| dc.description.abstract | I denne master oppgaven ble muligheten for å kombinere vind- og bølgekraft undersøkt. Det er blitt utført et litteraturstudie på ulike konsepter av vindkraft, bølgekraft og kombinert vind- og bølgekraft. Basert på den oppnådde kunnskapen i litteraturstudiet, ble det utarbeidet og analysert et konsept som kombinerer vind- og bølgekraft. Konseptet går ut på å ta i bruk undervanns tanker som lagrer potentiel energi. Det ble også foreslått et passende område med felles distribusjon i Nordsjøen. Det undersøkte offshore området har en vanndybde på 29 [m], en gjennomsnittlig vindkraft tetthet på 872,03 [ W / m ^ 2] og en gjennomsnittlig bølgekraft tetthet på 14,29 [kW / m]
Analysen kan deles inn i tre hoveddeler. I første del, ble et vindturbinblad designet i MATLAB ved hjelp av BEM (Blade Element Momentum) teori. Utgangseffekten ble deretter beregnet for en trebladet vindturbin sammensatt av det designede bladet. Diameteren på turbinen ble satt til 126 m, noe som ga en gjennomsnittlig effekt på 3.92MW ved en operativ vindhastighet på 10 m / s og en TSR (Tip Speed Ratio) av 8. For å analysere ytelsen til vindturbinen på en mer realistisk måte, ble programmet ASCHES brukt, noe som resulterte i en effekt på 4.35MW. Den gjennomsnittlige effekten av vindturbinen ble også beregnet ved å anvende Rayleigh-fordelingen. Dette resulterte i en gjennomsnittlig energiproduksjon på 3.22MWh per time.
Den andre hoveddelen av analysen undersøkte gjennomsnittseffekt over en tisperiode på en WEC (Wave Energy Converter) for både vanlig og uregelmessig sjø i frekvens-domene. I denne forbindelse ble det valgt å bruke modellen til CorPower sin. De hydrodynamiske koeffisienter for WECen ble funnet ved bruk av programmet WAMIT. I tillegg ble WECen utstyrt med en ny teknologi som kalles WaveSpring. For å beregne strømproduksjonen for forskjellige sjøtilstander, ble et scatter-diagram av området brukt. Beregningene som ble gjort i MATLAB viste at WEC er i stand til å produsere mellom 10-320 [kWh] per time, avhengig av sjøtilstand. WECen er i gjennomsnitt i stand til å produsere 127,61 [kWh] per time når den plasseres på det nevnte offshore-området. Beregningene viste også at effektiviteten av å høste bølgekraft økte med ca. 30 \% for de mest forekommende sjøtilstandene på grunnet av WaveSpring. I tillegg ble det laget en modell av WEC i programmet SIMA. For å avgrense omfanget til oppgaven, ble det bestemt å ikke gå videre inn i analysen av denne modellen. Dette kan være et emne for videre arbeid.
Den tredje hoveddelen av analysen anslår den nødvendige størrelsen på undervanns tankene. Som ventet, viste WEC å ha lav energiproduksjon i forhold til vindturbinen. På bakgrunn av dette ble det besluttet å finne ut hvor mange WECs som er nødvendig for å produsere den samme mengden energi som en vindmølle. Dette resulterte i 25 WECs pr vindturbin. Når man kombinerer de to kraftkildene får man en total energi pruduksjon på 6407,21 [kWh]. Dette resulterte i et total nødvendige volum av 58901,58 [$ m ^ 3 $] på en på 29 [m] vanndypde.
Siden bølge energi tetthet i det undersøkte offshore-området er nokså lav, burde forskjellige områder undersøkes for å finne mest optimal plassering. Man bør også ta vanndybden i betraktning da, volumet av undervanntankene minsker eksponentielt når en oppsøker dypere vann. For eksempel vil det totale volumet som kreves av tanken reduseres til mindre enn halvparten når tankene blir instalert på 80 meters dypde. | |
