Πειραματική διερεύνηση μεθόδων συλλογής κυματικής ενέργειας

Νικολουτσόπουλος, Νικόλαος

Experimental investigation on wave energy harvesting methods

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Νικολουτσόπουλος, Νικόλαος

Date

2023-07-21

Advisor

Καλδέλλης, Ιωάννης

Nikoloutsopoulos_Thesis.Final_revision_Sign_signed-JK-dz.pdf (6.999Mb)

Keywords

Κυματική ενέργεια ; Pelamis ; Salter's duck

Abstract

Στην παρούσα πτυχιακή εργασία γίνεται αρχικά μια αναφορά στο θεωρητικό πλαίσιο που αφορά την κυματική ενέργεια. Ειδικότερα, περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά και οι διακρίσεις των κυματισμών, η ταραγμένη επιφάνεια της θάλασσας καθώς και οι λόγοι ανάπτυξης των ανεμογενών κυματισμών. Ταυτόχρονα, παρουσιάζονται τα ενεργειακά διαθέσιμα στην Ελλάδα και στο εξωτερικό και γίνεται μια αναφορά στα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της κυματικής ενέργειας, στις τεχνικές δυσκολίες αλλά και στα περιβαλλοντικά ζητήματα που πιθανόν να προκύψουν από τη χρήση της. Στη συνέχεια, επισημαίνονται οι προοπτικές αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας στη χώρα μας και γίνεται μια σαφής αναφορά στο διαχωρισμό της παράκτιας ζώνης βάσει των μορφολογικών χαρακτηριστικών της, περιγράφονται οι διεργασίες τροποποίησης των κυμάτων και καταγράφονται οι δυνατότητες χωροθέτησης των συσκευών εκμετάλλευσης στον ελληνικό θαλάσσιο χώρο. Επιπρόσθετα, αποτυπώνονται οι διαφορετικοί τύποι των μέχρι σήμερα διαθέσιμων συσκευών εκμετάλλευσης της κυματικής ενέργειας, όπως είναι γνωστοί από το Ευρωπαϊκό Κέντρο Θαλάσσιας Ενέργειας, ενώ παρουσιάζονται ορισμένες αξιοσημείωτες συσκευές εκμετάλλευσης που αντιστοιχούν στους παραπάνω τύπους. Κατά την πειραματική διαδικασία χρησιμοποιήθηκαν ομοιώματα λειτουργίας των συσκευών Pelamis και Salter’s Duck σε διάφορες συχνότητες κυμάτων. Το κυριότερο συμπέρασμα στο οποίο καταλήγει η παρούσα πτυχιακή εργασία είναι ότι οι παραπάνω συσκευές, θα μπορούσαν να συνεισφέρουν είτε επικουρικά συνδυασμένες με άλλες ανανεώσιμες πηγές, όπως η αιολική ή η ηλιακή, είτε όλες μαζί στην παροχή ενέργειας σε κύριες κοινοτικές δομές αλλά και συμπληρωματικά με το κυρίως δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής.

Abstract

This thesis deals with a basic theoretical framework concerning wave energy. In particular, the basic characteristics and distinctions of waves, the turbulent sea surface and the reasons for the development of wind waves are described. At the same time, the energy resources available in Greece are presented and a reference is made to the main advantages of wave energy, the technical difficulties and the environmental issues that may arise from its use. Then, the prospects for the exploitation of wave energy in Greece are highlighted. A clear reference is made to the division of the coastal zone on the basis of its morphological characteristics, the processes of wave modification are described and the possibilities for the location of exploitation devices in the Greek maritime area are listed. In addition, the different types of wave energy exploitation devices available so far, as known from the European Marine Energy Centre, are described and some remarkable exploitation devices corresponding to the above mentioned types are presented. Dummies of the Pelamis and Salter's Duck devices at various wave frequencies were used during the experimental process. The main conclusion reached in this thesis is that the above devices, could contribute either subsidiarily combined with other renewable sources, such as wind or solar, or all together in the supply of energy to main community structures but also complementary to the main power grid.