Μοντελοποίηση λειτουργίας και βελτιστοποίηση σχεδιασμού συστήματος ανάκτησης και αποθήκευσης κυματικής ενέργειας

Μπονόβας, Μάρκος; Bonovas, Markos

dc.contributor.author	Μπονόβας, Μάρκος	el
dc.contributor.author	Bonovas, Markos	el
dc.date.accessioned	2017-04-28T11:25:13Z
dc.date.available	2017-04-28T11:25:13Z
dc.date.issued	2017-04-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44832
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14206
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κυματική ενέργεια	el
dc.subject	Σημειακός απορροφητής	el
dc.subject	Δυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Ενεργειακή ανάλυση	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση σχεδιασμού	el
dc.subject	Εξελικτικός αλγόριθμος	el
dc.subject	Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας	el
dc.subject	Wave energy	en
dc.subject	Point absorber	en
dc.subject	Dynamic analysis	en
dc.subject	Energy analysis	en
dc.subject	Design optimization	en
dc.subject	Evolutionary algorithm	en
dc.subject	Renewable energy	en
dc.title	Μοντελοποίηση λειτουργίας και βελτιστοποίηση σχεδιασμού συστήματος ανάκτησης και αποθήκευσης κυματικής ενέργειας	el
dc.title	Modeling of operation and optimum design of a wave power take-off system with energy storage	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υδροδυναμικές μηχανές	el
heal.classification	Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας	el
heal.classification	Μετατροπή και αποθήκευση ενέργειας	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/ac31ab871373cd285ff16d1376b2007fea31b793
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/76bd627c768a0797183e5ea93400e2e461e24985
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/df805429f6823d1d7321bcb6d64c21695e3fa92e
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-02-17
heal.abstract	The subject of the present thesis project is the study of a wave energy conversion and storage system proposal. This procedure is accomplished with the use of a point absorber wave energy device , which oscillation leads to pumping water in a higher level where a damn is located. In the energy flow a hydroturbine follows and the whole system presents similarities to reverse hydroelectric plants. In the first stage the modelization of the system is completed, based on realistic topographic features. The sea wave amplitude and period were set as fixed variables, and also harmonic based on Airy Theory. The construction parameters were optimized with two objective functions : the total investment cost and the flow rate of the device at the damn. The optimization of the system was completed using evolutionary algorithms, which were incorporated in EASY software. Then another parameter was set as fixed. This parameter is the diameter of the pipe. The system was reoptimized. According to the results that were produced, dynamic and energy analysis was completed. In the attempt of a better understanding a movement animation was created in a Matlab environment. The code ENALIOS.m which developed during the whole study incorporates a wide variety of calculations relevant to the system analysis of similar WECs. The final stage includes the sensitivity tests of the system in the parameters, and their allowed range were determined by safety criteria. Finally, for the energy analysis, the sea wave amplitude was now supposed to be inconstant and yearly wave conditions time series data were statistically analysed. Based on that the yearly corresponding duration curves were drawn, and the system was led to yearly flow rate optimization, with parallel application of the safety criteria. The results for the installation of a wave farm of same devices appeared encouraging enough and in comparison to similar values of high power hydroelectric plants, but also emphasized the apparent designing flexibility improvements. This improvement leads to maximization of energy and therefore financial profit and it should be subject of additional investigation.	en
heal.abstract	Αντικείμενο της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη πρότασης συστήματος μετατροπής και αποθήκευσης κυματικής ενέργειας. Η διαδικασία αυτή συντελείται με χρήση συσκευής σημειακού απορροφητή της κυματικής ενέργειας, ο οποίος παλινδρομώντας, αντλεί νερό σε υψηλότερη στάθμη στην οποία βρίσκεται ταμιευτήρας. Στην ροή ενέργειας ακολουθεί υδροστρόβιλος και το όλο σύστημα παρουσιάζει ομοιότητες με τα αντιστρεπτά υδροηλεκτρικά έργα. Σε πρώτο στάδιο έγινε η μοντελοποίηση του συστήματος, βασισμένη σε ρεαλιστικά τοπογραφικά χαρακτηριστικά. Ο κυματισμός θεωρήθηκε σταθερού πλάτους και περιόδου και μάλιστα αρμονικός βάσει της Θεωρίας Airy. Οι κατασκευαστικές παράμετροι βελτιστοποιήθηκαν με αντικειμενικές συναρτήσεις το ολικό επενδυτικό κόστος και την απόδοση της συσκευής. Ως μέγεθος αξιολόγησης της απόδοσης τέθηκε η ογκομετρική παροχή στον ταμιευτήρα. Η βελτιστοποίηση έγινε με χρήση σχήματος εξελικτικών αλγορίθμων, το οποίο ενσωματώνεται στο λογισμικό EASY. Έπειτα άρθηκε η ελευθερία μιας εκ των παραμέτρων, αυτής της διαμέτρου του αγωγού και το σύστημα βελτιστοποιήθηκε εκ νέου. Για τα αποτελέσματα που προέκυψαν έγινε δυναμική ανάλυση και ανάλυση της ενεργειακής απόδοσης. Στα πλαίσια καλύτερης κατανόησης δημιουργήθηκε δυναμική αναπαράσταση της κίνησης σε περιβάλλον matlab. Ο κώδικας ENALIOS.m που προέκυψε από την όλη διαδικασία ενσωματώνει πληθώρα υπολογισμών σχετικών με την ανάλυση συστημάτων που υπακούν στην ίδια αρχή λειτουργίας. Στο τελευταίο στάδιο έγινε ανάλυση ευαισθησίας του συστήματος σε μεταβολή των παραμέτρων και καθορίστηκαν τα επιτρεπτά όριο διακύμανσής τους βάσει ικανοποίησης ορισμένων κριτηρίων ασφαλούς λειτουργίας. Στο τελευταίο στάδιο, για την ενεργειακή ανάλυση αναιρέθηκε η παραδοχή σταθερού κυματισμού και μελετήθηκαν ετήσιες χρονοσειρές κυματικών συνθηκών. Βάσει αυτών κατασκευάστηκαν οι αντίστοιχες καμπύλες διάρκειας και το σύστημα οδηγήθηκε προς βελτιστοποίηση της απόδοσης στη διάρκεια του έτους, με παράλληλη ισχύ των προαναφερθέντων κριτηρίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν αρκετά ενθαρρυντικά, και μάλιστα συγκρίσιμα με ανάλογα μεγέθη των μεγάλων υδροηλεκτρικών έργων για την περίπτωση εγκατάστασης συστοιχίας συσκευών, αλλά και κατέδειξαν με εμφατικό τρόπο τα σαφέστατα περιθώρια σχεδιαστικής βελτίωσης και κατ΄επέκταση μεγιστοποίησης του ενεργειακού κέρδους, δίνοντας το ερέθισμα για μετέπειτα έρευνα σε θέματα που περιγράφονται στην παράγραφο των προτάσεων διερεύνησης.	el
heal.advisorName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουλάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παπαντώνης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Υδροδυναμικών Μηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	248 σ.
heal.fullTextAvailability	true