Εφαρμογή του αλγορίθμου αναζήτησης αρμονίας για τη βελτιστοποίηση διάταξης παραγωγής ενέργειας από υπερπήδηση κυματισμών.
Creators: name: Κράλλη, Βασιλική-Ελένη Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Βελτιστοποίηση-Κυματική Ενέργεια
Διατάξεις εκμετάλλευσης κυματικής ενέργειας
Optimization-Wave energy
Wave energy converter systems

description: Η αλόγιστη χρήση των συμβατικών ενεργειακών πόρων έχει οδηγήσει σε περιορισμό της διαθεσιμότητάς τους αλλά και σε σημαντικές επιπτώσεις στο κλίμα, οι οποίες γίνονται συνεχώς πιο αισθητές και έντονες. Η παγκόσμια στροφή προς την αξιοποίηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε) για την κάλυψη των σύγχρονων ενεργειακών απαιτήσεων, κρίνεται επιβεβλημένη για τη διασφάλιση της βιώσιμης ανάπτυξης και το μετριασμό των ήδη αρνητικών δεδομένων. Στο πλαίσιο αυτό κινείται η αξιοποίηση της κυματικής ενέργειας των θαλασσών ως Α.Π.Ε για την κάλυψη των μελλοντικών αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια, με την εφαρμογή νέων σύγχρονων τεχνολογιών που έχουν αναπτυχθεί την τελευταία δεκαετία. Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα διαρκώς εξελίσσεται, με σημαντικές μελέτες να παρουσιάζονται και πειραματικές διατάξεις να μελετώνται και να βελτιώνονται, με σκοπό η τεχνολογία αυτή να αποτελέσει μια αξιόπιστη και βιώσιμη λύση στις σύγχρονες απαιτήσεις του ενεργειακού ισοζυγίου. Το μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον και οι προοπτικές εξέλιξης πάνω σε αυτόν τον τομέα αποτέλεσαν κίνητρο για την παρούσα διπλωματική εργασία, η οποία έχει ως αντικείμενο μελέτης τη βελτιστοποίηση των γεωμετρικών διαστάσεων της διάταξης εκμετάλλευσης κυματισμών για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Overtopping Breakwater for Energy Conversion (OBREC). Η διάταξη αυτή, η οποία τοποθετείται σε κυματοθραύστη εκμεταλλεύεται την αναρρίχηση και υπερπήδηση των κυματισμών. Αποτελείται από μια ειδικά διαμορφωμένη δεξαμενή που συγκρατεί το νερό που υπερπηδά το μέτωπο και μέσω κατάλληλης διάταξης, τροφοδοτεί ένα στρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης, σημαντικό όφελος του προτεινόμενου συστήματος αποτελεί ότι ο συγκεκριμένος ενεργειακός κυματοθραύστης, προσφέρει την απαραίτητη προστασία από τους κυματισμούς στην περιοχή που εγκαθίσταται. Η περιοχή εφαρμογής του εξεταζόμενου ενεργειακού κυματοθραύστη πραγματοποιήθηκε στο Ηράκλειο Κρήτης, μια περιοχή που διαθέτει υψηλά αξιοποιήσιμο κυματικό δυναμικό στην Ελλάδα. Η παρούσα μελέτη, παρουσιάζει μία μεθοδολογία που έχει στόχο την μεγιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας μέσω της εύρεσης των βέλτιστων διαστάσεων της διάταξης και πιο συγκεκριμένα του ύψους στέψης και του πλάτους της δεξαμενής αυτής. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται μια μεθοδολογία βελτιστοποίησης ικανή να ανταποκριθεί στη μη γραμμικότητα της φύσης και των απαιτήσεων του προβλήματος. Η επίλυση πραγματοποιείται με τη χρήση του αλγόριθμου αναζήτησης αρμονίας και ειδικού λογισμικού. Η προσέγγιση που επιχειρείται έχει στόχο να αναδείξει την ανάγκη συμβολής της μεθόδου βελτιστοποίησης στο σωστό σχεδιασμό τέτοιων διατάξεων. Έτσι, είναι δυνατό να επιτευχθούν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα ανάλογα με τις ανάγκες της κάθε περιοχής χωρίς απαραίτητα την κατασκευή πολύ μεγάλων διατάξεων, ορίζοντας κάθε φορά την προτεινόμενη λύση στο πλαίσιο της οικονομικής και περιβαλλοντικής βιωσιμότητας.
description: Excessive use of conventional energy resources has resulted in a significant reduction of their availability and also significant effects on climate, which become more intense through years. Utilization of Renewable Energy Sources (R.E.S) is essential in order to meet contemporary energy needs and to ensure sustainable development and mitigation of existing negative data. In this sense, modern technologies have developed over the past decade for the exploitation of wave energy to meet future electricity needs. Research in this area is constantly evolving, with noteworthy studies presented and experimental wave energy converter systems examined and improved in order for this technology to provide a reliable and sustainable solution to the energy equilibrium. The constant research interest and development on this field was a motive for this thesis. This thesis proposes an optimization methodology that provides the optimal dimensions of the wave energy converter system known as Overtopping Breakwater for Energy Conversion (OBREC). OBREC consists of a breakwater with a front reservoir and exploits wave overtopping in order to produce electricity. An important benefit of the energy breakwater is that it can provide the necessary wave protection of the area that is being placed. The proposed area of the OBREC energy breakwater is Heraklion, Crete, an area with a high exploitable wave potential in Greece. The aim of this study is to maximize the energy generated by optimizing the dimensions of the OBREC reservoir, specifically its width and the crest height. For this purpose, an appropriate optimization method is used, in order to cope with the non linear structure and requirements of the problem. The resolution is held with special software based on the Harmony Search Algorithm. The proposed methodology of this thesis aims to highlight the need of optimization methodology in the proper design of such wave energy converter systems. Thus, it is possible to achieve the best possible results depending on the needs of each area without necessarily build very large wave energy converter systems. This methodology provides a proposed solution in the sense of economic and environmental sustainability.