقبولة على نطاق واسع لتطبيقات الطاقة العالية ذات الجهد المتوسط على مدى العقود الثلاثة الماضية.

يمكن أن يؤدي الترويج للمركبات الكهربائية إلى تسريع عملية استبدال الوقود وتقليل انبعاثات عوادم المركبات، والتي لها أهمية كبيرة في تعزيز الحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات ومنع تلوث الهواء.

في الوقت الحاضر بسبب الزيادة السريعة في استهلاك الطاقة الكهربائية، وزيادة تكلفة توليد الطاقة التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري والمخاوف البيئية وخفض تكلفة التقنيات القائمة.

تم توجيه الاهتمام المتزايد مؤخراً نحو تحليل أنظمة الطاقة ثلاثية الطور من حيث مكونات إطار الطور، بحيث يمكن تبرير هذا الاتجاه من خلال الاهتمام الأكبر بالنمذجة التفصيلية لأنظمة التوزيع.

ينم الاعتماد على (microgrid) لأنه يوفر الفوائد المحتملة من الموثوقية والأمان والكفاءة وكونها صديقة للبيئة، بحيث تزايدت مشاركة الشبكة المصغرة في سوق الطاقة المركزي.

تدفع الاهتمامات البيئية إلى الاستبدال المستدام لوحدات التوليد التقليدية، مثل المولدات المتزامنة (SGs) بواسطة المولدات القائمة على العاكس (IBGs)، ولا سيما الوحدات الكهروضوئية (PV).

في الآونة الأخيرة، لفتت الطاقة المتجددة الانتباه نظراً لمزاياها، مثل التقنيات الخضراء وانخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وقد أجريت دراسات حول دمجها في شبكات الطاقة الحالية.

تلعب إمدادات الطاقة التفاعلية الكافية في أنظمة الطاقة الكهربائية دوراً مهماً في الحفاظ على الموثوقية والأمان المناسبين، كما يتأثر استقرار الجهد بشكل كبير بقدرة أنظمة الطاقة.

تُستخدم عدة أنواع من المعدات الكهربائية في صناعات التعدين والتعدين تحت الأرض، كما تُستخدم القاطرات الكهربائية والمثاقب والقص والكسارات وآلات التحميل والناقلات الحزامية.

كان التعدين احتلالاً للبشرية منذ عصور ما قبل التاريخ، كما تم استخدامه للحصول على المعادن لصنع الأدوات اللازمة للأنشطة الزراعية، كما كان التعدين أحد الركائز الأساسية للاقتصاد الأسترالي.

أثارت موارد الطاقة المتجددة، مثل الرياح والطاقة الشمسية، المزيد والمزيد من الاهتمام حول العالم بسبب مزاياها المتجددة والبيئية في السنوات الأخيرة.

يواجه مشغلو أنظمة الطاقة اللامركزية أو المجمعون أو الموردون أو المديرون أو أصحاب المصلحة الآخرون تحديات من خلال المواجهات، والتي تختلف من عدة إمدادات كهرباء غير كافية لزيادة الاستهلاك.

تعد الشبكات الذكية (SGs) القائمة على اتصالات خطوط الطاقة (PLC) بديلاً تنافسياً للغاية لتحديثات الشبكة المستقبلية ويمكن أن توفر اتصالاً سهلاً وفعالاً بين زوجين عشوائيين من العقد الكهربائية.

يعد تطوير واستخدام الطاقة المتجددة علاجاً مهماً لأزمة الطاقة الأحفورية في جميع أنحاء العالم وقضايا التلوث البيئي، ونظراً لتقلب وعشوائية الطاقات المتجددة.

تعد تقنيات الشبكة الذكية بتحديث شبكة الطاقة الكهربائية وتحسين الكفاءة والموثوقية والمساعدة في تلبية متطلبات الطاقة المتزايدة من خلال تحسين الاتصال لتسهيل التنسيق والوعي بالظروف.

يتم التعرف على شبكة الكهرباء في المقام الأول كطبقة نقل مادية للطاقة الكهربائية، ومع ذلك تعتمد أنظمة الطاقة الحديثة بشكل متزايد على الاستشعار والاتصال.