مركز البحوث والتطوير

يهدف مركز البحوث والتطوير التابع لهيئة كهرباء ومياه دبي، ضمن مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية، إلى أن يصبح منصة عالمية توفر حلولاً وتقنيات مبتكرة لتعزيز العمليات التشغيلية والخدماتية للهيئة. وتشمل مجالات عمل المركز "الطاقة الشمسية"، و"تكامل الشبكة الذكية"، و"كفاءة الطاقة"، و"المياه". وتستند المجالات الأساسية لعمل المركز على ثلاثة ممكّنات تتمثل في: الثورة الصناعية الرابعة (بما في ذلك الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والروبوتات والطائرات من دون طيار والطباعة ثلاثية الأبعاد والمواد المتقدمة)، وتقنيات الفضاء وتحليلات أنظمة الطاقة. وضمن برنامج هيئة كهرباء ومياه دبي للفضاء "سبيس دي"، يعمل المركز على تطوير عدد من الاستخدامات المتخصصة لشبكة الكهرباء وشبكات المياه.

تضم البنية التحتية لمركز البحوث والتطوير ما يلي:

• مختبرات داخلية للطاقة الشمسية ومختبر التسريع المصطنع للعمر الافتراضي .
• مختبرات خارجية (OTF) للمراقبة المستمرة لأداء الألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الظروف المناخية الفعلية، ومختبر الألواح الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV)، ومرفق لاختبار تنظيف الألواح بالحلول الروبوتية.
• مختبرات تدعم الروبوتات والطائرات بدون طيار، والمواد المتقدمة.
• مختبرات التصنيع بالإضافة، للطباعة ثلاثية الأبعاد بأكثر من ٢٠ مادة مختلفة.
• مجموعة الحوسبة ذات الأداء العالي.
• مختبر تقنيات تخزين الطاقة.
• المشروع التجريبي للهيدروجين الأخضر.
• نظام اختبار التناضح العكسي باستخدام الخلايا الكهروضوئية.
• مختبر إنترنت الأشياء.
• محطة أرضية فضائية لبرنامج هيئة كهرباء ومياه دبي للفضاء (سبيس - دي) وغير ذلك الكثير.

الرؤية والرسالة

يهدف مركز البحوث والتطوير إلى أن يصبح منصة عالمية لتطوير ونشر الحلول المبتكرة في مجال طاقة المستقبل وأنظمة المياه. تتمثل مهمة المركز في دعم مساعي الهيئة من خلال أحدث الأبحاث التطبيقية، لضمان بقاء الهيئة ونظامها البيئي في الطليعة لتقديم خدمات ذات مستوى عالمي بتكلفة فعّالة.

مجالات أنشطة البحوث

بحوث الطاقة الشمسية

يدرس مجال أبحاث الطاقة الشمسية سبلاً عديدة لتحسين تقنيات الطاقة الشمسية الكهروضوئية للتخفيف من آثار الغبار والظروف الصحراوية القاسية على أداء الألواح الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المباني، واختبار اعتماديتها على المدى الطويل وتطوير المعايير المناسبة. يطور برنامج "تقييم مصادر الطاقة الشمسية والتنبؤ" طرقاً للتنبؤ بدقة بالإشعاع الشمسي ومخرجات الطاقة من أجل تحسين التكامل الشامل للطاقة الشمسية في شبكة كهرباء ومياه دبي.

مجال أبحاث المياه

يقوم مجال أبحاث المياه بتقييم وتطوير حلول مستدامة لتحلية المياه وتنقيتها باستخدام الطاقة الشمسية (بتقنية الألواح الكهروضوئية والتناضح العكسي والتناضح الأمامي)، واكتشاف وتقليل الفاقد من نقل المياه، والحد من استخدام الموارد عن طريق تقليل النفايات السائلة شديدة الملوحة.

مجال تكامل الشبكة الذكية

يقوم مجال دمج الشبكة الذكية بتقييم وتطوير الأنظمة التي تسهّل وتحسّن دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة مع الحفاظ على معايير جودة الطاقة. يتضمن ذلك استخدام أنظمة تخزين الكهرباء (التقنيات الكيميائية والحرارية والميكانيكية)، بالإضافة إلى تجميع مصادر الطاقة الموزعة وتخزينها مثل محطات الطاقة الافتراضية وشواحن السيارات الكهربائية.

مجال أبحاث كفاءة الطاقة

يهدف هذا المجال إلى تعزيز التنمية الذكية والمستدامة والحد من الهدر من خلال تحسين كفاءة أنظمة الطاقة (بالتركيز على التبريد)، وتسريع التحول إلى الطاقة النظيفة. تحدد الأعمال البحثية في هذا المجال وتطوِّر وتتحقق من صلاحية الحلول المبتكرة التي تمكّن من استخدام الطاقة بكفاءة وذكاء في البيئة القائمة، توجيه إجراءات تلبية الطلب، تقديم نماذج مفصلة للتنبؤ بالطاقة، وتحسين كفاءة عمليات تحويل الطاقة.

مجال أبحاث الفضاء

مجال أبحاث الفضاء يهدف هذا المجال إلى دعم الهيئة في الاستشعار عن بعد وفي العمليات ذات الصلة، بكفاءة عالية وتكلفة منخفضة باستخدام الأقمار الاصطناعية وإمكانيات المحطات الأرضية. تم تصميم حلول البحوث المتطورة خصيصاً لتلبية احتياجات المؤسسات الخدماتية بما في ذلك مراقبة وحدة التغذية الفرعية الثانوية، وسلامة الأصول وخدمات التنبؤ بالطقس. أطلقت الهيئة قمرها الاصطناعي النانوي "ديوا- سات1 " عام 2022، وكانت أول مؤسسة خدماتية على مستوى العالم تستخدم الأقمار الاصطناعية النانوية لتحسين عمليات وصيانة وتخطيط شبكات الكهرباء والمياه. وتخطط الهيئة لإطلاق قمرها الاصطناعي "ديوا- سات 2" للاستشعار عن بعد في عام 2023.

الثورة الصناعية الرابعة

يتيح هذا المجال البحثي التطوير الفعال للحلول التي تدعم المجالات الأساسية لأعمال الهيئة. يتم استخدام حلول الروبوتات والطائرات بدون طيار لتوفير خدمات الاختبار والصيانة من خلال عمليات غير مأهولة/ذاتية التشغيل عبر سلسلة القيمة للمؤسسة بأكملها (مثل محطات الطاقة الكهروضوئية وفحص وصيانة خطوط النقل). يقوم فريق الذكاء الاصطناعي (AI) بتطوير واختبار ودمج تقنيات الذكاء الاصطناعي لتحسين عمليات الشبكة، والتنبؤ بالطاقة الشمسية على المدى القصير وما إلى ذلك. يتيح إنترنت الأشياء (IoT) تشخيص المراقبة عن بُعد وإدارة الطاقة والأصول باستخدام أجهزة الاستشعار الذكية وتحليلات الذكاء الاصطناعي وقدرات التخزين السحابي. يتمتع فريق المواد المتقدمة بخبرات واسعة في مجال التحليل الاستدلالي العلمي للمواد لاكتشاف الأعطال وتطوير أنظمة تخزين الطاقة المتقدمة (البطاريات والمكثفات الفائقة). ويعمل فريق الطباعة ثلاثية الأبعاد على تطوير قدرات الطباعة ثلاثية الأبعاد لتلبية احتياجات قطع غيار الهيئة واحتياجات النماذج الأولية السريعة. يعمل المركز حالياً على تشغيل 16 نظاماً للطباعة ثلاثية الأبعاد يمكنها استخدام أكثر من 20 مادة تغطي نطاق واسع من التطبيقات ودراسات الحالات داخل هيئة كهرباء ومياه دبي.

مجال تحليل أنظمة الطاقة

تعمل أبحاث تحليل أنظمة الطاقة على تطوير وتطبيق قدرات متقدمة للتقييم التقني والاقتصادي المشترك للتقنيات والأنظمة والسياسات المرتبطة بالطاقة. يقوم مجال البحث هذا بتطوير نماذج الطاقة ونماذج تقييم دورة حياة الأجهزة والمعدات وتقييمات استراتيجية العمل لدعم استعداد الهيئة للمستقبل. كما يقوم بنمذجة وتقييم تشكيلات وتقنيات أنظمة الطاقة الجديدة على المستوى الكلي مع التركيز على الدمج الأمثل من حيث تكلفة أنظمة الطاقة المتجددة واستراتيجيات تطبيق التكنولوجيات الجديدة للطاقة.