Μελέτη Διαφορετικών Μαγνητικών Υλικών Για Τοπικά Κατασκευασμένες Μικρές Ανεμογεννήτριες Σε Εφαρμογές Αγροτικής Ηλεκτροδότησης

Abstract

Σε αυτή την εργασία μελετώνται γεννήτριες αξονικής ροής μονίμων μαγνητών ως μέρη μικρών ανεμογεννητριών σε αυτόνομα συστήματα. Η πλειοψηφία των γεννητριών αυτών κατασκευάζονται σήμερα με μαγνήτες νεοδυμίου (NdFeB), οι οποίοι, αν και είναι εξαιρετικά ισχυροί μαγνήτες, έχουν συσχετιστεί με διάφορα προβλήματα οικονομικής, κοινωνικής, περιβαλλοντικής και λειτουργικής φύσεως. Για αυτούς τους λόγους, διερευνάται η αλλαγή του μαγνητικού υλικού της γεννήτριας και συγκεκριμένα η δυνατότητα αντικατάστασης των μαγνητών νεοδυμίου με κεραμικούς μαγνήτες (σκληροί φερρίτες).Στην αρχή της εργασίας γίνεται μία εισαγωγή στις έννοιες της ανοιχτής γνώσης και της ενδιάμεσης τεχνολογίας και στο ρόλο που μπορούν να έχουν οι μικρές ανεμογεννήτριες στην κάλυψη ανθρώπινων αναγκών με σεβασμό στο περιβάλλον.Αναλύεται θεωρητικά η λειτουργία των γεννητριών αξονικής ροής μονίμων μαγνητών και διερευνάται το θέμα του μαγνητικού υλικού αυτών των γεννητριών. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από ερωτηματολόγιο που δημιουργήθηκε στα πλαίσια αυτής της εργασίας, σχετικά με τοπικά κατασκευασμένες μικρές ανεμογεννήτριες και βάσει αυτών και της βιβλιογραφικής έρευνας, αποφασίζεται η μελέτη γεννητριών με φερρίτες.Σχεδιάζονται και προσομοιώνονται γεννήτριες με φερρίτες και γεννήτριες με μαγνήτες νεοδυμίου για τέσσερα μεγέθη ακτίνας πτερυγίων και βελτιστοποιούνται οι διαστάσεις μαγνήτη για καθεμία από αυτές ώστε να βελτιστοποιούνται συγκεκριμένα κριτήρια. Αφού βρεθούν οι βέλτιστοι μαγνήτες για κάθε γεννήτρια, αναζητάται και ο βέλτιστος καθολικός μαγνήτης (ένας για κάθε μαγνητικό υλικό) που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ικανοποιητικά για γεννήτριες σε όλο το εύρος ακτίνων φτερωτής που μελετάμε. Για κάθε υλικό, ο καθολικος μαγνήτης συγκρίνεται με τους βέλτιστους μαγνήτες ανά ακτίνα φτερωτής καθώς και με τον πιο διαδεδομένο εμπορικό μαγνήτη της αγοράς. Τέλος, κατασκευάζεται μία γεννήτρια 850W με φερρίτες -για πτερύγια ακτίνας 1.2m- και οι επιδόσεις της συγκρίνονται πειραματικά με μίας ίδιας ισχύος γεννήτριας με μαγνήτες νεοδυμίου.