Συγκριτική Μελέτη Μετακινήσεων Πυλώνων Ανεμογεννητριών Εξαιτίας της Επίδρασης του Ανέμου και του Ήλιου

Abstract

Στην εργασία αυτή μελετάται η μετακίνηση του πυλώνα των ανεμογεννητριών υπό την επίδραση φορτίου λόγω του ισχυρού ανέμου και της ηλιακής ακτινοβολίας. Η μελέτη της δυναμικής συμπεριφοράς έγινε με γεωδαιτική μέθοδο και ειδικότερα με τη μέθοδο της αυτόματης αναγνώρισης και παρακολούθησης στόχου που εφαρμόζεται με τη χρήση ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού. Χρησιμοποιήθηκαν οι γεωδαιτικοί σταθμοί Leica TCA 1800, σε συνδυασμό με το λογισμικό καταγραφής δεδομένων σε Η/Υ Leica Tracking Controller v.2.2.3 όπως επίσης και οι Trimble VX και Leica TM30 του εργαστηρίου Γενικής Γεωδαισίας της Σχολής Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών του ΕΜΠ. Στην πειραματική διαδικασία περιελήφθησαν μετρήσεις από δύο διαφορετικές ανεμογεννήτριες του Αιολικού Πάρκου του Κέντρου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ) που βρίσκεται στην περιοχή της Κερατέας Αττικής. Στην κάθε μία ανεμογεννήτρια τοποθετήθηκε ένα κυκλικό πρίσμα πάνω στον πυλώνα της κατασκευής. Μελετήθηκαν δύο τύποι ανεμογεννητριών: η NEG-Micon NM 750/48 και η Enercon E40-500. Για τη μελέτη της επίδρασης του φορτίου λόγω ανέμου ελήφθησαν για την κάθε μηχανή δύο πακέτα δεδομένων διάρκειας 20 min το καθένα υπό την επίδραση θυελλώδους ανέμου (17~19m/sec). Για τη μελέτη της επίδρασης της ηλιακής ακτινοβολίας ελήφθη για την κάθε μηχανή ένα πακέτο μετρήσεων διάρκειας 14 h κατά προσέγγιση. Ακολουθήθηκε στατιστική επεξεργασία των μετρήσεων και παραγωγή χρονοσειρών και προέκυψε ο περιοδικός χαρακτήρας της κίνησης των ανεμογεννητριών. Με την εφαρμογή κατάλληλου μετασχηματισμού Fourier υπολογίστηκε η βασική συχνότητα ταλάντωσης της κάθε κατασκευής. Παρατηρήθηκε ότι υπό την επίδραση ισχυρού ανέμου η κάθε μηχανή διαγράφει μια περιοδική κίνηση. Η βασικές συχνότητες της ταλάντωσής τους είναι 0,62 Hz και 0,54 Hz ενώ oι τιμές της μετατόπισης κυμαίνονται σε ένα εύρος 9 cm και 21 cm για την NEG-Micon NM 750/48 και την Enercon E40-500 αντίστοιχα. Οι τιμές της αποχής των στόχων από τη θέση ισορροπίας υπό την επίδραση της μεταβολής της θερμοκρασίας που παρατηρήθηκαν, κυμάνθηκαν σε ένα εύρος 8 cm και 13 cm για την NEG-Micon NM 750/48 και την Enercon E40-500 αντίστοιχα ενώ η θερμοκρασία κυμάνθηκε από 7Co έως 16Co

This diploma thesis studies the displacement pattern of the Wind Energy Turbines (WET) tower under the influence of strong wind and solar radiation. The study of WET dynamic behavior was undertaken based on geodetic methodology and more specifically the technology of automatic recognition and tracking facility of Robotic Total Station. We used the total station Leica TCA 1800, in conjunction with the inhouse data logging and visualization software (Leica Tracking Controller v.2.2.3). In addition, total station Trimble VX and Leica TM30 were used for the study of the structures against solar radiation.The experimental procedure included measurements from the pylon of two different WETs which are located at the Keratea Wind Farm of the Centre for Renewable Energy Sources (CRES), in the Attica. Two types of WET were considered; a NEG-Micon NM 750/48 and an Enercon E40-500. For every WET examined in this work, a circular was placed at the top of the pillar. Τwo data packets of 20 min each were received under the influence of strong wind (17 ~ 19m/sec). Besides, regarding the study of the influence of solar radiation, one data packet of approximately 14 h was received from each machine. Statistical analysis followed the measurement campaigns revealed the periodic nature of their movement. By applying appropriate Fourier transformation based on the Lomb periodogram due to the non-equitant sampling the basic oscillation frequency of each construction was computed. It was observed that each one of the WETs exhibits a movement of periodic. The values of the dominant frequencies were calculated 0,62 Hz and 0,54 Hz and the displacement values ranged in a width of 9 cm and 21 cm respectively for the NEG-Micon NM 750/48 and Enercon E40-500 respectively. The pillar top displacement values observed under the influence of the temperature variation, ranged in a width of 8 cm and 13 cm respectively for the NEG-Micon NM 750/48 and Enercon E40-500 WET for a total variation yin air temperature ranging from 7Co to 16Co.