• Energy Research
• 2025-2025close
• Open Access close
• Restricted close
• Open Source close
• Embargo close
• 7. Clean energy close
• 11. Sustainability close

Abstract The Primordial Inflation Explorer (PIXIE) is an Explorer-class mission concept to measure the energy spectrum and linear polarization of the cosmic microwave background (CMB). A single cryogenic Fourier transform spectrometer compares the sky to an external blackbody calibration target, measuring the Stokes I, Q, U parameters to levels ∼200 Jy/sr in each 2.65° diameter beam over the full sky, in each of 300 frequency channels from 28 GHz to 6 THz. With sensitivity over 1000 times greater than COBE/FIRAS, PIXIE opens a broad discovery space for the origin, contents, and evolution of the universe. Measurements of small distortions from a CMB blackbody spectrum provide a robust determination of the mean electron pressure and temperature in the universe while constraining processes including dissipation of primordial density perturbations, black holes, and the decay or annihilation of dark matter. Full-sky maps of linear polarization measure the optical depth to reionization at nearly the cosmic variance limit and constrain models of primordial inflation. Spectra with sub-percent absolute calibration spanning microwave to far-IR wavelengths provide a legacy data set for analyses including line intensity mapping of extragalactic emission and the cosmic infrared background amplitude and anisotropy. We describe the PIXIE instrument sensitivity, foreground subtraction, and anticipated science return from both the baseline 2-year mission and a potential extended mission.

La transferencia de energía no lineal se representa a través de la viscosidad de Foucault y el forzamiento estocástico en el marco del análisis de disolventes. Investigaciones previas estiman la contribución del operador de resolvente mejorado con viscosidad parásita a la transferencia de energía no lineal. El presente artículo estima la contribución del forzamiento estocástico a la transferencia de energía no lineal y demuestra que la contribución del forzamiento estocástico no puede ignorarse. Estos resultados se logran comparando numéricamente el operador de resolvente mejorado con viscosidad parásita y el forzamiento estocástico con la transferencia de energía no lineal en flujos de canales turbulentos. Además, los resultados numéricos indican que los operadores de resolventes compuestos pueden mejorar la predicción de la transferencia de energía no lineal. Le transfert d'énergie non linéaire est représenté par la viscosité tourbillonnaire et le forçage stochastique dans le cadre de l'analyse des résolvants. Des investigations antérieures ont estimé la contribution de l'opérateur résolvant à viscosité de Foucault améliorée au transfert d'énergie non linéaire. Le présent article estime la contribution du forçage stochastique au transfert d'énergie non linéaire et démontre que la contribution du forçage stochastique ne peut être ignorée. Ces résultats sont obtenus en comparant numériquement l'opérateur résolvant à viscosité de Foucault améliorée et le forçage stochastique avec le transfert d'énergie non linéaire dans les écoulements de canaux turbulents. En outre, les résultats numériques indiquent que les opérateurs de résolvant composite peuvent améliorer la prédiction du transfert d'énergie non linéaire. Nonlinear energy transfer is represented through eddy viscosity and stochastic forcing within the framework of resolvent analysis. Previous investigations estimate the contribution of eddy-viscosity-enhanced resolvent operator to nonlinear energy transfer. The present article estimates the contribution of stochastic forcing to nonlinear energy transfer and demonstrates that the contribution of stochastic forcing cannot be ignored. These results are achieved by numerically comparing the eddy-viscosity-enhanced resolvent operator and stochastic forcing with nonlinear energy transfer in turbulent channel flows. Furthermore, the numerical results indicate that composite resolvent operators can improve the prediction of nonlinear energy transfer. يتم تمثيل نقل الطاقة غير الخطية من خلال اللزوجة الدوامية والتأثير العشوائي في إطار التحليل المحلل. تقدر التحقيقات السابقة مساهمة مشغل المحلول المعزز بالدوامة واللزوجة في نقل الطاقة غير الخطية. تقدر هذه المقالة مساهمة التأثير العشوائي في نقل الطاقة غير الخطية وتوضح أنه لا يمكن تجاهل مساهمة التأثير العشوائي. يتم تحقيق هذه النتائج من خلال المقارنة العددية لمشغل المحلول المحسن باللزوجة الدوامية والتأثير العشوائي مع نقل الطاقة غير الخطية في تدفقات القنوات المضطربة. علاوة على ذلك، تشير النتائج العددية إلى أن مشغلي المحلول المركب يمكنهم تحسين التنبؤ بنقل الطاقة غير الخطية.

Gas turbine (GT) power plants operating in arid climates suffer a decrease in output power during the hot summer months because of insufficient cooling. Cooling the air intake to the compressor has been widely used to mitigate this shortcoming. An energy analysis of a GT Brayton cycle coupled to a refrigeration cycle shows a promise for increasing the output power with a little decrease in thermal efficiency. A thermo-economics algorithm is developed and applied to an open cycle, Hitachi MS700 GT plant at the industrial city of Yanbu by the Red Sea in the Kingdom of Saudi Arabia. Result shows that the enhancement in output power depends on the degree of chilling the air intake to the compressor (a 12 - 22 K decrease is achieved). For this case study, maximum power gain ratio (PGR) is 15.46%, at a decrease in thermal efficiency of 12.25%. The cost of adding the air cooling system is also investigated and a cost function is derived that incorporates time-dependent meteorological data, operation characteristics of the GT and the air intake cooling system and other relevant parameters such as interest rate, lifetime, and operation and maintenance costs. The profit of adding the air cooling system is calculated for different electricity tariff.

The development of assistive lower-limb exoskeletons gains prominence for human load-carrying augmentation. Hydraulic transmission has attractive hydrostatic features and lower inertia at the end of human limbs. However, few hydraulic lower-limb exoskeletons were developed with low energy consumption and light weight. In this article, we introduce HyExo, a quasi-passive hydraulic exoskeleton that is built on a lightweight rotary cage valve (RCV) block with a fast response and low energy consumption of 1.55 W. Based on the RCV block, we propose an optimization-based regulator for joint energy distribution to harvest and release the hydraulic energy among joints during the stance phase. The interaction force model and control of the novel nonanthropomorphic structure are presented and evaluated. The load-supporting effect was investigated and validated through human subject experiments. The results show that with an assisting fluid pressure of 2.5 MPa, HyExo can transfer a mean force of 237 N to the ground. Meanwhile, the impact of wearing HyExo on gait is analyzed. The metabolic expenditure test shows that HyExo can slow the increasing rate in metabolic cost as load increases. Compared with a regular backpack, walking with HyExo to carry 30 kg of weight reduces wearers' metabolic energy expenditure by 7.8%.

La présente recherche étudie la viabilité technico-économique de deux cas de systèmes énergétiques hybrides pour des solutions énergétiques durables dans une zone urbaine connue pour son ensoleillement abondant. Ces cas impliquent des combinaisons de photovoltaïque (PV) et de biomasse, avec des composants supplémentaires tels qu'un électrolyseur et une pile à combustible (FC). Le cas 1 comprend le PV/biomasse/électrolyseur, tandis que le cas 2 comprend le PV/biomasse/pile à combustible/électrolyseur/batterie, visant à produire de l'électricité et de l'hydrogène. Cet article a analysé les demandes d'énergie industrielle pendant les périodes hors saison, de mi-saison et de haute saison. Le système optimal pour le cas 2 est le plus fiable avec un panneau photovoltaïque de 23645 kW, un générateur de biogaz de 3800 kW, un convertisseur de 3821 kW, une pile à combustible de 250 kW, un électrolyseur de 600 kW, un réservoir de stockage d'hydrogène de 600 kg (Htank) et un système de secours de 30 batteries avec une stratégie d'envoi CC pour les consommateurs hors saison. Pour les utilisateurs en haute saison, le système dispose de 23789 kW de panneaux photovoltaïques, de 3800 kW de générateurs de biogaz, de 3861 kW de convertisseurs, de 250 kW de FC, de 1000 kW d'électrolyseur, de 1000 kg de Htank et de 30 batteries de réserve avec un plan d'expédition LF. Les résultats de la recherche suggèrent que l'utilisation de PV/biomasse/FC/électrolyseur/batterie est une stratégie plus réalisable et économique en raison des avantages du système. L'augmentation estimée du LCOE a été causée par la hausse du taux d'actualisation et des prix du carburant. La presente investigación investiga la viabilidad tecno-económica de dos casos de sistemas de energía híbrida para soluciones energéticas sostenibles en una zona urbana conocida por su abundante luz solar. Estos casos involucran combinaciones de energía fotovoltaica (PV) y biomasa, con componentes adicionales como un electrolizador y una celda de combustible (FC). El caso 1 comprende PV/biomasa/electrolizador, mientras que el caso 2 incluye PV/biomasa/pila de combustible/electrolizador/batería, con el objetivo de producir electricidad e hidrógeno. Este documento analizó las demandas de energía industrial en los períodos de temporada baja, media y alta. El sistema óptimo para el caso 2 es el más fiable con un panel fotovoltaico de 23645 kW, un generador de biogás de 3800 kW, un convertidor de 3821 kW, una pila de combustible de 250 kW, un electrolizador de 600 kW, un tanque de almacenamiento de hidrógeno de 600 kg (Htank) y un sistema de respaldo de 30 baterías con una estrategia de envío de CC para consumidores fuera de temporada. Para los usuarios de temporada alta, el sistema cuenta con 23789 kW de paneles fotovoltaicos, 3800 kW de generadores de biogás, 3861 kW de convertidores, 250 kW de FC, 1000 kW de electrolizador, 1000 kg de Htank y 30 bancos de salas de respaldo de baterías con un plan de despacho LF. Los resultados de la investigación sugieren que la utilización de PV/biomasa/FC/electrolizador/batería es una estrategia más factible y económica debido a los beneficios del sistema. El aumento estimado en el LCOE fue causado por el aumento de la tasa de descuento y los precios del combustible. The present research investigates the techno-economic viability of two cases of hybrid energy systems for sustainable energy solutions in an urban area known for its abundant sunlight. These cases involve combinations of photovoltaic (PV) and biomass, with additional components such as an electrolyzer and fuel cell (FC). Case 1 comprises PV/biomass/electrolyzer, while Case 2 includes PV/biomass/fuel cell/electrolyzer/battery, aiming to produce electricity and hydrogen. This paper analyzed industrial power demands across off-season, middle-season, and peak-season periods. The optimal system for case 2 is the most reliable one with a 23645-kW PV panel, a 3800-kW biogas generator, a 3821-kW converter, a 250-kW fuel cell, a 600-kW electrolyzer, a 600-kg hydrogen storage tank (Htank), and a 30-battery backup system with a CC send-off strategy for off-season consumers. For peak-season users, the system has 23789-kW of PV panels, 3800-kW of biogas generators, 3861-kW of converters, 250-kW of FC, 1000-kW of electrolyzer, 1000-kg of Htank, and 30 battery backup room banks with an LF dispatch plan. The research findings suggest that utilizing PV/biomass/FC/electrolyzer/battery is a more feasible and economical strategy due to system benefits. The estimated increase in the LCOE was caused by the rising discount rate and fuel prices. يبحث البحث الحالي في الجدوى التقنية والاقتصادية لحالتين من أنظمة الطاقة الهجينة لحلول الطاقة المستدامة في منطقة حضرية معروفة بأشعة الشمس الوفيرة. تتضمن هذه الحالات مجموعات من الخلايا الكهروضوئية (PV) والكتلة الحيوية، مع مكونات إضافية مثل المحلل الكهربائي وخلية الوقود (FC). تشتمل الحالة 1 على PV/الكتلة الحيوية/المحلل الكهربائي، بينما تتضمن الحالة 2 PV/الكتلة الحيوية/خلية الوقود/المحلل الكهربائي/البطارية، بهدف إنتاج الكهرباء والهيدروجين. حللت هذه الورقة متطلبات الطاقة الصناعية خلال فترات غير الموسم والموسم المتوسط وموسم الذروة. النظام الأمثل للحالة 2 هو الأكثر موثوقية مع لوحة PV 23645 - kW، ومولد غاز حيوي 3800 - kW، ومحول 3821 - kW، وخلية وقود 250 - kW، ومحلل كهربائي 600 - kW، وخزان تخزين هيدروجين 600 - kg (Htank)، ونظام نسخ احتياطي 30 بطارية مع استراتيجية إرسال CC للمستهلكين خارج الموسم. بالنسبة لمستخدمي موسم الذروة، يحتوي النظام على 23789 كيلو واط من الألواح الكهروضوئية، و 3800 كيلو واط من مولدات الغاز الحيوي، و 3861 كيلو واط من المحولات، و 250 كيلو واط من FC، و 1000 كيلو واط من المحلل الكهربائي، و 1000 كجم من Htank، و 30 بنك غرفة بطارية احتياطية مع خطة إرسال LF. تشير نتائج البحث إلى أن استخدام الكهروضوئية/الكتلة الحيوية/FC/المحلل الكهربائي/البطارية هو استراتيجية أكثر جدوى واقتصادية بسبب فوائد النظام. كانت الزيادة المقدرة في LCOE ناتجة عن ارتفاع معدل الخصم وأسعار الوقود.

International audience; The wind energy, as a kind of renewable energy resources, has the potential to replace traditional fossil fuels. However, its intermittent power output can incur frequency instability due to the instantaneous unbalance between power generation and load demand. To smooth the penetration of wind energy, this paper presents a robust cooperative load frequency control (LFC) strategy for multi-area power systems, which is a hierarchical control approach. For the low-level wind turbine control, this paper adopts model predictive control (MPC) method to achieve the rated wind power tracking. In the meantime, an improved event-triggered scheme (ETS) considering multiple historic released signals is employed to relieve the computational burden of MPC. For the high-level cooperative LFC, this paper incorporates the robust performance index in the control synthesis to suppress the impact of intermittent wind power on frequency stability. In addition, to address the underlying shift of the steady-state operating point caused by the intermittent wind power supply, this paper improves the commonly used small-signal LFC model by adding an uncertain matrix, which reasonably explains the possible change of system parameters and extends the applicability of the traditional LFC model. Simulations are done on a four-area power system, and the results verify the efficacy of the presented event-triggered scheme and the robust cooperative LFC approach. Note to Practitioners —To promote the penetration of wind energy into power systems, this work explores a robust cooperative LFC approach under multi-agent structure to ensure the stability of the system, aiming at extending the applicability of existing approaches. The proposed approach is hierarchical. At the rated wind power tracking level, the MPC is employed to handle constraints associated with actuating devices, such as heterogeneous convertors. Simultaneously, an improved ETS considering multiple historic triggered signals is integrated in the MPC to reduce the computational burden. At the power system level, the robust performance index is incorporated in the control design to smooth the impacts of intermittent wind power on frequency stability. Additionally, the study accounts for the potential shift of the steady-state operating point and improves the traditional small-signal LFC model by adding an uncertain matrix, which can better explain the variation of system parameters and is more applicable in practical power system engineering. Simulation results demonstrate that the proposed robust cooperative LFC approach can effectively maintain the system frequency within the admissible range under the high penetration of wind energy, whereas the traditional PI controller falls short in this regard.

En la industria de la salud remota, el análisis de datos denota la computarización de la recopilación, el procesamiento y la exploración de datos complicados para adquirir percepciones más finas y validar a los profesionales de la salud para que tomen decisiones familiares. Los conceptos básicos de la atención médica en la era moderna son desafíos vitales específicamente en los países en desarrollo debido a la escasez de hospitales y profesionales médicos difíciles. Como los sistemas difusos han reformado varias áreas de trabajo, la salud también lo ha aprovechado al máximo. En este documento, el propósito del estudio es introducir un control remoto novedoso e inteligente sistema de atención médica basado en tecnologías modernas como Internet de las cosas (IoT) y sistemas difusos neutrosóficos para garantizar un análisis de datos preciso con menos tiempo y consumo de energía. En este estudio, se diseña un método novedoso llamado análisis de datos difusos neutrosóficos Shapiro Wilk (BO-SWNF) basado en Blinder Oaxaca para atención médica remota. La recopilación de datos se realiza con el conjunto de datos WESAD. Los datos duplicados son eliminados por el modelo de preprocesamiento basado en regresión lineal Blinder Oaxaca. Con la aplicación de la función Blinder Oaxaca, se mejora la eficiencia energética. Finalmente, el algoritmo difuso neutrosófico Shapiro Wilk se aplica para garantizar un análisis de datos sólido. El experimental los resultados del BO-SWNF propuesto contemplan los datos para una mejor comprensión de la distribución de atributos. El resultado se lleva a cabo mediante el uso de la aplicación PYHTON para analizar la detección de estrés con el conjunto de datos WESAD. El método BO-SWNF propuesto logró un análisis de datos preciso general del 12% con un tiempo mínimo que garantiza una mejora del 56% y minimiza el consumo de energía en un 54%. Dans l'industrie de la santé à distance, l'analyse des données dénote l'informatisation de la collecte, du traitement et de l'exploration de données compliquées pour acquérir des perceptions plus fines et valider les professionnels de la santé pour prendre des décisions familières. Les bases des soins de santé à l'ère moderne sont des défis vitaux, en particulier dans les pays en développement, en raison du manque d'hôpitaux et de professionnels de la santé difficiles. Comme les systèmes flous ont réformé plusieurs domaines de travail, la santé en a également tiré le meilleur parti. Dans cet article, le but de l'étude est d'introduire une nouvelle télécommande intelligente système de soins de santé basé sur des technologies modernes comme l'Internet des objets (IoT) et les systèmes flous neutrosophiques pour assurer une analyse précise des données avec moins de temps et de consommation d'énergie.Dans cette étude, une nouvelle méthode appelée, Blinder Oaxaca-based Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy (BO-SWNF) data analytics for remote healthcare is designed.Data collection is performed with the WESAD dataaset.Duplicated data are eliminated by Blinder Oaxaca Linear Regressionbased Preprocessing model.Dans l'application de la fonction Blinder Oaxaca, l'efficacité énergétique est améliorée.Finally, the Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy algorithm is applied for ensuring robust data analysis.The experimental les résultats du BO-SWNF proposé envisagent les données pour une meilleure compréhension de la distribution des attributs. Le résultat est réalisé en utilisant l'application PYHTON pour analyser la détection du stress avec l'ensemble de données WESAD. La méthode BO-SWNF proposée a permis d'obtenir une analyse de données globale précise de 12 % avec un temps minimum garantissant une amélioration de 56 % et minimisant la consommation d'énergie de 54 %. In the remote healthcare industry data analytics denotes the computerization of collection, processing, and exploring complicated data to acquire finer perceptions and validate healthcare practitioners to produce familiar decisions.Healthcare basics in the modern age are vital challenges specifically in developing countries owing to the shortfall of difficult hospitals and medical professionals.As fuzzy systems have reformed several areas of work, health has also made the most of it.In this paper, the purpose of the study is to introduce a novel and intelligent remote healthcare system based on modern technologies like the Internet of things (IoT) and Neutrosophic fuzzy systems to ensure precise data analysis with lesser time and energy consumption.In this study, a novel method called, Blinder Oaxaca-based Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy (BO-SWNF) data analytics for remote healthcare is designed.Data collection is performed with the WESAD dataset.Duplicated data are eliminated by Blinder Oaxaca Linear Regressionbased Preprocessing model.With the application of the Blinder Oaxaca function, energy efficiency is enhanced.Finally, the Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy algorithm is applied for ensuring robust data analysis.The experimental results of the proposed BO-SWNF envisage the data for finer comprehension of attribute distribution.The result is conducted by using PYHTON application to analyze stress detection with the WESAD dataset.The proposed BO-SWNF method achieved an overall accurate data analysis of 12% with minimum time ensuring 56%improvement and minimizing energy consumption by 54%. في مجال الرعاية الصحية عن بعد، تشير تحليلات البيانات إلى حوسبة جمع ومعالجة واستكشاف البيانات المعقدة لاكتساب تصورات أدق والتحقق من صحة ممارسي الرعاية الصحية لاتخاذ قرارات مألوفة. أساسيات الرعاية الصحية في العصر الحديث هي تحديات حيوية على وجه التحديد في البلدان النامية بسبب النقص في المستشفيات الصعبة والمهنيين الطبيين. نظرًا لأن الأنظمة الغامضة قد أصلحت العديد من مجالات العمل، فقد حققت الصحة أيضًا أقصى استفادة منها. في هذه الورقة، الغرض من الدراسة هو تقديم جهاز تحكم عن بعد جديد وذكي نظام الرعاية الصحية القائم على التقنيات الحديثة مثل إنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة Neutrosophic الضبابية لضمان تحليل دقيق للبيانات مع وقت أقل واستهلاك أقل للطاقة. في هذه الدراسة، تم تصميم طريقة جديدة تسمى تحليلات بيانات Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy (BO - SWNF) القائمة على Blinder Oaxaca للرعاية الصحية عن بعد. يتم جمع البيانات باستخدام مجموعة بيانات WESAD. يتم التخلص من البيانات المكررة بواسطة نموذج المعالجة المسبقة القائم على Blinder Oaxaca Linear Regression. مع تطبيق وظيفة Blinder Oaxaca، يتم تحسين كفاءة الطاقة. أخيرًا، يتم تطبيق خوارزمية Shapiro Wilk Neutrosophic Fuzzy لضمان تحليل بيانات قوي. تتصور نتائج BO - SWNF المقترحة البيانات من أجل فهم أدق لتوزيع السمات. يتم إجراء النتيجة باستخدام تطبيق PYHTON لتحليل الكشف عن الإجهاد باستخدام مجموعة بيانات WESAD. حققت طريقة BO - SWNF المقترحة تحليلًا دقيقًا شاملاً للبيانات بنسبة 12 ٪ مع الحد الأدنى من الوقت لضمان تحسين 56 ٪ وتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 54 ٪.