Βελτιστοποίηση της απόδοσης μηχανών μετατροπής θαλασσίων κυμάτων σε ηλεκτρισμό με τη χρήση κυκλωμάτων CSC

Abstract

Οι κλιματικές συνθήκες στη Γη καθορίζονται από μια συνεχή ροή ενέργειας από τον ήλιο. Η θερμική ενέργεια του ήλιου, διαπερνά την ατμόσφαιρα της Γης και θερμαίνει την επιφάνεια της. Όσο αυξάνει η θερμοκρασία της επιφάνειας, η Γη στέλνει, υπό τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας, θερμική ενέργεια πίσω στην ατμόσφαιρα. Ένα μέρος αυτής της ενέργειας απορροφάται από αέρια (τα λεγόμενα ‘αέρια του θερμοκηπίου’), όπως το διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο, υποξείδιο του αζώτου και υδρατμοί, παγιδεύοντας έτσι την ενέργεια και διατηρώντας τη μέση θερμοκρασία της Γης στους περίπου 15°C. Αυτά τα επίπεδα θερμοκρασίας είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της ζωής για ανθρώπους, φυτά και ζώα. Δίχως αυτά τα αέρια, η θερμοκρασία της Γης θα έφτανε στους -18°C, ‘παγώνοντας’ τις περισσότερες μορφές ζωής. Η ανθρώπινη παρέμβαση στον φυσικό κύκλο του CO2 τα τελευταία 150 χρόνια έχει υπάρξει καθοριστική. Η απερίσκεπτη καύση ορυκτών καυσίμων αλλά και οι κτηνοτροφικές δραστηριότητες που συμβάλουν στην εκπομπή μεθανίου, σε συνδυασμό με την αποψίλωση των δασών τα οποία απορροφούν τα αέρια του θερμοκηπίου, έχουν διαταράξει ανεπανόρθωτα τις ισορροπίες στον κύκλο του CO2.Αιτία της κλιματικής αλλαγής είναι η υπερβολική χρήση ορυκτών πόρων, όπως είναι ο άνθρακας και ο λιγνίτης, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, η καύση των οποίων απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες CO2 στην ατμόσφαιρα. Με αυτό τον τρόπο η ‘κουβέρτα’ των αερίων του θερμοκηπίου που καλύπτει τη Γη συγκρατεί ολοένα και περισσότερη ενέργεια η οποία, με τη σειρά της, αυξάνει την μέση θερμοκρασία του πλανήτη. Για αυτό το λόγο ξεκίνησε η προσπάθεια για την εύρεση εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Το ενδιαφέρον στράφηκε στο περιβάλλον που μπορούσε να ικανοποιήσει με ευκολία τις ανθρώπινες ενεργειακές απαιτήσεις μέσω των λεγόμενων ΑΠΕ, δηλαδή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τα είδη αυτών είναι τα εξής: α) Αιολική ενέργεια , β) Ηλιακή ενέργεια , γ) Υδραυλική ενέργεια , δ) Βιομάζα , ε) Γεωθερμική ενέργεια , ζ) Ωσμωτική ενέργεια και η) Κυματική ενέργεια με την οποία θα ασχοληθούμε και παρακάτω. Στην πτυχιακή μας μελέτη μελετάμε μια περίπτωση μετατροπής κυματικής ενέργειας σε ηλεκτρισμό. Η διαδικασία εξελίσσεται ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο έχουμε τρόπο δημιουργίας της κυματικής ενέργειας, τους τρόπους εκμετάλλευσης της και τα συστήματα μετατροπής κυματικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο εξετάζουμε τον τα οφέλη της, και αναλυτικά τις τρεις διαδρομές που ακολουθούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύουμε τους υπεράκτιους μετατροπείς ενέργειας. Στο τέταρτο κεφάλαιο βλέπουμε τη δομή ,την ταχύτητα περιστροφής, την παραγομένη τάση, το ισοδύναμο κύκλωμα της σύγχρονης γεννήτριας και την παράλληλη λειτουργία των σύγχρονων γεννητριών. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρατηρούμε τα ηλεκτρονικά στοιχεία ισχύος, τα βασικά κυκλώματα ανορθωτών, τους κυκλομετατροπείς, το πηνίο, ο πυκνωτής και η τεχνική βελτίωσης του συντελεστή ισχύος. Στο έκτο κεφάλαιο έχουμε τους νόμους του Ohmστο εναλλασσόμενο ρεύμα, τους απλούς καταναλωτές και τα κυκλώματα αυτών. Στο έβδομο κεφάλαιο έχουμε προσομοιώσεις και αποτελέσματα.