Saudi Universities Theses & Dissertations
Permanent URI for this communityhttps://drepo.sdl.edu.sa/handle/20.500.14154/11
Browse
Search Results
Item Restricted THERMAL AND EXERGO-ECONOMIC ANALYSIS OF A SYSTEM FOR HYDROGEN PRODUCTION INTEGRATED WITH SOLAR PHOTOVOLTAIC PANELS AND CO-GENERATION CYCLE(Saudi Digital Library) ABDULLAH MOHAMMED AL-SHARAFIإن مصادر الطاقة المتجددة لديها إمكانات كبيرة لتغطية حصة كبيرة من الطلب العالمي على الطاقة. ذلك يتطلب تركيب نظام عالي الكفاءة لتخزين الطاقة الأمرالذي يؤدي إلى رفع التكلفة. إن إمكانية تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود كيميائي بطريقة مباشرة يشكل أحد الحلول لهذه المشكلة. يشكل نظام إنتاج الهيدروجين الذي يستخدم موارد الطاقة المتجددة إمكانية واعدة لتخزين الطاقة بتكلفة منخفضة مقارنةً مع أنظمة التخزين الأخرى. من الممكن إنتاج الهيدروجينن عن طريق التحليل الكهربائي للمياة العادمة أو للمائع النانوي المصنع من خليط الماء و أنابيب الكربون النانوية (CNT) مع توليد الطاقة الكهربائية اللازمة من مصادر الطاقة المتجددة. إن تقييم أداء نظام متعدد لتوليد الطاقة يمثل تحديا وينطوي على مهام معقدة نظرا لوجود العديد من المتغيرات التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار. الإعتماد على مؤشر أداء واحد فقط مثل كفاءة الطاقة، كفاءة الإكسيرجي أو تكلفة توليد الطاقة, قد يؤدي الى قرار خاطئ في إختيار أحجام مكونات النظام. فكرة مبتكرة تتمثل في إنشاء مؤشر جديد لتقييم الأداء، وهو ما يسمى مؤشر الأداء العام (OPI). يمكن أن ينطوي مؤشر الأداء العام على عدد من مؤشرات الأداء مع إمكانية تعيين وزن لكل مؤشر إعتماداً على مدى تأثيره على أداء النظام. إن العدد والحجم المثاليين لمكونات النظام تكمن حيث يتم تحقيق أقصى قيمة لمؤشر الأداء العام (OPI). في هذا الشأن, سيتم التحليل الإكسيرجي-الاقتصادي لنظام توليد الطاقة عبر الدورة المدمجة من أجل رفع الكفاءة وتحسين الأداء باستخدام برنامج GT PRO- PEACE. في هذه الرسالة, تم التحقق من إمكانية توليد الطاقة وإنتاج الهيدروجين عن طريق موارد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتجددة في مواقع مختلفة في المملكة العربية السعودية، وهي: الظهران، الرياض، جدة، أبها وينبع حيث تعكس هذه المواقع تنوع الظروف المناخية في المملكة واختلاف موارد الإشعاع الشمسي وسرعة الرياح. في كل موقع، تمت دراسة أنظمة مختلفة منفصلة عن الشبكة الكهربائية لتوليد الطاقة من موارد الطاقة المتجددة لتغطية الطلب الكهربائي لمنزل نموذجي عن طريق دمج: مصفوفات خلايا الطاقة الشمسية (PV), توربينات الرياح، محول كهربائي، بنك بطاريات، وحدة التحليل الكهربائي، خلايا الوقود (FC) وخزان الهيدروجين. عن طريق المحاكاة المعتمدة على كل ساعة في السنة, تمت دراسة ستة أنظمة: خلا7 0Item Restricted MODELING AND ANALYSIS OF HYBRID PV/WIND OFF GRID POWER GENERATION SYSTEM IN THE KINGDOM OF SAUDI ARABIA(Saudi Digital Library) ABDULLAH MOHAMMED AL-SHARAFIيسبب الاستخدام المستمر للوقود الأحفوري زيادة ملحوظة في الملوثات المنبعثة إلى الغلاف الجوي الأمر الذي يؤدي إلى زيادة ظاهرة الإحتباس الحراري. حاليا هنالك العديد من الأبحاث لإيجاد البديل الأمثل من مصادر الطاقة النظيفة مثل طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية. إن السلوك الديناميكي للظروف الجوية كالإشعاع الشمسي ، سرعة الرياح ، درجة الحرارة ، الخ..... ، يسبب عدم الإستقرار في الطاقة الناتجة من الخلايا الشمسية أو مولدات الرياح. إن تحقيق الإعتمادية العالية للطاقة المطلوبة في بعض التطبيقات كالإضاءة أو تزويد المناطق النائية بالطاقة أو الاتصالات ، يتطلب زيادة حجم نظام توليد الطاقة ( مساحة سطح أكبر للخلايا الشمسية أو قدرة أكبر لتوربينات الرياح) والذي يعتبر أمرا مكلفا إقتصادي ا.ً من ناحية أخرى ، من الممكن إستخدام نظام هجين حيث يوجد مصدرين أو أكثر للطاقة المتجددة الأمر الذي يتطلب تقييم أداء مثالي للنظام الهجين. تم في هذه الرسالة إيجاد نموذج للنظام الهجين المكون من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. يحتوي النموذج الحسابي على نموذج للخلايا الشمسية ونموذج لتوربينات الرياح ونموذج للبطاريات المطلوبة. تم تطبيق النموذج لإيجاد التركيب الأمثل لمكونات النظام الهجين لتغذية منزل غير مرتبط بالشبكة بالطاقة الكهربائية في المنطقة الشرقية بالمملكة العربية السعودية. أظهرت نتائج المحاكاة أنه لتغذية منزل ذو حمل إسمي محدد (المتوسط 437 وات), فإن العدد الأمثل للخلايا الشمسية وللبطاريات المطلوبة في نظام هجين يحتوي على توربين رياح واحد, هي 47 و 35 على التوالي فيما كانت تكلفة الطاقة ( 1.05 دولار/كيلو وات ساعة). ومع عدد إثنين توربينات رياح فإن التركيب الأمثل لمكونات النظام الهجين يحتوي على 41 خلية شمسية و 30 بطارية مع ( 0.93 دولار/كيلو وات ساعة). إن زيادة عدد توربينات الرياح لتصبح ثلاثة, ستقلل تكلفة الطاقة إلى ( 0.82 دولار/كيلو وات ساعة) في نظام يحتوي على 30 خلية شمسية و 27 بطارية.4 0