Αντικεραυνική προστασία πτερυγίων ανεμογεννητριών

• Κύριος συγγραφέας: Κασφίκη, Ευγενία
• Άλλοι συγγραφείς: Kasfiki, Evgenia
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Αντικεραυνική προστασία; Πτερύγια ανεμογεννήτριας; Αιολική ενέργεια; Προσομοίωση; Lightning protection; Wind turbine blades; Wind energy; Simulation

Η αιολική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη, «καθαρή» μορφή ενέργειας, που δε μολύνει το περιβάλλον και είναι ανεξάντλητη. Οι ανεμογεννήτριες βρίσκονται συνήθως σε τοποθεσίες με μεγάλο υψόμετρο καθώς και σε επίπεδη ύπαιθρο, κάτι που δικαιολογεί τον υψηλό αριθμό κεραυνικών πληγμάτων, τα οποία προκαλούν πολλά προβλήματα στις εγκαταστάσεις. Ο κεραυνός αποτελεί ένα ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό φαινόμενο το οποίο θα μπορούσε να ορισθεί ως μια μορφή ηλεκτρικής διάσπασης, χαρακτηριζόμενης από υψηλό ρεύμα, που συμβαίνει σε πολύ μεγάλα διάκενα. Για την καλύτερη κατανόηση του φαινομένου αυτού, αρχικά περιγράφηκε η ηλεκτρική κατάσταση της γης και η ηλεκτρική συμπεριφορά των νεφών καθώς και οι επιπτώσεις των πληγμάτων των κεραυνών. Αυτά αφορούν στην ανθρώπινη ζωή και στις κατασκευές, στις οποίες διακρίνονται σε θερμικές, μηχανικές και ηλεκτρικές επιπτώσεις. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι ο έλεγχος της επάρκειας της χρήσης αγώγιμης ταινίας ως μέσο προστασίας των πτερυγίων ανεμογεννήτριας έναντι κεραυνικού πλήγματος. Για το λόγο αυτό, το πτερύγιο της ανεμογεννήτριας μαζί με την προστατευτική ταινία σε διαφορετικά πάχη από 2 έως 5 mm σχεδιάστηκαν στο Fusion 360 και η προσομοίωση του κεραυνικού πλήγματος ακολούθησε στο COMSOL Multiphysics. Στο 1ο κεφάλαιο, παρουσιάζεται ο τρόπος πρόκλησης των κεραυνικών πληγμάτων κατά τη διάρκεια των εκκενώσεων . Αναφέρονται ακόμη μεγέθη σχετιζόμενα με κεραυνούς, τα είδη των κεραυνών και γίνεται εκτενής αναφορά στο ρεύμα του κεραυνού, τους διαθέσιμους τρόπους προσδιορισμού του, την κοινά αποδεκτή διπλοεκθετική κυματομορφή που το αναπαριστά και τις παραμέτρους του κεραυνού που σχετίζονται με αυτό. Στο 2ο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η αιολική ενέργεια και βασικά μεγέθη και ορισμοί που συνδέονται με αυτήν. Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η δομή και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των ανεμογεννητριών. Η ανεμογεννήτρια αποτελείται από τρία βασικά μέρη, κάθε ένα από τα οποία αποτελούνται από άλλα επιμέρους δομικά στοιχεία. Τα τρία βασικά δομικά μέρη μιας ανεμογεννήτριας είναι η νασέλλα, ο πύργος και η βάση. Παρουσιάζεται ακόμα το περιβάλλον στο οποίο λειτουργούν οι ανεμογεννήτριες, οι επιπτώσεις ενός κεραυνικού πλήγματος σε αυτές και καταδεικνύεται η σημασία αντικεραυνικής προστασίας των ανεμογεννητριών στο σύγχρονο ενεργειακό τοπίο. Τέλος, παρουσιάζονται τα ισχύοντα πρότυπα και μέθοδοι αντικεραυνικής προστασίας ανεμογεννητριών. Στο 4ο κεφάλαιο, αρχικά περιγράφεται η διαδικασία σχεδίασης του πτερυγίου με τα διάφορα πάχη της ταινίας .Στη συνέχεια περιγράφεται αρχικά το μενού του COMSOL και στην συνέχεια αναλύονται διεξοδικά όλα τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την πραγματοποίηση των προσομοιώσεων. Στο 5ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων και γίνονται σχόλια πάνω σε αυτά σχετικά με επιδράσεις τους σε πραγματικές συνθήκες. Στο 6ο κεφάλαιο περιλαμβάνονται τα συμπεράσματα της διπλωματικής και προτείνονται μελλοντικές επεκτάσεις για τη συνέχισή της.