• Energy Research

Le transport et la production d'électricité reposent historiquement sur les moteurs à combustion interne (ICE). Cependant, en raison de l'impact environnemental et de l'inefficacité, des recherches considérables ont été consacrées à l'amélioration de leurs performances. Les carburants alternatifs sont nécessaires en raison des préoccupations environnementales et de l'épuisement des stocks de carburants non renouvelables. Le biodiesel a le potentiel de réduire les émissions et d'améliorer la durabilité par rapport au carburant diesel. Plusieurs chercheurs ont examiné l'utilisation de nanofluides pour augmenter les performances du biodiesel dans les moteurs à combustion interne. En raison de leurs propriétés thermiques et physiques, les nanoparticules dans un fluide hôte améliorent la combustion et l'efficacité du moteur. Cet examen complet examine trois domaines clés pour améliorer l'efficacité de LA GLACE : le biodiesel en tant que carburant alternatif, l'application de nanofluides et l'intégration de l'intelligence artificielle (IA)/apprentissage automatique (ML). L'intégration de l'IA/ML dans le biodiesel infusé de nanoparticules offre des possibilités passionnantes pour optimiser les processus de production, améliorer les propriétés du carburant et améliorer les performances du moteur. Cet article aborde tout d'abord les avantages du biodiesel pour l'environnement et diverses difficultés liées à son utilisation. La revue explore ensuite les effets et les caractéristiques des nanofluides dans les moteurs à circuits intégrés, dans le but de connaître leur impact sur les émissions et les performances du moteur. Après cela, cette revue discute de l'utilisation des techniques AI/ML pour améliorer le processus de combustion biodiesel-nanofluide. Cet article met en lumière les efforts en cours pour rendre la technologie de LA GLACE plus respectueuse de l'environnement et économe en énergie en examinant les recherches actuelles et les modèles émergents dans ces domaines. Enfin, l'examen présente les défis et les perspectives d'avenir du domaine, ouvrant la voie à de futures recherches et améliorations. Históricamente, el transporte y la generación de energía se han basado en los motores de combustión interna (ICE). Sin embargo, debido al impacto ambiental y la ineficiencia, se ha dedicado una considerable investigación a mejorar su rendimiento. Los combustibles alternativos son necesarios debido a las preocupaciones ambientales y al agotamiento de las reservas de combustibles no renovables. El biodiésel tiene el potencial de reducir las emisiones y mejorar la sostenibilidad en comparación con el combustible diésel. Varios investigadores han examinado el uso de nanofluidos para aumentar el rendimiento del biodiésel en motores de combustión interna. Debido a sus propiedades térmicas y físicas, las nanopartículas en un fluido huésped mejoran la combustión y la eficiencia del motor. Esta revisión exhaustiva examina tres áreas clave para mejorar la eficiencia del HIELO: el biodiésel como combustible alternativo, la aplicación de nanofluidos y la integración de inteligencia artificial (IA)/aprendizaje automático (ML). La integración de AI/ML en biodiésel infundido con nanopartículas ofrece interesantes posibilidades para optimizar los procesos de producción, mejorar las propiedades del combustible y mejorar el rendimiento del motor. Este artículo analiza primero los beneficios del biodiésel en relación con el medio ambiente y las diversas dificultades asociadas con su uso. A continuación, la revisión explora los efectos y las características de los nanofluidos en los motores de CI, con el objetivo de conocer su impacto en las emisiones y el rendimiento de los motores. Después de eso, esta revisión analiza la utilización de técnicas de IA/ML para mejorar el proceso de combustión de biodiésel-nanofluido. Este artículo arroja luz sobre los esfuerzos en curso para hacer que la tecnología de HIELO sea más respetuosa con el medio ambiente y eficiente energéticamente al examinar la investigación actual y los patrones emergentes en estos campos. Finalmente, la revisión presenta los desafíos y las perspectivas futuras del campo, allanando el camino para futuras investigaciones y mejoras. Transportation and power generation have historically relied upon Internal Combustion Engines (ICEs). However, because of environmental impact and inefficiency, considerable research has been devoted to improving their performance. Alternative fuels are necessary because of environmental concerns and the depletion of non-renewable fuel stocks. Biodiesel has the potential to reduce emissions and improve sustainability when compared to diesel fuel. Several researchers have examined using nanofluids to increase biodiesel performance in internal combustion engines. Due to their thermal and physical properties, nanoparticles in a host fluid improve engine combustion and efficiency. This comprehensive review examines three key areas for improving ICE efficiency: biodiesel as an alternative fuel, application of nanofluids, and artificial intelligence (AI)/machine learning (ML) integration. The integration of AI/ML in nanoparticle-infused biodiesel offers exciting possibilities for optimizing production processes, enhancing fuel properties, and improving engine performance. This article first discusses, the benefits of biodiesel concerning the environment and various difficulties associated with its usage. The review then explores the effects and characteristics of nanofluids in IC engines, aiming to know their impact on engine emissions and performance. After that, this review discusses the utilization of AI/ML techniques in enhancing the biodiesel-nanofluid combustion process. This article sheds light on the ongoing efforts to make ICE technology more environmentally friendly and energy-efficient by examining current research and emerging patterns in these fields. Finally, the review presents the challenges and future perspectives of the field, paving the way for future research and improvement. اعتمد النقل وتوليد الطاقة تاريخيًا على محركات الاحتراق الداخلي (ICEs). ومع ذلك، بسبب التأثير البيئي وعدم الكفاءة، تم تخصيص أبحاث كبيرة لتحسين أدائها. الوقود البديل ضروري بسبب المخاوف البيئية واستنفاد مخزونات الوقود غير المتجددة. يتمتع الديزل الحيوي بالقدرة على تقليل الانبعاثات وتحسين الاستدامة عند مقارنته بوقود الديزل. قام العديد من الباحثين بفحص استخدام السوائل النانوية لزيادة أداء الديزل الحيوي في محركات الاحتراق الداخلي. نظرًا لخصائصها الحرارية والفيزيائية، تعمل الجسيمات النانوية في السائل المضيف على تحسين احتراق المحرك وكفاءته. تبحث هذه المراجعة الشاملة في ثلاثة مجالات رئيسية لتحسين كفاءة الجليد: الديزل الحيوي كوقود بديل، وتطبيق السوائل النانوية، وتكامل الذكاء الاصطناعي (AI)/التعلم الآلي (ML). يوفر دمج AI/ML في الديزل الحيوي المليء بالجسيمات النانوية إمكانيات مثيرة لتحسين عمليات الإنتاج، وتعزيز خصائص الوقود، وتحسين أداء المحرك. تناقش هذه المقالة أولاً فوائد الديزل الحيوي فيما يتعلق بالبيئة والصعوبات المختلفة المرتبطة باستخدامه. ثم تستكشف المراجعة تأثيرات وخصائص السوائل النانوية في محركات IC، بهدف معرفة تأثيرها على انبعاثات المحرك وأدائه. بعد ذلك، تناقش هذه المراجعة استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي/تعلم الآلة في تعزيز عملية احتراق الديزل الحيوي والسوائل النانوية. تسلط هذه المقالة الضوء على الجهود المستمرة لجعل تكنولوجيا الجليد أكثر ملاءمة للبيئة وكفاءة في استخدام الطاقة من خلال دراسة الأبحاث الحالية والأنماط الناشئة في هذه المجالات. أخيرًا، تعرض المراجعة التحديات والمنظورات المستقبلية للحقل، مما يمهد الطريق للبحث والتحسين في المستقبل.

Abstract Increasing solar and wind power use in existing power systems could create significant technical issues, especially for grids with poor connectivity or stand-alone systems needing more adequate storage capacity. This is due to the unpredictable and intermittent nature of solar and wind power. The intermittent nature of solar and wind resources can be reduced by integrating them optimally, making the entire system more reliable and cost-effective to operate. The advantages and disadvantages of hybrid wind and solar energy integration systems are discussed in this research. The impact of voltage and frequency oscillations and harmonics is amplified in weak grids, affecting both grid-connected and stand-alone systems. This may be fixed by ensuring that hybrid systems are well designed, equipped with cutting-edge quick reaction control capabilities, and optimized. This review offers an overview of existing advances in PV-solar and wind-based hybrid energy systems while exploring potential future developments. Further, this review also provides an overview of the primary studies published on optimum design considerations for compactness, topologies for power electronics, and control. As the global energy environment shifts toward sustainability and resilience, this review helps researchers, policymakers, and industry stakeholders understand, adapt, and enhance PV-solar-wind hybrid energy systems.

Ce travail mène une enquête approfondie qui fournit un aperçu complet des diverses méthodologies de contrôle et des considérations de stabilité relatives aux micro-réseaux. Les micro-réseaux fonctionnent principalement de manière connectée au réseau, mais ils ont la capacité de passer à un fonctionnement autonome en cas d'urgence. Des facteurs tels que la stabilité et le contrôle opérationnel sont d'une importance primordiale dans les deux modes de fonctionnement en raison de considérations telles que la fréquence, la tension, le transfert de puissance optimal et la détection d'îlotage, entre autres. La topologie de contrôle et la stabilité des applications de micro-réseaux et la modélisation des systèmes varient en fonction des applications spécifiques. Cet article élucide les considérations de stabilité associées aux micro-réseaux distants et basés sur les services publics, englobant diverses techniques de contrôle et d'exploitation relatives aux caractéristiques du réseau. Divers éléments, y compris l'analyse des petits signaux, la réponse transitoire et la stabilité de la tension, ont été proposés et leur potentiel d'amélioration a été examiné. Après un examen concis des approches existantes de contrôle des microréseaux documentées dans la littérature, la présente étude se penche sur une analyse de diverses méthodologies pour le contrôle des microréseaux et l'évaluation de la stabilité. Este trabajo lleva a cabo una extensa encuesta que proporciona una visión general completa de diversas metodologías de control y consideraciones de estabilidad relacionadas con las microrredes. Las microrredes funcionan principalmente de una manera conectada a la red, pero poseen la capacidad de pasar a la operación independiente durante situaciones de emergencia. Factores como la estabilidad y el control operativo son de suma importancia en ambos modos de operación debido a consideraciones como la frecuencia, el voltaje, la transferencia óptima de energía y la detección de islotes, entre otros. La topología de control y la estabilidad de las aplicaciones de microrred y el modelado del sistema varían según las aplicaciones específicas. Este documento aclara las consideraciones de estabilidad asociadas con las microrredes remotas y basadas en servicios públicos, que abarcan diversas técnicas de control y operación relacionadas con las características de la red. Se han propuesto varios elementos, incluido el análisis de señales pequeñas, la respuesta transitoria y la estabilidad del voltaje, y se ha examinado su potencial de mejora. Después de un examen conciso de los enfoques de control de microrredes existentes documentados en la literatura, el estudio actual profundiza en un análisis de diversas metodologías para el control de microrredes y la evaluación de la estabilidad. This work conducts an extensive survey that provides a complete overview of various control methodologies and stability considerations pertaining to Microgrids. Microgrids primarily function in a grid-connected manner, but they possess the capability to transition to standalone operation during emergency situations. Factors such as stability and operational control are of paramount importance in both modes of operation due to considerations such as frequency, voltage, optimal power transfer, and islanding detection, among others. The control topology and stability of microgrid applications and system modelling vary depending on the specific applications. This paper elucidates the stability considerations associated with remote and utility-based microgrids, encompassing various control and operation techniques pertaining to network characteristics. Various elements, including small-signal analysis, transient response, and voltage stability, have been proposed and their potential for enhancement has been examined. Following a concise examination of existing microgrid control approaches documented in the literature, the current study delves into an analysis of diverse methodologies for microgrid control and stability assessment. يجري هذا العمل مسحًا شاملاً يوفر نظرة عامة كاملة على منهجيات التحكم المختلفة واعتبارات الاستقرار المتعلقة بالشبكات الصغيرة. تعمل الشبكات الصغيرة في المقام الأول بطريقة متصلة بالشبكة، لكنها تمتلك القدرة على الانتقال إلى التشغيل المستقل أثناء حالات الطوارئ. تعتبر عوامل مثل الاستقرار والتحكم التشغيلي ذات أهمية قصوى في كلا وضعي التشغيل بسبب اعتبارات مثل التردد والجهد ونقل الطاقة الأمثل واكتشاف الجزر، من بين أمور أخرى. تختلف طوبولوجيا التحكم واستقرار تطبيقات الشبكة الدقيقة ونمذجة النظام اعتمادًا على التطبيقات المحددة. توضح هذه الورقة اعتبارات الاستقرار المرتبطة بالشبكات الدقيقة البعيدة والقائمة على المرافق، والتي تشمل تقنيات التحكم والتشغيل المختلفة المتعلقة بخصائص الشبكة. تم اقتراح عناصر مختلفة، بما في ذلك تحليل الإشارات الصغيرة، والاستجابة العابرة، واستقرار الجهد، وتم فحص قدرتها على التحسين. بعد فحص موجز لنهج التحكم في الشبكة الدقيقة الحالية الموثقة في الأدبيات، تتعمق الدراسة الحالية في تحليل المنهجيات المتنوعة للتحكم في الشبكة الدقيقة وتقييم الاستقرار.

Los combustibles alternativos son renovables, sostenibles y abordan las preocupaciones socioeconómicas y ambientales. En esta circunstancia, este trabajo se realiza en dos etapas. La primera etapa del trabajo consiste en la preparación de combustibles mezclados de nanopartículas (NP) mediante la adición de 20, 40 y 60 ppm de partículas de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) en biodiesel de éster metílico de aceite de espuma láctea (DiSOME) utilizando un homogeneizador mecánico y ultrasonido. A continuación, se estudiaron las características de estabilidad de los combustibles biodiésel mezclados con nanopartículas en estado estático. En la siguiente etapa del trabajo, se ha examinado el efecto de los nanofluidos en los atributos de combustión y emisiones de un motor con inyección directa DI de 1 cilindro y 4 tiempos), encendido por compresión CI)que se ejecuta en modo DF-dual-fuel utilizando DiSOME y gas productor de PG. Los resultados de la investigación indicaron que a una carga del 80%, la combustión de DiSOME-PG con 40 ppm de nanopartículas de MWCNT proporcionó un aumento del 5,7% de BTE, una disminución del 23,5% de la opacidad del humo, una disminución del 21,8% de HC, una disminución del 22,4% de CO y un 20,1% de emisiones amplificadas de NOx relacionadas con el mismo mezclador de combustible, pero no con NP. La adición de NP aumentó la HRR - tasa de liberación de calor y la CP - presión del cilindro. Les carburants alternatifs sont renouvelables et durables et répondent aux préoccupations socio-économiques et environnementales. Dans cette circonstance, ce travail se déroule en deux étapes. La première étape du travail consiste à préparer des carburants mélangés à des nanoparticules (NP) en ajoutant 20, 40 et 60 ppm de particules de nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) dans le biodiesel d'ester méthylique d'huile d'écume laitière (DiSOME) à l'aide d'un homogénéisateur mécanique et d'un ultrason. Ensuite, les caractéristiques de stabilité des carburants biodiesel mélangés à des nanoparticules ont été étudiées à l'état statique. Dans la prochaine étape des travaux, l'effet des nanofluides sur les attributs de combustion et d'émissions d'un moteur à injection directe DI à 4 temps à 1 cylindre), allumage par compression CI)qui fonctionne en mode DF-dual-fuel à l'aide de DiSOME et de gaz producteur de PG, a été examiné. Les résultats de l'enquête ont indiqué qu'à 80 % de charge, la combustion de DiSOME-PG avec 40 ppm de nanoparticules de MWCNT a entraîné une augmentation de 5,7 % du BTE, une diminution de 23,5 % de l'opacité de la fumée, une diminution de 21,8 % du HC, une diminution de 22,4 % du CO et une augmentation de 20,1 % des émissions de NOx liées au même mélangeur de carburant, mais pas avec les NP. L'ajout de NP a augmenté le HRR - taux de dégagement de chaleur et la pression du cylindre CP. Alternative fuels are renewable sustainable and address socio-economic and environmental concerns. In this circumstance, this work is conducted in two stages. The first stage of the work involves, the preparation of nanoparticle (NP) blended fuels by adding 20, 40 and 60 ppm of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) particles in dairy scum oil methyl ester (DiSOME) biodiesel using a mechanical homogenizer and ultrasonicator. Then, the steadiness characteristics of nanoparticle–mixed biodiesel fuels were studied under static state. In the next stage of the work, the effect of nanofluids on the attributes of combustion and emissions of aengine with 1-cylinder 4-stroke DI-direct injection),CI-compression ignition)which is run on DF-dual-fuel mode using DiSOME and PG-producer gas, has been examined. Investigation results indicated that at 80% load, DiSOME-PG combustion with 40 ppm of MWCNT nanoparticles provided 5.7% increased BTE, 23.5% decreased smoke opacity, 21.8% decreased HC, 22.4% decreased CO and 20.1% amplified NOx emissions related to the same fuel mixer but not with NPs. Adding NPs increased HRR - heat release rate and CP - cylinder pressure. والوقود البديل مستدام في مجال الطاقة المتجددة ويعالج الشواغل الاجتماعية والاقتصادية والبيئية. في هذه الحالة، يتم تنفيذ هذا العمل على مرحلتين. تتضمن المرحلة الأولى من العمل تحضير الوقود المخلوط بالجسيمات النانوية (NP) عن طريق إضافة 20 و 40 و 60 جزء في المليون من جزيئات الأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNT) في وقود الديزل الحيوي لزيت زبد الألبان (DiSOME) باستخدام مجانس ميكانيكي وموجات فوق صوتية. بعد ذلك، تمت دراسة خصائص ثبات وقود الديزل الحيوي المخلوط بالجسيمات النانوية في حالة ثابتة. في المرحلة التالية من العمل، تم فحص تأثير السوائل النانوية على سمات الاحتراق وانبعاثات المحرك مع الحقن المباشر DI رباعي الأشواط أحادي الأسطوانة)، اشتعال ضغط CI)الذي يتم تشغيله على وضع الوقود المزدوج DF باستخدام غاز DiSOME و PG - producer. أشارت نتائج التحقيق إلى أنه عند تحميل 80 ٪، أدى احتراق DiSOME - PG مع 40 جزء في المليون من الجسيمات النانوية MWCNT إلى زيادة 5.7 ٪ من BTE، و 23.5 ٪ انخفاض شفافية الدخان، و 21.8 ٪ انخفاض HC، و 22.4 ٪ انخفاض CO و 20.1 ٪ انبعاثات أكاسيد النيتروجين المضخمة المتعلقة بنفس خلاط الوقود ولكن ليس مع NPs. إضافة NPs زيادة HRR - معدل إطلاق الحرارة وضغط أسطوانة CP.