Design and analysis of a solar panel mounting system on an existing wind turbine tower
Mevcut bir rüzgar türbini kulesi üzerinde güneş paneli montaj sisteminin tasarımı ve analizi
- Tez No: 838017
- Danışmanlar: DR. PETER CLOUGH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Çevre Mühendisliği, Energy, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Solar Panel Mounting Structure, Wind Turbine Auxiliary Services, FEA, Buckling Analysis
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Cranfield University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Bu tez, rüzgar türbininin yardımcı sistemlerinin güç tüketimini karşılamak için alan kullanımının optimizasyonu ile karadaki bir rüzgar türbininin mevcut bir kulesine güneş panelleri monte etmek için yapının tasarımı ve analizi ile ilgilidir. Önerilen tasarımın uygulanmasıyla, bu hibridizasyon ayrıca şebeke beslemesine bağımlılığı azaltma potansiyeline sahiptir. Seçilen sahanın gölge analizi ve mevcut rüzgar türbini kulesinin boyutları dikkate alınarak önerilen entegre tasarım SolidWorks yazılımında modellenmiştir. Önerilen tasarımın aşırı rüzgar olayları sırasında sorun göstermemesini sağlamak için çeşitli yönler için maksimum rüzgar yükü altında stress/gerilme ve yer değiştirme analizlerini gerçekleştirmek için sonlu elemanlar analizi (FEA/ Finite Element Analysis) kullanılmıştır. Eşdeğer gerilme ve toplam deformasyonun maksimum değeri yaklaşık olarak 288 MPa ve dik rüzgar yönünde 20 mm olarak bulunmuştur. Ayrıca rüzgar türbini kulesinin burkulma davranışı Euler formülü ile ele alınmış ve kurulan üst güneş çerçevesi için 72,3 olarak hesaplanmıştır. Mevcut literatür ve Sistem Danışmanı Modeli (System Advisor Model/SAM) yazılımı kullanılarak hem fotovoltaik (PV) sistem hem de türbin yardımcı sistemleri için enerji analizleri yapılmıştır. PV sistemi tarafından üretilen elektriğin, yardımcı hizmetler için rüzgar türbininin yıllık elektrik tüketiminin ortalama %43,61'ini karşıladığı hesaplanmıştır. Ayrıca hibrit sistemin ekonomik ve çevresel değerlendirmesi yapılmıştır. PV sisteminin seviyelendirilmiş elektrik maliyeti (LCoE) 6,48 ₵/kWh olarak bulunmuş ve ayrıca PV sisteminin bir rüzgar türbini kulesine kurulmasının yılda 22 ton daha fazla karbondioksit tasarrufu sağlayacağı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis is based around the design and analysis of the solar panel mounting structure on an existing onshore wind turbine tower with the optimisation of the use of space. in order to cover the electricity consumption of the wind turbine's auxiliary services systems. With the application of the proposed design, this hybridisation also has the potential to reduce the dependency of the grid feed. Considering the shadow analysis of the selected site and the dimensions of the existing wind turbine tower, the proposed integrated design was modelled in SolidWorks software. Stress and displacement analyses under the maximum wind load for various directions were then conducted by using the Finite Element Analysis (FEA) in order to make sure the proposed structural design does not encounter any problem in extreme wind events. The maximum value of equivalent stress and total deformation was found to be approximately 288 MPa and 20 mm in the perpendicular wind direction. Further to this, the buckling behaviour of the wind turbine tower was considered with Euler's formula and was calculated to be 72.3 for the installed top solar frame. Energy analyses for both solar photovoltaic (PV) system and turbine auxiliary systems have been performed within a combination of the available literature and System Advisor Model (SAM) software. It was calculated that the generated electricity from the PV system was met an average of 43.61 % of the wind turbine's auxiliary services electricity consumption annually. Additionally, economic and environmental assessments of the hybrid system was conducted. The levelised cost of electricity (LCoE) of the PV system was found to be 6.48 ₵/kWh and also by adding the PV system on a wind turbine tower, it was observed that 22 metric tonnes of carbon dioxide more have been saved per year from the environmental examination.
Benzer Tezler
- Güneş panellerinin temel tasarımında mevcut yöntemlerin değerlendirilmesi
Assesment of existing methodologies in foundation design of solar panels
ELİF BÜŞRA ÇIKILI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUBİLAY KELEŞOĞLU
- Büyük ölçekli şebeke bağlantılı bir fotovoltaik santralin benzetim sonuçlarının gerçek veriler ile karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of simulation results of a large-scale grid-connected photovoltaic power plant with real data
ABDÜLKADİR SİPAHİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN SEZEN
- Grid-connected photovoltaic system for buildings
Binalar için şebeke bağlantılı fotovoltaik sistemler
İSMAEL SUAD RASHİD
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR BAYSAL
- Amasya ili koşullarında 1 MWP kurulu gücünde yüzer tip ve arazi tipi enerji santrallerinin karşılaştırmalı analizi ve optimizasyonu
Comparative analysis and optimization of floating and land type power plants with 1 MWP installed capacity in Amasya conditions
ABDULLAH TOKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Eğitim ve ÖğretimAmasya ÜniversitesiYenilenebilir Enerji ve Uygulamaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERYEM EVECEN
- Investigation of the orbital thermal behavior of small satellites in low earth orbit
Alçak yörüngede hareket eden küçük uyduların yörünge boyunca ısıl davranışının incelenmesi
GÖNÜL ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSİN SAYAR