التكنولوجيا والتعليم بحلوان تناقش رسالة ماجستير حول تطوير مقرر توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية

كشفت دراسة رسالة ماجستير نوقشت بقسم تكنولوجيا الالكترونيات بكلية التكنولوجيا والتعليم جامعة حلوان، عن " تأثير التحكم بالألواح الشمسية على القدرة الكهربية المولدة وتطبيقاته التربوية لتطوير مقرر توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية بالمدرسة الفنية الصناعية "

تهدف الدراسة الى استخدام برنامج المحاكى MatLab لمحاكاة اللوح الكهروضوئي حيث تم استنتاج المعادلات الرياضية الدقيقة التي تمثل اللوح الكهروضوئي ، وتم تصميم برنامج محاكاة يعتمد على بلوكات الـ Simulink لكى يحاكى اللوح الكهروضوئي وتكون قيم المتغيرات هي درجات الحرارة وكمية الاشعاع وقيم الخرج عبارة عن القدرة الكهربائية والتيار والجهد الكهربائي . يهدف البحث أيضا الى تطوير أحدى مقررات المدارس الفنية الصناعية المتقدمة وذلك من خلال أضافة العديد من المفاهيم والمهارات الخاصة بتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام الالواح الكهروضوئية الى المقرر الحالي بهدف إكساب الطلاب الخريجين مهارات العمل في ذلك المجال الواعد . وبعد تنفيذ التجارب المعملية وعمل الزيارات الميدانية لأحدى المدارس الفنية الصناعية المتقدمة لتطبيق المقرر المطور على عينة من هؤلاء الطلاب ، وجد تجاوب كبير جدا من الطلاب لاكتساب هذه المفاهيم والمهارات الحديثة لرغبتهم في العمل في ذلك المجال بعد التخرج .

أعد الدارسة الباحث/ فليب يوسف نجيب مشرقى  بكلية التكنولوجيا والتعليم برعاية الأستاذ الدكتور/ إبراهيم لطفي عميد كليه التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان ، والأستاذ الدكتور/ وائل إبراهيم أحمد وكيل الكلية للدراسات العليا والبحوث – كلية التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان ، وتحت إشراف كل من أ. د. / أحمد محمد الجارحى أستاذ هندسة الحاسبات والنظم – كلية الهندسة – جامعة حلوان ، و أ. د. / وائل أحمد راضى أستاذ المناهج وطرق تدريس التعليم الصناعى – كلية التربية – جامعة حلوان ، و أ. م. د. / أيمن السيد السيد حجاج أستاذ تكنولوجيا الالكترونيات المساعد – كلية التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان .

وأظهرت الدراسة التي نالها الباحث بتقدير ممتاز بأجماع الآراء بأنه يمكن محاكاة اللوح الكهروضوئى بدقة عالية لاستخدامه في التجارب المستقبلية والاستفادة من نتائج البرنامج في تحليل قيم الخرج المختلفة طبقا للتغيرات الحادثة باستمرار في قيم المؤثرات على اللوح .

وأوضحت الدراسة لــ " صدي البلد " لكى يتم تعظيم الطاقة الكهربائية المولدة من الالواح الكهروضوئية يفضل إنشاء محطات الطاقة الكهربائية التى تعتمد على الالواح الكهروضوئية فى المناطق المصرية الشمالية التى تمتاز بانخفاض درجات الحرارة وازدياد سرعات الرياح .

رابط نتائج الفصل الدراسي الثاني لكلية الخدمة الاجتماعية جامعة حلوان

وأظهرت الدارسة برنامج المحاكاة المبنى على بلوكات Simulink المتوفرة داخل المحاكى MatLab دقة عالية في اعطى نتائج تضاهى الواقع الفعلى ، مما يساعد الباحثين مستقبلا في استخدام ذلك البرنامج في تجاربهم وتوفير الوقت والمهمات المادية لاستنتاج قيم الخرج للوح الكهروضوئي . وأظهرت الدراسة أيضا قابلية كبيرة وفاعلية للمقرر الدراسى المطور لدى طلاب أحدى المدراس الفنية الصناعية المتقدمة بهدف إكسابهم المفاهيم والمهارات الحديثة التي تناقش مجال العمل بتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام الالواح الكهروضوئية .

وفسرت الدراسة:

(1) نتائج برنامج المحاكاة وورقة بيانات لأحد الألواح الكهروضوئي المنتجة من خلال عمل مقارنة بينهما ، وكانت نتيجة المقارنة تطابق بين نتائج البرنامج وورقة البيانات بنسبة تصل 98.5% مما يدل على دقة نتائج البرنامج وفاعليته وصدق نتائجه .

(2) استخدام قيم المتغيرات لمتوسطات درجات الحرارة وكمية الاشعاع لبعض المناطق المصرية كمدخلات لبرنامج المحاكاة ، وتحليل نتائج الخرج من خلال قياس قيم القدرة الكهربائية المولدة والتيار الكهربائي المار باللوح والجهد الكهربائي الواقع بين طرفيه .

(3) كيفية تصميم وبناء مقرر دراسى حديث من خلال عمل اطار عام للمقرر الدراسي مبني على مفاهيم ومهارات جديدة وحديثة تناقش مجال توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الالواح الكهروضوئية ، ثم وضع تخطيط تفصيلى للوحدات الدراسية الجديدة المقترح اضافتها للمقرر الدراسي ، ووضع عدة اختبارات تحصيلية معرفية تقيس المفاهيم المكتسبة ، وكذلك تصميم عدة بطاقات ملاحظة لاداءات المهارية . 
وأتمت الدراسة بأن النتائج المعملية لبرنامج المحاكاة والتطبيقات التى تمت باستخدامه يؤشرون إلى التأثيرات السلبية الشديدة لارتفاع درجات الحرارة على اللوح الكهروضوئي من حيث انخفاض شديد فى كفاءة التوليد ، وانخفاض العمر الافتراضي للوح الكهروضوئي .

التوصيات واقتراحات للعمل في المستقبل:

(1) توصى الدراسة باستخدام برنامج المحاكاة المصمم كوسيلة قياس تحاكى اللوح الكهروضوئي لاستنتاج قيم الخرج نتيجة التغير فى قيم المتغيرات المؤثرة على اللوح ، وأيضا توصى باستخدامه كوسيلة تعليمية فى المدارس الصناعية لشرح تأثير درجات الحرارة وكمية الاشعاع على سلوك اللوح الكهروضوئي .
(2) توصي الدراسة بإنشاء محطات الطاقة الكهربائية التى تستخدم الالواح الكهروضوئية فى المحافظات الشمالية أفضل بكثير من إنشاءها فى المناطق الجنوبية نتيجة للتأثير السلبى الشديد لارتفاع درجات الحرارة على كفاءة التوليد والعمر الافتراضي للوح الكهروضوئي دون النظر للتباين بين كمية الاشعاع بين هذه المناطق لعدم تأثيره على كمية الطاقة المتولدة .

(3) توصى الدراسة باستخدام أدوات البحث التى تم وضعها لتطوير المقرر الدراسى الحالى لطلاب المدرسة الفنية الصناعية المتقدمة بهدف اكساب مفاهيم ومهارات حديثة الخاصة بمجال توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الالواح الكهروضوئية .