Elektros energijos generavimo sistemos iš jūros bangų tyrimas
Jazbutis, Valdas |
Atsinaujinančių energijos šaltinių plėtra yra vienas svarbiausių žingsnių siekiant energetinio tvarumo ir aplinkosaugos tikslų. Vienas iš dar mažai išnaudotų, bet didelį potencialą turinčių šaltinių – jūros bangų energija. Šiame magistro darbe atliktas jūros bangų energijos konversijos į elektros energiją tyrimas, skirtas įvertinti tokios sistemos tinkamumą Baltijos jūros sąlygoms. Darbe iškeltas tikslas – sukurti ir išanalizuoti jūros bangų energijos generatoriaus modelį, galintį veikti mažesnio intensyvumo bangavime. Pirmiausia buvo atlikta išsami literatūros analizė, apžvelgti skirtingi bangų energijos keitiklių tipai, jų veikimo principai, galingumai ir pritaikymo galimybės. Įvertinus Baltijos jūros specifiką, atrinkti labiausiai tinkami įrenginiai. Tolesniame etape sukurtas detalus modelis MATLAB/Simulink aplinkoje, kuriame apimta visa energijos transformacijos grandinė: bangų generavimas, plūdės dinamika, elektromagnetinės jėgos skaičiavimas, keitiklių valdymas, inverteris, filtrai ir tinklo apkrova. Simuliacijų rezultatai parodė, kad sistema efektyviai reaguoja į bangų signalą, o vidutinis energijos perdavimo į tinklą efektyvumas siekia apie 71 %. Didžiausi energijos nuostoliai atsiranda dėl dinamiškai kintančio bangavimo ir valdymo grandinių ribotumo. Modelis pritaikytas Baltijos jūrai – parinkti tinkami geometriniai, hidrodinaminiai ir elektriniai parametrai. Nustatyta, kad sistema gali būti sėkmingai taikoma realiomis sąlygomis, ypač papildžius ją energijos kaupimo sprendimais.
The development of renewable energy sources is one of the most important steps toward achieving energy sustainability and environmental goals. One of the still underutilized but high-potential sources is wave energy. This master’s thesis presents a study on the conversion of wave energy into electricity, aiming to evaluate the suitability of such a system under the conditions of the Baltic Sea. The main objective of the work is to develop and analyze a wave energy generator model capable of operating in lower-intensity wave environments. First, an extensive literature review was conducted, covering different types of wave energy converters, their operating principles, power outputs, and application possibilities. Based on the specifics of the Baltic Sea, the most suitable devices were selected. In the next stage, a detailed model was developed in the MATLAB/Simulink environment, covering the entire energy conversion chain: wave generation, buoy dynamics, electromagnetic force calculation, converter control, inverter, filters, and grid load. Simulation results showed that the system responds effectively to wave input, with an average energy transfer efficiency to the grid of about 71%. The largest energy losses occur due to dynamically changing wave conditions and the limitations of control circuits. The model is adapted to the Baltic Sea—appropriate geometrical, hydrodynamic, and electrical parameters were selected. It was found that the system can be successfully applied under real conditions, especially when complemented with energy storage solutions.