Dimenzoniranje sustava za proizvodnju električne energije iz visinskih vjetrova baziranog na Magnusovom efektu

undergraduate thesis

• Title (english): Dimensioning of a system for power production from high altitude winds based on Magnus' effect
• Author: Ivan Burić
• Mentor: Neven Duić (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2016-03-02, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

U ovom radu prikazan je postupak dimenzioniranja sustava za proizvodnju električne energije iz visinskih vjetrova baziranog na Magnusovom efektu. Dimenzioniranje sustava vrši se računalnim simuliranjem procesa postrojenja koristeći matematički model koji je iskodiran u programskom jeziku MATLAB. Poseban naglasak stavljen je na uvjet stabilnosti predaje električne energije u elektroenergetsku mrežu. U prvom dijelu rada opisani su teoretski razlozi koji objašnjavaju motivaciju za iskorištavanje energije visokih vjetrova te su dane teoretske osnove načina na koji funkcionira postrojenje za proizvodnju električne energije s pomoću Magnusovog efekta. Definiran je i problem koji se veže uz simuliranje procesa ovakvog postrojenja te su objašnjeni osnovni fizikalni zakoni korišteni u matematičkom modelu.
U drugom dijelu rada izloženi su rezultati simulacija na osnovu kojih se moglo zaključiti o mogućnosti realiziranja različitih vrsta dimenzioniranja sustava. Za uspješno zaključivanje bilo je potrebno pratiti rezultate prikazane na dijagramima. Dijagrami prikazuju raspodjelu snage po vremenu, kretanje stupnja napunjenosti baterije u vremenu te trajektoriju zračnog balona ovog postrojenja. U posljednjem dijelu dan je izračun određenih ekonomskih parametara kako bi se mogla dati procjena o isplativosti određenog postrojenja.

Abstract (english)

In this paper an example of dimensioning an electricity production system based on Magnus effect has been demonstrated. Such system transforms kinetic energy of high altitude winds to mechanical energy by exploiting Magnus effect on airborne rotating cylinder. Dimensioning of system is done by simulating a systems processes using mathematical model coded in MATLAB. A stability of electricity transfer from system to grid has been the most important condition for successful dimensioning. In the first part of the paper the theoretical background has been given with the purpose of describing a motivation for exploiting a high altitude winds energy and basic principles of such systems operations. A problem of simulating Magnus effect system has been defined and basic laws of physic used in the mathematical model have been descirbed.
In the second part of the paper results of simulations have been presented. Based on those results, it is possible to make a conclusion about acceptable dimensions of the system. To make a conclusion, it was neccessary to track results of simulations shown on various diagrams. Diagrams present a power distribution in time, fluctuations of condensers state of charge and trajectory of airborne module. At the end, some economic parameters were calculated so that an estimation of systems profitability could be given.

• Keywords: obnovljivi izvori energije; visoki vjetrovi; Magnusov efekt; MATLAB; računalne simulacije; IRR; LCOE
• Keywords (english): renewable energy sources; high altitude wind energy; Magnus effect; MATLAB; computer simulations; IRR; LCOE
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:279795
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-22 15:38:42