نظام توليد الطاقة الحرارية الكهربائية مع التحكم الذكي Runge Kutta: تحليل الأداء باستخدام المعالج في اختبار الحلقة

كمصدر ناشئ للطاقة الكهربائية النظيفة، تُستخدم تقنية توليد الطاقة الحرارية الكهربائية (TEG) في إزالة الحرارة وتوليد الكهرباء كأداة تحسين فعّالة للأجهزة الحرارية التي تستخدم الوقود الأحفوري. تتميز تقنية توليد الطاقة الحرارية الكهربائية بانخفاض كثافة الطاقة، وعادةً ما يكون توزيع حرارتها غير منتظم على الأسطح الموصلة للحرارة. ونتيجةً لعدم انتظام تدفق الحرارة وتلامس الأسطح غير المتجانس، يظهر توزيع غير منتظم لدرجة الحرارة (NTD) على أسطحها، وتصبح مشكلة التحكم بها معقدة، ومتعددة الحلول، وغير خطية، وشديدة الحساسية لظروف التشغيل. يُبسط تنشيط الصمام الثنائي الجانبي لأنظمة توليد الطاقة الحرارية الكهربائية تدفق الطاقة في سلسلة من الوحدات المتصلة على التوالي، مما يُولّد نقاط ذروة متعددة. تفشل التقنيات التقليدية في معالجة هذه المشكلات المتعلقة بتعدد القيم العظمى، مما يُفقدها الكفاءة. لحل هذه المشكلة، تُطبّق خوارزمية تحسين جديدة قائمة على النظام المتكامل للوحدات (SI)، وهي طريقة رانج كوتا (RUN)، كنظام تحكم MPPT. لقياس أداء وحدة التحكم المقترحة، استُخدمت عدة دراسات حالة مُختلفة، بما في ذلك تدرج درجات الحرارة المتغير، وNTD، ودرجة الحرارة العشوائية للملف الحراري على مدار 24 ساعة، والتحقق التجريبي. بالإضافة إلى ذلك، يُجرى تحليل تصنيف MPPT، والتقييم الاقتصادي، والدراسات الإحصائية للمقارنة مع تقنيات التحكم الحديثة الأخرى. وقد حسّن نظام RUN الحد الأدنى لأزمنة التتبع والتثبيت إلى 180 مللي ثانية. أما بالنسبة للتنفيذ الإضافي للأجهزة، فإن التكلفة القصوى للطاقة المُستوية (LCOE) تبلغ حوالي 0.16. ويمكن أن تتجاوز كفاءة تتبع الطاقة لنظام RUN 99% مع تحسينات في حصاد الطاقة بنسبة 6.3%.