الخطة الدراسية للسنة الخامسة – هندسة الطاقة المتجددة
| المقرر | الساعات النظرية | الساعات العملية | المجموع | المقرر | الساعات النظرية | الساعات العملية | المجموع | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الفصل الأول | الفصل الثاني | |||||||
| تصميم المزارع الريحية | 3 | 1 | 4 | الشبكات الكهربائية | 1 | 4 | 5 | |
| تصميم الحقول الشمسية | 3 | 1 | 4 | هندسة التوتر العالي | 1 | 4 | 5 | |
| نظم الطاقة الشمسية الحرارية | 3 | 1 | 4 | طاقة الرياح (2) | 1 | 3 | 4 | |
| الألواح الشمسية الكهروضوئية | 4 | 1 | 5 | النمذجة والأتمتة لنظم الطاقة المتجددة | 1 | 2 | 3 | |
| العنفات الريحية | 4 | 1 | 5 | الطاقة الشمسية (2) | 2 | 4 | 6 | |
| مشروع التخرج | 3 | 1 | 4 | الثقافة الدينية | 1 | 3 | 4 | |
| المجموع | 20 | 6 | 26 | المجموع | 7 | 20 | 27 |
الفصل الأول
1. تصميم المزارع الريحية – WIND 501
الوصف التفصيلي:
مساق متقدم يركز على التصميم الأمثل لمزارع الرياح البرية والبحرية. يشمل تحليل بيانات الرياح طويلة المدى، نمذجة التوزيع الإحصائي للرياح، وتخطيط توزيع التوربينات لتقليل ظلال الرياح (wake effects). يتضمن دراسة تأثير التضاريس، اختيار مواقع التوربينات، وتحليل الجدوى الاقتصادية. يتم استخدام برامج متخصصة مثل WAsP وWindPRO للنمذجة والمحاكاة.
المخرجات التعليمية:
- القدرة على تصميم مزرعة رياح بكفاءة تحويل تصل إلى 45-50%
- تحليل البيانات الريحية باستخدام توزيع ويبل (Weibull distribution)
- تقييم الأثر البيئي والاجتماعي لمشاريع طاقة الرياح
المراجع الأساسية:
- “Wind Energy Handbook” by Tony Burton et al.
- “Wind Farm Layout Optimization” by Andrew Kusiak
المراجع المساعدة:
- “Offshore Wind Energy Technology” by Olimpo Anaya-Lara
- معايير التصميم IEC 61400
2. تصميم الحقول الشمسية – SOLAR 501
الوصف التفصيلي:
تصميم متكامل للحقول الشمسية الكهروضوئية بمختلف تقنياتها (mono-facial, bi-facial, tracking systems). يشمل حساب الإشعاع الشمسي، تحديد زوايا الميل الأمثل، تصميم نظام التثبيت، وحسابات الظل على مدار العام. يتم دراسة تكامل النظام مع الشبكة الكهربائية وتصميم نظام monitoring and control.
المخرجات التعليمية:
- تصميم نظام شمسي بسعة 1-5 ميجاواط
- تحليل الأداء السنوي باستخدام برامج PVsyst وSAM
- حساب عائد الاستثمار وفترة الاسترداد
المراجع الأساسية:
- “Photovoltaic Systems Engineering” by Roger Messenger and Jerry Ventre
- “Solar Engineering of Thermal Processes” by Duffie and Beckman
3. نظم الطاقة الشمسية الحرارية – SOLAR 502
الوصف التفصيلي:
تصميم أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية concentrator and non-concentrator technologies. يشمل دراسة collecors، أنظمة التخزين الحراري، وديناميكا انتقال الحرارة في الأنظمة. يتم تصميم أنظمة للتدفئة والتبريد والتطبيقات الصناعية.
التطبيقات العملية:
- تصميم نظام شمسي حراري للمباني التجارية
- محاكاة أداء النظام تحت ظروف تشغيل مختلفة
المراجع الأساسية:
- “Solar Thermal Energy Systems” by John R. Howell
- “Concentrating Solar Power Technology” by Keith Lovegrove
4. الألواح الشمسية الكهروضوئية – PVSYS 501
الوصف التفصيلي:
دراسة متقدمة لفيزياء الخلايا الشمسية وتقنيات التصنيع. يشمل تحليل خصائص IV curve، تأثير temperature and irradiation، وآليات degradations المختلفة. يتم دراسة أحدث التقنيات مثل PERC، HJT، والتقنيات ثنائية الوجه.
المختبرات:
- قياس كفاءة الخلايا تحت ظروف تشغيل مختلفة
- تحليل thermal imaging لاكتشاف hotspots
المراجع الأساسية:
- “Physics of Solar Cells” by Peter Würfel
- “Solar Cell Device Physics” by Stephen J. Fonash
5. العنفات الريحية – TURB 501
الوصف التفصيلي:
تصميم وتحليل العنفات الريحية من حيث الديناميكا الهوائية، الميكانيكا الإنشائية، وأنظمة التحكم. يشمل دراسة aerofoil sections، تحليل الإجهادات في الشفرات، وتصميم نظام gearbox and generator.
المشاريع:
- نمذجة شفرة توربين باستخدام برنامج QBlade
- تحليل الإجهادات باستخدام ANSYS Mechanical
المراجع الأساسية:
- “Aerodynamics of Wind Turbines” by Martin O. L. Hansen
- “Wind Turbine Design” by David A. Spera
6. مشروع التخرج – GRAD 500
الوصف التفصيلي:
مشروع تصميم متكامل يطبق جميع المعارف المكتسبة خلال سنوات الدراسة. يشمل تحديد المشكلة، جمع البيانات، التصميم التفصيلي، التحليل الاقتصادي، وإعداد تقرير فني متكامل. يتم تشجيع المشاريع التي تقدم حلولاً مبتكرة لتحديات الطاقة المتجددة.
متطلبات المشروع:
- دراسة جدوى فنية واقتصادية
- نمذجة ومحاكاة النظام المقترح
- تحليل الأثر البيئي والاستدامة
الفصل الثاني
1. الشبكات الكهربائية – GRID 501
الوصف التفصيلي:
تحليل متقدم لأنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية مع التركيز على تكامل مصادر الطاقة المتجددة. يشمل دراسة stability analysis، power flow with renewables، وحماية الشبكات الذكية.
الحالات الدراسية:
- تحليل تأثير التذبذبات في إنتاج الطاقة المتجددة على استقرار الشبكة
- تصميم أنظمة حماية للشبكات الهجينة
المراجع الأساسية:
- “Power System Analysis” by John J. Grainger and William D. Stevenson
- “Renewable Energy Integration” by Lawrence E. Jones
2. هندسة التوتر العالي – HVEN 501
الوصف التفصيلي:
دراسة متقدمة لأنظمة الجهد العالي ومتوسط الجهد في مشاريع الطاقة المتجددة. يشمل تصميم محطات التحويل، تحليل العزل الكهربائي، ودراسة تأثير التفريغ الجزئي.
التطبيقات العملية:
- تصميم نظام earthing لمحطة طاقة شمسية
- تحليل coordination العزل في المناطق الصحراوية
المراجع الأساسية:
- “High Voltage Engineering” by M. S. Naidu and V. Kamaraju
- “Electrical Power Systems” by C. L. Wadhwa
3. طاقة الرياح (2) – WIND 502
الوصف التفصيلي:
تطبيقات متقدمة في طاقة الرياح تشمل توربينات الرياح offshore، أنظمة floating foundations، وتقنيات forecasting and prediction.
المشاريع:
- تصميم نظام تأسيس عائم لتوربينات رياح بحرية
- تطوير نموذج للتنبؤ بالإنتاج اليومي
المراجع الأساسية:
- “Offshore Wind Energy” by Johannes Sørensen
- “Wind Resource Assessment” by Michael Brower
4. النمذجة والأتمتة – AUTO 501
الوصف التفصيلي:
نمذجة ومحاكاة أنظمة الطاقة المتجددة باستخدام MATLAB/Simulink وHOMER. يشمل تصميم أنظمة تحكم متقدمة، optimal operation، وenergy management systems.
المخرجات:
- تطوير خوارزميات تحكم ذكية لأنظمة الهجينة
- نمذجة ديناميكية للأنظمة الكهروضوئية والرياحية
المراجع الأساسية:
- “Modeling and Simulation of Renewable Energy Systems” by A. D. Karaoulis
- “Power Electronic Converters” by Narain G. Hingorani
5. الطاقة الشمسية (2) – SOLAR 503
الوصف التفصيلي:
تقنيات متقدمة في الطاقة الشمسية تشمل concentrated PV، solar fuels، وتقنيات storage الحرارية المتقدمة. دراسة الجدوى التقنية والاقتصادية للتقنيات الناشئة.
الأبحاث:
- تحليل أداء أنظمة CPV في المناطق ذات الإشعاع المباشر العالي
- دراسة تقنيات hydrogen production من الطاقة الشمسية
المراجع الأساسية:
- “Concentrator Photovoltaics” by Antonio Luque and Viacheslav Andreev
- “Solar Hydrogen Production” by Francesco Calise
6. الثقافة الدينية – RELG 501
الوصف التفصيلي:
دراسة القيم الإسلامية في الحفاظ على البيئة وترشيد استهلاك الطاقة. يشمل مفهوم الاستخلاف في الأرض، balance، والمسؤولية الأخلاقية للمهندس تجاه المجتمع والبيئة.
المنهج:
- دراسة النصوص الشرعية ذات الصلة بالبيئة والطاقة
- تحليل التحديات البيئية من منظور إسلامي
المراجع الأساسية:
- “الإسلام والبيئة” لعماد الدين خليل
- “الاقتصاد الأخضر في الإسلام” لعبد الله النجار
