Σχεδίαση, Βελτιστοποίηση Και Προσομοίωση Μικρών Ανεμογεννητριών Για Εφαρμογές Χαμηλού Κόστους Για Σύνδεση Στο Δίκτυο

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη, σχεδίαση, βελτιστοποίηση και προσομοίωση μικρών γεννητριών αξονικής ροής μονίμων μαγνητών χωρίς πυρήνα για αιολικές εφαρμογές σε σύνδεση στο δίκτυο. Το εύρος ισχύος που μελετάμε είναι 3 έως 6,5 kW.Γίνεται μια εισαγωγή στην έννοια της ενδιάμεσης τεχνολογίας ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζονται οι βασικές αεροδυναμικές γνώσεις που χρειάζονται για τα πτερύγια και τον προσανατολισμό της Α/Γ. Επιπλέον γίνεται βιβλιογραφική έρευνα σε σχέση με τις γεννήτριες αξονικής ροής και για το αν αυτές πρέπει να προτιμώνται σε σχέση με τις γεννήτριες ακτινικής ροής για ισχείς της τάξης των 6kW. Ακόμη αναλύονται και βασικά θεωρητικά θέματα που θα βοηθήσουν στη διαστασιολόγηση.Παρουσιάζεται η διαδικασία της διαστασιολόγησης η οποία θα χρησιμοποιηθεί σε όλο το εύρος της ισχύος από 3 έως 6,5 kW ενώ βρίσκουμε και τις ονομαστικές συνθήκες λειτουργίας των γεννητριών. Επίσης δίνονται οι σχέσεις για τον υπολογισμό των διαστάσεων των πηνίων καθώς και του συνολικού βάρους και κόστους των γεννητριών.Με βάση την παραπάνω προσέγγιση γίνεται βελτιστοποίηση της σχεδίασης των γεννητριών σε όλο το εύρος της ισχύος. Οι μεταβλητές της βελτιστοποίησης είναι οι διαστάσεις του μαγνήτη (μήκος και πλάτος). Επιπλέον εξετάζονται οι παράγοντες της ονομαστικής συχνότητας και του βαθμού του μαγνήτη. Βασικό κριτήριο της βελτιστοποίησης είναι το ελάχιστο κόστος ενώ χρησιμοποιείται σαν κριτήριο και ο ελάχιστος όγκος.Οι διαστάσεις του μαγνήτη βελτιστοποιούνται τόσο για κάθε ισχύ ξεχωριστά όσο και συνολικά για όλο το εύρος της ισχύος που μελετάμε καταλήγοντας σε ένα συγκεκριμένο μαγνήτη (καθολικό).Οι διατάξεις των βέλτιστων γεννητριών προσομοιώνονται και συγκρίνονται τα χαρακτηριστικά τους τόσο μεταξύ των διαφορετικών βελτιστοποιήσεων (κόστους και όγκου) όσο και μεταξύ των διαφορετικών προσεγγίσεων στη βελτιστοποίηση. Επιλέγονται έτσι ο βέλτιστος βαθμός μαγνήτη και η βέλτιστη συχνότητα.Ακόμα μετράται μια γεννήτρια 3kW και τα πειραματικά αποτελέσματα συγκρίνονται με αυτά της προσομοίωσής της. Τέλος εξάγονται συμπεράσματα και κατατίθενται βελτιωτικές προτάσεις.