Optimale Auslegung von Turbinenfeldern in Gezeitenströmungen

Optimale Auslegung von Turbinenfeldern in Gezeitenströmungen

Optimal Design of Turbine Arrays in Tidal Flows

Masterthesis, Bachelorthesis

Wasserkraft mit geringer Fallhöhe wie beispielsweise Gezeitenkraftwerke können einen wichtigen Beitrag zum erneuerbaren Energiemix beitragen. Es werden daher in Zukunft weltweit Turbinen (wie bspw. in Abbildung 1 zu sehen) in Gezeitenkanälen installiert, um Energie zu ernten. Im Rahmen vergangener Arbeiten wurde am Institut für Fluidsystemtechnik ein detailliertes Gezeitenturbinenmodell entwickelt (siehe Abbildung 2) um die Leistungsausbeute einer solchen Turbine zu berechnen. Da die maximale Leistungsabgabe einer einzelnen Turbine aufgrund physikalischer und mechanischer Beschränkungen jedoch begrenzt ist, werden die Turbinen zu großen Feldern kombiniert. Die Turbinen im Kanal beeinflussen sich dabei sowohl gegenseitig als auch die Strömungsverhältnisse im gesamten Gezeitensystem. Daher ist eine sorgfältige Planung solcher Felder unabdingbar um eine optimale Leistungsausbeute zu erzielen.

Anhand eines generischen Gezeitenkanals soll im Rahmen dieser Arbeit, eine Methode zur optimalen Auslegung von Turbinenkaskaden, -bzw. feldern (siehe Abbildung 3) implementiert werden. Das bestehende Turbinenmodell soll dabei als Grundlage dienen. Die Auswirkungen der charakteristischen Einflussgrößen (Anzahl, Größe, Betriebsstrategie, …) auf die Energieausbeute sind aufzuzeigen und das optimale Systemdesign für den generischen Kanal zu beschreiben

Aufgaben:

• Einarbeiten in das Themengebiet Gerinneströmungen

• Implementieren eines Systemmodells in MATLAB

• Durchführung und Auswertung von Einflussanalysen

• Optimierung des Systemdesigns

• Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

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