Μελέτη Των Επιπτώσεων Της Αύξησης Της Ονομαστικής Ισχύος Τοπικά Κατασκευασμένων Μικρών Ανεμογεννητριών Με Χρήση Διαφόρων Μεθόδων Βελτιστοποίησης

Abstract

Σε αυτή την εργασία μελετώνται τοπικά κατασκευασμένες γεννήτριες αξονικής ροής ως μέρη μικρών ανεμογεννητριών σε αυτόνομα συστήματα. Η απόπειρα αύξησης της ισχύος των γεννητριών αυτών φέρει σημαντικές προκλήσεις που κυρίαρχα σχετίζονται με τη βέλτιστη διαστασιολόγησή τους αλλά και την αύξηση μάζας και όγκου που συνεπάγεται η αυξημένη ισχύς. Για το λόγο αυτό διερευνώνται τα περιθώρια βελτίωσης των χρησιμοποιούμενων αλγορίθμων βελτιστοποίησης αλλά και οι συνέπειες της αύξησης της ισχύος και τρόποι αντιμετώπισής τους.Στην αρχή της εργασίας γίνεται μια εισαγωγή στις έννοιες της τεχνολογίας ανοιχτού κώδικα και της ενδιάμεσης τεχνολογίας και στο ρόλο που μπορούν να έχουν οι μικρές ανεμογεννήτριες στην κάλυψη των αναγκών σε ενέργεια με σεβασμό στο περιβάλλον και τις τοπικές κοινότητες. Στη συνέχεια αναλύονται βασικές έννοιες αεροδυναμικής και η λειτουργία των αξονικής ροής μονίμων μαγνητών.Πραγματοποιείται σύγκριση δύο διαφορετικών μεθόδων βελτιστοποίησης αφού πρώτα στην αντικειμενική συνάρτηση και των δύο προστεθεί ως κριτήριο και η μάζα της γεννήτριας εκτός των ήδη υπαρχόντων (κόστος και απόδοση) και αφού συγκεκριμένα ο αλγόριθμος ολικής βελτιστοποίησης PSO προσαρμοστεί ώστε να βελτιστοποιεί τις διαστάσεις του μαγνήτη.Σχεδιάζονται και προσομοιώνονται γεννήτριες με τέσσερις διαφορετικούς βαθμούς μαγνητών νεοδυμίου (Ν40, Ν42, Ν45 και Ν50) για έξι διαφορετικές ακτίνες φτερωτής (από 2,4 μέχρι 3,9 μέτρα με βήμα 0,3 μέτρα) και για 2 διαφορετικά πάχη μαγνήτη (10 και 20 mm). Γίνεται σύγκριση του πάχους μαγνήτη αλλά και των διαφορετικών βαθμών μαγνήτη.Αφού βρεθούν οι βέλτιστοι μαγνήτες για κάθε γεννήτρια αναζητείται και ο βέλτιστος καθολικός μαγνήτης που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ικανοποιητικά για γεννήτριες σε όλο το εύρος ακτινών φτερωτής που μελετάμε. Ο καθολικός συγκρίνεται με τους βέλτιστους μαγνήτες ανά ακτίνα φτερωτής.Τέλος κατασκευάζεται μια γεννήτρια 5 kW - για πτερύγια ακτίνας 3,0 m - και οι επιδόσεις της συγκρίνονται πειραματικά με τις αντίστοιχες τιμές που βρέθηκαν από τις προσομοιώσεις.