الهندسة الكهربائية

مع الاختراق المتزايد لموارد الطاقة المتجددة والمعلومات المتقدمة والبنى التحتية للتحكم وأنظمة الطاقة الحالية التي تدمج الشبكات الكهربائية متعددة المصادر وشبكات المعلومات المتعددة.

تم تسليط الضوء على الترابط بين نظام الطاقة وشبكة الغاز الطبيعي من قبل مجتمع البحث والممارسين في السنوات العشر الماضية، بحيث ينبع هذا الاعتماد المتبادل بشكل أساسي.

تعتبر استراتيجيات إدارة جانب الطلب (DSM)، والتي تعزز الصلة بين توفير تكلفة الطاقة في قطاعات الاستهلاك وموثوقية شبكة الكهرباء (EG).

نما الطلب على الكهرباء بشكل مستمر في السنوات الأخيرة، مما زاد من ضرورة توسيع مصادر التوليد وشبكات التوزيع وكفاءة المعدات والاهتمام بالتنمية المستدامة

زاد الطلب على الطاقة الكهربائية خلال السنوات الماضية، مما أدى إلى الحاجة إلى إيجاد مصادر جديدة لتوليد الطاقة الكهربائية أو تحسين مصادر الطاقة الكهربائية الحالية.

باعتبارها الجيل التالي من الشبكة، تتمتع الشبكة الكهربائية الذكية بميزة أكبر على شبكة الطاقة التقليدية نظراً لقدرتها المتقدمة على الاتصال،

تعد تكلفة الطاقة الكهربائية من أكبر تكاليف التشغيل لأي شركة أو صناعة، وبالتالي يتم حساب هذه التكلفة على أساس عدة جوانب تتعلق ليس فقط باستهلاك الطاقة.

يؤدي التوسع المستمر في نظام الطاقة إلى إنشاء بنية معقدة بشكل متزايد لشبكة الطاقة، كما ويزداد الأمر تعقيداً بسبب ظهور خطوط الربط بين الأقاليم.

في صناعة النفط والغاز، تواجه الشركات الحاجة إلى إيجاد طرق لتحسين تقنيات إنتاج النفط والغاز وإنشاء مرافق في مواقع صعبة وتقليل التكلفة ونقل كفاءة الطاقة عبر خطوط الأنابيب.

تم استخدام محولات مصدر الجهد المتصلة بالشبكة (VSCs) على نطاق واسع في نظام الطاقة لتوليد الطاقة المتجددة ونقل الطاقة المرن واستهلاك الطاقة الكهربائية.

إن نظام إمداد طاقة الجر التقليدي الذي يتبنى محوِّل تنحي لتغذية مغذيتين معزولتين تماماً يستخدم على نطاق واسع في نظام السكك الحديدية المكهربة بالتيار المتردد.

من أجل بناء نظام طاقة مستدام، اجتذبت الطاقة الشمسية كشكل من أشكال الطاقة المتجددة منخفضة الكربون والصديقة الاهتمام في جميع أنحاء العالم.

يعتبر عدم توازن الجهد (VU) هو حالة شائعة لا يمكن تجنبها في أنظمة الطاقة والتي تنشأ لأسباب عديدة موثقة جيداُ، بحيث تعتبر المحركات الحثية ثلاثية الطور المتصلة (IMs).

ارتفاع تكلفة الوقود النووي والأحفوري هو تشجيع لنشر مصادر الطاقة غير التقليدية، حيث ظهرت أيضاً طواحين الهواء البرية والبعيدة عن الشاطئ لتوليد الكهرباء كخيار قابل للتطبيق لتوليد الطاقة.

يتم نقل الطاقة التي يتم الحصول عليها من مصادر الطاقة البديلة إلى شبكات الطاقة من خلال العاكسات، وخاصةً في التطبيقات عالية الطاقة، كما يتم استخدام محولات ثلاثية الطور.

تم استخدام تحويلات مختلفة في الهندسة الكهربائية لتحليل ونمذجة والتحكم في أنظمة الطاقة والآلات الكهربائية أو الأجهزة الإلكترونية للطاقة،

في الآونة الأخيرة، يكتسب تنويع مصادر الطاقة أهمية في خطط التنمية الوطنية في جميع أنحاء العالم، كما يهتم بشكل أساسي بزيادة حصة الطاقة المتجددة في شبكات الكهرباء الوطنية.

تم استكشاف المحركات الكهربائية على نطاق واسع على مر السنين بسبب أدائها غير العادي في التحكم في عزم الدوران والاستجابة للسرعة، كما بفضل ظهور العديد من المكونات الإلكترونية للطاقة،

مع الطلب المتزايد باستمرار على استهلاك الكهرباء في جميع أنحاء العالم والتقدم التكنولوجي والجهود المستمرة نحو بناء نظام بيئي مستقبلي خالٍ من الكربون.

مع تزايد عدد أجيال الطاقة المتجددة التي تتضمن الكثير من أجهزة إلكترونيات القدرة التي لا توفر القصور الذاتي في نظام شبكة الطاقة، بحيث تنخفض نسبة المولدات المتزامنة.

يتم استبدال محطات الطاقة التقليدية أو زيادتها بشكل متزايد بمصادر الطاقة المتجددة (RESs) لمقارنة انبعاثات الكربون، ولسوء الحظ؛ فإن الطبيعة المتقطعة للـ (RESs).

في السنوات الأخيرة، تطورت طاقة الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والخلايا الكهروضوئية (PV) بسرعة، ونظراً لأن الطاقة تولد عن طريق طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية العشوائية.

يوفر الاعتماد السريع لأحمال الاستخدام النهائي المتصلة فرصة للوصول إلى مستويات غير قابلة للتحقيق سابقًا من كفاءة الطاقة وتكامل الطلب الديناميكي مع عمليات الشبكة الكهربائية.

في العقد الماضي، جذبت الشبكات الصغيرة اهتماماً واسعاً من قبل الباحثين لقدرتها على توفير إمدادات طاقة مرنة والتكامل الفعال للموارد المتجددة الموزعة (DERs).

يتم اعتماد الأنظمة الكهربائية في قطاع الطيران كبديل للأجزاء الميكانيكية المضادة، بحيث لامس التوليد الكهربائي على متن الطائرة (1) ميجا فولت أمبير وهو آخذ في الارتفاع.

لقد تطور توليد طاقة الرياح بسرعة في السنوات الأخيرة، وذلك وفقاً لتقرير عالمي لطاقة الرياح صادر عن المجلس العالمي لطاقة الرياح، بحيث بلغ إجمالي السعة العالمية لطاقة الرياح.

خلال السنوات الأخيرة، زاد تغلغل أنظمة الخلايا الكهروضوئية (GCPV) القائمة على التوليد الموزع (DG) بشكل كبير، كما ويرجع ذلك إلى مزاياها المختلفة مثل تكلفة التوليد

من خلال الترويج لاتصال شبكة الطاقة الموزعة والمتطلبات الصارمة لجودة طاقة المستخدمين لإمدادات الطاقة الطرفية، تُظهر شبكة توزيع التيار المتردد التقليدية.

يتزايد تغلغل الطاقة المتجددة (RE) في شبكة الطاقة الحديثة بسرعة، بحيث تُظهر شبكات الطاقة التي تهيمن عليها إلكترونيات الطاقة قابلية عالية للتأثر بتقطع الموارد.

يتزايد الطلب على الحلول الإلكترونية الأكثر ذكاءً وذات المستوى المنخفض بسرعة في جميع التطبيقات الصناعية تقريباً، ولمواجهة هذا التحدي تتقدم صناعة إلكترونيات القدرة.