استخلاص الطاقة الكهربية هيدروليكيًا من أمواج البحر.. مشروع تخرج بجامعة حلوان
أعلن مجموعة من طلاب الفرقة الرابعة من هندسة القوى الميكانيكية بكلية الهندسة بالمطرية جامعة حلوان، عن مشروع تخرجهم تحت عنوان «تصميم ودراسة أداء منظومة استخلاص الطاقة الكهربية هيدروليكيًا من أمواج البحر».
وتضم مجموعة الطلاب: (أحمد عبدالرحمن، ومحمد المحروقي، وأحمد حسين، وأحمد نبيل، وعبدالرحمن عبدالباسط، وأسامة الحلواني، وأحمد رافت، وأحمد عامر، وحسين إبراهيم)، وتحت إشراف الدكتور محمد حنفي مدرس بقسم هندسة القوي الميكانيكية.
ووفق طلاب كلية الهندسة بالمطرية جامعة حلوان، فإن طاقة الأمواج اجتذبت اهتماما كبيرا في السنوات الأخيرة، حيث تم تطوير أنواع مختلفة من الأجهزة في السنوات الأخيرة لاستخلاص الطاقة من أمواج البحر، ويجب أن تكون جميع الأجهزة قادرة على تحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ومن أجل تقليل اعتماد العالم على الوقود الأحفوري ومعالجة القضية العالمية المهمة المتمثلة في تغير المناخ وارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، فإن التركيز على توليد الكهرباء من مصادر متجددة يعد مجالًا مهمًا للتنمية.
وأوضح الطلاب أن هناك أنواع عديدة من الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والمد والجزر والطاقة المائية، ولكن في معظمها ظلت الأمواج غير مستغلة حتى الآن، ويدرك معظم الناس الكميات الهائلة من القوة التي يحتويها البحر، ولكنها تظهر عادةً فقط خلال الأحداث المدمرة مثل أمواج التسونامي والعواصف، حيث لا يتمكن الناس من تسخيرها بشكل فعال على أساس منتظم حتى الآن.
وأشار الطلاب إلى أنه لكي تصبح طاقة الأمواج مساهمًا رئيسيًا في المستقبل للطاقة المتجددة، يلزم دراسة تحسين كفاءة نظام استخلاص الطاقة، ويتطلب تركيب واختبار هذا الجهاز في البحر تكلفة مرتفعة جدا، وبالتالي اتجهنا إلى عمل جهاز يحاكي سلوك موجات البحر معمليا، وكذلك تصميم وتنفيذ جهاز استخلاص الطاقة الكهربية بأعلى كفاءة ممكنة واستغلالها في تحلية مياه البحر، ومن ثم دراسة وتنفيذ جهاز استخلاص الطاقة وتركيبه في البحر بأقل تكلفة ممكنة وإنتاج الطاقة الكهربية منه بسعر تنافسي مقارنتا بسعر الكيلو وات الناتج من الألواح الشمسية على سبيل المثال.
ما هو المشروع؟
وبحسب الطلاب فإن المشروع عبارة عن تصميم ودراسة أداء منظومة استخلاص الطاقة الكهربية هيدروليكيًا من أمواج البحر، حيث إن المشروع يعتمد على تقنية جديدة لتوليد الكهرباء من طاقة الأمواج، وهى تقنية أكثر كفاءة من التقنيات التقليدية، ويمكن أن يساهم في حل مشكلة الطاقة في مصر، حيث أن طاقة الأمواج مصدر متجددة لا ينضب.
يتكون المشروع من جزئين رئيسيين:
أولًا: تصميم وتنفيذ جهاز محاكاة الطاقة الموجية لاختبار الأنظمة المختلفة التي تحول الطاقة الموجية إلى كهرباء باستخدام النظام الهيدروليكي:
سيقوم جهاز المحاكاة باختبار أنظمة التحويل في المختبر قبل التركيب والتشغيل في الموقع البحري.
حيث يتم التصميم الكامل لجهاز محاكاة الموجات من خلال عمل تصميم ميكانيكي وحسابات لمكونات الجهاز الممثلة في وحدة الطاقة الهيدروليكية (مضخة هيدروليكية، محرك كهربائي، خزان هيدروليكي وغيرها)، خراطيم هيدروليكية، أسطوانة هيدروليكية،linear potentiometer، two pressure transducers، relief valve وأخيرا directional proportional valve.
لذلك، باستخدام التصميم الميكانيكي والحساب نقوم باختيار مناسب لمكونات النظام.
ثانيًا: تصميم وتنفيذ نظام هيدروليكي قادر على تحويل الطاقة الموجية إلى طاقة كهربائية:
الابتكار في هذا المشروع هو تصميم واختبار نظام تحويل الطاقة باستخدام الاختبارات المعملية التي تقيس أداء النظام وتحلل النتائج وتتوصل إلى طرق جديدة لتحقيق الحد الأقصى من تحويل الطاقة بكفاءة عالية ومن ثم استخدامها في شتي المجالات.
ويتم التصميم الكامل لنظام مأخذ الطاقة من خلال عمل التصميم الميكانيكي والحسابات لمكونات الجهاز الممثلة في الأسطوانة الهيدروليكية والخراطيم الهيدروليكية وأربعة صمامات (check valve) لدائرة الوحدة ومحولين للضغط وأخيرًا المحرك الهيدروليكي. لذلك، باستخدام التصميم الميكانيكي والحساب الذي تم إجراؤه، نقوم باختيار مناسب لمكونات النظام.
ومن ثم نقوم بتصميم نظام تحكم للتحكم بالصمام التناسبي والحصول على الموجة التي نحتاجها.
ثم قمنا باختبار محاكي الموجات عدة مرات عن طريق إدخال موجة عادية للتحقق من نظام
التحكم ثم ندخل موجة حقيقية من موقع محدد في البحر الأبيض المتوسط ونحصل على النتيجة.
فوائد بيئية
- مصدر متجددة للطاقة، مما يعني أنه لا يساهم في تغير المناخ.
- لا يصدر أي انبعاثات ضارة، مما يجعله صديقًا للبيئة.
- يساهم في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، مما يساعد على حماية البيئة.
تحديات
- ارتفاع تكاليف الإنتاج.
- الحاجة إلى تطوير تكنولوجيا أكثر كفاءة.
