نجح طلاب قسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة الإسكندرية، في ابتكار مشروع ضمن مشروعات التخرج الخاصة بهم، ويعتبر من أهم المشروعات الجديدة لإنتاج الكهرباء، خاصة أننا نعيش فى عصر تتوسع فيه المدن سريعًا، ومع تزايد الحاجة إلى حلول الطاقة المستدامة، غالبًا ما تعجز طرق الطاقة المتجددة التقليدية عن تلبية احتياجات المباني الشاهقة، والحل يكمن في أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتكاملة، المصممة خصيصًا للبيئات الحضرية.
وقدم طلاب قسم الهندسة الميكانيكية مشروعا بعنوان “أنظمة توربينات الرياح رأسية المحور معززة ومتكاملة مع الطاقة الشمسية لتطبيقات الأبنية المرتفعة في المناطق الحضرية”، ويقدم المشروع نهجًا فريدًا على عكس الألواح الشمسية التقليدية المثبتة على الأسطح، والتى تكون محدودة من حيث المساحة والكفاءة، يعمل المشروع على تحسين إنتاج الطاقة من خلال الجمع بين توربينات الرياح المحسّنة ديناميكيًا والألواح الشمسية عالية الكفاءة، هذا التكامل يعزز من إنتاج الطاقة في المساحات الحضرية الكثيفة.
وأكد الطلاب، أن الابتكار الرئيسي في المشروع يكمن في تصميم توربينات الرياح، التي تستخدم دوارات توجيه متعددة الاتجاهات لزيادة الكفاءة بشكل كبير بالإضافة إلى ذلك، تحتوى هذه الدوارات على نظام متكامل لالتقاط الطاقة الشمسية يغطي سطحها، مما يساعد فى تسخير الطاقة الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربائية.
وأوضح الطلاب، أنه لا يوجد تكلفة للمشروع نظرًا لإجراء محاكاة فعلية على مبنى من مبانى الكلية.
دراسة الموارد
وأوضح الطلاب، أنه تم دراسة الموارد البيئية والاستهلاكية للمبني من حيث سرعات الرياح واتجاهاتها وأوقات توافرها علي مدار العام وأيضا دراسة موارد الطاقة الشمسية من حيث قوة الإشعاع الشمسي علي مدار العام ودرجة حرارة الجو وكذلك حساب استهلاك المبني من الكهرباء لمعرفة مدي الكمية التي يجب توافرها لتغطية أكبر قدر ممكن من هذا الاستهلاك.
توربينات الهواء
كما أوضح الطلاب، أنه تم تعديل تربينات الهواء باستخدام دوارات توجيه متعددة الاتجاهات لتحسين الكفاءة وزيادة سرعة الهواء، وبالتالي زيادة الطاقة المنتجة من استغلال طاقة الرياح، وتتم هذه الدراسة باستخدام أدوات المحاكاة وميكانيكا الموائع العددية.
الطاقة الشمسية
وقال الطلاب إنه يتم استغلال الطاقة الشمسية عن طريق ألواح شمسية مثبتة أعلى هيكل التربينات، وتستغل كل مساحة السطح، وقد تم حساب أفضل زاوية ميل وأفضل توزيع للألواح لإنتاج اكبر قدر من الطاقه بأقل تكلفة.
الدمج بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية
وركز المشروع على دمج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في نظام واحد يتم تركيبه على سطح مبنى البرامج العلمية الخاصة (SSP)، لتحقيق أعلى كفاءة اقتصادية وتشغيلية، استخدم الفريق برنامج المحاكاة المتخصص HOMER Pro لتقييم وتحديد أفضل سيناريو لتوليد و توزيع الطاقة.
وأظهرت نتائج المحاكاة، أن النظام الهجين المقترح يحقق نسبة تغطية 60.2% من استهلاك المبنى من مصادر متجددة فترة استرداد تكلفة المشروع لا تتجاوز 3.78 سنوات.
كما تم توزيع الألواح الشمسية بعناية على السطح لتقليل التظليل وتعظيم الإنتاج، وتم ربطها مع التوربينات من خلال محول هجين ذكي (Hybrid Inverter) قادر على استقبال الطاقة من كلا المصدرين وتنظيمها بكفاءة.
ويمثل المشروع نموذجًا هندسيًا متكاملًا يمكن تطبيقه على مبانٍ تعليمية أو حكومية آخرى، ويؤكد القدرة في تقديم حلول حقيقية للتحديات الحالية في قطاع الطاقة ويمكن تطوير المشروع بدراسة التعديل الحالي بصورة أكبر وتجربة تعديلات أخري لتوربينات الرياح وأيضا دراسة بعض الترتيبات الأخرى لتركيب الألواح الشمسية.
تصميم معياري قابل للتوسع
ويمكن تطوير النموذج ليكون وحدات معيارية يمكن تركيبها على مراحل حسب الحاجة، لتناسب مبانٍ بأحجام مختلفة.
أنظمة تبريد سلبية للألواح الشمسية: يمكن استغلال تدفق الهواء الناتج عن التوربينات لتبريد الألواح الشمسية، مما يقلل من ارتفاع حرارتها ويحسن كفاءتها، خصوصًا في أوقات الذروة.
– الأثر البيئي ودعم رؤية مصر
يأتي المشروع متوافقًا مع رؤية مصر 2030 لتحقيق التنمية المستدامة، خاصةً في محور البيئة والطاقة، من خلال تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الأحفورية وتقليل انبعاثات الكربون، يسهم هذا النظام في خفض البصمة الكربونية للمباني وتحسين جودة الهواء في المناطق الحضرية ودعم توجه الدولة نحو التحول الأخضر وخلق مدن ذكية منخفضة الانبعاثات كما يُمثل المشروع خطوة فعّالة ضمن الجهود القومية للوفاء بالتزامات مصر في اتفاقية باريس للمناخ، خاصةً من حيث خفض الانبعاثات وزيادة الاعتماد على مصادر الطاقة النظيفة.
وشارك فى تنفيذ المشروع الطلاب محمد محمود النحاس، مصطفي محمد مصطفي ابراهيم ، ياسر محمود محمد محمد ، يوسف احمد علام عبدالاه، يوسف محمد عبدالفتاح احمد وتحت اشراف الدكتور زين الدين الصيرفي والدكتور أنور حجازي.
وأشاد أعضاء هيئة التدريس بتنفيذ المشروع وأفكار ومجهود الطلاب المبذول طوال العام الدراسي وما يحمله المشروع من فكرة مميزة تتطابق مع رؤية الدولة فى توفير وترشيد الطاقة وإيجاد مصادر بديلة للطاقة.
اثناء مناقشة مشروع التخرج
جانب من تنفيذ المشروع
ماكيت للمشروع
