Βέλτιστες πρακτικές παραγωγής ενέργειας (energy harvesting) σε ανεμογεννήτριες με χρήση συστημάτων κίνησης διαρκούς μεταβαλλόμενης σχέσης (cvt)
Optimization of energy harvesting practices in wind-turbines by the use of continuously variable transmission (cvt) gearboxes
Λέξεις-κλειδιά
Ανεμογεννήτριες ; Κιβώτιο ταχυτήτων ; Παραγωγή ενέργειας ; Συστήματα κίνησης ; Βέλτιστες πρακτικέςΠερίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη και την αξιολόγηση μεθόδου με την οποία η περιστροφική κίνηση που εκτελεί ο άξονας της ηλεκτρογεννήτριας μιας ανεμογεννήτριας (Α/Γ) θα γίνεται με τρόπο τέτοιο, ώστε ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ανέμου η εξαγόμενη ενέργεια θα παράγεται κατά το βέλτιστο τρόπο. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται λόγος για μία λύση που έχει ήδη προταθεί στη βιβλιογραφία και επανέρχεται προς εξέταση περιοδικά. Η λύση αυτή αναφέρεται στη χρήση κιβωτίου ταχυτήτων διαρκώς μεταβαλλόμενης σχέσης μετάδοσης (continuously variable transmission – CVT) είτε συμπληρωματικά είτε αντικαθιστώντας το συμβατικό κιβώτιο, το οποίο παραδοσιακά τοποθετείται στις Α/Γ. Η χρήση ενός CVT συμβάλλει στη διατήρηση της ταχύτητας περιστροφής του άξονα της ηλεκτρογεννήτριας σε βέλτιστα επίπεδα, ενώ γενικότερα αυτό που χαρακτηρίζει ένα CVT είναι η αυξημένη προσαρμοστικότητά του υπό διάφορες και μεταβαλλόμενες συνθήκες. Αναλύονται όλα τα βασικά υποσυστήματα μιας Α/Γ από το υποσύστημα εισόδου μέχρι και το υποσύστημα της εξόδου της, δηλαδή από την εισαγόμενη αιολική ενέργεια στην εξαγόμενη ηλεκτρική, δίνοντας όμως ιδιαίτερη έμφαση στο υποσύστημα της μετάδοσης κίνησης από τα πτερύγιά της στην ηλεκτρογεννήτρια. Αναφέρονται οι πιο συνηθισμένες κατηγορίες βλαβών που έχουν παρατηρηθεί σε Α/Γ, καθώς και το πως ένα κιβώτιο CVT θα μπορούσε ενδεχομένως να τις μειώσει. Επίσης, παρουσιάζονται ορισμένες ήδη υπάρχουσες, σε θεωρητικό τουλάχιστον επίπεδο, λύσεις με χρήση του CVT σε Α/Γ, οι αρχές λειτουργία τους, αλλά και οι περιορισμοί χρήσης τους. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας, πραγματοποιείται με τη βοήθεια του λογισμικού MATLAB®, η προσομοίωση της λειτουργίας μίας Α/Γ με ρεαλιστικά δεδομένα εισόδου, η οποία διαθέτει συμβατικό κιβώτιο ταχυτήτων. Σε αυτήν την Α/Γ προστίθεται ένα τροποποιημένο σύστημα CVT δημιουργημένο σύμφωνα με τη βιβλιογραφία στο υπάρχον μοντέλο Α/Γ και στη συνέχεια εκτελούνται προσομοιώσεις για διαφορετικά σενάρια ανέμων. Τέλος, συγκεντρώνονται τα αποτελέσματα και
καταγράφονται τα αντίστοιχα συμπεράσματα για την εκάστοτε περίπτωση, τα οποία δείχνουν πως τελικά ένα σύστημα CVT θα συνέβαλε στη βελτίωση της παραγωγικότητας μίας ήδη υπάρχουσας Α/Γ ειδικότερα κατά της χαμηλότερες ταχύτητες ανέμου
Περίληψη
The present diploma thesis has as purpose the study and the evaluation of a method with which the rotational motion of the generator shaft will be rotating in such a way that in relation to the wind characteristics the energy production will be producing
optimally. More specifically, there is a solution, which has already been proposed in the literature, which is periodically reviewed. This solution refers to the use of a continuously variable transmission system (CVT) either a supplement or a replacement
for the conventional transmission system, that are traditionally parts of wind turbines. Using a CVT, the rotational speed of the generator shaft being maintained at the optimum levels. Also, CVTs are well known about their higher adaptability under
various circumstances. All the basic subsystems of a wind turbine are analyzed, beginning from the wind energy which move its blades and ending with the electrical energy which is the product of the wind turbine operation. Special emphasis is given to
the drive train of the wind turbine and the way that the motion being transferred from the blades to the generator. The most common types of failures are listed, as well as how a CVT system could potentially reduce them. Additionally, some already existed, at least at theoretical level, solutions using CVT, their working principle, but also the limitation of their usage are presented. In the last part of this work, with the help of the Matlab software, the simulation of the operation of a wind turbine with realistic input data, which has a conventional gearbox is carried out. In the other hand a modified CVT system is inserted into this wind turbine model and different simulations for different wind scenarios are then performed. Last but not least, the results are collected and the corresponding conclusions are recorded for each case.
Αριθμός σελίδων
157Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και ΠαραγωγήςΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές