الفهرس 
DedicatedOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 204 |  |  |
| | | from | 204 | | |
Abstract
الملخص العربى
تطبيق تقنيات تحكم تتابعي في انظمة تحويل الطاقة الشمسية
مقدمة:
يتعرض عالمنا اليوم لأزمة اقتصادية مستمرة نتيجة لارتفاع أسعار الطاقة والطلب المتزايد عليها من حيث صلتها بالوقود الأحفوري أو التقليدي، مما يؤدي إلى تلوث البيئة نتيجة لانبعاث ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي أدت إلى الاحتباس الحراري الجوي، ارتفاع درجات الحرارة الحمضية، ذوبان الثلوج، غمر الأراضي الصالحة للزراعة والأمطار في المناطق الأخرى التي تؤدي إلى التصحر، في المقابل تتوفر الطاقات المتجددة والمستدامة في جميع أنحاء العالم وهي نظيفة وغير ملوثة ومتجددة ومستدامة. الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي واحدة من الطاقات المتجددة الواعدة في جميع أنحاء العالم حيث ان مصر غنية بموارد الطاقة المتجددة الكثيره مثل الطاقة الشمسية والتي لا ينتج عن تشغيلها أي تلوث بيئي. قد أدى التقدم التكنولوجي وزيادة نطاق التصنيع على أي حال إلى تقليل التكلفة التي يمكن من خلالها تعزيز موثوقية وكفاءة التركيبات الكهروضوئية.
تهدف الرسالة الى اقتراح طرق ميكانيكية لتتبع نقطة القدرة العطمة MPPT لأنظمة تحويل الطاقة الشمسية مع تغيير وضع الشمس بالنسبة للارض. هناك نوعان من تقنيات التحكم في التتبع الميكانيكية. الاول يسمى تتبع احادي المحور. في حين أن الثانية تسمى تقنية تتبع التدوير الرقمي. يعتمد الأول على استخدام عنصرين light detector resistance (LDR)تتاثران بالضوء يثبتان على طرفي اللوحة الشمسية. تتنوع قيم LDRs مع كثافة أشعة الشمس التي تحول الى اشارة جهد كهربائى متغير. تم تصميم وبرمجة متحكم دقيق للحصول على أقصى نقطة طاقة أثناء تدوير الألواح الشمسية من خلال قراءة جهد LDRs المتغيرة. عندها يتم تثبيت موضع اللوحة الشمسية عند أقصى نقطة طاقة. في حالة تغير شدة الشمس يتم نقل اللوحة الشمسية عبر محرك DC لتتبع أقصى نقطة من الطاقة باستخدام أجهزة LDRs. في حين أن الميزة الرئيسية للتتبع الثاني هي أن اللوحة الشمسية تقوم بمسح الحد الأقصى لنقطة الطاقة من خلال الدوران التدريجي للوحة الشمسية كل عشر درجات من خلال زاوية 180 درجة باستخدام محرك DC. يتم استخدام جهاز استشعار التيار، لاستشعار التيار من خلال مقاومة الحمل حيث يتم تحديد الجهد الناتج. يتم تنفيذ متحكم دقيق وبرمجته لحساب الطاقة عبر المستشعر الحالي وفلطية الخرج. في كل عشر درجات لحركة الألواح الشمسية. يتم تقدير الطاقة باستخدام متحكم وحفظها. يقارن المتحكم الدقيق الطاقة المحسوبة من خلال محركDC بزاوية 180 درجة ويحدد الحد الأقصى لنقطة الطاقة. ثم يرسل المتحكم الإشارة إلى محرك DCلتحريك اللوحة الشمسية الي الزاوية التي لديها أقصى نقطة طاقه. يتم تنفيذ إعداد تجريبي لتقنيات مراقبة التتبع المقترحة. تقارن النتائج التجريبية لتقنيات التحكم في التتبع المقترحة. أيضا ، تتم مقارنة تقنيات التحكم في التتبع مع الموقع الثابت للوحة الشمسية. تثبت النتائج فعالية وقوة تقنية تتبع التدوير الرقمي فيما يتعلق بتقنيات التحكم في التتبع الأخرى بمعنى القيمة الدقيقة للموضع الشمسي وأقصى نقطة طاقة.
بناء علي ذلك تكمنأهداف الرسالهفي دراسة تطبيق تقنيات التحكم في التتبع لأنظمة تحويل الطاقة الشمسية والمقارنة بينهم بالإضافة إلى إظهار تأثير حركات الشمس والإشعاع وتباين تأثيرالظروف المناخية، تمفي هذه الرساله مناقشةثلاث تقنيات تتبع للطاقة الشمسية للحصول على أقصى قدر من الطاقةكالاتي :
• نظامالتحكم في التتبع الشمسي الثابت لتتبع الطاقة الشمسية والذي يظل في زاوية ثابتة.
• نظام التحكم في التتبع الميكانيكي أحادي المحور الذي يوجهلوحة PV الشمسيه عبر LDR باستخدام محرك DC.
• نظام التحكم في التتبع للتدوير الرقمي الذي يتتبع زوايا التنقل للحصول على الطاقة في كل زاوية وإعادة توجيه لوحةPVالشمسيه في الزاوية التي لديها أقصى طاقة.
يتم استخدام المتحكمMicrocontroller-Arduino)) لتنفيذ التقنيات المطلوبة وحساب نتائج المخرجات وميزة المتحكم الدقيق هي التكلفة المنخفضة للبرمجة داخل الدائرة.
تتكون الرسالة من سته فصولومايليملخص موجز لكل فصل كالتالي.
الفصل الأول:يسلط الضوء على مقدمة مختصره عن موضوع الرسالة. كما يقدم مزايا وعيوبللنظام الكهروضوئي وأنظمة الطاقة المتجددة ،ايضا تم وصف مفاهيم أنواع أنظمة التتبع الشمسي. حيث يتضمن هذا الفصل الخطوط العريضة للرسالة وملخص موجزعن محتوي كل فصل.
الفصل الثاني:يوضح استعراض الطرق السابقة من الابحاث السابقة لأنظمة تتبع الطاقة الشمسية ويقدم وصفًا موجزًا لمشاكل التتبع للطاقة الشمسية. وايضا تم عرض متختصر عن موضوعتقنيات التحكم المختلفة المستخدمة في مجال التتبع الشمسي بانواعها وكيفيه تصميمها كما في الابحاث السابقه المختلفه للباحثين.علاوة على ذلك، تم عرض مختصر عن انواع مصادر الطاقه التقليديه والمتجدده وايضا طرق البحث المُثلي التي تستخدم مع أنظمة الطاقة الكهربائية في هذا الفصل.
الفصل الثالث:يحتوى هذا الفصل على وصفاً كاملاً لتصميم الأجهزة والبرامج وتنفيذها لاعداد المكونات الكهربيه والبرمجيات للأنظمة التتبع الشمسي المقترحة باختلاف انواعها وطرق تصميمهاللوصول لنقطة القدرة العظمى الميكانيكية.
الفصل الرابع:يتناول هذا الفصل تصميم وتنفيذ تقنية التحكم الميكانيكي للتتبع أحادي المحور لتحقيق أقصى تتبع للوصول لاعلي نقطة للطاقة. وتم تقديم تصميم وتنفيذ تقنية التحكم في التتبع الشمسي الثابتحيث تم بناء نموذج عملي فعلي للتصميمين.وتم في هذا الفصل مقارنات بين نتائج تقنية التحكم في التتبع الميكانيكي أحادي المحور مع تقنية التحكم في التتبع الشمسي الثابت في ظل مجموعة من الظروف الجوية المختلفه التي تمت دراستهاوعرضها وتنفيذها في هذا الفصل.
الفصل الخامس: يقدم هذا الفصل شرحًا تفصيليالتقنيه التتبع التلقائي المقترح لتقنيه التحكم في التتبع للتدوير الرقمي والمحاكاة للتتبع الشمسيلتحقيق أقصى تتبع للوصول لاعلي نقطة للطاقة.حيث تم تنفيذها كنموذج عملي فعلي للتصميم.يستعرض هذا الفصل مقارنات بين الثلاث تقنيات في التصميم والتنفيذ للتتبع الشمسي ويتناول النتائج العمليةفي ظل مجموعة من الظروف الجوية المختلفه التي تمت دراستهاووتنفيذها وعرضهافي هذا الفصل. وتم استخدام برنامج المحاكاه (PROUTES Professional) في تقنيات التحكم الثلاثه للتتبع الشمسي وايضا تم استخدام لغة البرمجة (C++) لبناءبرامج جميع وحدات التحكم كما هو موضح في هذا الفصل.
الفصل السادس:يستعرض هذا الفصل النتائج المستخلصة من الرسالة ، ويختتم في اختصار الخطوط العريضه في التصميم والتنفيذ لانظمه التحكم المختلفه في التتبع الشمسي في النماذج العمليه المنفذه.ويستعرض ايضا هذا الفصل الخطوط العريضه للتوصياتو الاقتراحات لنطاق العمل المستقبلي لموضوعات بحثية مستقبلية.
قائمة المراجع:تحتوى على قائمة بالمراجع التى تم الإستعانة بها خلال دراسه هذه الرساله.
قائمة الأبحاث المنشورة:تحتوى على الأبحاث التى تم نشرها في المجلات والمؤتمرات الهندسيه المعتمده في هذه الرساله.