16353

16353

تحليل و مطالعه تركيب انرژي‌هاي بادي دريايي و موجي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

تير ماه 1395

دكتر شهرام درخشان هوره

مكانيك

چكيده توليد انرژي از منابع انرژي فسيلي باعث آلودگي محيط زيست مي‌شود و قيمت آن‌ها متأثر از اوضاع سياسي و اقتصادي جهان مي‌باشد. توان بادي به عنوان يك منبع انرژي تجديدپذير بدون آلاينده، پيشنهاد برتر در مباحث زيست محيطي براي توليد الكتريسيته مي‌باشد. هدف از اين بررسي، مدل سازي يك سيستم انرژي هيبريدي باد و موج مي باشد. ايده افزودن يك ابزار انرژي موج به يك سازه پشتيبان ثابت يا شناور توربين بادي پايداري‌ها را افزايش مي‌دهد. در اين بررسي از داده هاي سرعت باد كه از ايستگاه‌هاي هواشناسي به طور متوسط روزانه دريافت شد، استفاده شده است. با استفاده از داده‌هاي جمع‌آوري شده از سرعت باد روي زمين و اصلاح اين داده‌ها با استفاده از يك مدل رياضي، داده‌هاي مربوط به سرعت باد در دريا محاسبه شد. با استفاده از اين داده‌ها پتانسيل استفاده از انرژي باد و موج در دريا پيش‌بيني شد. سپس با مدل رياضي، اجزاي سيستم هيبريد باد-موج شامل: توربين باد، مبدل موج، فونداسيون و همچنين مدل هزينه‌هاي سيستم و دوره سود دهي آن مشخص شد. در اين بررسي مبدل انرژي موج انتخاب شده براي دستگاه هيبريد نمونه ويواستار بوده كه با يك توربين بادي تركيب شده است. ‌به منظور طراحي يك نمونه سيستم هيبريد باد-موج از يك كد كامپيوتري كه به وسيله نرم‌افزار برنامه نويسي متلب توسعه داده شده استفاده شد. به وسيله برنامه، بهينه كردن مهندسي و اقتصادي سيستم شبيه سازي شده، مشخصات بهينه سيستم، هزينه‌هاي اجزاي سيستم و قيمت برق توليدي مشخص شد. براي داده‌هاي دو منطقه در كشور سوريه (لاذقيه) در ساحل دريايي مديترانه و انگلستان (همپستيد) نزديك درياي شمال واقع شده‌اند، به وسيله برنامه نتايج طراحي سيستم هيبريدي محاسبه شد. نتايج حاصل از برنامه، سرعت متوسط سالانه باد و ارتفاع متوسط سالانه موج براي شهر همپستيد بيشتر از آن براي شهر لاذقيه محاسبه شد. همچنين ميزان انرژي توليدي ساليانه دستگاه هيبريد باد-موج در دريايي شمال بيشتر به مقدار 64.3 در صد از آن در دريايي مديترانه نشان داد. در نتيجه هزينه توليد انرژي (COE) با واحد دلار بر كيلووات ساعت براي كشور انگلستان كمتر از هزينه توليد آن براي كشور سوريه محاسبه شد كه هر چه ميزان هزينه توليد انرژي كاهش يابد، سيستم توليد كننده انرژي هيبريدي قابليت تجاري شدن و استفاده در مقياس انبوه پيدا مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: سيستم هيبريدي، انرژي باد دور از ساحل، انرژي موج، توربين باد، مبدل انرژي موج.

1395/11/02

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Energy production from fossil energy sources causes environmental pollution, an​d their price is influenced by both political an​d economic variables. Wind power, as a renewable energy source with no emissions, represents the better alternative for electricity generation with no environmental pollution. The aim of this study is to develop a model for wave an​d wind hybrid energy system. The idea of adding a wave-energy device to a floating o​r a fixed support structure of a wind turbine increases the stability. In this study, daily wind speed data received from the meteorological stations was used. By using data collected from wind speed on the ground an​d modifying the data using a mathematical model, the data of wind speed at sea was calculated. By using this data, the potential of using wind an​d wave energy in sea was predicted. Then, using the mathematical model, wind-wave hybrid system components include: wind turbine, wave converter, foundation an​d also the system costs an​d the cost recovery period were determined. In this study, the wave energy converter selected for hybrid device is Wavestar prototype which was combined with a wind turbine. In order to design a wind-wave hybrid system a computer code was developed in the programming environment MATLAB. The engineering an​d economic optimization of system, costs an​d prices of system components were calculated by program simulation. The results was obtained from the designed hybrid system for two regions: the first is Syria (Latakia) on the coast of the Mediterranean Sea an​d the second is United Kingdom (Hampstead) located close to the North Sea. The results showed that the annual average wind speed an​d the annual average wave height for the city of Hempstead was more than that calculated for the city of Latakia. Also, The results showed that the annual energy production from hybrid wind-wave device in the North Sea is 64.3% more than its value in the Mediterranean Sea. As a result, the cost of energy (COE) in dollars per kilowatt-hour calculated for the United Kingdom was less than its value for Syria, an​d the production of hybrid system energy technology can reach commercialization because the cost of energy production is reduced. Keywords: Hybrid system, Offshore wind energy, Wave energy, Wind turbine, Wave energy converter.