Εκτίμηση Τιμής Συστημάτων Γείωσης σε Ανεμογεννήτριες

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσονται πρωτότυπες στρατηγικές και νέα μαθηματικά μοντέλα σε θέματα γείωσης ανεμογεννητριών (Α/Γ). Αρχικά, πραγματοποιείται μία σύντομη ανάλυση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ), όπου παρατίθενται ορισμένα χαρακτηριστικά τους, καθώς και η ανάπτυξή τους τα τελευταία έτη. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στο ελληνικό ενεργειακό μείγμα ηλεκτροπαραγωγής και στη συσχέτιση μεταξύ ΑΠΕ και ευστάθειας των ΑΠΕ, ενώ περιγράφονται συνοπτικά οι διάφορες μορφές ΑΠΕ. Ακολούθως, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην αιολική ενέργεια και τις Α/Γ. Περιγράφεται το αιολικό δυναμικό σε Ελλάδα και Ευρώπη, καθώς και οι κύριες κατηγορίες Α/Γ. Παράλληλα, αναλύονται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά, που διέπουν μία Α/Γ, καθώς και οι κατηγορίες συντήρησης της, ενώ περιγράφεται και η λειτουργία ενός αιολικού πάρκου. Κατόπιν, γίνεται μία ανασκόπηση στα θέματα των γειώσεων. Παρουσιάζονται ορισμένες βασικές έννοιες και ορισμοί, που είναι χρήσιμοι για την κατανόηση και τη συνέχεια της εργασίας. Έπειτα γίνεται εκτενής αναφορά στα εδάφη και ιδίως στην ειδική αντίσταση του εδάφους, στους τρόπους πειραματικής μέτρησής της, στα μοντέλα προσομοίωσης των εδαφών και στην ερμηνεία των μετρήσεων της ειδικής αντίστασης. Στη συνέχεια, δίνεται βάση στη σημαντικότητα του ορθού σχεδιασμού ενός συστήματος γείωσης, αναλύοντας τους βασικούς παράγοντες, που διέπουν τη σχεδίαση του, ενώ σημαντική αναφορά γίνεται και στα πλέγματα γείωσης, περιγράφοντας το σχεδιασμό και τη σύνδεσή τους. Ύστερα, αναλύονται τα συστήματα γείωσης των Α/Γ. Περιγράφεται εκτενώς η ανάλυση και ο σχεδιασμός των συστημάτων γείωσης για Α/Γ και παρουσιάζονται συγκεκριμένα συστήματα γείωσης, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν αργότερα στις προσομοιώσεις. Παρουσιάζεται η συχνότητα του κεραυνικού πλήγματος Α/Γ, όπως και η αντικεραυνική τους προστασία. Τέλος, απεικονίζεται η διάταξη του συστήματος γείωσης μίας Α/Γ, παραθέτωντας και εικόνες, λήψη των οποίων έγινε κατά την εξέλιξη του έργου. Ακολουθεί μαθηματική ανασκόπηση στη μη γραμμική ανάλυση παλινδρόμησης για πολλές μεταβλητές. Αρχικά, περιγράφεται το πρόβλημα και εξηγείται σύντομα η διαδικασία της εύρεσης ενός μη γραμμικού μαθηματικού μοντέλου, που περιγράφει ένα φυσικό πρόβλημα. Ταυτόχρονα, το πρόβλημα τυποποιείται μαθηματικά και στη συνέχεια αναλύεται ο τρόπος, που γίνεται η προσαρμογή των τεσσάρων μαθηματικών μοντέλων στις μετρήσεις. Τέλος, γίνεται αναφορά στη διαδικασία ποσοτικοποίησης της ποιότητας της προσαρμογής με στόχο να διαπιστωθεί, αν οι νέες αυτές μαθηματικές σχέσεις και η προσαρμογή τους ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις που έχουν τεθεί. Επιπροσθέτως αναφέρονται τα κύρια χαρακτηριστικά του λογισμικού CDEGS και των επιλυτών MALZ και MALT, που θα χρησιμοποιηθούν για τις προσομοιώσεις της αντίστασης γείωσης των Α/Γ. Στη συνέχεια, εξηγείται αναλυτικά η διαδικασία της εισαγωγής των δεδομένων στο λογισμικό, της προσομοίωσης καθώς και της εξαγωγής των αποτελεσμάτων, δηλαδή της αντίστασης γείωσης των Α/Γ ανάλογα με τον τύπο του συστήματος γείωσης, που χρησιμοποιήθηκε. Επιπλέον, περιγράφεται η μεθοδολογία, που ακολουθήθηκε για την εύρεση ενός γενικού μαθηματικού μοντέλου, το οποίο να ισχύει για τους τρεις πρώτους τύπους γείωσης, με εξαιρετική ακρίβεια, μεταβάλλοντας μόνο τους σταθερούς όρους του μοντέλου κατά περίπτωση. Με βάση την παραπάνω διαδικασία, δημιουργήθηκαν δύο νέες μαθηματικές σχέσεις με περισσότερες παραμέτρους εισόδου. Στη συνέχεια, εξηγείται αναλυτικά και ανά περίπτωση η διαδικασία της προσαρμογής των προσομοιώσεων από κάθε τύπο γείωσης στην κάθε εξίσωση, προκειμένου να υπολογισθούν οι παράμετροι του εκάστοτε μαθηματικού μοντέλου. Τέλος, γίνεται μνεία στην ερευνητική συμβολή της εργασίας, σε πιθανές μελλοντικές προτάσεις της και συζητώνται τα συμπεράσματά της. Διακρίνεται, έτσι, η συμβολή της εργασίας στη διευκόλυνση των μελετών γείωσης Α/Γ και στην πρόβλεψη της αντίστασης γείωσης πριν την εγκατάσταση μιας Α/Γ.