Προσομοίωση εργαστηριακής ανεμογεννήτριας στο προγραμματιστικό περιβάλλον του MATLAB/Simulink

• Κύριος συγγραφέας: Γεωργουλάκη, Δέσποινα - Βικτωρία
• Άλλοι συγγραφείς: Βοβός, Νικόλαος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Προσομοίωση; Ανεμογεννήτριες; Simulation; Wind turbines; 621.45

Στη σημερινή εποχή το ενδιαφέρον στρέφεται ολοένα και περισσότερο στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας τόσο για περιβαλλοντικούς όσο για οικονομικούς λόγους. Ο άνεμος αποτελεί μια αστείρευτη και ‘καθαρή’ πηγή ενέργειας που βρίσκεται ελεύθερα στη φύση χωρίς να απαιτεί ενεργητική παρέμβαση από τον άνθρωπο. Η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού γίνεται από μηχανές που δεσμεύουν την κινητική ενέργεια του ανέμου και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ώστε να καταναλωθεί απευθείας ή να διοχετευθεί στο δίκτυο μεταφοράς. Οι μηχανές αυτές ονομάζονται ανεμογεννήτριες και συνήθως συναντώνται συναθροισμένες σε αιολικά πάρκα. Η πετρελαϊκή κρίση τη δεκαετία του ’70 οδήγησε στη μεγάλη ανάπτυξη των ανεμογεννητριών και ακόλουθα των αιολικών πάρκων ωστόσο το κόστος τους ήταν αρκετά υψηλό και η χρήση τους περιορισμένη. Σήμερα όμως με την ανάπτυξη της τεχνολογίας τα συστήματα μετατροπής αιολικής ενέργειας αποτελούν μικρό μεν αλλά συνεχώς αυξανόμενο ποσοστό της ενεργειακής παραγωγής. Τα συστήματα μετατροπής αιολικής ενέργειας διαφέρουν από τις συμβατικές γεννήτριες γι’ αυτό και η δυναμική τους μελέτη είναι απαραίτητη ώστε η ισχύς του ανέμου να ενσωματωθεί σε ένα σύστημα ισχύος. Για τη μελέτη και την ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων ένα χρήσιμο ‘εργαλείο’ στα χέρια του μηχανικού είναι η προσομοίωση του συστήματος η οποία προσφέρει το πλεονέκτημα να προβλέπει και να περιγράφει τη συμπεριφορά του εξεταζόμενου συστήματος, χωρίς τη χρήση του πραγματικού. Η ανάπτυξη ενός προσομοιωμένου συστήματος είναι ουσιαστικής σημασίας για την εργαστηριακή έρευνα καθώς βελτιώνει την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητά της ενώ μειώνει το χρόνο διεξαγωγής της και το πειραματικό κόστος. Στην παρούσα εργασία γίνεται προσομοίωση στο περιβάλλον του Matlab/Simulink της εργαστηριακής ανεμογεννήτριας S800 που χρησιμοποιεί γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη, και συγκρίνονται τα αποτελέσματά της με πειραματικά αποτελέσματα, ώστε να διαπιστωθεί η εγκυρότητα της προσομοίωσης. Τα κεφάλαια της εργασίας διαρθρώνονται ως εξής: Στο Κεφάλαιο 1 εξετάζεται η κινητήριος δύναμη των ανεμογεννητριών, ο άνεμος ενώ παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα χρήσης της αιολικής ενέργειας καθώς και στατιστικά στοιχεία σε τοπικό και παγκόσμιο επίπεδο. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται η λειτουργία, τα είδη αλλά και ο έλεγχος των ανεμογεννητριών. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται αναφορά στις σύγχρονες γεννήτριες, ενώ η προσοχή εστιάζεται στις σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη, στα είδη, στη λειτουργία αλλά και στη μοντελοποίησή τους. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύονται ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών μεγεθών της μηχανής, η προσομοίωση του ανεμοκινητήρα, της γεννήτριας και ολόκληρου του συστήματος στο Matlab/Simulink και τα αποτελέσματα που προκύπτουν συγκρίνονται με πειραματικές μετρήσεις που έλαβαν χώρα στο εργαστήριο.