• Energy Research

Abstract This paper reviews state of the art maximum power point tracking (MPPT) algorithms for wind energy systems. Due to the instantaneous changing nature of the wind, it is desirable to determine the one optimal generator speed that ensures maximum energy yield. Therefore, it is essential to include a controller that can track the maximum peak regardless of wind speed. The available MPPT algorithms can be classified as either with or without sensors, as well as according to the techniques used to locate the maximum peak. A comparison has been made between the performance of different MPPT algorithms on the basis of various speed responses and ability to achieve the maximum energy yield. Based on simulation results available in the literature, the optimal torque control (OTC) has been found to be the best MPPT method for wind energy systems due to its simplicity. On the other hand, the perturbation and observation (P&O) method is flexible and simple in implementation, but is less efficient and has difficulties determining the optimum step-size.

Les bâtiments représentent une quantité importante de consommation d'énergie, ce qui entraîne des problèmes d'émissions mondiales et de changement climatique. Ainsi, la gestion de l'énergie dans un bâtiment est de plus en plus explorée en raison de son potentiel important de réduction des dépenses globales d'électricité pour les consommateurs et d'atténuation des émissions de carbone. En ligne avec cela, un plus grand contrôle et une optimisation de la gestion de l'énergie intégrée aux ressources énergétiques renouvelables sont nécessaires pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments tout en satisfaisant le confort de l'environnement intérieur. Même si des mesures sont prises pour réduire la consommation d'énergie dans les bâtiments avec plusieurs techniques d'optimisation et de contrôle, certains problèmes restent non résolus. Par conséquent, ce travail fournit un examen complet des méthodes de contrôle conventionnelles et intelligentes en mettant l'accent sur leur classification, leurs caractéristiques, leur configuration, leurs avantages et leurs inconvénients. Cet examen examine de manière critique les différents objectifs et contraintes d'optimisation en ce qui concerne la gestion du confort, la consommation d'énergie et la planification. En outre, la revue décrit les différentes approches méthodologiques des algorithmes d'optimisation utilisés dans la gestion de l'énergie des bâtiments. Les contributions du contrôleur et de l'optimisation dans la gestion de l'énergie des bâtiments avec la relation des objectifs de développement durable (ODD) sont expliquées rigoureusement. Des discussions sur les principaux défis des méthodes existantes sont présentées afin d'identifier les lacunes pour les recherches futures. L'examen fournit des orientations futures efficaces qui seraient bénéfiques pour les chercheurs et les industriels afin de concevoir un contrôleur optimisé efficacement pour la gestion de l'énergie du bâtiment en vue de cibler les ODD. Los edificios representan una cantidad significativa de consumo de energía que conduce a los problemas de las emisiones globales y el cambio climático. Por lo tanto, la gestión de la energía en un edificio se explora cada vez más debido a su importante potencial para reducir los gastos generales de electricidad para los consumidores y mitigar las emisiones de carbono. En línea con ello, se requiere un mayor control y optimización de la gestión energética integrada con los recursos energéticos renovables para mejorar la eficiencia energética del edificio a la vez que se satisface el confort del entorno interior. A pesar de que se están tomando medidas para reducir el consumo de energía en edificios con varias técnicas de optimización y control, algunos problemas siguen sin resolverse. Por lo tanto, este trabajo proporciona una revisión exhaustiva de los métodos de control convencionales e inteligentes con énfasis en su clasificación, características, configuración, beneficios e inconvenientes. Esta revisión investiga críticamente los diferentes objetivos y restricciones de optimización con respecto a la gestión del confort, el consumo de energía y la programación. Además, la revisión describe los diferentes enfoques metodológicos de los algoritmos de optimización utilizados en la gestión energética de los edificios. Se explican de forma rigurosa los aportes del controlador y la optimización en la gestión energética del edificio con la relación de los objetivos de desarrollo sostenible (ODS). Se presentan discusiones sobre los desafíos clave de los métodos existentes para identificar las brechas para futuras investigaciones. La revisión ofrece algunas direcciones futuras efectivas que serían beneficiosas para los investigadores e industriales para diseñar un controlador optimizado de manera eficiente para la gestión de la energía de los edificios hacia la consecución de los ODS. Buildings account for a significant amount of energy consumption leading to the issues of global emissions and climate change. Thus, energy management in a building is increasingly explored due to its significant potential in reducing the overall electricity expenses for the consumers and mitigating carbon emissions. In line with that, the greater control and optimization of energy management integrated with renewable energy resources is required to improve building energy efficiency while satisfying indoor environment comfort. Even though actions are being taken to reduce the energy consumption in buildings with several optimization and controller techniques, yet some issues remain unsolved. Therefore, this work provides a comprehensive review of the conventional and intelligent control methods with emphasis on their classification, features, configuration, benefits, and drawbacks. This review critically investigates the different optimization objectives and constraints with respect to comfort management, energy consumption, and scheduling. Furthermore, the review outlines the different methodological approaches to optimization algorithms used in building energy management. The contributions of controller and optimization in building energy management with the relation of sustainable development goals (SDGs) are explained rigorously. Discussions on the key challenges of the existing methods are presented to identify the gaps for future research. The review delivers some effective future directions that would be beneficial to the researchers and industrialists to design an efficiently optimized controller for building energy management toward targeting SDGs. تمثل المباني كمية كبيرة من استهلاك الطاقة مما يؤدي إلى قضايا الانبعاثات العالمية وتغير المناخ. وبالتالي، يتم استكشاف إدارة الطاقة في المبنى بشكل متزايد بسبب إمكاناته الكبيرة في تقليل نفقات الكهرباء الإجمالية للمستهلكين والتخفيف من انبعاثات الكربون. وتماشياً مع ذلك، يلزم زيادة التحكم في إدارة الطاقة المتكاملة مع موارد الطاقة المتجددة وتحسينها لتحسين كفاءة استخدام الطاقة في المباني مع إرضاء راحة البيئة الداخلية. على الرغم من اتخاذ إجراءات لتقليل استهلاك الطاقة في المباني باستخدام العديد من تقنيات التحسين والتحكم، إلا أن بعض المشكلات لا تزال دون حل. لذلك، يوفر هذا العمل مراجعة شاملة لأساليب التحكم التقليدية والذكية مع التركيز على تصنيفها وميزاتها وتكوينها وفوائدها وعيوبها. تبحث هذه المراجعة بشكل نقدي في أهداف وقيود التحسين المختلفة فيما يتعلق بإدارة الراحة واستهلاك الطاقة والجدولة. علاوة على ذلك، تحدد المراجعة الأساليب المنهجية المختلفة لخوارزميات التحسين المستخدمة في بناء إدارة الطاقة. يتم شرح مساهمات المراقب والتحسين في بناء إدارة الطاقة مع العلاقة بين أهداف التنمية المستدامة (SDGs) بدقة. يتم تقديم مناقشات حول التحديات الرئيسية للطرق الحالية لتحديد الثغرات للبحث في المستقبل. تقدم المراجعة بعض الاتجاهات المستقبلية الفعالة التي ستكون مفيدة للباحثين والصناعيين لتصميم وحدة تحكم محسنة بكفاءة لبناء إدارة الطاقة نحو استهداف أهداف التنمية المستدامة.

Une grave crise énergétique sévit au Yémen depuis des décennies et la plupart de la population n'a pas accès à l'électricité. Cela a nui à la croissance économique, sociale et industrielle du pays. Le Yémen produit de l'électricité principalement à partir de combustibles fossiles, bien qu'il ait un fort potentiel d'énergie renouvelable. Malheureusement, la situation a récemment été aggravée par la guerre continue du pays, qui se poursuit depuis le début de 2015. Elle a eu un impact négatif sur les infrastructures énergétiques du pays, entraînant des pannes de courant. Par conséquent, ce document vise à fournir une perspective actualisée sur la crise énergétique actuelle du Yémen et expliquer ses problèmes clés et ses solutions potentielles.En outre, il examine le potentiel, le développement et l'état actuel des sources d'énergie renouvelables, telles que le solaire, l'éolien, la géothermie et la biomasse.En se basant sur les résultats, le Yémen est l'un des pays les plus riches du monde en termes de lumière solaire et de vitesse du vent, et ces deux ressources sont abondantes dans toutes les régions du pays.En outre, ce document met en lumière la révolution de l'énergie solaire qui a surgi depuis le début de la guerre en raison de la panne complète de l'électricité nationale.En quelques années, l'énergie solaire au Yémen a augmenté sa capacité de 50 fois et est récemment devenue la principale source d'électricité pour la plupart des Yéménites. En outre, le document traite des difficultés et des défis auxquels est confrontée la mise en œuvre de projets d'investissement dans les énergies renouvelables. De nombreuses recommandations pour des améliorations potentielles dans l'utilisation généralisée des énergies renouvelables au Yémen sont également fournies dans ce document. Toutes les idées présentées dans ce document visent à accroître les efforts visant à accroître la production d'énergie renouvelable au Yémen, résolvant ainsi les problèmes de pauvreté énergétique et réduisant les effets environnementaux. L'analyse présentée peut être utilisée comme référence scientifique pour les chercheurs et les entreprises industrielles à la recherche de solutions appropriées pour faire progresser les énergies renouvelables au Yémen. Una grave crisis energética ha asolado Yemen durante décadas, y la mayoría de la población carece de acceso a la electricidad. Esto ha perjudicado el crecimiento económico, social e industrial del país. Yemen genera electricidad principalmente a partir de combustibles fósiles, a pesar de tener un alto potencial de energía renovable. Desafortunadamente, la situación se ha agravado recientemente por la continua guerra del país, que ha estado en curso desde principios de 2015. Ha impactado negativamente en la infraestructura energética del país, lo que ha provocado cortes de energía. Por lo tanto, este documento tiene como objetivo proporcionar una perspectiva actualizada sobre la crisis energética actual de Yemen y explicar sus problemas clave y posibles soluciones. Además, examina el potencial, el desarrollo y el estado actual de las fuentes de energía renovables, como la solar, la eólica, la geotérmica y la biomasa. Sobre la base de los hallazgos, Yemen es uno de los países más ricos del mundo en términos de luz solar y velocidad del viento, y estos dos recursos son abundantes en todas las regiones del país. Además, este documento arroja luz sobre la revolución de la energía solar que ha surgido desde que comenzó la guerra debido a la interrupción completa de la electricidad nacional. hace unos años, la energía solar en Yemen ha aumentado su capacidad en 50 veces y recientemente se ha convertido en la principal fuente de electricidad para la mayoría de los yemeníes. Además, el documento analiza las dificultades y desafíos que enfrenta la implementación de proyectos de inversión en energía renovable. En este documento también se proporcionan numerosas recomendaciones para posibles mejoras en el uso generalizado de energía renovable en Yemen. Se espera que todas las ideas presentadas en este documento aumenten los esfuerzos para aumentar la producción de energía renovable en Yemen, resolviendo así los problemas de la pobreza energética y reduciendo los efectos ambientales. El análisis presentado puede utilizarse como referencia científica para investigadores y empresas industriales que buscan soluciones adecuadas para avanzar en la energía renovable de Yemen. A severe energy crisis has plagued Yemen for decades, and most of the population lack access to electricity.This has harmed the country's economic, social, and industrial growth.Yemen generates electricity mainly from fossil fuels, despite having a high potential for renewable energy.Unfortunately, the situation has recently been compounded by the country's continuing war, which has been ongoing since early 2015.It has impacted the country's energy infrastructure negatively, resulting in power outages.Therefore, this paper aims to provide an updated perspective on Yemen's current energy crisis and explain its key issues and potential solutions.Besides, it examines the potential, development, and current state of renewable energy sources, such as solar, wind, geothermal, and biomass.Based on the findings, Yemen is one of the world's wealthiest countries in terms of sunlight and wind speed, and these two resources are abundant in all regions of the country.In addition, this paper sheds light on the solar energy revolution that has arisen since the war started due to the complete outage of the national electricity.Within a few years, solar energy in Yemen has increased its capacity by 50 times and has recently become the primary source of electricity for most Yemenis.Furthermore, the paper discusses the difficulties and challenges that face the implementation of renewable energy investment projects.Numerous recommendations for potential improvements in Yemen's widespread use of renewable energy are also provided in this paper.All of the ideas presented in this paper are hoped to increase the efforts to grow renewable energy production in Yemen, thereby solving the issues of energy poverty and reducing environmental effects.The presented analysis can be used as a scientific reference for researchers and industrial companies looking for suitable solutions to advance Yemen's renewable energy. ابتليت اليمن بأزمة طاقة حادة منذ عقود، ويفتقر معظم السكان إلى الكهرباء. وقد أضر ذلك بالنمو الاقتصادي والاجتماعي والصناعي للبلاد. وتولد اليمن الكهرباء بشكل رئيسي من الوقود الأحفوري، على الرغم من وجود إمكانات عالية للطاقة المتجددة. لسوء الحظ، تفاقمت الحالة مؤخرًا بسبب الحرب المستمرة في البلاد، والتي استمرت منذ أوائل عام 2015. وقد أثرت سلبًا على البنية التحتية للطاقة في البلاد، مما أدى إلى انقطاع التيار الكهربائي. لذلك، تهدف هذه الورقة إلى توفير منظور محدث حول أزمة الطاقة الحالية في اليمن وشرح قضاياها الرئيسية وحلولها المحتملة. إلى جانب ذلك، تبحث في إمكانات مصادر الطاقة المتجددة وتطورها وحالتها الحالية، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية. بناءً على النتائج، تعد اليمن واحدة من أغنى دول العالم من حيث ضوء الشمس وسرعة الرياح، وهذان الموردان وفيران في جميع مناطق البلاد. بالإضافة إلى ذلك، تسلط هذه الورقة الضوء على ثورة الطاقة الشمسية التي نشأت منذ بدء الحرب بسبب الانقطاع الكامل للكهرباء الوطنية. بعد بضع سنوات، زادت الطاقة الشمسية في اليمن من قدرتها بمقدار 50 ضعفًا وأصبحت مؤخرًا المصدر الرئيسي للكهرباء لمعظم اليمنيين. علاوة على ذلك، تناقش الورقة الصعوبات والتحديات التي تواجه تنفيذ مشاريع الاستثمار في الطاقة المتجددة .كما تقدم هذه الورقة العديد من التوصيات للتحسينات المحتملة في استخدام اليمن للطاقة المتجددة على نطاق واسع. ومن المأمول أن تزيد جميع الأفكار المقدمة في هذه الورقة من الجهود المبذولة لتنمية إنتاج الطاقة المتجددة في اليمن، وبالتالي حل قضايا فقر الطاقة والحد من الآثار البيئية. يمكن استخدام التحليل المقدم كمرجع علمي للباحثين والشركات الصناعية التي تبحث عن حلول مناسبة للنهوض بالطاقة المتجددة في اليمن.