مشاريع البحث

الهدف الرئيسي

يهدف المشروع إلى تحسين سلامة تشغيل الأنظمة الصناعية وتحسين جودة الطاقة من خلال دمج إنترنت الأشياء (IoT). يجمع بين المراقبة في الوقت الحقيقي، والتشخيص الآلي، وتطوير حلول متسامحة مع الأعطال لتعزيز موثوقية وكفاءة الأنظمة الصناعية.

النهج والمنهجية

• المراقبة وجمع البيانات:
  • استخدام إنترنت الأشياء لاكتساب البيانات ومشاركتها عبر قواعد بيانات مشتركة.
  • أتمتة الجمع والمعالجة والتشخيص في مختلف القطاعات (الصناعة، الطاقة، الجر الكهربائي، إلخ).
• حلول متسامحة مع الأعطال:
  • تصميم محولات طاقة متسامحة مع الأعطال لتطبيقات متنوعة (الطاقة الشمسية، طاقة الرياح، الطاقة المائية، الشبكة الكهربائية، إلخ).
  • تقليل الاعتماد على الواردات من خلال التطوير المحلي لهذه التقنيات.
• تدقيق الطاقة في الوقت الحقيقي:
  • تحليل البيانات لتقييم جودة الطاقة (التوافقيات، الطاقة التفاعلية، الخسائر الأومية).
  • تحسين استهلاك الطاقة وإطالة عمر المعدات.

التأثيرات والنتائج المتوقعة

• تحسين الموثوقية: المراقبة الاستباقية والحلول المتسامحة مع الأعطال لتقليل وقت التوقف وتكاليف الصيانة.
• تحسين الطاقة: تخفيض فواتير الطاقة وتحسين جودة الطاقة في الشبكات الصناعية.
• الابتكار التكنولوجي: تطوير نماذج أولية لمحولات الطاقة وأنظمة إنترنت الأشياء المكيفة مع الاحتياجات المحلية.
• التعاون والمشاركة: تجميع البيانات والحلول بين الباحثين الجزائريين لتسريع الابتكار.

المراحل الرئيسية للمشروع

• دمج إنترنت الأشياء للتسجيل والتشخيص في بيئة صناعية.
• مشاركة البيانات عبر منصات مخصصة لتعزيز التعاون بين الباحثين.
• تطوير حلول متسامحة مع الأعطال، خاصة لمحولات الطاقة.
• تحسين جودة الطاقة في الشبكات الصناعية.

قطاعات التطبيق

• الطاقات المتجددة: الطاقة الشمسية، طاقة الرياح، الطاقة المائية.
• الصناعة: الجر الكهربائي، إدارة الطاقة، التوافق الكهرومغناطيسي.
• الشبكات الكهربائية: جودة الطاقة، إدارة التوافقيات، تقليل الخسائر.

الهدف الرئيسي

يهدف المشروع إلى تصميم وتحسين وبناء فاصل مغناطيسي قادر على تنقية خامات الحديد التي تحتوي على عناصر غير مغناطيسية. سيقوم هذا الفاصل باستخراج جزيئات الحديد ذات الحبيبات الميكرومترية والخصائص المغناطيسية المختلفة بشكل انتقائي، باستخدام مجال مغناطيسي يتم إنشاؤه بواسطة أسطوانة ذات تكوين خاص.

السياق والمشكلة

غالبًا ما تحتوي خامات الحديد على شوائب غير مغناطيسية (مثل الزنك) تقلل من جودتها وقيمتها السوقية. يتطلب الفصل الفعال للجسيمات المغناطيسية الحديدية (𝜇r >>) من الجسيمات المغناطيسية (𝜇r >>) مجالًا مغناطيسيًا مكيفًا وتكوينًا محسنًا للفاصل. يهدف هذا المشروع إلى معالجة هذا التحدي مع مراعاة القيود التقنية والاقتصادية والتشغيلية.

النهج والمنهجية

• محاكاة مشكلة الفصل:
  • تكييف النماذج الموجودة لمحاكاة الفصل المغناطيسي في السياق المحدد للخام المراد معالجته.
  • إدخال ظروف تشغيل جديدة (حجم الحبيبات، الخصائص المغناطيسية، التركيز، إلخ).
• تحسين الفاصل:
  • التحسين الشامل للفاصل مع مراعاة عدة معلمات:
  • حجم الحبيبات والطبيعة المغناطيسية للجسيمات: حجم وخصائص مغناطيسية للجسيمات المراد فصلها.
  • تكوين المجال المغناطيسي: الشدة، التدرج، وتوزيع المجال المغناطيسي.
  • الجوانب الميكانيكية: سرعة دوران الأسطوانة، معدل التغذية، إلخ.
• تطوير النموذج الأولي:
  • تصميم وبناء نموذج أولي بناءً على نتائج التحسين.
  • الاختبار والتحقق في ظروف حقيقية مع أنواع مختلفة من الخامات.

التأثيرات والنتائج المتوقعة

• التأثير الاقتصادي: تثمين خامات الحديد المحلية من خلال تحسين نقاوتها وبالتالي قيمتها السوقية.
• الابتكار التكنولوجي: تطوير فاصل مغناطيسي مكيف مع الخصائص المحددة للخامات الجزائرية.
• التطبيق الصناعي: نقل التكنولوجيا إلى صناعة التعدين للتنفيذ على نطاق واسع.
• المساهمة العلمية: تقدم المعرفة في مجال الفصل المغناطيسي وتحسين العمليات ذات الصلة.

المراحل الرئيسية للمشروع

• توصيف الخامات وتحديد أهداف الفصل.
• نمذجة ومحاكاة عملية الفصل المغناطيسي.
• تحسين معلمات الفاصل.
• تصميم وبناء النموذج الأولي.
• الاختبار والتحقق في ظروف حقيقية.
• تحليل النتائج وإمكانية التوسع الصناعي.

الهدف الرئيسي

يهدف المشروع إلى تصميم وتطوير عاكس رئيسي عالي الأداء لأنظمة جر المركبات الكهربائية. سيقوم هذا العاكس بتحويل الطاقة المستمرة من البطاريات إلى طاقة متناوبة لتشغيل المحرك الكهربائي، مع التركيز على الكفاءة والموثوقية والتكامل مع مصادر الطاقة المتجددة.

السياق والمشكلة

التنقل الكهربائي هو عنصر أساسي في التحول الطاقوي. العاكس الرئيسي هو عنصر حاسم في المركبات الكهربائية، يؤثر مباشرة على أدائها ومداها وموثوقيتها. يعالج هذا المشروع الحاجة إلى عواكس مطورة محليًا مكيفة مع الظروف المحددة ومتكاملة مع أنظمة الشحن بالطاقة المتجددة.

النهج والمنهجية

• التصميم والمحاكاة:
  • النمذجة المتقدمة لمكونات الإلكترونيات الكهربائية وأنظمة التحكم.
  • محاكاة ظروف التشغيل المختلفة وتحسين معلمات الأداء.
• تطوير النموذج الأولي:
  • تنفيذ التصاميم المحسنة باستخدام مكونات متطورة.
  • دمج أنظمة تبريد متقدمة وآليات حماية.
• الاختبار والتحقق:
  • اختبار شامل تحت ظروف حمل مختلفة وعوامل بيئية.
  • تقييم الأداء من حيث الكفاءة وإدارة الحرارة والموثوقية.

التأثيرات والنتائج المتوقعة

• الابتكار التكنولوجي: تطوير عواكس عالية الأداء مكيفة مع الاحتياجات والظروف المحلية.
• كفاءة الطاقة: تحسين تحويل الطاقة لزيادة مدى المركبة وأدائها.
• التكامل مع الطاقة المتجددة: توافق التصميم مع أنظمة الشحن بالطاقة الشمسية وغيرها من مصادر الطاقة المتجددة.
• التأثير الاقتصادي: تقليل الاعتماد على المكونات المستوردة وتطوير الخبرة المحلية.

المراحل الرئيسية للمشروع

• تحليل المتطلبات وتحديد المواصفات.
• تصميم ومحاكاة طوبولوجيات العاكس.
• تطوير النموذج الأولي والاختبار الأولي.
• التكامل مع المحرك الكهربائي وأنظمة التحكم.
• تحسين الأداء والتحقق.
• التوثيق والتحضير للتصنيع المحتمل.

الهدف الرئيسي

يهدف المشروع إلى معالجة التحديات المتعلقة بشحن بطاريات السيارات الكهربائية وإدارة تخزين الطاقة على متن المركبة مع تقليل وقت الشحن من خلال تحسين محولات التبديل وخصائص البطاريات. بالإضافة إلى ذلك، يقترح المشروع حلاً مستداماً لتلبية الطلب المتزايد على الكهرباء الناتج عن الانتشار الواسع للسيارات الكهربائية من خلال دمج شبكات ذكية تعمل بالطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح).

السياق والتحديات

مع انتشار السيارات الكهربائية، ظهر تحدّيان رئيسيان:

• شحن البطاريات: تقليل وقت الشحن مع تحسين كفاءة تخزين الطاقة على متن المركبة.
• تأثير على شبكة الكهرباء: قد يتطلب أسطول من 5 ملايين سيارة كهربائية ما يصل إلى 5 جيجاوات من الطاقة الإضافية، مما يؤدي إلى ذروة طلب يصعب إدارتها، خاصة في ساعات الذروة (8 صباحاً، 12 ظهراً، 6 مساءً). قد يؤدي ذلك إلى إجهاد الشبكة الكهربائية، مما يتطلب استثمارات ضخمة لمنع عدم الاستقرار وانقطاع التيار.

المنهجية والنهج

• تحسين شحن البطاريات:
  • محولات التبديل: تحسين المحولات لتقليل وقت الشحن مع تعظيم كفاءة الطاقة.
  • خصائص البطاريات: تعديل مواصفات البطاريات لتحسين سعة التخزين وعمرها الافتراضي.
• إدارة تخزين الطاقة على متن المركبة:
  • تطوير أنظمة إدارة الطاقة (BMS) لتحسين استخدام الطاقة المخزنة في المركبات.
• دمج الشبكات الذكية العاملة بالطاقة المتجددة:
  • نقاط تخزين الطاقة: نشر شبكات ذكية تعمل بالطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح) لتلبية ذروة الطلب واستقرار الشبكة الكهربائية.
  • التطبيقات:
  • مناطق الاستراحة: تركيب محطات شحن تعمل بالطاقة الشمسية على طول الطرق، وخاصة الطرق العابرة للصحراء.
  • المناطق النائية: نشر حلول نمطية للمناطق البعيدة عن الشبكة الكهربائية الرئيسية.
• التصميم النمطي لأنظمة الشحن الشمسي:
  • نموذج 15 كيلوواط: مصمم بهيكلية نمطية "سلسلة مركزية" تتكون من وحدات فرعية بقدرة 5 كيلوواط.
  • القدرة على التوسع: إمكانية تكرار الوحدات الفرعية لتحقيق قدرات أعلى (مثلاً 45 كيلوواط مع 9 وحدات فرعية).
  • المزايا:
  • المرونة والتكيف مع الاحتياجات المتزايدة.
  • خفض التكاليف من خلال توحيد الوحدات الفرعية.

الابتكارات والحلول المقترحة

• الشبكات الذكية المتجددة: دمج مصادر الطاقة المتجددة لاستقرار الشبكة الكهربائية وتلبية ذروة الطلب.
• الهيكلية النمطية: تصميم قابل للتوسع والتكيف مع الاحتياجات المستقبلية.
• تحسين المحولات: تقليل وقت الشحن وزيادة كفاءة الطاقة.
• الإدارة الذكية للطاقة: استخدام أنظمة إدارة الطاقة (BMS) لتحسين تخزين واستخدام الطاقة على متن المركبات.

النتائج المتوقعة

• نظام شحن محسّن للسيارات الكهربائية يقلل وقت الشحن ويزيد الكفاءة.
• شبكات ذكية تعمل بالطاقة المتجددة قادرة على تلبية ذروة الطلب واستقرار الشبكة.
• هيكلية نمطية قابلة للتوسع لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة.

التطبيقات والآثار

• السيارات الكهربائية: تحسين المدى وكفاءة البطاريات.
• شبكة الكهرباء: تقليل ذروة الطلب واستقرار الشبكة عبر الشبكات الذكية المتجددة.
• البيئة: المساهمة في التحول الطاقوي عبر دمج مصادر متجددة.
• الاقتصاد: خفض تكاليف البنية التحتية بفضل الهيكلية النمطية.

الهدف الرئيسي

يهدف هذا المشروع إلى تصميم وتطوير معدات معملية تعليمية للتجارب العملية في مواد الهندسة الكهربائية الأساسية والمتخصصة. ستكون هذه النماذج معيارية ومتينة وتشمل ميزات تعليمية مثل الوصول إلى البيانات ومرئياتها لتعزيز التعلم والتعليم.

السياق والتحديات

يعد التدريب العملي أساسياً في الهندسة الكهربائية، لكن المعدات المعملية الحالية غالباً ما تكون باهظة الثمن أو غير مرنة أو قديمة. يقترح هذا المشروع حلاً مفتوح المصدر لإنشاء نماذج نمطية وفعالة من حيث التكلفة ومحسنة تعليمياً مع دمج تقنيات حديثة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ونقش الدوائر الإلكترونية.

المنهجية والنهج

• تصميم المعدات:
  • الوحدات المشمولة: إلكترونيات القوى، الآلات الكهربائية، الكهرومغناطيسية.
  • الامتثال للسلامة: مطابقة للمعايير الدولية للاستخدام الآمن والمستدام.
• النمذجة والتصنيع:
  • التقنيات المستخدمة: الطباعة ثلاثية الأبعاد، النقش بالتحكم الرقمي.
  • مشاركة الملفات: منصات مفتوحة المصدر مثل GitHub.
• التكامل التعليمي:
  • مرئيات البيانات: الوصول إلى المقاييس الأساسية (الجهد، التيار، الطاقة).
  • فيديوهات تعليمية: أدلة لتصميم واستخدام المعدات.
  • ورش العمل: تدريب للمدرسين والطلاب.

الابتكارات والحلول المقترحة

• نهج مفتوح المصدر للتكرار السهل والفعال من حيث التكلفة.
• تصميم نمطي قابل للتكيف مع مستويات تعليمية مختلفة.
• التكامل الرقمي: الطباعة ثلاثية الأبعاد والنقش الرقمي لتقليل التكاليف.
• التعلم النشط: إشراك الطلاب في عمليات التصميم.

النتائج المتوقعة

• مكتبة مفتوحة المصدر للمعدات المعملية التعليمية.
• نماذج مطابقة للمعايير.
• منصة مشاركة (GitHub) تشمل الملفات والأدلة التعليمية.
• مجتمع مستخدمين يساهم في التحسين المستمر.

التطبيقات والآثار

• تحسين ظروف التدريس والتعلم.
• تنمية المهارات العملية وإبداع الطلاب.
• خفض التكاليف للمؤسسات الأكاديمية.
• المساهمة في الابتكار التعليمي وتبادل المعرفة.