Towards optimizing (BAPV) and (BIPV) applications in educational buildings in Egypt: by aid of (IT) applications validated by real (PV) experimental station
Other Title(s)
نحو منهج لتحسين تطبيقات الخلايا الشمسية (المضافة والمدمجة) في المباني التعليمية بمصر: دراسة حالة: باستخدام تطبيقات تكنولوجيا المعلومات وتحقيقها من محطة تجارب خلايا شمسية
Author
Abd al-Azim, al-Mutazz Billah Jamal al-Din
Source
Journal of Al-Azhar University Engineering Sector
Issue
Vol. 19, Issue 70 (31 Jan. 2024), pp.210-236, 27 p.
Publisher
al-Azhar University Faculty of Engineering
Publication Date
2024-01-31
Country of Publication
Egypt
No. of Pages
27
Main Subjects
Abstract AR
لقد مثلت التهديدات والمخاطر البيئية الراهنة من [التغير المناخي، الاحتباس الحراري، الانبعاثات الغازية الضارة، الأزمات المالية / الاقتصادية العالمية] الدافع القوي والرئيسي لتحول المفهوم العالمي نحو الاعتماد على مصادر الطاقات الجديدة والمتجددة واعتبارها توجه استراتيجي دولي تعقد له المؤتمرات الدورية وتتخذ له القرارات الدولية الملزمة.
وقد تحركت مصر مؤخرا في هذا الاتجاه بخطوات واعدة بزيادة الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة لديها ليرتفع من 2% في عام 2012 لتحقق 22% في عام 22 / 23 وتسعي جاهدة على عدة محاور لتصل بمقدار إنتاجيتها من الكهرباء النظيفة لنسبة 53% من مصادر متجددة بحلول عام 2035، معتمدة في ذلك على مصدر الطاقة الشمسية لديها بصورة رئيسية نظرا لموقعها الجغرافي المتميز-وعليه قد أصبح الاعتماد على نظم الخلايا الشمسية/الكهروضوئية (المضافة والمدمجة) في تصميم أغلفة المباني (المحدثة والجديدة) مصدرا هاما للبحث العلمي والتطوير المعماري المتلازمين ليس فقط لدور هذه الأنظمة النشط (الفعال) بما يضيفه للشبكات / للمباني من طاقة نظيفة منتجة، ولكن أيضا لدوره الإيجابي في توفير الظلال الذاتية والعزل الحراري لغلاف المبني نتيجة (التركيب-الدمج) وما يتبعه من تخلف زمني يساعد على تحسين خصائص الانتقالية الحرارية للفراغات الداخلية ومن ثم تحسين كفاءة الطاقة بخفض استهلاكاتها اليومية.
هذا ويهدف البحث لتطوير (منهج / نموذج / إطار تقييم) بناء على تحليل علمي منهجي لتحسين كفاءة تطبيقات نظم الخلايا الشمسية بأغلفة المباني التعليمية بمصر وفق دراسة مجموعة من البدائل التصميمية بكل عنصر(الأسقف-الواجهات) اعتمادا على أهم العوامل والمتغيرات بهذه النظم: [التوجيه، الموقع، زوايا الميل للألواح، مكان التركيب بالغلاف، ....] وذلك قياسا على دراسة حالة حقيقية لمبني تعليمي قياسي بإحدى الجامعات المصرية-بإقليم القاهرة الكبرى، مع الاستعانة بأدوات محاكاة رقمية لها اعتمادية دولية في نمذجة وتحليل نتائج الاختبارات، مع تأكيد صلاحية وتصحيح النتائج بالاستعانة بمحطة تجارب خلايا كهروضوئية حقيقية موجودة بالموقع.
وباعتبار أن الطاقة التي يتم (اكتسابها / خفضها) هي نتاج حاصل جمع [الطاقة النظيفة المنتجة من النظام والتي يتم ضخها للشبكة + الطاقة التقليدية التي تم توفيرها نظرا للعزل الحراري للغلاف والظلال الذاتية الناتجة عن استخدام النظام مقارنة بالوضع الأساسي]، هذا وتوصل البحث للنتائج التالية: انه بنمذجة الاستخدام الأمثل لنظم الخلايا الشمسية بالأسقف فقط للمبني محل الدراسة يمكن خفض استهلاكات الطاقة بمقدار 37%-بينما في الواجهات تصل إلى: [25% في الواجهات الجنوبية-10% في الواجهات الشرقية-9% بالواجهات الغربية]، وذلك لنفس عدد وحدات الألواح الشمسية– لذا يعتبر الاستثمار في نظم الخلايا الكهروضوئية بالأسقف أفضل نسبيا يليه الواجهة الجنوبية ثم الشرقية.
كما توصل البحث بأنه في حالة الاعتماد على النمذجة المثالية المسبقة لتطبيقات نظم الخلايا الشمسية على غلاف المبني بالكامل (الأسقف + الواجهات الثلاث: الجنوبية-الشرقية-الغربية) قد تصل نسبة الوفر الكلي السنوي للطاقة 81% وربما أكثر، وذلك مقارنة بالاستهلاك الأساسي، ومع التحسين المستمر لكفاءة تطبيق نظم / أنواع الخلايا الشمسية قد نصل به ليكون مبني صفري الطاقة.
Abstract EN
Environmental threats of: [climate changes, green house gasses (GHG) emissions, and economic crisis] led to paradigm shift towards renewable clean energy, which becomes a major strategy.
Egypt taking steps by raising its potentials of renewable energies production from (2%) in 2010 aiming to be (53%) of electricity from renewables by 2035, basically depends on development in solar energy.
photovoltaics (PV) applications become a major approach for solar energy utilization on: (buildings "rooftop" and façades) through two major systems: [building applied photovoltaics (BAPV), and building integrated photovoltaics (BIPV)].
applications of (PV) in buildings have great double impacts; active: of clean energy production, and passive: duo to shading, thermal insulation and time lag effects.
research aims to optimize (PV) applications on: ["rooftop" and façades] to get visible efficient operation according to parameters: [tilt angel, orientation, type of applications] thus, to propose a reliable matrix, that can help: [architects-(PV) developers] in decision making of the most prior of (PV) applications.
depending on research methodology, and by aid of reliable (IT) simulation tools used ("PVSYST"-"energy +"), then validated results by records of experimental (PV) station, found that; optimizing the application of (PV) panels on standard educational building “rooftop”; can save more than (37%) of conventional annual energy consumptions.
otherwise, optimizing the whole application of (PV) panels on both: ["rooftop" and (south, east, and west facades respectively)] can save more than (81%) of "base-case" energy consumptions, which approaches to be a zero net energy educational building (ZNB), by clear source.
American Psychological Association (APA)
Abd al-Azim, al-Mutazz Billah Jamal al-Din. 2024. Towards optimizing (BAPV) and (BIPV) applications in educational buildings in Egypt: by aid of (IT) applications validated by real (PV) experimental station. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector،Vol. 19, no. 70, pp.210-236.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1563462
Modern Language Association (MLA)
Abd al-Azim, al-Mutazz Billah Jamal al-Din. Towards optimizing (BAPV) and (BIPV) applications in educational buildings in Egypt: by aid of (IT) applications validated by real (PV) experimental station. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector Vol. 19, no. 70 (Jan. 2024), pp.210-236.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1563462
American Medical Association (AMA)
Abd al-Azim, al-Mutazz Billah Jamal al-Din. Towards optimizing (BAPV) and (BIPV) applications in educational buildings in Egypt: by aid of (IT) applications validated by real (PV) experimental station. Journal of Al-Azhar University Engineering Sector. 2024. Vol. 19, no. 70, pp.210-236.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1563462
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical references: p. 236
Record ID
BIM-1563462
