الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 186 |  |  |
| | | from | 186 | | |
Abstract
يواجه العالم حاليًا بعضًا من أهم التحديات البيئية في التاريخ. حيث قد أدى الإفراط في استخدام مصادر الطاقة التقليدية مثل الوقود الأحفوري إلى آثار ضارة لتلوث الهواء والاحترار العالمي والتي أصبحت واضحة بشكل متزايد في السنوات الأخيرة. وكنتيجة لذلك، أصبحت الحاجة إلى مصادر بديلة للطاقة مصدر قلق على الصعيد المحلي والعالمي مما أدى الى توجه عام لإيجاد مصادر بديلة للطاقة. ولمعالجة هذه المشكلة، تستثمر العديد من البلدان الكثير من الجهود في مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والعديد من الطاقات الأخرى. حيث ان مصادر الطاقة هذه مستدامة ولا تنتج انبعاثات ضارة تساهم في تلوث الهواء أو الاحتباس الحراري العالمي. بالإضافة إلى كونها صديقة للبيئة، أصبحت مصادر الطاقة المتجددة أيضًا أكثر فعالية من حيث التكلفة وكفاءة بشكل متزايد. اكتسب تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية اهتمامًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، وتعتبر الخلايا الكهروضوئية واحدة من أكثر الوسائل شيوعًا المستخدمة لهذا الغرض. مع ذلك، فان الخلايا الكهروضوئية التقليدية القائمة على السيليكون لا تستطيع تحويل الاشعاع الشمسي بالكامل الى طاقة كهربائية، حيث يتم استخدام 15-30 ٪ فقط من إجمالي الطاقة المسلطة على الخلية، والباقي إما ينعكس أو يتم تحويله إلى حرارة مهدرة. ويرجع ذلك إلى ان الخلايا الشمسية تعمل في نطاق معين للأطوال الموجية، وباقي الاطوال الاخرى تعمل على زيادة درجة حرارة سطح الخلية، مما يقلل من الكفاءة الكلية. لمعالجة هذه المشكلة، قد تم اقترح فصل او تقسيم الاشعاع بناءا على الطول الموجي حيث يتم ارسال الاطوال الموجية المناسبة للخلية وباقي الاطوال يتم ارسالها الى تطبيقات اخرى، مما يؤدي الى تحسين أداء الخلية بشكل عام. وقد تم عرض الرسالة في عدة أبواب وهي كالاتي: الباب الأول: يتضمن هذا الباب عرض مقدمة عامة عن موضوع استعمال فاصل الاشعة وتفاصيل ومحتوى كل فصل كما يعرض ايضا فكرة عامة عن وصف النظام وما الذي سيتم عمله في الرسالة. الباب الثاني: في هذا الباب والذي يتكون من البحث الأول الذي يمثل (Review paper) تم تقديم شرحا تفصيلا للفكرة الأساسية لنظام الفصل ومكوناته الأساسية. أيضا يعطي هذا الباب تفصيلا شاملاً للأبحاث التي تتضمن أنظمة وطرق فصل الاشعة المختلفة من استعمال الخلايا الحرارية والخلايا المتعددة الوصلات وغيرها من الطرق المختلفة. كما تم عمل أيضا دراسة عرض التطبيقات المختلفة التي يمكن من خلالها استغلال عملية الفصل بشكل فعال. كما تم عمل مقارنات بين الابحاث المختلفة المنشورة وأهم النتائج التي خلصت بها هذه الأبحاث. الباب الثالث: في هذا الفصل والذي يتكون من البحث الثاني تم تقديم دراسة نظرية مفصلة عن استعمال نظام فصل الاشعة مع نظام هجين يجمع بين الخلية الشمسية والنظام الحراري باستعمال MATLAB وCOMSOL. وقد تمت الدراسة النظرية عند اطوال موجية مختلفة لمعرفة مدى تأثير الاطوال الموجية المختلفة على النظام. كما انه تم تطبيق تراكيز شمسية مختلفة لمعرفة مدى فعالية نظام الفصل عند الاطوال الموجية المختلفة. بالإضافة الى ذلك، فقد تم أيضا تغيير طرق التبريد للخلية ودراسة تأثير ذلك على القدرة الكلية المتولدة كما تم تحديد اقصى تركيز للإشعاع الشمسي يمكن ان تتحمله الخلية في حالة التبريد وعدم وجود التبريد. الباب الرابع: يتكون هذا الباب من البحث الثالث والذي يعرض دراسة تفصيلية عملية ونظرية لنظام فصل الاشعة بالجمع بين الخلية الشمسية والمولد الكهرو حراري باستعمال نظام التتبع الشمسي. وقد تمت الدراسة العملية عند الظروف القصوى لعمل الخلية والتي تم تحديدها بناءا على الدراسة النظرية. كما تم أيضا عمل مقارنة لأداء الخلية الشمسية بوجود وغياب فاصل الاشعة الشمسية لدراسة مدى تحسين استعمال فاصل الاشعة وقد تم تحديد ومقارنة كفاءة النظام مقارنة بالنظام التقليدي. الباب الخامس: تم استعراض اهم النتائج التي تم التوصل اليها في هذه الدراسة. وكان من أهم النتائج أن استعمال فاصل الاشعة أدى الى تقليل كفاءة الخلية وزيادة إنتاجية النظام بزيادة تصل الى 43% مقارنة بالنظام التقليدي. كما ان استعمال نظام الفصل أدى الى إمكانية زيادة التركيز الشمسي الى الضعف تحت نفس ظروف التشغيل. في هذه الرسالة، تم إجراء دراسة نظرية وعملية باستخدام التبريد السلبي في نظام تقسيم هجين يجمع بين الخلايا الشمسية والمولد الكهرو حراري (PV/TEG) باستعمال التبريد السلبي. وكان الهدف الاساسي من هذه الدراسة هو تحديد اقصى ظروف لعمل النظام بتحديد اعلى تركيز شمسي يمكن الوصول اليه. وقد تم تحديد اعلى تركيز شمسي يمكن الوصول اليه بناءا على اعلى درجة حرارة يمكن ان تتحملها الخلية والتي تم فرضها ب C 85 بناءا على دراسات سابقة. وفى هذه الدراسة، تم استعمال متتبع شمسي ثنائي المحور لدراسة النظام بشكل دقيق ومتكامل. وقد تم اجراء هذه الدراسة على نمطين مختلفين. في النمط الأول، تم تسليط اشعة الشمس على عدسة فرينل والتي قامت بدورها بتركيز الاشعاع الشمسي الى فاصل الاشعة، مما أدى إلى تقسيم الاشعة الى جزء حراري وجزء مرئي. ومن ثم فقد تم توجيه الجزء الحراري إلى TEG، بينما تم توجيه الجزء المرئي إلى الخلية الكهروضوئية. تم تبريد الخلايا الكهروضوئية ووحدات TEG بشكل سلبي باستخدام الزعانف Fins. في النمط الثاني، تم تعريض الخلية الكهروضوئية مباشرة لتركيز عالٍ باستخدام عدسة فرينل بدون مقسم، وتم تبريدها أيضا بنفس الطريقة المذكورة سابقا. أما بالنسبة للدراسة النظرية فقد تم اختبار أداء النظام نظريًا باستخدام برنامج COMSOL Multiphysics وMATLAB. ووجدت النتائج أن استخدام فاصل الاشعة للتحكم في الإشعاع الشمسي أثر بشكل كبير على أداء الخلايا الكهروضوئية. وقد تم الوصول الى انه عند استعمال فاصل الاشعة فان النسب بين الطاقة المرئية والحرارية عند 700 نانومتر، وهو الطول الموجي الذي تم عنده الفصل في الدراسة العملية، تكون 39.33٪ و60.66٪ على التوالي. وقد لوحظ ايضا ان توزيع الحرارة داخل الخلية الكهروضوئية لا يختلف باختلاف الاطوال الموجية المسلطة على الخلية. وأيضا تم التوصل الى ان نسب التركيز القصوى قد ازدادت نتيجة استعمال فاصل الاشعة حيث وصل التركيز الشمسي في حالة وجود الفاصل الى 16 بينما نجده في حالة عدم وجود الفاصل 8. نجد ايضا ان استخدام مقسم الحزمة ادى إلى زيادة القدرة الكلية للنظام بحوالي 43٪، مع كون مساهمة TEG في النظام الهجين منخفضة نسبيًا، مما يشير إلى وجود مجال للتحسين لزيادة كفاءة النظام. في الختام، توفر هذه الدراسة فهمًا شاملاً لأداء أنظمة تقسيم الاشعة في ظل ظروف مختلفة. خلصت الدراسة إلى أن تحديد الطول الموجي المثالي للفصل أمر بالغ الأهمية لتعظيم أداء أنظمة الانقسام الكهروضوئية/الحرارية. وتوفر نتائج الدراسة مرجعا لتنفيذ النظام المدمج في الممارسة العملية، غير أنه يلزم إجراء مزيد من الدراسات الاقتصادية لجعل النظام أكثر قابلية للتطبيق. كما يمكن ايضا ملاحظة أن استخدام نظام التقسيم يمكن أن يكون أكثر كفاءة في ظل نسب تركيز أعلى ويمكن أن يمهد الطريق لزيادة نسب التركيز على PV للطاقة المولدة بشكل أكبر دون استهلاك المزيد من الطاقة في التبريد النشط.. يمكن لنتائج هذه الدراسة أن تفيد البحث والتطوير المستقبلي لأنظمة حصاد الطاقة الشمسية بأشكال مختلفة، مما يقربنا خطوة واحدة من مستقبل أنظف وأكثر استدامة.