Εκτίμηση του εύρους διακύμανσης της διάρκειας ζωής ανεμογεννητριών σε μεγάλο υπεράκτιο αιολικό πάρκο

Ζαμπάρου, Θεοδώρα; Zamparou, Theodora

dc.contributor.author	Ζαμπάρου, Θεοδώρα	el
dc.contributor.author	Zamparou, Theodora	en
dc.date.accessioned	2025-04-30T07:19:14Z
dc.date.available	2025-04-30T07:19:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61817
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29513
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
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	Υπεράκτιο αιολικό πάρκο	el
dc.subject	Διάρκεια ζωής ανεμογεννήτριας	el
dc.subject	Ομόρρους	el
dc.subject	Τύρβη	el
dc.subject	Ισοδύναμο φορτίο κόπωσης	el
dc.subject	Offshore wind farm	en
dc.subject	Lifetime of wind turbine	en
dc.subject	Wake	en
dc.subject	Turbulence	en
dc.subject	Damage equivalent load	en
dc.title	Εκτίμηση του εύρους διακύμανσης της διάρκειας ζωής ανεμογεννητριών σε μεγάλο υπεράκτιο αιολικό πάρκο	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αιολική ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-31
heal.abstract	Με την πάροδο των χρόνων ο τομέας της αιολικής ενέργειας εξελίσσεται ταχύτατα και η υπεράκτια αξιοποίηση του ανέμου αναδεικνύεται σε στυλοβάτη του ενεργειακού μέλλοντος. Η αξιολόγηση της διάρκειας ζωής των ανεμογεννητριών και κατ’ επέκταση και των αιολικών πάρκων είναι ένα κρίσιμο θέμα στον κλάδο της αιολικής ενέργειας. Η διάρκεια ζωής σχεδιάζεται με βάση την εκτιμώμενη κόπωση με αποτέλεσμα αν τα κοπωτικά φορτία ξεπεράσουν τα εκτιμώμενα κατά το σχεδιασμό να μειώνεται το προσδόκιμο ζωής. Η κόπωση οφείλεται στην τύρβη του ανέμου και στη μερική σκίαση που προκαλείται από τον ομόρρου των υπολοίπων ανεμογεννητριών. Στην παρούσα εργασία θα μελετηθεί το συγκεκριμένο ζήτημα σε δύο στάδια λαμβάνοντας υπόψη την τύρβη ως αιτία της κόπωσης. Στο πρώτο στάδιο, θα προσδιοριστεί σε ένα πραγματικό υπεράκτιο αιολικό πάρκο που βρίσκεται στη Δανία και αποτελείται από 80 ανεμογεννήτριες, η μηχανή που φορτίζεται περισσότερο και εκείνη που φορτίζεται λιγότερο με τη βοήθεια ενός εργαλείου που υπολογίζει τις αλληλεπιδράσεις ομόρρου και το πεδίο ροής εντός αιολικού πάρκου. Το εργαλείο έχει υλοποιηθεί σε κώδικα fortran.Συγκεκριμένα , μετά την εκτέλεση του κώδικα παράγονται αρχεία τα οποία δίνουν την ταχύτητα ανέμου και της τύρβη που «βλέπει» η κάθε Α/Γ συγκριτικά με την ταχύτητα που δέχεται το πάρκο. Εν συνεχεία σταθμίζοντας τα αποτελέσματα αυτά με τις συχνότητες εμφάνισης του ανέμου στις διάφορες τιμές ταχύτητας και κατεύθυνσης προκύπτει ένα σταθμισμένο μέτρο έντασης τύρβης για την κάθε μηχανή μέσα στο πάρκο και επιλέγονται εκείνη που δέχεται τη μεγαλύτερη κόπωση και αυτή που υφίσταται τη μικρότερη (με βάση την τιμή της έντασης τύρβης). Στο δεύτερο στάδιο θα δημιουργηθούν οι χρονοσειρές του στοχαστικού ανέμου και θα υπολογιστούν οι ροπές που δέχονται τα διάφορα μέρη της ανεμογεννήτριας με την εκτέλεση του αεροελαστικού κώδικα hGast για συγκεκριμένες διευθύνσεις και ταχύτητες ανέμου που έχουν επιλεχθεί να μελετηθούν. Τέλος, εκτελείται ένα python script που εφαρμόζει μια μέθοδο «rainflow counting» για την καταμέτρηση των κύκλων φόρτισης διαφόρων ευρών και υπολογίζεται το ισοδύναμο φορτίο κόπωσης (Damage Equivalent Load – DEL) για κάθε είδους ροπή στα πτερύγια και στον πύργο για τις δύο υπό μελέτη μηχανές. Υπολογίζοντας τους λόγους των ροπών για την ανεμογεννήτρια που επηρεάζεται περισσότερο συγκριτικά με αυτή που επηρεάζεται λιγότερο εξάγεται ένα συμπέρασμα για τη μείωση της διάρκειας ζωής της πιο επιβαρυμένης μηχανής σε σχέση με τη λιγότερο φορτισμένη.	el
heal.abstract	Over the years, the wind energy sector has evolved rapidly and offshore wind is emerging as a pillar of the energy future. Assessing the lifetime of wind turbines, and extension of the wind farm lifetime, are critical issues within the wind energy sector. They are subjected to fatigue damage due to the time varying loads that develop during its operation.The fatigue is due to turbulence and partial due to shadowing caused by upstream wind turbines.This thesis investigates this problem in two stages, considering turbulence as a cause of fatigue.In the first stage, in a real offshore wind farm located in Denmark and consisting of 80 wind turbines, a tool which is implemented in Fortran code is used to determine which machine is more loaded and which machine is less loaded. Specifically, after the code is executed, files are generated that contain the wind speed and the turbulence seen by each wind turbine compared to the speed experienced by the wind farm. Then, by weighing these results by the frequency of occurrence of the stochastic wind, a weighted measure of turbulence intensity is obtained for each machine in the farm, and the one that experiences the most fatigue and the one that suffers the least is selected.In the second stage, the stochastic wind time series is generated and the moments experienced by the different parts of the wind turbine are calculated by running the aero-elastic code hGast for specific wind directions and wind speeds selected to be studied.A Python script based on the Rainflow counting method is then executed to obtain an equivalent value for each type of torque for the blades and for the tower for the two machines under study.By calculating the torque ratios for the more heavily loaded wind turbine compared to the less heavily loaded one, a conclusion is drawn about the reduction in lifetime of the more heavily loaded machine compared to the less heavily loaded one.	en
heal.advisorName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	65 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false