Please ensure Javascript is enabled for purposes of website accessibility

Μάθημα : Αιολική Ενέργεια και Ενέργεια του Νερού

Κωδικός : PHY1954

Αιολική Ενέργεια και Ενέργεια του Νερού

PHY1954  -  Γεώργιος Λευθεριώτης

Περιγραφή Μαθήματος

Α. ΑΙΟΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 

1. Το αιολικό δυναμικό.Η φύση του ανέμου. Το ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα. Χρονική - χωρική διασπορά του ανέμου και η στατιστική περιγραφή της. Τύρβη, ένταση και φάσματα.  Μέτρηση ταχύτητας και κατεύθυνσης του ανέμου. Εκτίμηση του διαθέσιμου και τεχνικά-οικονομικά εκμεταλλεύσιμου αιολικού δυναμικού.

 

2. Αιολικές μηχανές. Ιστορική αναδρομή. Ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας σε παγκόσμιο επίπεδο και στην Ελλάδα. Είδη αιολικών μηχανών. Πλεονεκτήματα- μειονεκτήματα. Σύγχρονες τάσεις: Υπεράκτια αιολικά πάρκα, ανεμογεννήτριες πόλης.

 

3. Αεροδυναμική των αιολικών μηχανών οριζόντιου άξονα. Η έννοια του «ιδανικού ρευστού». Διατμητικές τάσεις, οριακό στρώμα. Αεροτομές σε 2 και 3 διαστάσεις. Ενεργοποιητής δίσκος και όριο Betz. Θεωρία στοιχείου πτέρυγας. Θεωρία στροβίλων. Αεροδυναμική σχεδίαση: Βέλτιστο προφίλ πτερυγίου και πρόβλεψη των επιδόσεων της αιολικής μηχανής.

 

4. Αιολικές μηχανές για ηλεκτροπαραγωγή.Διερεύνηση παραμέτρων σχεδίασης: Διάμετρος ρότορα, ταχύτητα περιστροφής, αριθμός πτερυγίων, θέση του ρότορα σε σχέση με τον πύργο, μηχανισμοί ελέγχου ισχύος, μηχανισμοί μετάδοσης, ηλεκτρικές μηχανές. Ενεργειακοί υπολογισμοί, συντελεστής αποδοτικότητας.

 

5. Αιολικά πάρκα.Κανόνες χωροθέτησης των αιολικών πάρκων. Αλληλεπίδραση μηχανών. Οικονομικά των ανεμογεννητριών. Περιβαλλοντικά οφέλη και προβλήματα.

 

 

Β. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

 

1. Υδροηλεκτρική Ενέργεια. Υδρολογική ανάλυση. Λεκάνες απορροής. Μέτρηση της παροχής. Υπολογισμός του διαθέσιμου υδροδυναμικού. Καμπύλη διάρκειας παροχών. Μεγάλοι-μικροί υδροηλεκτρικοί σταθμοί. Σχεδίαση και κατασκευή υδροηλεκτικών: Έργα πολιτικού μηχανικού (έργα υδροληψίας: φράγμα, εξαμμωτής δεξαμενή φόρτισης. Έργα μεταφοράς: αγωγοί, δεξαμενή ανάπλασης, διώρυγα φυγής). Υδροστροβίλοι: Εξισώσεις λειτουργίας και βαθμοί απόδοσης. Τύποι υδροστροβίλων. Αυτοματισμοί λειτουργίας υδροηλεκτρικών σταθμών. Ενεργειακοί υπολογισμοί-διαστασιολόγηση.

 

2. Ενέργεια από κύματα και ρεύματα. Διαθέσιμο δυναμικό. Τύποι μηχανών. Ενεργειακοί υπολογισμοί-διαστασιολόγηση.

Ενότητες

Εισαγωγή στην Αιολική Ενέργεια
?Γνωριμία με την αιολική ενέργεια, την εξέλιξη των ανεμογεννητριών και την έκταση της διείσδυσής τους στον παγκόσμιο ενεργειακό χάρτη, μέσω στατιστικών στοιχείων και κατάλληλου φωτογραφικού υλικού
Εισαγωγή στην Αεροδυναμική
?Εισαγωγή στις βασικές έννοιες και τις θεμελιώσεις αρχές της ρευστομηχανικής και της αεροδυναμικής.
?Εφαρμογή των παραπάνω εννοιών για την ανάλυση και κατανόηση της σχεδίασης των αεροτομών
?Παρουσίαση ιδιαίτερων χαρακτηριστικών των ρευστών και του ρόλου τους στη διαμόρφωση του είδους της ροής γύρω από αεροτομές.    
Ο Ανεμος και οι Ιδιότητές του
?Παρουσίαση της κίνησης του ανέμου ως ρευστό
?Παρουσίαση των μεθόδων μέτρησης των ιδιοτήτων του ανέμου (εξοπλισμός) και των χαρτών αποτύπωσης του αιολικού δυναμικού (τεχνικά και οικονομικά εκμεταλλεύσιμου)
Αιολικές Μηχανές
?Κατηγοριοποίηση αιολικών μηχανών
?Κινητήρια δύναμη: Οπισθέλκουσα
?Κινητήρια δύναμη: Άντωση
?Σχεδίαση μηχανών οριζόντιου αξονα
?Το όριο Betz
?Δύναμη thrust ενεργοποιητή δίσκου
?Λόγος ταχύτητας ακροπτερυγίου - στοιβαρότητα
 
Σχεδίαση Πτερυγίων 1
  •  Στοιχείο πτέρυγας ? ανάλυση ασκούμενων δυνάμεων
  • Διαδικασία σχεδίασης αιολικής μηχανής
  • Βέλτιστο προφίλ πτερυγίου κατά Betz
  • Διόρθωση οπισθέλκουσας
  • Άλλες απώλειες και μέθοδοι υπολογισμού τους
  • Διόρθωση περιστροφής απορρεύματος για πτέρυγα αιολικής μηχανής
  • Συντελεστής F απωλειών ακροπτερυγίου
  • Διόρθωση περιστροφής απορρεύματος και απώλειες ακροπτερυγίου
  • Επίδραση του αριθμού των πτερυγίων στο Cp, max
  • Επίδραση του CL/CD στο Cp,max
  • Περιορισμοί της θεωρίας ορμής
  • Θεωρία στροβίλων Vortex theory - Lifting Line Theory (LLT)
Σχεδίαση Πτερυγίων 2
?Ιδανικό ρευστό - εξίσωση Laplace
?Στοιχειώδεις λύσεις της εξίσωσης Laplace (2-D)
?2D Κύλινδρος
?Περιστρεφόμενος κύλινδρος
?Μετασχηματισμοί: Περιστροφή
?Μετασχηματισμός αεροτομής σε κύλινδρο
?Κυκλοφορία Γ
?Συντελεστής άντωσης
?Συμμετρικές αεροτομές Joukovski
?Μη συμμετρικές αεροτομές Joukovski
?Αεροτομές  Joukovski
 
Λειτουργία Ανεμογεννητριών για Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας
  • Συντελεστής ισχύος
  • Καμπύλη ισχύος P(Ω)
  • Καμπύλη P (V) και ενεργειακοί υπολογισμοί
  • Μηχανισμοί ελέγχου της παραγόμενης ισχύος
    • Παθητικές μέθοδοι
    • Ενεργητικές μέθοδοι
  • Ηλεκτρικές μηχανές: Σύγχρονες ? Ασύγχρονες γεννήτριες
  • Ηλεκτρικές μηχανές: Σταθερή και μεταβαλλόμενη περιστροφική ταχύτητα
  • Καμπύλες απόδοσης αιολικών μηχανών
Σχεδίαση Ρότορα Αιολικής Μηχανής Οριζόντιου Άξονα
?Περιστρεφόμενο απόρρευμα
?Γεωμετρία ρότορα
Υδραυλικά Φαινόμενα
?Γνωριμία με γενικά φαινόμενα υδρολογίας
?Παρουσίαση μεθόδων εκτίμησης κατακρημνισμάτων
?Φυσικό και μαθηματικό υπόβαθρο υπολογισμού παροχών σε ανοιχτα/κλειστά κανάλια, σωλήνες πιέσεως. Σύνδεση με τις παροχές υδροηλεκτρικών και ενεργειακοί υπολογισμοί επί αυτών.
?Εξοικίωση με υδρογραφήματα, διαγράμματα καμπύλης παροχών, διάγραμμα Moody, διάγραμμα ειδικής ενέργειας
?Γνωριμία με εξειδικευμένα υδραυλικά φαινόμενα (άμλα, πλήγμα, σπηλαίωση, κύματα νερού)
Υδροστρόβιλοι
?Κατηγοριοποίηση στροβίλων
?Τρίγωνα ταχυτήτων
?Εξίσωση Euler
?Απόδοση στροβίλου Pelton
?Απόδοση στροβίλου Francis
Υδροηλεκτρικοί Σταθμοί - Στρόβιλοι (Φωτογραφικό υλικό)

Φωτογραφικό υλικό απο μικρά υδροηλεκτρικά έργα: Εγκαταστάσεις, εργασίες ανάπτυξης έργων, υδροστρόβιλοι.

Ημερολόγιο

Προθεσμία
Γεγονός μαθήματος
Γεγονός συστήματος
Προσωπικό γεγονός

Ανακοινώσεις

Όλες...
  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A-

Αρ. Επισκέψεων :  0
Αρ. Προβολών :  0

Μεταδεδομένα μαθήματος