التبريد بواسطة الطاقة الشمسية باستخدام تقنية الادمصاص

الملخص

إن للارتفاع المتزايد لأسعار الوقود والخوف من نفاذه وتلوث البيئة الناتج عن استخدام هذا الوقود، وما آلت إليه أسعار الغذاء نتيجة الاستخدام المفرط للمواد الزراعية في استخراج الوقود الحيوي، ألزم الباحثين لإيجاد مصادر جديدة طبيعية ونظيفة للطاقة.

إن التبريد والتكييف ضرورة من ضرورات الحياة العصرية، وتعتبر مستهلكا رئيسا للطاقة، وعليه فقد تم التركيز في هذا البحث على استغلال الطاقة الشمسية المباشرة في عملية التبريد والتكييف.

يعتمد نظام التبريد الشمسي قيد البحث على تقنية ادمصاص الميثانول على الكربون المنشط لتحويل الطاقة الشمسية إلى تبريد حيث تتميز هذه التقنية ببساطة التصنيع ومن مواد متوفرة محليا, ويعمل بدون ضجيج أو أجزاء متحركة, ويتميز بعدم وجود أي نوع من الملوثات للبيئة, ولا يتطلب أي مصدر للطاقة غير الشمس.

تم التطرق في هذا البحث إلى شرح مفصل لعمليات التبريد المختلفة التي تستخدم الطاقة الشمسية ومقارنتها معا، إضافة إلى دراسة خصائص المواد الماصة ودرجة مواءمتها مع المواد الممتصة. لقد تم اختيار عملية التبريد التي تستخدم تقنية ادمصاص الميثانول على الكربون المنشط، ومن اجل ذلك تم بناء وتصميم نظام تبريد يستخدم هذه التقنية ويعمل بالطاقة الشمسية.

يتكون نظام التبريد الشمسي والذي يعمل بتقنية الادمصاص من الأجزاء التالية:

1- المولد أو الممتص أو المجمع الشمسي والذي يقوم بامتصاص الطاقة الشمسية وإيصالها إلى الكربون المنشط الحبيبي ( المادة الماصة) حيث توضع بداخله.

2- المكثف والذي يعمل على تبريد المادة الممتصة وتحويلها من غاز إلى سائل.

3- المبخر والذي يستقبل السائل ومن ثم يكون الفعل ألتبريدي.

4- صندوق الماء البارد, والذي يصنع من مادة ستانلس ستيل , حيث يوضع المبخر بداخله.

5- الصندوق المعزول حراريا, يوضع بداخله صندوق الماء البارد والمبخر.

إن أهم جزء في هذا النظام هو المجمع الشمسي ( المولد ) حيث يعتبر قلب هذا النظام ، وتقاس فاعلية النظام ومردوده بحسن تصنيع هذا القلب. وقد تم اختيار النوع المستوي بمساحة 0.95m2 تقريبا. لقد تم اختبار نوعين من المكثفات, يتكون الأول من أنبوب حلزوني مغمور في وعاء ماء, بينما الآخر يتكون من أنبوب ذي ريش ينحدر بشكل انسيابي لتسهيل جريان الميثانول.

لقد قمنا بإجراء عدة تجارب واختبارات لتقييم أداء هذا النظام وهي كما يلي :-

1 – تم اختبار قدرة الكربون المنشط الحبيبي على امتصاص الميثانول وعلى موائمة كمية الميثانول مع كمية الكربون المنشط الحبيبي.

2- تأثير درجة حرارة المولد أو درجة حرارة الكربون المنشط وتأثير شدة الإشعاع الشمسي على أداء النظام الشمسي. وجد إن درجة حرارة الكربون المنشط في المولد يجب أن تزيد عن 100 درجة مئوية لكي تحصل عملية المج، وكلما زادت درجة الحرارة زادت عملية تبخر الميثانول وبالتالي يزداد الفعل التبريدي.

3- تحديد الضغط العامل حيث وجد أن الضغط العامل عنصر مهم جدا من اجل تحقيق عملية التبريد حيث وجد أن هذا ‏النظام لا يعمل إلا بضغط تخلخلي كبير يصل إلى اقل من ‏‎ 20 kPa ‎‏

‏4- تم اختيار نوع المكثف حيث وجد أن المكثف يجب أن يكون انسيابي وقليل المقاومة لجريان الميثانول وقريب ما أمكن بين المولد والمبخر وبالتالي تم تصنيع مكثف يتكون من انبون ذي ريش ينساب ما بين المولد والمبخر وذلك ‏لتجنب حصول هبوط ضغط عالي.

5- في معظم الاختبارات استطعنا الحصول على ماء في المبخر بدرجة حرارة ‏حوالي 10 درجات مئوية حيث أن درجة الحرارة هذه تتأثر بشكل مباشر بشدة الإشعاع الشمسي المطبق وبطول ‏فترة الامتزاز والمج حيث وجد أن الفترة الزمنية الأفضل لعملية التسخين يجب أن لا تقل عن 5 ساعات بينما الفترة الزمنية اللازمة للحصول على التبريد تمتد إلى أكثر من 10 ساعات. إن درجة ‏الحرارة التي حصلنا عليها تتناسب مع استخدام هذا النظام في عمليات التكييف وحفظ الأطعمة والأدوية واللقاحات وماء ‏الشرب، وخاصة في المناطق النائية.

6- تم بناء نظام تبريد شمسي في المختبر يحاكي نظام التبريد المصنع وقد وجد إن حجم المبخر له تأثير مهم على أداء هذا النظام حيث وجد إن حجم المبخر ‏يجب إن لا يزيد عن اكبر كمية من الميثانول يمكن شحنها في هذا النظام ووجد إن سعة الادمصاص للكربون ‏المنشط المستخدم تساوي 0.26 كغم ميثانول / كغم كربون منشط.

7- وجد أن المولد المستخدم في هذه الدراسة يتمتع بقدرة عالية على امتصاص الحرارة إلا انه يعاني من مشكلة عدم الحفاظ على ‏الضغط العامل وبالتالي تم اقتراح تصميم آخر جاسئ يتكون من مجموعة من الأنابيب داخلي و خارجي حيث يتوضع كل أنبوبين بشكل تكون فيه متحدة المحاور ويكون الأنبوب الداخلي مثقب من اجل جريان الميثانول فيه و يتوضع الكربون المنشط بينهما.

النص الكامل

إستراتيجية تصميم وإعداد جدوى اقتصاديه لنظام هاضم حيوي

الملخص

تصف هذه الاطروحة انتشار استخدام تكنولوجيا طاقة الغاز الحيوي في العالم, حيث تستخدم هذه التكنولوجيا بشكل كبير في الصين, الهند والبرازيل بينما يقل استخدام هذه التكنولوجيا في البلاد العربيه.

ان امكانيه انتاج الغاز الحيوي في فلسطين كبيرة ويبدو ذلك من بعض الاحصائيات التي تبين ان الاسرة القرويه الفلسطينيه الواحدة تملك ثلات بقرات على الاقل, كل بقره تنتج ما يقارب 12الى 14 كغم روث وبالتالي يمكن انتاج24 كغم غاز حيوي شهريا وذلك يعادل الغاز الناتج من جرة بيوتان واحدة, حيث ان القيمة الحراريه للغاز الحيوي تساوي نصف القيمة الحراريه لغاز البيوتان.

تم تطبيق بعض التجارب العمليه لانتاج غاز حيوي في الاراضي الفلسطينيه تحت ظروف مناسبه مثل درجة الحرارة = 35 درجة مئويه , درجة الحموضه = 6 - 7, مدة انتاج الغاز الحيوي = 10- 60 يوم.

ان انتاج النظام الصيني الموجود في طولكرم بحجم 14 م3 والمزود ب 50 لتر يوميا من الروث يصل الى1.17 م3 غاز حيوي يوميا(0.84 كغم من الغازالحيوي يوميا) وذلك خلال فتره زمنيه تصل الى 40 يوم.

وقد تم تطبيق جدوى اقتصاديه على هذا الهاضم , فتبين منها ان سعر 1م3 من الغاز الحيوي تبلغ شيكل ونصف.

ومن هنا تم اقراح تطبيق هاضم حيوي عائلي من نوع النظام الصيني حجمه 3.5 م3, هذا النظام العائلي سيوفر 4180 شيكل سنويا وسيتم استرجاع راس المال المدفوع خلال مدة اقل من سنه واحدة.

النص الكامل

احتراق الوقود كثير الانبعاثات باستخدام الهواء الغني بالاكسجين

الملخص

إن الهدف الأساسي من إجراء هذه الدراسة هو التحقق من أثر استخدام الهواء الغني بالاكسجين في عملية احتراق الوقود كثير الانبعاثات (الديزل والديزل الحيوي بنسب مختلفة) داخل محرك احتراق داخلي من انتاج شركة فولكس فاجن passat وبويلر تدفئة منزلية، في كلتا الحالتين، تمت زيادة نسبة الاكسجين في الهواء الداخل إلى عملية الاحتراق من خلال استخدام أسطوانة أكسجين خارجية وحقنه بشكل مباشر في الهواء الداخل للعملية، وقد استخدمت نسب هواء مشبع بالاكسجين لغاية 24% و27% في كل من محرك الاحتراق الداخلي والبويلر على التوالي. ولمعايرة نسب الأكسجين المطلوبة ودراسة تأثير الهواء على الغازات المنبعثة تم استخدام جهاز فحص الانبعاثات الناتجة من عملية الاحتراق (Bacharach) موديل 300.

لقد بينت نتائج تحليل انبعاثات عملية الاحتراق في محرك الاحتراق الداخلي عند استخدام كل من الديزل أو النسب المختلفة من الديزل والديزل الحيوي وزيادة نسبة الاكسجين في الهواء الداخل على العملية بأن درجة حرارة الهواء العادم تزداد بشكل ملحوظ وتصل 14% في بعض القراءات والتي تم الحصول عليها عند استخدام هواء غني بالاكسجين بنسبة 24% ووقود ديزل تقليدي دون استخدام الديول الحيوي، والسبب الرئيسي الذي أدى إلى هذه الارتفاع في درجات الحرارة هو الاكسجين الزائد الذي دخل للعملية والذي أدى إلى تحسين فاعلية الاحتراق ورفع كفائته. كما وبينت النتائج بأن استخدام الديزل الحيوي وبنسبة 15% مع الهواء الجوي (غير الغني بالاكسجين) قد أدى إلى ارتفاع درجة الحرارة بنسبة 14% لنفس السبب المذكور سابقاُ. وعند تطبيق التجربة على البويلر المنزلي فقد تم الحصول على نتائج مشابهة حيث تم الحصول على 21.1% ارتفاع في درجة حرارة الهواء العادم عند استخدام هواء غني بالاجسجين بنسبة 26% وديزل بنسبة 100% (والتي تقدر بحوالي 3.8% تحسن في كفاءة الاحتراق).

كما وبينت النتائج بأن استخدام الهواء الغني بالأكسجين في عملية احتراق الوقود كثير الانبعاثات له تأثير على هذه كميات وتركيبة الانبعاثات في كل من محرك الاحتراق الداخلي وبويلر التسخين المنزلي، ففي حالة محرك الاحتراق الداخلي، تزداد نسبة ال NOx عند استخدام هواء غني بالاكسجين وخليط من وقود الديزل والديزل الحيوي. أما في حالة البويلر المنزلي، فإن كمية انبعاث ال NOx تنخفض عند التشغيل تحت ظروف الاحتراق المثالي نتيجة خفض نسبة ال N2 الداخل للعملية.

وبشكل مشابه، فإن نسبة ال SO2 في الغازات المنبعثة لا تتغير عند استخدام الهواء الغني بالأكسجين أو خليط الوقود، ولكنها ترتفع وبشدة في حال تشغيل البويلر تحت ظروف الاحتراق المثالية ويمكن السيطرة عليها وخفضها باستخدام الهواء الغني بالأكسجين أي بتزويد العملية بالكميات الضرورية لها من عنصر الأكسجين.

وخلصت الدراسة إلى وجود متغيرات إيجابية عند استخدام الهواء الغني بالأكسجين في عملية الاحتراق لكل من الديزل الحيوي والديزل العادي مثل الطاقة الإضافية التي تنتج عن العملية والتي يستدل عليها من درجات حرارة الغازات المنبعثة وما يمكن أن ينتج عن استغلالها من توفير في كميات الاستهلاك، ولكنها بحاجة إلى إجراء دراسات أخرى للتخلص من بعض الآثار السلبية التي ظهرت مثل ارتفاع معدل انبعاث بعض الغازات الضارة.

النص الكامل

تحسين الخصائص الفوتوكهروكيميائية لأفلام كبريتيد الكادميوم (CdS) الرقيقة المحضرة بطريقة الترسيب: أثر التسخين و التبريد

الملخص

لقد تم تحضير أفلام كبريتد الكادميوم الرقيقة شبه الموصلة (CdS Thin Films) باستخدام طريقة الترسيب الكيميائي على شرائح من الزجاج الموصل المطلي بفلم من أكسيد القصدير المطعَّم بالفلور (FTO). وقد تم تحضير أفلام مختلفة من حيث زمن الترسيب و تراكيز المواد المتفاعلة بالإضافة إلى عدد مرات الترسيب على الشريحة الواحدة.

لقد تم دراسة خصائص الأفلام المحضرة في الأنظمة الفوتوكهروكيميائية، حيث تم دراسة تأثير الشيّ (التسخين) عند درجات حرارة معينة (150، 250، 350 مئوية) ومعدل التبريد على خصائص هذه الأفلام ، كما تم بحث أثر الحك الكيميائي باستخدام حامض الهيدروكلوريك المخفف لسطوح هذه الأفلام في الأنظمة الفوتوكهروكيميائية. بالإضافة إلى ذلك فقد تم دراسة أثر اختلاف نوع أزواج التأكسد - الاختزال المستخدمة في الأنظمة الفوتوكهروكيميائية على كفاءة هذه الأنظمة. وقد بُنيت هذه الدراسة على أساس قياس عدة عوامل مثل منحنيات كثافة تيار الظلمة(dark current density) مقابل الجهد، منحنيات كثافة تيار الإضاءة (photo current density) مقابل الجهد، كثافة تيارات الدارة القصيرة (short circuit current) ، جهد الدارة المفتوح (open circuit voltage)، كفاءة الخلية في تحويل الضوء إلى كهرباء (conversion efficiency) بالإضافة إلى نتائج التصوير بواسطة الماسح الميكروسكوبي الإلكتروني (scanning electron microscopy).

لقد وُجد أن الشيّ قد حسّن منحنيات تيار الظلمة ومنحنيات تيار الإضاءة مقابل الجهد لأفلام كبريتيد الكادميوم الرقيقة شبه الموصلة في الأنظمة الفوتوكهروكيميائية. كما حسّن الشيّ

نتائج التصوير بواسطة الماسح الميكروسكوبي الإلكتروني. بالإضافة إلى ذلك حسّن الشيّ كثافة تيارات الدارة القصيرة لدى قياسها بعد زمن من التعرض للضوء مما أظهر ثباتاً أكبر للأفلام التي تمت معالجتها بالشيّ في مقاومة التحطم الضوئي مقارنة بالأفلام غير المعالجة . كما أن كفاءة الخلية الفوتوكهروكيميائية تحسنت بشكل ملحوظ. وقد وجد أن أفضل درجة حرارة تم الشّي عندها هي 250 مئوية حيث تحسنت منحنيات كثافة تيار الإضاءة وكفاءة الخلية بدرجة ممتازة ثم هبطت إلى مستويات أقل عند استخدام أفلام تم تبريدها من درجة 350 مئوية.

النص الكامل

التقييم الفني و الاقتصادي لإنارة تجمعات سكنية صغيرة باستخدام أنظمة الخلايا الشمسية (PV) المركزية واللامركزية في فلسطين

الملخص

إن بحث هذه الرسالة يشتمل على تطبيق نظام الخلايا الشمسي في إضاءة القرى الصغيرة و النائية باستخدام النظام المركزي أو اللامركزي.

يهدف هذا البحث الى اختيار أفضل تصميم و أفضل تشكيل لهذه الأنظمة وذلك على الأساس الاقتصادي (LCC) الذي يعطي اقل تكلفة في التكاليف العامة والإجمالية للعمر الافتراضي لكل نظام، مما يساعد في استقرار وثبات تشغيل النظام وان تمد في العمر الافتراضي لمكونات النظام وتقلل من تكلفة إنتاج الطاقة الكهربائية.

تم تطبيق هذا البحث على ثلاث قرى صغيرة و معزولة في محافظة طوباس وهي (قرى سلحب و ابزيق و يرزا) وقد تم اجراء تحليل و تقييم للنظامين المركزي واللامركزي لكل قرية على حدا، حيث تمت مراعاة عدد البيوت في كل قرية وكذلك المسافات بين البيوت ، وتم احتساب التكلفة الإجمالية لكل نظام (LCC) وتكلفة وحدة إنتاج الكهرباء ($/kWh) لكل حالة.

إن تصميم النظام المركزي يأخذ بعين الاعتبار عدد البيوت، طول المسافات بين البيوت وكذلك على الحمل الكهربائي الإجمالي لكل قرية، بينما تصميم النظام اللامركزي يعتمد فقط على الحمل الكهربائي لكل بيت.

من نتائج تطبيق البحث على قرى طوباس تبين أن التكلفة الإجمالية وتكلفة الوحدة الكهربائية للنظام اللامركزي اقل من النظام المركزي بـ 12.78% و 5.38% على التوالي، و تبين أيضا أن الكفاءة الإجمالية للنظام اللامركزي تبلغ 11.59% ، وللنظام المركزي 10.89% ، ولكن هذه النتائج تعتمد على دراسة كل حالة على حدا.

تم تحليل تكلفة النظام اللامركزي باستخدام التيار المباشر DC للحمل الكهربائي في كل بيت، وفي هذه الحالة كانت تكلفة الكيلو واط ساعة هي 0.748 دولار أمريكي والتي هي اقل بـ 17.3% من تكلفة الكيلو واط ساعة في حالة أن يكون الحمل الكهربائي لكل بيت يعتمد على التيار الكهربائي المتردد AC.

النص الكامل

استراتيجية التشغيل الأمثل و التحليل الاقتصادي لانارة المناطق الريفية – قرية عطوف ، باستخدام أنظمة الخلايا الشمسية ،أنظمة الديزل ،وشبكات الكهرباء

الملخص

تصف هذه الأطروحة إستراتيجية التشغيل الأمثل والتحليل الاقتصادي لإنارة قرية عطوف باستخدام شبكات الكهرباء، مولّد ديزل والخلايا الشمسية، وأيضا تصف تصميم واختبار النظام المقترح للقرية من خلال استخدام الخلايا الشمسية بقدرة مقدارها ١١٫٧كيلوواط وكذلك تلخص نتائج أداء النظام بعد ستة شهور من التشغيل. هذا النظام يعمل كنظام كهربائي مستقل يستعمل لتزويد قرية عطوف بالكهرباء، حيث أنّ هذا النظام يشمل المكوّنات التالية: مصفوفة مكونة من عدة وحدات من الخلايا الشمسية من نوع خلايا شمسية سيليكونية متعددة البلورات بقدرة مقدارها ١٣٠ﻮﺍﻂ لكل وحدة لتكون نظام كامل بقدرة ١١٫٧كيلوواط . وأيضا يحتوي النظام على محول قدرته ٧٫٢ كيلوواط ، ونظام تخزين الطاقة بسعة مقدارها ١٢٠ كيلوواط ساعة.

بعد ستة شهور من تشغيل النظام خلال الفترة من شهر كانون أول -٢٠٠٧ إلى شهر أيار- ٢٠٠٨ وجد أن النظام بجميع مكوناته يعمل بشكل فعال، حيث أن النظام قام بتوليد ٧٥٩٦ كيلوواط ساعة خلال فترة التشغيل، حيث أن متوسط الإشعاع الشمسي اليومي خلال فترة التشغيل هو حوالي ٤٫٦٧ كيلوواط ساعة /م2، ولقد كان متوسط إنتاج الكهرباء هو حوالي ٤٦٫١١ كيلوواط باليوم.

من الناحية الاقتصادية وجد أن نظام الخلايا الشمسية يختلف عن الأنظمة التقليدية الأخرى بأن كلفته الأولية عالية وتكاليف تشغيله منخفضة. ومن خلال هذه الدراسة تبين لنا أن سعر الكيلوواط ساعة من الخلايا الشمسية يصل إلى ٢٫٦٩ شيكل وهذا أقل من تكلفة إنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة استخدام مولد الديزل في قرية عطوف.

النص الكامل

وسائل إدارة الطاقة ونتائج مسح الطاقة الكهربائية، الحرارية وتطبيقات الطاقة الشمسية في قطاع المستشفيات في فلسطين

الملخص

تعتبر المشفيات ومبانيها المستهلك الأكبر للطاقة، والتي يتم استخدامها بطرق كثيرة ومتعددة. لقد برهنا بنجاح في هذه الأطروحه أن هناك كمية ضخمة في توفيرات الطاقة في قطاع المشفيات الفلسطينية (%10-25 % ) وذلك بتطبيق إجراءات ترشيد استهلاك الطاقة ( بدون أو بإستثمار منخفض) على معظم التجهيزات المستهلكة للطاقة مثل البويلرات، ووحدات توليد الأوكسجن، وأنظمة التبريد، ونظام الإنارة، وسخانات المياه الشمسية واخرى.

إن فعالية إستخدام الطاقة وإدارتها في المشفيات الفلسطينية ليست في وضع أفضل من معظم الدول النامية. لذلك حاولنا أن نبدأ بخطوة اولية نحو إستعمال فعال للطاقة وإدارتها في المشفيات من خلال إجراء عدة مسوحات في مشفيات مختلفة حيث الإنارة، والتبريد، ووحدة توليد الإوكسجين، ومعامل القدرة او مستويات خدماتية اخرى، والتي يمكن تخفيضها دون المس بالرعاية الصحية ووسائل الراحة.

لقد حققنا نسبة مئوية يبلغ إجمالي معدل توفيراتها 17% للمشفيات، 14% للتدفئة والتبريد، 43% لنظام توليد الأوكسجين، 17% من معامل القدرة و 5% من نظام الإنارة.

النص الكامل