تحلية شمسية دون محول كهربائي
العنوان الرسمي للبراءة
نظام لتحلية المياه يعمل بالطاقة الكهروضوئية (PV) من دون محول للمجتمعات النائية
العنوان الإنجليزي: Converter-free PV-powered water desalination system for remote communities
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تعتمد أنظمة التحلية خارج الشبكة غالبًا على محولات قدرة أو بطاريات أو مولدات ديزل، ما يزيد التكلفة والصيانة وتعقيد التحكم وخطر الأعطال في المجتمعات النائية.
أهميتها
قد يحسن نظام أبسط يعمل بالطاقة الشمسية الوصول إلى المياه العذبة في المواقع الساحلية أو الجافة المعزولة، مع خفض الاعتماد على نقل الوقود وإلكترونيات القدرة المتخصصة.
النهج
يوصل النظام لوحًا كهروضوئيًا مباشرة بسخانات مقاومية قابلة للتبديل ويعيد تهيئة توصيلها على التوالي أو التوازي أو الفصل، بحيث تتبع المقاومة الكهربائية مقاومة نقطة القدرة العظمى للوح مع تغير الإشعاع.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة المجتمعات النائية وبرامج المياه الإنسانية ومطوري البنية التحتية خارج الشبكة وشركات التحلية الشمسية والبلديات ومشغلي المنشآت الساحلية المعزولة.
القيمة المحتملة
تسعى البنية إلى التشغيل عند القدرة العظمى من دون محول DC-DC عبر مطابقة الحمل نفسه، مع عدسات فرينل ومضخة وتوجيه اختياري للبطارية بعد الغليان وتكثيف البخار لدعم التحلية الحرارية.
الخلفية
الخلفية
تقيد محدودية الشبكة ونقل الوقود وقدرة الصيانة تحلية المياه في المناطق النائية. ويمكن للأنظمة الكهروضوئية توفير كهرباء متجددة، لكن تتبع نقطة القدرة العظمى التقليدي يستخدم محولات إلكترونية تزيد التكلفة ونقاط العطل. كما يهدر ربط اللوح مباشرة بسخان ثابت القدرة المتاحة عند تغير الإشعاع. لذلك يغير النهج المفصح عنه مقاومة شبكة السخانات على خطوات لإبقاء اللوح قريبًا من أقصى قدرة أثناء تسخين الماء المالح وغليه.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يقيس مستشعر الضوء الإشعاع ويختار متحكم بين تهيئات مخزنة لأربعة سخانات مغمورة وتسعة مفاتيح، محددًا المقاومة الأقرب إلى RMppt اللحظية للوح. يزود اللوح التيار مباشرة من دون محول. ويحدد مستشعر حرارة الغليان، ويمكن توجيه الفائض إلى بطارية. تضيف عدسات فرينل حرارة شمسية، وتغذي مضخة الماء المالح، ويكثف مكثف البخار إلى ماء عذب.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- التحلية الحرارية خارج الشبكة.
- تسخين المياه شمسيًا في المنشآت النائية.
- أنظمة المياه العذبة للطوارئ والعمل الإنساني.
- أبحاث مطابقة أحمال PV من دون محول.
- إمداد المجتمعات الساحلية الصغيرة بالمياه.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يلغي الحاجة المطالَب بها إلى محول قدرة وسيط.
- يكيف مقاومة السخان مع تغير الإشعاع.
- يستخدم تسخينًا مقاوميًا مباشرًا وحالات تبديل بسيطة.
- يمكنه جمع كهرباء PV مع حرارة شمسية مركزة.
- يشمل وظائف اختيارية للضخ والتخزين والتكثيف.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصفت بنية نظام وشبكة تبديل ومنطق تحكم وعملية تحلية؛ ولم تثبت كفاءة نموذج مقاسة أو إنتاجية المياه العذبة أو جودتها أو الموثوقية الميدانية الطويلة. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم التصميم موردي التحلية المعيارية والطاقة الشمسية خارج الشبكة. ويتطلب التحقق التجاري نموذجًا ميدانيًا وإنتاج الماء العذب ساعيًا وموسميًا وموازين الطاقة واختبار جودة المياه ودراسات التكلس والتآكل وموثوقية المفاتيح والحماية من التشغيل الجاف والسلامة الحرارية وتكلفة دورة الحياة والمقارنة بالبدائل.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C02F1/14معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- B01D1/00الفصل
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- B01D1/0035الفصل
- B01D1/0082الفصل
- B01D5/006الفصل
- C02F1/008معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- C02F1/048معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- C02F1/14معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- F24S10/17مجمعات الحرارة الشمسية؛ أنظمة الحرارة الشمسية
- F24S23/31مجمعات الحرارة الشمسية؛ أنظمة الحرارة الشمسية
- H02J3/32شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- H02J3/38شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- H05B1/0244التسخين الكهربائي؛ مصادر الضوء الكهربائية غير المنصوص عليها في موضع آخر؛ ترتيبات الدوائر لمصادر الضوء الكهربائية
- C02F2103/08معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- C02F2201/009معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- C02F2209/02معالجة المياه أو مياه الصرف أو مياه المجاري أو الحمأة
- H02J2101/25شبكات القدرة الكهربائية؛ ترتيبات أو أنظمة الدوائر لتغذية القدرة الكهربائية أو توزيعها؛ أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية
- H02S99/00توليد القدرة الكهربائية بتحويل الأشعة تحت الحمراء أو الضوء المرئي أو الأشعة فوق البنفسجية، مثل استخدام الوحدات الكهروضوئية [PV]
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد يحيى محمد شلبي
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- التحلية الشمسية
- كهروضوئي
- من دون محول
- نقطة القدرة العظمى
- تسخين مقاومي
- مطابقة الحمل
- المجتمعات النائية
- مياه عذبة
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.