Επίδραση των επικαθήμενων σωματιδίων στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικά πάρκα. Μελέτη πτέρυγας και χωρική ανάλυση

Περιέχει βιβλιογραφικές παραπομπές.

Η ανάπτυξη ενεργειακών επενδύσεων αιολικού χαρακτήρα προϋποθέτει καλή γνώση του επιπέδου της ηλεκτροπαραγωγής, γεγονός που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του ρότορα και τη δυνατότητα του να αξιοποιεί βέλτιστα το αιολικό δυναμικό. Έχει παρατηρηθεί ότι η επικάθιση σωματιδίων σκόνης στις επιφάνειες των πτερύγων του ρότορα μπορεί να επηρεάσει την απόδοση των Αιολικών Πάρκων με αποτέλεσμα την καταγραφή απωλειών ισχύος. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή μελετάται η επιφανειακή τραχύτητα που εντοπίζεται στις πτέρυγες του ρότορα των ανεμογεννητριών λόγω της συσσώρευσης σκόνης και η δυνητική της επίδραση στο μέγεθος της αιολικής παραγωγής./ Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιείται πειραματική διερεύνηση με χρήση του υπολογιστικού εργαλείου ανοικτού κώδικα QBlade. Τα διαθέσιμα δεδομένα, αφορούν την επικάθιση σκόνης σε τέσσερις διαφορετικές περιοχές, στις οποίες μελετάται η εξέλιξη του φαινομένου της επικάθισης σκόνης και διερευνάται η επίδραση του στην αεροδυναμική απόδοση και στο μέγεθος της αποδιδόμενης ισχύος. Με στόχο την αποτίμηση του φαινομένου και με την βοήθεια των υπορουτίνων του Q Blade, σχεδιάζεται πρότυπο μοντέλο ρότορα με αεροτομές NACA 5518, το οποίο χρησιμοποιείται για την εκτέλεση επιλεγμένων προσομοιώσεων που αφορούν καθεμιά από τις επιλεχθείσες περιοχές. Ακολούθως παρουσιάζονται διαγράμματα που αποδεικνύουν την αλληλεπίδραση μεταξύ της επιφανειακής τραχύτητας, του αριθμού RE και των αεροδυναμικών συντελεστών των αεροτομών και ακολουθεί σύγκριση στα πλαίσια του αντικειμένου της παρούσας μελέτης. Τα αποτελέσματα περιορίζονται στην απόδειξη της επίδρασης της τραχύτητας στην αεροδυναμική απόδοσή του ρότορα Α/Γ και στην εκτίμηση της αποδιδόμενης ισχύος και του ύψους των απωλειών για επιλεγμένες συνθήκες ταχύτητας ανέμου και προσανατολισμού της Α/Γ

The development of wind projects requires very good knowledge of the level of energy production and that depends on the rotor aerodynamics and its potential of making optimal use of wind power. It has been noted that dust accumulation across the rotor’s blade surfaces can seriously affect the overall Wind Park performance and lead to severe energy losses. In the present Master Thesis, surface roughness that occurs on the rotor’s blade surfaces due to dust accumulation and its possible effect on wind turbine’s performance, are the subjects to be studied. For this purpose, an experimental investigation is conducted by means of the widely used open source tool QBlade. All available data, pertain to dust accumulation in four different areas, at which, it is being studied the evolution of the phenomenon and its possible effect on the aerodynamic performance and on the level of energy production. In order to evaluate this phenomenon, a standard rotor model with NACA 5518 airfoils is being designed and for that purpose the modules of QBlade are being used. Subsequently, the study consists of a series of simulations, which concern each one of the four subjected areas. The resulting graphs are presented and through them it is clearly proved that surface roughness, Reynolds number and lift and drag coefficients are interacting with each other. Furthermore, a comparison among the main findings is being realized. Main results are limited to the subject of the present Thesis, namely to prove that rotor’s blade surface roughness can affect the overall energy performance, and to evaluate the power output and the power losses for selected conditions of wind speed and orientation.