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Pubblicazioni - Articolo ISI

Modeling and optimization for arrays of water turbine OWC devices

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Modeling and optimization for arrays of water turbine OWC devices

Il presente articolo illustra lo sviluppo di un modello matematico di un dispositivo a colonna d’acqua oscillante per la generazione di energia dalle onde. La matrice di potenza del dispositivo viene stimata assumendo un controllo ottimale della velocità costante della turbina. I layout dei parchi di tali dispositivi sono ottimizzati considerando le interazioni con i pali di una piattaforma eolica offshore.

L’implementazione su larga scala della conversione dell’energia del moto ondoso richiede l’installazione di parchi di dispositivi. Studiamo il problema dell’ottimizzazione della disposizione e del controllo del parco per i convertitori di energia ondosa del tipo a colonna d’acqua oscillante.

 

Come caso di prova, consideriamo un dispositivo con una turbina di Wells che lavora in acqua. In primo luogo, viene derivato un nuovo modello basato su un’equazione differenziale ordinaria non lineare per descrivere il comportamento della colonna d’acqua e utilizzato per stimare la matrice di potenza.

 

In seguito, viene derivata la sua linearizzazione per consentire la simulazione rapida di grandi parchi di dispositivi. La scelta del modello idrodinamico permette di ottenere il gradiente della potenza rispetto alle posizioni, rendendolo particolarmente conveniente per l’ottimizzazione. Si considera, in particolare, il caso dell’interazione con i pali di un impianto eolico galleggiante. I risultati del quadro computazionale sviluppato ci permettono di trarre interessanti conclusioni sulla progettazione del parco.

 

In particolare, osserviamo che gli effetti di interazione reciproca possono essere significativi anche in parchi costituiti da dispositivi di piccole dimensioni e che la riflessione delle onde da parte dei pali di una struttura offshore può migliorare la produzione di energia.

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