تسجيل الدخول

الطاقـــة

مقدمة

حرصت المدينة على أن تشارك بشكل فعال في البحث والتطوير في مجال منظومة توليد الطاقة وتخزينها والاستفادة المثلى منها، تعد الطاقة الشمسية من أهم مصادر الطاقة البديلة، لذا تقوم المدينة بإجراء العديد من البحوث للتوصل إلى حلول تقنية مبتكرة لإنتاج الطاقة الشمسية بكفاءة اقتصادية عالية. كما تساهم المدينة في السعي للاستغلال الأمثل لمصادر الطاقة ولحماية البيئة من نتائج استخدام الطاقة، وإيجاد مصادر بديلة للطاقة، وذلك عن طريق تطوير تقنيات تخزين الطاقة المتجددة، وإيجاد حلول لتوفير الطاقة للمناطق النائية، وتحسين تقنيات الطاقة لتلائم الظروف البيئية القاسية في المملكة.

وتتبنى المدينة كذلك مجالات البحث في أنظمة الطاقة الكهربائية التي تتمثل في مصادر توليد بديلة وتحويل الطاقة وأنظمة التحكم. كذلك يتم العمل على إلكترونيات القوى الكهربائية التي تمثل التقنيات الأساسية في أنظمة تحسين الجهد الكهربائي ورفع معامل القدرة، وعلى التقنيات المتقدمة في القياسات الكهربائية، والتحكم عن بعد مما يعزز دور الشبكات الكهربائية التقليدية والذكية. من جهة أخرى، فإن البحث والتطوير في تقنيات التبريد والتكييف من خلال تحسين المكونات الأساسية لأجهزة التكييف بهدف رفع كفاءة استهلاك الطاقة الكهربائية لتلك الأجهزة يعد من الركائز الأساسية في عمل المعهد.

المشاريع

تستهلك وحدات تكييف الهواء في المملكة خلال موسم الصيف كمية هائلة من الطاقة الكهربائية، حيث تستهلك وحدات تكييف الهواء أكثر من 70 ٪ من القدرة المنتجة من وحدات توليد الكهرباء للمباني ويعود السبب الرئيس إلى طول موسم الصيف وارتفاع درجات الحرارة بشكل حاد. والنظام الأكثر انتشاراً لتكييف الهواء حالياً هو نظام ضغط البخار الميكانيكي الذي يعتمد على مكونات أساسية تتطلب استهلاك نسبة عالية من الكهرباء، تسبب هدراً بنسبة عالية لمصادر الطاقة بالمملكة. وفي المقابل، فإن أنظمة التبريد التبخيري لا تستخدم إلا نسبة قليلة من الطاقة، وهذا من شأنه تقليل نفقات بناء محطات توليد كهرباء جديدة وتكاليف التشغيل لمحطات توليد الكهرباء الحالية، بالإضافة للتقليل من الانبعاثات الملوثة للهواء. ومن الضروري التأكيد على أن صافي استهلاك المياه العذبة من قبل أنظمة التبريد التبخيري أقل من كمية المياه الضرورية لتشغيل محطة توليد الكهرباء المستخدمة لتوليد الطاقة الإضافية المطلوبة لتشغيل وحدات ضغط البخار الميكانيكية. الهدف الرئيس من هذا المشروع هو تصميم وبناء واختبار نظام يتكون من وحدتين: وحدة تبريد تبخيري ثنائي المرحلة، ووحدة التجفيف لرطوبة الهواء، وذلك من أجل تطبيق التبريد التبخيري في المناطق الساحلية (عالية الرطوبة) بالمملكة.
أبرز الإنجازات:

  • البدء في التصميم الأولي لبناء نموذج معملي لنظام تكييف تبخيري باستخدام الطاقة الشمسية.

أُنشئ مصنع إنتاج وتجميع العواكس الكهربائية في القرية الشمسية عام 2016 بالتعاون مع شركة شنت بور الصينية. هذه العواكس الكهربائية المجمعة في مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية بقدرة 30 كيلو واط يمكن استخدامها في المجالات التجارية والحقول الشمسية، ويمكن ربطها مباشرة بالشبكة الكهربائية بنفس الفولت والتردد. العواكس الكهربائية معدة للاستخدام الأمثل على أسطح المدارس والمساجد والحقول الشمسية المتوسطة من 1 ميجا إلى 3 ميجا، وكفاءة العواكس الكهربائية عالية تصل إلى 98%.

تعد العواكس الكهربائية المحلية الصنع منافساً لأمثالها في العالم من حيث الدقة والكفاءة والعمر الافتراضي وجودة القطع المستخدمة. تم تجميع واختبار العواكس الكهربائية في مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية، وتم استخدامها في مشروع شبكات الكهرباء الذكية بالتعاون مع الشركة السعودية للكهرباء، لتعمل بقدرة كهربائية مقدارها 30 كيلوات، ويتم تغذيتها من مجموعة من الألواح الكهروضوئية بجهد مستمر مقداره 635 فولتاً ليعطي جهداً متردداً متوافقاً مع جهد وتردد الشبكة الكهربائية ( 400 فولت، 60 ذبذبة). يخدم هذا المشروع مبادرة التحول الوطني 2030 في الوصول إلى توليد 9 جيجا وات من الطاقة المتجددة.
أبرز الإنجازات:

  • تركيب الجهاز في جامع الحكمة في حي حطين ضمن مشروع الشبكة الذكية.
  • تركيب الجهاز في سوق عكاظ في الطائف.

المتابع الشمسي بنوعيه المحوري والخطي هو جهاز يقوم بتوجيه تقنيات الطاقة الشمسية بجميع أنواعها مثل المجمعات الكهروضوئية عالية التركيز أو الكهروضوئية التقليدية أو المركزات الحرارية نحو قرص الشمس في السماء وبشكل مستمر بهدف زيادة إنتاجية الطاقة.

يهدف هذا المشروع إلى تطوير وتوطين صناعة المتابعات الشمسية داخل المملكة. وقد قام معهد بحوث المياه والطاقة بدراسة جميع تقنيات المتابعات الشمسية بشقيها المحوري والخطي التي تلائم الظروف المناخية والجغرافية بالمملكة للمساهمة في مبادرات التحول الوطني 2020.

صناعة المتابعات الشمسية تماثل جميع الصناعات التي تتكون من الأجزاء البسيطة والمتطورة، حيث يمكن تصميم وتصنيع وتوطين نسبة كبيرة من تلك الأجزاء محلياً. كما يسعى معهد المياه والطاقة بالتعاون مع جهات حكومية داخل المملكة وخارجها للاستفادة من الخبرة العلمية والمهنية لتحقيق هدف هذا المشروع في برامج التحول الوطني.
أبرز الإنجازات:

  • تقييم مصنّعي منصات المتابعات الشمسية محلياً.
  • تحديد التصميم الملائم لمنصات المتابعات الشمسية في أماكن مختلفة من المملكة.
  • تصميم أول نموذج لمنصات المتابعات الشمسية.

بدأ مشروع الشبكة الذكية بتطبيقها في أحد المساجد نتيجة لمذكرة التفاهم بين مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية والشركة السعودية للكهرباء التي وُقعت في 30 يوليو 2015 لإنشاء مركز مشترك للبحث والتطوير في قطاع التوزيع. يهدف المشروع إلى تركيب أنظمة كهروضوئية مربوطة بشبكة الجهد المنخفض لتكون مشروعاً تطبيقياً لمبادرات المدينة والشركة للطاقة المتجددة.

يتكون نطاق المشروع من تصميم وتركيب نظام كهروضوئي على سطح أحد المساجد في مدينة الرياض. حيث تم تصميم وتركيب نظام شمسي كهروضوئي على سطح جامع الحكمة في حي حطين بمدينة الرياض. يتكون النظام من 460 لوحاً شمسياً بقدرة توليد تقدر بـ 124 كيلو وات وبطاقة كلية متوقعة بـ 192 ميغاوات-ساعة سنوياً.

كما يشمل نطاق المشروع تصميم واختبار آلية تحكم مناسبة تلبي متطلبات شبكة التوزيع الكهربائية. إضافة إلى ذلك، تم دراسة جدوى المشروع من حيث التكلفة المحتملة لنظام كهروضوئي متصل بالشبكة، كذلك يعرض المشروع مدى فعالية تكامل الطاقة المتجددة مع شبكة التوزيع. تساعد مخرجات هذا المشروع الشركة السعودية للكهرباء على تحديث شبكة التوزيع من خلال تبني دمج تقنيات الشبكة الذكية بالجهد المنخفض.
أبرز الإنجازات:

  • تصميم نظام ربط كهروشمسي يبلغ 124 كيلووات باستخدام برنامج المحاكاة PVSOL
  • تركيب النظام الكهروضوئي على سطح جامع الحكمة في حي حطين بمدينة الرياض، وربطه بشبكة التوزيع الكهربائية.

يهدف هذا المشروع إلى تطوير خلايا شمسية بخصائص مميزة تستخدم في بناء الألواح الشمسية مما يسهم في رفع كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية. يقوم فريق المشروع بتطوير وحدات الماكروسايكلز نشطة الاكسدة ذات خصائص قوية ومستقرة حرارياً وذات خصائص شبه موصلة لتشكل الأساس للجيل القادم من مواد photo–active المبنية على photovoltaics العضوية.

تتم عملية التطوير خلال طريقتين: الأولى, تهدف إلى تطوير مادة مستقبلة n-type في الخلايا الكهروضوئية العضوية تقوم بتحسين كفاءة استخدام البنية النانوية للطبقات النشطة للخلايا الشمسية. الطريقة الثانية تقوم باستخدام superamolecular عن طريق هلام التجميع الذاتي من أجل الحصول على تركيب نانوي بيني لطبقات الخلايا الشمسية النشطة.

كما يهدف المشروع إلى دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للخلايا الكهروضوئية التي تحكم كفاءة الشحن لهذه الخلايا, بالإضافة إلى دراسة التركيبات الهندسية والبنية الجزيئية لهذه الخلايا. وستشكل الخلايا الكهروضوئية المطورة من خلال هذا المشروع نقلة كبيرة في السعي إلى صنع أنظمة طاقة شمسية ذات كفاءة عالية, مما سيسهم في سعي المملكة لتوطين تقنيات الطاقة المتجددة.
أبرز الإنجازات:

  • تلألؤ ضوئي ملحوظ لم يسبق له مثيل مع محصول كمي من الكوانتم القريب لسلسلة من ماكروسايكلس العضوي.
  • الحصول على فهم أساسي كيميائي وكوانتم لطبيعة هذا التلألؤ الضوئي.
  • تطوير ميكروسايكلس جديدة الربوكس النشطة لإدراجها في الجزيئات المتشابكة ميكانيكيا لفعالية الحصاد الضوئي

يهدف هذا المشروع لتطوير حوافز كهروضوئية من الأقطاب أشباه الموصلة لفصل الماء عن طريق الأشعة الشمسية ومن ثم تركيب تلك الأقطاب بخلية فصل كهروكيميائية لإنتاج الهيدروجين كوقود نقي ومن خلال مصدر طاقة متجدد. بدأ العمل في هذا المشروع مع بداية السنة المالية لعام 2016 م، حيث تم تقسيم المشروع الى ثلاثة أقسام رئيسة.

يتم في القسم الأول تطوير كفاءة فصل الماء بواسطة حوافز ضوئية مكونة من أنابيب ثاني أكسيد التيتانيوم المدعمة بذرات الذهب النانوية لتحسين امتصاص أشعة الضوء المرئية. كما يعمل الباحثون من المدينة وجامعة كامبريدج على تطوير طرق لتحضير الحافز الضوئي وعمل اختبارات قياسية التي بدورها ستؤدي إلى تقييم دقيق لكفاءة الحافز الضوئي.

أما في القسم الثاني للمشروع فيتم تصنيع أقطاب كهروكيميائية مكونة من أنابيب متناهية الصغر من ثاني أكسيد التيتانيوم على سطوح موصلة. أما القسم الثالث فهو يعنى بتصميم خلية الفصل وإمكانية ربط تلك الخلية بأنظمة ومصادر الطاقة الأخرى مثل الخلايا الشمسية وخلايا الوقود.

ونظراً لأن المشروع يهدف إلى الحصول على وقود نظيف من خلال مصادر الطاقة المتجددة وعدم الاعتماد على الوقود الأحفوري، لذا يسعى الفريق البحثي إلى تسجيل براءات اختراع جديدة في هذا المجال تكون داعمة للمملكة في تحقيق رؤية 2030 م.
أبرز الإنجازات:

  • تدريب الباحثين في المشروع في جامعة كامبريدج لمدة شهر على تقنية فصل الماء.
  • الباحثون في طور كتابة عدة أوراق علمية.
  • تم تجهيز المعمل بمفاعل الحافز الضوئي والكهروضوئي.

يهدف هذا المشروع إلى التوسع في التعرف على الفرص الاستثمارية التي يمكن أن يتيحها تطوير منظومة الشّبكة الوطنيّة للطّاقة بدمج أنظمة الطّاقة المتجدّدة في الشّبكة وبناء النماذج الرياضيّة للقطاعات التي سبق إنجازها في المركز بالتعاون مع الشركة السعودية للكهرباء لدعم متخذي القرار في في محاكاة الجوانب الهندسيّة والاقتصاديّة للنظام الكهربائيّ الوطنيّ مكانيًا و زمانيًّا، وإيجاد السّبل المثلى لدمج مولدات الطّاقة المتجدّدة، خاصّة الطّاقة الشّمسيّة، وكيفيّة تطوّر قطاع الإنتاج الكهربائيّ، وشبكات نقل الكهرباء، بشكل يواكب الطّلب الوطنيّ المتزايد للطّاقة الكهربائيّة، وطموح الدّولة بالاستفادة من الطّاقة المتجدّدة لتكون مصدرًا أساسيًّا للكهرباء.

وسيتم التركيز في المشروع على تقيّم الجدوى الاقتصاديّة لدور المملكة كمُصدّر للكهرباء للدّول المجاورة، عن طريق استغلال فائض قدرتها المتاحة خارج فصل الصّيف، حيث يمكن تصدير فائض إنتاج المملكة الكهربائي من الطّاقة المتجدّدة إلى عدد من الدول المجاورة، التي يتزامن حملها الكهربائيّ الذّرويّ مع ذروة إنتاج الطّاقة الشّمسية في المملكة.

أما في القسم الثاني للمشروع فيتم تصنيع أقطاب كهروكيميائية مكونة من أنابيب متناهية الصغر من ثاني أكسيد التيتانيوم على سطوح موصلة. أما القسم الثالث فهو يعنى بتصميم خلية الفصل وإمكانية ربط تلك الخلية بأنظمة ومصادر الطاقة الأخرى مثل الخلايا الشمسية وخلايا الوقود.

وقد تم تقسيم المشروع إلى ثلاثة مباحث رئيسة هي:

  • دمج مصادر الطّاقة المتجدّدة للتقليل من استنزاف مواردنا الطّبيعيّة.
  • دمج عملية التخطيط لاستثمارات الطاقة والمياه و الغاز في إطار واحد.
  • وتنفيذ استثمارات إدارة جانب الطلب وكفاءة الاستخدام.

تعد الطاقة المتجددة بشكل عام والخلايا الشمسية بشكل خاص هي المستقبل الذي يمكن أن يكون بديلاً للنفط أو مكملاً له. يتمثل التحدي الرئيس لإنتاج ‏الخلايا الشمسية بإيجاد مواد جديدة قادرة على تخفيض التكاليف لتكون قادرة على المنافسة مع الطاقة التقليدية. الهدف من هذا المشروع هو تصنيع خلايا ‏شمسية باستخدام مادة البيرفوسكايت ‏‎(perovskite)‎‏ لما لهذا النوع من الخلايا من مميزات من ناحية القدرة على امتصاص الأشعة الشمسية وأيضاً ‏انخفاض تكلفته‎.

في هذا المشروع يتم تطويروتصنيع خلايا شمسية ذات مواصفات عالية الجودة بكفاءة تتجاوز 20٪. كما يتم تطوير هذا النوع من الخلايا تحت الظروف ‏الطبيعية المختلفة. ولتحسين كفاءة هذه الخلايا الشمسية تتم دراسة خواص المواد بشكل مفصل بما في ذلك الخواص الكهربائيه والضوئية والكيميائية وذلك ‏من أجل فهم عمل هذه الخلايا ومن ثم إيجاد أفضل الحلول لزيادة كفاءة استقرار الخلايا‎، والتأكد من استمرار عمل هذه الخلايا الشمسية بشكل فعال يتم دراسة خواصها تحت تأثير الحرارة والضوء مع الوقت، وبهذا الخصوص تم تطوير خلايا ‏شمسية ذات استقرارية عالية عن طريق إضافة مواد غير عضوية للمواد العضوية المكونة لمادة البيرفوسكايت‎.‎ كما أنه من ضمن أهداف المشروع هو تطوير خلايا شمسية خالية من مادة الرصاص وبالكفاءة نفسها بحيث تكون هذه الخلايا صديقة للبيئة. ‏

يهدف هذا المشروع إلى تطوير نظام متعدد المستويات للقدرة الكهربائية وأنظمة التحكم في الجهد الكهربائي، عن طريق التحكم في الطاقة غير الفاعلة (Reactive Power). سيتم التركيز على تصميم شامل لنظام القوى والشبكات الكهربائية الذي سيتم توصيل النظام المتعدد المستويات معه يشمل ذلك النمذجة الرياضية وتحليل المتغيرات الكهربائية. هذا النظام يستخدم في تطبيقات متعددة كتحسين الجهد الكهربائي، وتحسين معامل القدرة، وتقليل الارتعاش في الجهد الكهربائي، وكذلك إزالة آثار الانخفاضات اللحظية فيه. هذه الأمور تسهم – إذا لم يتم حلها – في التقليل من كفاءة الشبكات الكهربائية، وكذلك في الضرر الاقتصادي على المستهلكين نتيجة التلفيات في الأجهزة الكهربائية.

إن من التطبيقات المهمة أيضاً لهذا النظام تحسين الشبكات الكهربائية في المناطق النائية (وكذلك داخل المدن) خاصة إذا وُجِدَ فيها توليد كهربائي بالطاقة المتجددة يحتاج إلى منظم للجهد الكهربائي، وهو ذو أهمية عالية إذا أخذنا في الاعتبار تأثر التوليد الشمسي بعوامل البيئة كالرياح والسحاب. إن تعظيم المحتوى المحلي لمثل هذه الأنظمة يتوافق بشكل مباشر مع رؤية المملكة 2030. سيتم في هذا المشروع إنشاء بنية تحتية معملية متقدمة، علماً أن المشروع يتم العمل فيه بالتعاون مع الشركة السعودية للكهرباء ممثلة بقطاع التوزيع.‏

أبرز الإنجازات:

  • إنهاء الإجراءات القانونية من عقود واتفاقيات ووضع المخطط التفصيلي للمشروع واختيار مواقع التركيبات وفحصها.
  • وضع المواصفات الكهربائية الأولية للنظام المتعدد المستويات.(STATCOM)
  • توقيع اتفاقية مع الشركة السعودية للكهرباء بخصوص المشروع لأهميته في تعظيم المحتوى المحلي وتلبية الطلب الداخلي.

يتم في هذا المشروع بناء نظام لتحليل بيانات العدادات الكهربائية الذكية. في الوقت الراهن أصبحت العدادات الذكية ركناً أساسياً للمنظومة المستقبلية لأنظمة الكهرباء التي تقدم مكاسب للمواطن ولمقدم الخدمة على السواء. وإدراكاً للجانب الوطني، ومن أجل الوصول إلى أهداف رؤية 2030، أعطت الشركة السعودية للكهرباء مشروعات تركيب العدادات الذكية في الأبنية سواء السكنية، أو التجارية، أو الصناعية، أو الحكومية، أهمية قصوى من خلال السعي لتركيب 2,5 مليون عداد في المستقبل القريب، لرفع جودة الخدمة المقدمة والتقليل من تكاليف عمليات التشغيل. وخلق فرص استثمارية وتجارية.

ومن خلال المركز المشترك لأبحاث قطاع التوزيع بين مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية والشركة السعودية للكهرباء، تم تشكيل فريق وطني داخل المدينة للعمل على دراسة الفرص التي سوف تتاح من خلال التوسع في تركيب العدادات الذكية، وأيضاً نقل وتوطين التقنية محلياً. ولذلك فإن هذا المشروع البحثي يأتي ليأطّر ويصمم برمجيات لجمع وتحليل بيانات العدادات الذكية من خلال عمليات تحليل وتطبيقات متقدمة تسهم في تعزيز العملية الاقتصادية لشبكة التوزيع والمساهمة في تحسينها، بالإضافة لخلق فرص تعود بالنفع على المواطن وشركة الكهرباء على حدٍ سواء.

أبرز الإنجازات:

  • إطار عام مطور لبيانات العدادات الذكية يشرف على معالجتها والتحقق من صحتها ومن ثم تخزينها.
  • برنامج مطور يحوي قاعدة بيانات للعدادات الذكية مصنفة ومعالجة من الشوائب والنواقص والتكرار ويحوي التطبيقات المطورة.
  • تطوير تطبيقات: الرسومات البصرية للبيانات، التنبؤ بالحمل على المدى القصير، و إدارة الممتلكات (مثل محولات التوزيع).
  • تطوير تطبيقٍ لمراقبة وتحليل سلوك العميل.

يتم العمل في هذا المشروع على تطوير تقنية نقل الطاقة بطريقة لاسلكية من خلال ثلاثة مسارات متوازية يتم العمل بها في الوقت نفسه.

  • المسار الأول: نقل الطاقة باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في منطقة الموجات القريبة غير المشعة. ويتم ذلك من خلال تصميم حلقات دائرية قابلة لنقل الطاقة من خلال الاقتران المغناطيسي بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال.
  • المسار الثاني: نقل الطاقة باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في منطقة الموجات القريبة المشعة. يتم نقل الطاقة هنا من خلال دائرة كهربائية قابلة لتوليد شعاع كهرومغناطيسي عالي التركيز وغير قابل للتشتت بحيث ينتشر في الجو مثل انتشار شعاع الليزر مما يسمح بنقل الطاقة بكفاءة عالية.
  • المسار الثالث: نقل الطاقة باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في منطقة الموجات البعيدة باستخدام ما يسمى بتقنيات عكس الوقت. حيث تتيح هذه التقنية للمستخدم الذي يحتاج إلى طاقة كهربائية بإرسال رسالة طلب الطاقة إلى محطة إرسال الطاقة التي بدورها سوف تقوم بتحديد موقع المرسل الدقيق ثم تزويده بالطاقة اللازمة لاسلكياً.

يهدف هذا المشروع إلى توطين صناعة الدوائر الإلكترونية العالية التقنية والقابلة للتحكم بالموجات الكهرومغناطيسية مما سيكون له الأثر الكبير في توطين صناعات محورية والمساهمة في تحقيق رؤية المملكة 2030.

أبرز الإنجازات:

  • نشر 3 أوراق علمية.
  • التقديم على براءة اختراع.
  • قبول أحد المعاملين في المشروع في أحد أفضل 10 جامعات لدراسة مرحلة الماجستير.
  • قبول أحد المعاملين في المشروع في أحد أفضل 10 جامعات لدراسة مرحلة الدكتوراه.
  • تصميم وبناء عدة دوائر إلكترونية

يهدف إلى بناء نموذج رياضي دقيق لتوقع استهلاك الكهرباء على المدى القصير والمتوسط في المملكة باستخدام أحدث التقنيات الرياضية كاستخدام خوارزميات تعلم الآلات والتعلم العميق. ويتم التنبؤ باستهلاك الكهرباء عن طريق الاستفادة من بيانات استهلاك الطاقة السابقة والطقس لجميع مناطق المملكة. وتبلغ أهمية المشروع في إمكانية توفير الوقود المستخدم لتوليد الطاقة عن طريق زيادة دقة توقع الاستهلاك، حيث إن زيادة دقة التوقع بنسبة ١٪ يوفر ما يقارب ٣٠٠ مليون ريال سنوياً، ويجنب الانقطاع المفاجئ للكهرباء بسبب الزيادة غير المتوقعة للأحمال. وسوف يتم استخدامه في عملية التشغيل الاقتصادي لوحدات التوليد المنتشرة في المملكة، وكذلك لمعرفة احتياجات الوقود المتوقعة لتلك المولدات خلال السنة القادمة لتفادي نقص الوقود.كما سوف يستبدل النموذج المطور حال اعتماده برامج مطورة خارجياً ليضيف مجموعة من المميزات تواكب الحاجة المحلية بالمملكة، كتحسين التنبؤ باستهلاك الكهرباء خلال العواصف الرملية وارتفاع درجة الحرارة، تأثير مواسم الحج والعمرة على استهلاك الكهرباء، توقع تأثير الإجازات المجدولة وغير المجدولة على استهلاك الكهرباء، والتطرق لتأثير التغيرات في القوانين والمواصفات القياسية في المملكة على مدى السنوات الماضية. كذلك سيوفر منصة تفاعلية لمشغلي مراكز التحكم في الشركة السعودية للكهرباء لاستعراض قراءات التنبؤ المختلفة لاستهلاك الكهرباء بمناطق المملكة.

أبرز الإنجازات:

  • جمع بيانات الطاقة والطقس لجميع مناطق المملكة العربية السعودية ودراستها.
  • تحليل البيانات وإيجاد العلاقة بين مختلف القياسات واستهلاك الكهرباء.
  • بناء نماذج أولية لتوقع استهلاك الكهرباء بنسبة خطأ أقل من ٠.٩٪.

يأتي مشروع محطات توليد الكهرباء ضمن المشروعات المنبثقة من مبادرة توطين ونقل تقنية الطاقة، ويهدف إلى توطين تقنيات محطات توليد الكهرباء بالمملكة من خلال عدد من المسارات وهي:

  • المسار الأول: تطوير محرك يعتمد على الممددات البخارية والغازية المناسبة للتصنيع المحلي، يمكن تشغيل المحرك الجديد بأنواع مختلفة من الوقود بما في ذلك الاستفادة من الحرارة المفقودة والطاقة الشمسية. من المتوقع أن تعادل كفاءة المحرك الجديد كفاءة أفضل محركات الاحتراق الداخلي التجارية مع كمية أقل من الانبعاثات.
  • المسار الثاني: يستهدف تشجيع توطين صناعة قطع غيار محركات توليد الكهرباء عبر مسح احتياجات الجهات الرئيسة ذات العلاقة في مجال الطاقة مثل الشركة السعودية للكهرباء، وأرامكو، وسابك لمعرفة احتياجاتهم من قطع الغيار، ومن ثم دراسة قابلية تصنيع هذه القطع محلياً في المملكة.
  • المسار الثالث: توليد الكهرباء من النفايات باستخدام البلازما الحرارية لتحويل النفايات لغاز الاصطناع الذي يمكنه تشغيل مولد كهربائي مباشرة أو يمكن تحويله لوقود سائل قابل للتخزين والاستخدام في تطبيقات النقل مثل السيارات والطائرات والسفن.

أبرز الإنجازات:

  • إجراء تصاميم ومحاكاة حرارية وميكانيكية لأجزاء من الممدد البخاري باستخدام برامج متقدمة.
  • أجراء مسح لقطع غيار من الشركة السعودية للكهرباء لدراسة إمكانية تصنيعها محلياً "عن طريق مركز الابتكار والصناعة 4".
  • إجراء مسح أدبي للتقنيات المستخدمة في معالجة النفايات بالبلازما والتواصل مع الشركات الموردة.

يهدف المشروع إلى تطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن بالاعتماد على تطوير المواد القائمة على العضوية الفعالة القطب (الجزيئات الصغيرة وبوليمرات التنسيق) لتخزين طاقة أعلى. وتعد البطاريات العضوية القابلة لإعادة الشحن (ORBs) بديلاً جذاباً لبطاريات ليثيوم أيون، وذلك بسبب استخدامها للصوديوم الذي يتوفر بكميات كبيرة وتكلفة منخفضة، علاوة على ذلك تمتلك الأقطاب العضوية قدرة أعلى لتخزين الطاقة بالإضافة إلى أنها غير مضرة للبيئة لعدم احتوائها على أكاسيد المعادن. كذلك فإن استخدام المواد العضوية النشطة للأقطاب له العديد من المزايا الأخرى ومنها سهولة ضبط خصائصها المادية وتجدد الإمدادات لها وسهولة الحصول عليها.

وسيؤدي تطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن بالاعتماد على تطوير المواد القائمة على العضوية الفعالة القطب إلى توليد تكنولوجيا جديدة في المنطقة أكثر ملاءمة للبيئة واستدامة من التكنولوجيات الحالية وهو ما يتوافق مع رؤية المملكة 2030.

يهدف إلى:

  • تطوير سلسلة من ال أو أر بي باستخدام وحدات العضوية الأكسدة النشطة.
  • افتعال واختبار الأجهزة أو أر ب.
  • تطوير مركبات الأقفاص العضوية للبطاريات.

أبرز الإنجازات:

  • توليف وتقييم قدرة التيتراهيدرا القائم على فيولوجين لتكون بمثابة البطاريات القابلة لإعادة الشحن العضوية.
  • تطوير واختبار المعادن العضوية الجديدة القائمة على أساس قفص الكوبالت كبطارية محتملة قابلة لإعادة الشحن.
  • الفهم الكيميائي الشامل لكيفية ارتباط التركيب الجزيئي بأداء البطارية التي تم الحصول عليها.

يهدف هذا المشروع لتطوير نظام لتخزين الطاقة باستخدام بطاريات كلوريد نيكل الصوديوم يتميز بالكفاءة العالية وانخفاض التكاليف بالإضافة للتكيف مع الظروف المناخية للمملكة بشكل آمن ليكون من أكثر التقنيات جاذبية في عملية تخزين الطاقة المتجددة، يساهم إنتاج هذه التقنية محلياً في تحقيق الأهداف الاستراتيجية للطاقة في المملكة العربية السعودية وذلك عن طريق توطين ونقل تقنية تخزين الطاقة وخلق فرص استثمار وعمل تعزز الاقتصاد المحلي مما يتوافق مع رؤية 2030 للمملكة.

يركز هذا المشروع على إنتاج بطاريات كلوريد نيكل الصوديوم (NaNiCl2) بسعة 3 كيلو وات ساعة و اكتساب المهارات اللازمة لتصنيع خلايا البطارية، ومن ثم تطوير تصميم محسن بسعة 15 كيلو وات ساعة مع تخفيض تكاليف الإنتاج و زيادة المتانة من بطاريات كلوريد نيكل الصوديوم و ذلك من خلال استخدام عملية متقدمة في لحام المعدن مع مواد السراميك المستخدمة في صناعة البطارية بالإضافة لتصميم و تطوير نظام متقدم لإدارة البطارية، كما يهدف المشروع أيضاً إلى تصميم وتصنيع أقطاب مسطحة لبطاريات كلوريد نيكل الصوديوم بسماكة أقل مما يتيح زيادة المساحة النشطة وتحسين كفاءة البطارية وزيادة كثافة تخزين الطاقة بها.

أبرز الإنجازات:

  • جمع بيانات الطاقة والطقس لجميع مناطق المملكة العربية السعودية ودراستها.
  • تحليل البيانات وإيجاد العلاقة بين مختلف القياسات واستهلاك الكهرباء.
  • بناء نماذج أولية لتوقع استهلاك الكهرباء بنسبة خطأ أقل من ٠.٩٪.

يهدف هذا المشروع إلى المساعدة في تقليل استهلاك الطاقة الكهربائية وذلك عن طريق الانتقال التدريجي إلى استخدام تقنية الإضاءة ذات الاستهلاك المنخفض عبر تصنيع الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (Light Emitting Diodes) المصنعة من نايتريد الغاليوم في معامل المدينة، وذلك عن طريق إنتاج ضوء أبيض بكفاءة عالية واستهلاك أقل بخمسة أضعاف من الإضاءة التقليدية ودورة حياة تتجاوز 25 ألف ساعة تشغيل، كما أنها تقدم حلولاً عملية وفعالة لمشاكل انخفاض الكفاءة مع زيادة التيار الكهربائي.

تقوم فكرة هذا المشروع على الاستفادة من الخبرات الوطنية علمياً وفنياً التي تم بناءها على مدى الأعوام الماضية وذلك لإنشاء خط تجميع مصغر للصمامات الثنائية الباعثة للضوء وعمل التصاميم لنظم الإضاءة، ثم الاستفادة من مخرجات هذا المشروع تجارياً عن طريق خلق شراكات مع القطاع الخاص في مجال الصناعات المتقدمة وخاصة الضوئيات وبين المؤسسات البحثية الأخرى. ومن ضمن أهداف المشروع التواصل مع الجهات ذات العلاقة للتوعية بأهمية تقليل استهلاك الطاقة الكهربائية وذلك عن طريق الانتقال التدريجي إلى استخدام تقنية الإضاءة ذات الاستهلاك المنخفض والتعريف بمزاياها.

أبرز الإنجازات:

  • دراسة أولية ميدانية لإنارة الحرم المكي ثم تركيب المرحلة الأولى.
  • تكوين فريق عمل مشترك بين شركة تقنية للطاقة ومدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.
  • دارسة احتياجات الأجهزة المعدات في مختبرات مدينة الملك بالعزيز للعلوم والتقنية.
  • تطوير باعثات ضوئية في نطاق الأزرق بكفاءة عالية.