ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ➤ Σχεδιασμός θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών
Η υπηρεσία συμπεριλαμβάνει την εκπόνηση σειράς εξειδικευμένων μελετών που απαιτούνται για την ανάπτυξη και εγκατάσταση θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών. Για την εκπόνηση των ανωτέρω μελετών, το ΚΑΠΕ διαθέτει την τεχνογνωσία ανάπτυξης του απαιτούμενου λογισμικού, ή/και χρησιμοποιεί σειρά πακέτων εξειδικευμένου λογισμικού.
Ο σχεδιασμός θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών, είναι μια διαδικασία που απαιτεί την ανάλυση ποικίλλων παραμέτρων και τη χρήση εξειδικευμένου λογισμικού για την ολοκλήρωση του. Το ΚΑΠΕ, έχοντας εμπειρία μέσω της συμμετοχής του σε ερευνητικά και πιλοτικά έργα σχετικά με το σχεδιασμό και εγκατάσταση θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών, ενώ παράλληλα διαθέτοντας και την τεχνογνωσία για την ανάπτυξη του απαιτούμενου λογισμικού, ή/και χρησιμοποιώντας σειρά πακέτων εξειδικευμένου λογισμικού προσφέρει την υπηρεσία του σχεδιασμού προς κάθε ενδιαφερόμενο. Συγκεκριμένα η υπηρεσία περιλαμβάνει την εκπόνηση σειράς εξειδικευμένων μελετών που απαιτούνται για την ανάπτυξη και εγκατάσταση θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών όπως:
- Υδροδυναμική ανάλυση
- Στατική-κοπωτική ανάλυση και διαστασιολόγηση μηχανικών υποσυστημάτων
- Ανάλυση-διαστασιολόγηση μονάδας ηλεκτροπαραγωγής (γεννήτρια, ηλεκτρονικά ισχύος, σύστημα ελέγχου κλπ)
- Προσομείωση θαλάσσιων ενεργειακών συστημάτων
- Πειραματική εξέταση θαλάσσιων ενεργειακών συστημάτων
Α) Υδροδυναμική ανάλυση Το ΚΑΠΕ χρησιμοποιεί το πακέτο λογισμικού Wamit, με το οποίο μπορούν να υπολογισθούν με μεγάλη ακρίβεια οι υδροδυναμικές παράμετροι πλωτών σωμάτων τυχαίας γεωμετρίας, καθώς και οι υδροδυναμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους, με τον βυθό ή/και με γειτνιάζουσες σταθερές επιφάνειες (π.χ. μέτωπο προβλήτας). Από τις υδροδυναμικές παραμέτρους μπορεί να γίνει αναλυτικός υπολογισμός του συνόλου των δυνάμεων που ασκούνται στην πλωτή κατασκευή από τον κυματισμό, οι δυνάμεις αγκύρωσης, καθώς και οι κινήσεις του σώματος σε όλους τους άξονες ελευθερίας του. Το παρόν λογισμικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για βυθισμένα σώματα, κινούμενα ή ακίνητα, π.χ. πύργους υπεράκτιων ανεμογεννητριών. Για συστήματα στροφείων, π.χ. για θαλάσσια ρεύματα, το ΚΑΠΕ έχει αναπτύξει υδροδυναμικούς κώδικες πεπερασμένων στοιχείων (π.χ. μέθοδος τόξου άντωσης – lifting line method), με τους οποίους μπορεί να υπολογισθεί με ακρίβεια η απόδοση του στροφείου, με επιλογή της διατομής και των άλλων γεωμετρικών χαρακτηριστικών, συνυπολογισμού της επίδρασης του πυλώνα, επίδρασης τύρβης κοκ.
Β) Στατική-κοπωτική ανάλυση και διαστασιολόγηση μηχανικών υποσυστημάτων Η στατική-κοπωτική ανάλυση σκοπό έχει τον προσδιορισμό των ακραίων καταπονήσεων και την διαστασιολόγηση των μηχανικών υποσυστημάτων, όπως π.χ. εδράσεις, αγκυρώσεις, διατάξεις μετάδοσης κίνησης, άξονες, οδοντωτοί τροχοί κλπ. Στα πλαίσια των αναλύσεων αυτών αναπτύσσεται το απαιτούμενο λογισμικό, ή/και χρησιμοποιούνται εξειδικευμένα πακέτα λογισμικού όπως π.χ. GearBox, Kiss-Soft, πεπερασμένων στοιχείων, κ.ά.
Γ) Ανάλυση-διαστασιολόγηση συστήματος ηλεκτροπαραγωγής Με ανάλυση του κυκλώματος λειτουργίας σε συνάρτηση της διέγερσης από τα μηχανικά συστήματα επιλέγεται ο τύπος και η ισχύς της γεννήτριας. Η δυσχέρεια έγκειται στην ακανόνιστη κίνηση του κυματισμού, η οποία συνεπάγεται ασταθή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Απαιτούνται προηγμένα συστήματα ελέγχου και «έξυπνη» διαδικασία διέγερσης γεννήτριας, ώστε να εξομαλυνθεί και να μεγιστοποιηθεί η παραγώμενη ενέργεια.
Δ) Προσομείωση θαλάσσιων ενεργειακών συστημάτων Προσομειώνεται ολόκληρη η «αλυσίδα» ηλεκτροπαραγωγής: υδροδυναμικός μετατροπέας (π.χ. πλωτήρας ή στροφείο), μηχανικά ή/και υδραυλικά συστήματα μετάδοσης κίνησης (π.χ. υδραυλικά πίεσης, κιβώτιο ταχυτήτων κλπ), ηλεκτρικό σύστημα (π.χ. γεννήτρια, σύστημα ελέγχου κλπ). Η προσομείωση σκοπό έχει τον προσδιορισμό των βασικών παραμέτρων των διάφορων υποσυστημάτων και την μεταξύ τους εναρμόνιση, ώστε να μεγιστοποιείται η παραγόμενη ενέργεια.
Ε) Πειραματική εξέταση θαλάσσιων ενεργειακών συστημάτων Πειραματικές δοκιμές υπό κλίμακα είναι απαραίτητες για την πιστοποίηση των προηγηθέντων θεωρητικών αναλύσεων, καθώς και για την εξέταση της συμπεριφοράς του συστήματος σε συνθήκες, κάτω από οποίες δεν μπορεί να γίνει ακριβής θεωρητική προσέγγιση (π.χ. συνθήκες ακραίου κυματισμού). Το ΚΑΠΕ έχει μακρόχρονη εμπειρία σε προγραμματισμό των πειραμάτων, στον σχεδιασμό των μοντέλων, τον εξοπλισμό τους με αισθητήρες και ηλεκτρονικά μέτρησης κοκ. Οι δοκιμές γίνονται είτε σε δεξαμενές τεχνητού κυματισμού, είτε στην ανοικτή θάλασσα.
ΣΤ) Σχεδιασμός πιλοτικών θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών Το ΚΑΠΕ έχει μακρόχρονη εμπειρία στον σχεδιασμό και εγκατάσταση πιλοτικών θαλάσσιων ενεργειακών σταθμών σε πλήρη κλίμακα. Στο πλαίσιο αυτό αναλαμβάνει την πλήρη διαστασιολόγηση των υποσυστημάτων του σταθμού, την εκπόνηση των μηχανολογικών και ηλεκτρολογικών σχεδίων, καθώς και την επίβλεψη κατασκευής και εγκατάστασης. Περαιτέρω αναλαμβάνει την μελέτη/εγκατάσταση συστήματος παρακολούθησης λειτουργίας, και ενεργειακής αξιολόγησης του σταθμού.
Πληροφορίες:
Τμήμα Τεχνολογιών Νερού
e-mail: infowater@cres.gr
