• 제목/요약/키워드: wave energy conversion

검색결과 167건 처리시간 0.034초

파력에너지 변환을 위한 선형발전기의 최적 설계 방법 (An Optimal Design Method of a Linear Generator for Conversion of Wave Energy)

  • 김정윤;김병수
    • 한국전자통신학회논문지
    • /
    • 제16권6호
    • /
    • pp.1195-1204
    • /
    • 2021
  • 본 논문에서는 반응 표면 분석을 이용하여 파력 발전기의 최적 설계 방법을 제안한다. 특히 제안한 방법에서는 파도의 수직 운동을 직접 전기 에너지로 변환하기 위한 선형 운동 가능한 선형발전기를 선택함으로써 기계적 손실을 줄인다. 따라서 에너지 변환 효율 향상을 위해 느린 파 상태에서도 구동 장치에 작용하는 여자력을 계산하고 슬롯과 극의 비율로 권선 과정을 결정한다. 또한 발전기의 성능에 중요한 영향을 미치는 고정자와 변환기의 형상 인자를 도출하기 위해 회귀분석을 사용한다. 반응 표면 분석을 통해 최적의 설계 변수를 선정하고, 분석 결과를 활용하여 효율적인 실험 설계를 위한 최적화 방법을 제시한다. 마지막으로, 모의 실험 결과를 통해 제안한 방법의 타당성을 검증한다.

VOF 기반의 수치조파수조를 이용한 OWC 통합시스템 성능연구에 대한 고찰 (Review of Application of VOF-Based NWT on Integrated OWC System)

  • 류진;김길원;현범수;홍기용
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
    • /
    • 제15권2호
    • /
    • pp.111-117
    • /
    • 2012
  • 진동수주형 파력발전장치는 가장 널리 사용되는 파력에너지 변환장치이다. 시스템의 작동성능은 1차 변환장치인 공기실 성능과 2차 변환장치인 터빈의 성능에 지배적인 영향을 받는다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 터빈의 영향을 시스템에 적용하기 위하여 오리피스 모델을 채택하여 성능을 검증하였고 공기실 성능예측을 위하여 VOF 기반의 수치조파수조가 사용되었다. 터빈의 영향을 고려했을 때, 공기실 내부에서 일어나는 공기와 물의 복잡한 상호작용을 수치적인 방법을 이용하여 예측하였다. 입사파 조건 및 다양한 공기실 형상이 시스템 성능에 미치는 영향에 대하여 고찰하였고, 터빈의 영향을 고려한 공기실 내의 수면, 압력, 유량의 변화를 실험적 및 수치적으로 고찰하여 비교분석을 수행하였다.

1MW OTEC 구조물의 운동 응답에 대한 수치 및 모형시험 연구 (Numerical and Experimental Study on Motion Response of 1MW OTEC Platform)

  • 권용주;남보우;김남우;정동호;홍사영;김현주
    • 한국해양공학회지
    • /
    • 제31권2호
    • /
    • pp.81-90
    • /
    • 2017
  • The 1MW OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) platform was designed for application in equatorial seas. In this study, the OTEC platform was investigated using numerical and experimental methods. An octagon-shaped OTEC platform was investigated using the Ocean Engineering Basin of KRISO. These experiments included various tests of regular waves, irregular waves and irregular waves with current (wave+current). The responses of the platform in regular waves showed good agreement between the numerical and experimental results, including the motion RAO, wave run up, and mean drift force. The peak period of heave and pitch motions were observed around 0.5 rad/s, and the effect of the total reflection was found under short wave conditions. The standard deviation (STD) of the platform motion was checked in irregular waves of equatorial and Hawaiian seas. The STD of the pitch was less than $4^{\circ}$ different from the operability requirement under equatorial conditions and the surge STD of the wave frequency showed good agreement between the numerical and experimental results. The STD values of the surge and pitch were increased 66.6% and 92.8% by the current effects in irregular waves, but the pitch STD was less than $4^{\circ}$ under equatorial conditions. This study showed that the STD of the surge was affected by spring effects. Thus, the watch circle of the platform and tension of the mooring lines must be evaluated for a specific design in the future.

Pipeline defect detection with depth identification using PZT array and time-reversal method

  • Yang Xu;Mingzhang Luo;Guofeng Du
    • Smart Structures and Systems
    • /
    • 제32권4호
    • /
    • pp.253-266
    • /
    • 2023
  • The time-reversal method is employed to improve the ability of pipeline defect detection, and a new approach of identifying the pipeline defect depth is proposed in this research. When the L(0,2) mode ultrasonic guided wave excited through a lead zirconate titinate (PZT) transduce array propagates along the pipeline with a defect, it will interact with the defect and be partially converted to flexural F(n, m) modes and longitudinal L(0,1) mode. Using a receiving PZT array attached axisymmetrically around the pipeline, the L(0,2) reflection signal as well as the mode conversion signals at the defect are obtained. An appropriate rectangle window is used to intercept the L(0,2) reflection signal and the mode conversion signals from the obtained direct detection signals. The intercepted signals are time reversed and re-excited in the pipeline again, result in the guided wave energy focusing on the pipeline defect, the L(0,2) reflection and the L(0,1) mode conversion signals being enhanced to a higher level, especially for the small defect in the early crack stage. Besides the L(0,2) reflection signal, the L(0,1) mode conversion signal also contains useful pipeline defect information. It is possible to identify the pipeline defect depth by monitoring the variation trend of L(0,2) and L(0,1) reflection coefficients. The finite element method (FEM) simulation and experiment results are given in the paper, the enhancement of pipeline defect reflection signals by time-reversal method is obvious, and the way to identify pipeline defect depth is demonstrated to be effective.

The Development of Protocols for Equitable Testing and Evaluation in Ocean Energy - A Three-Year Strategy

  • Ingram, David M.;Villate, Jose Luis;Abonnel, Cyrille;Johnstone, Cameron
    • International Journal of Fluid Machinery and Systems
    • /
    • 제1권1호
    • /
    • pp.33-37
    • /
    • 2008
  • EquiMar (Equitable Testing and Evaluation of Marine Energy Extraction Devices in terms of Performance, Cost and Environmental Impact) is one of the first round of energy projects under the European Commissions 7th Framework Programme (FP7). The three year EquiMar project aims to deliver a suite of protocols for the evaluation of both wave and tidal converters, harmonizing testing and evaluation procedures across the wide range of available devices, accelerating adoption through technology matching and improving the understanding of both environmental and economic impacts associated with the deployment of devices. The EquiMar protocols will cover site selection, initial design, scaling up of designs, the deployment of arrays and environmental impact assessment as well as economic issues. EquiMar will build on existing protocols, e.g. UK DTI Marine Renewables Development Fund (MRDF) protocols for wave and tidal energy, and engage with international standards setting activities, e.g. IEC TC114.

사파중 진동수주형 파력발전장치의 성능평가 (Performance of Oscillating Water Column type Wave Energy Converter in Oblique Waves)

  • 김길원;현범수;홍기용;류진
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
    • /
    • 제17권3호
    • /
    • pp.182-188
    • /
    • 2014
  • 진동수주형 파력발전시스템의 성능은 OWC챔버의 형상 뿐만 아니라 입사파의 각도와 터빈의 효과로 인한 압력강하등과 같은 작동환경의 영향도 받는다. 기존의 대부분 연구들은 파랑에너지 흡수효율에 초점을 맞췄기 때문에 입사파 방향이 OWC챔버 입구면과 직각을 이룬다는 가정 하에 수행되었다. 하지만 실해역에서는 입사파가 해양환경에 따라 사파의 형태로 입사하게 될 것이고, 고정식 구조물인 경우에는 그 영향이 더욱 지배적이다. 본 논문은 실험 및 수치해석적인 방법으로 사파중 OWC챔버의 성능에 대하여 고찰하였다. 실험은 3차원 조파수조를 이용하여 다양한 입사파 각도조건에서 수행하였다. 터빈의 영향을 고려하기 위하여 오리피스를 적용하여 챔버내 진동수주의 수위 변동을 계측하였다. VOF모델을 기반으로 한 수치조파수조를 구축하여 실험과 동일한 조건으로 계산을 수행하여 실험결과와 비교분석하여 공기실과 그 인근의 유동변화를 고찰하였다.

파력발전용 30kW 계통연계형 PCS 제어 (Control of 30kW Grid-Connected PCS for Wave Power Generation)

  • 김완석;김재혁
    • 한국산학기술학회논문지
    • /
    • 제20권3호
    • /
    • pp.470-475
    • /
    • 2019
  • 본 논문에서는 진동수주형(OWC: Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 위한 30kW 급 계통연계형 PCS(Power Conversion System)을 다룬다. 해양에너지 중 파력 발전은 삼면이 바다인 반도의 특성을 지닌 한국에 적용하기 적합하고 연안재해 시 파력 발전기가 방파제 역할을 하여 피해를 감소시킬 수 있고, 다른 해상 발전과 개발 대상 적지가 일치하므로 통합하여 효율을 증대 시킬 수 있다. 파력발전 방식은 작동 원리에 따라 가동 물체형과 진동수주형, 월파형 등 여러 형태로 구분하며, 설치 형태에 따라 고정식과 부유식으로 구분된다. 본 논문에서는 구조적으로 안정되고 터빈과 발전기의 유지 보수가 비교적 쉬운 진동수주형을 채택하여, 파력발전용 30kW 계통연계형 PCS 토폴로지 및 모델을 제안하고 계통에 안정적으로 전압을 공급할 수 있는 DC link 전압 제어 등 계통연계 시 필요한 제어방법에 대해 설명하였다. 또한 이를 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.

A Novel Power Frequency Changer Based on Utility AC Connected Half-Bridge One Stage High Frequency AC Conversion Principle

  • Saha Bishwajit;Koh Kang-Hoon;Kwon Soon-Kurl;Lee Hyun-Woo;Nakaoka Mutsuo
    • 전력전자학회:학술대회논문집
    • /
    • 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
    • /
    • pp.203-205
    • /
    • 2006
  • This paper presents a novel soft-switching PWM utility frequency AC to high frequency AC power conversion circuit incorporating boost-half-bridge inverter topology, which is more suitable and acceptable for cost effective consumer induction heating applications. The operating principle and the operation modes are presented using the switching mode and the operating voltage and current waveforms. The performances of this high-frequency inverter using the latest IGBTs are illustrated, which includes high frequency power regulation and actual efficiency characteristics based on zero voltage soft switching (ZVS) operation ranges and the power dissipation as compared with those of the previously developed high-frequency inverter. In addition, a dual mode control scheme of this high frequency inverter based on asymmetrical pulse width modulation (PWM) and pulse density modulation (PDM) control scheme is discussed in this paper in order to extend the soft switching operation ranges and to improve the power conversion efficiency at the low power settings. The power converter practical effectiveness is substantially proved based on experimental results from practical design example.

  • PDF

Performance Prediction of an OWC Wave Power Plant with 3-D Characteristics in Regular Waves

  • Hong, Do-Chun;Hong, Keyyong
    • 한국항해항만학회지
    • /
    • 제36권9호
    • /
    • pp.729-735
    • /
    • 2012
  • The primary wave energy conversion by a three-dimensional bottom-mounted oscillating water column (OWC) wave power device in regular waves has been studied. The linear potential boundary value problem has been solved following the boundary matching method. The optimum shape parameters such as the chamber length and the depth of the front skirt of the OWC chamber obtained through two-dimensional numerical tests in the frequency domain have been applied in the design of the present OWC chamber. Time-mean wave power converted by the OWC device and the time-mean second-order wave forces on the OWC chamber structure have been presented for different wave incidence angles in the frequency-domain. It has been shown that the peak period of $P_m$ for the optimum damping parameter coincides with the peak period of the time.mean wave drift force when ${\gamma}=0$.

경사면을 갖는 월파형 구조물 주위의 비선형성 자유표면류의 수치 시뮬레이션 (Numerical Simulation of Fully Nonlinear Free-Surface Flow around Seawall with Slope)

  • 박종천;박동인;이상범;홍기용;서성부
    • 한국해양공학회지
    • /
    • 제19권3호
    • /
    • pp.18-24
    • /
    • 2005
  • Wave overtopping is one of the most important processes for the design of seawalls. The term "wave overtopping" is used here to refer to the processes where waves hit a sloping structure run up the slope and, if the crest level of the slope is lower than the highest run up level, overtop the structure. Wave overtopping is dependent on the processes associated with breaking wave. A numerical model based on Navier-Stokes equation and the Marker-density function for predicting wave overtopping of coastal structures is developed in this paper. In order to evaluate the present model, two simulations are tested. One is overflow without waves at vertical seawall, and the other is wave overtopping at sloping seawalls.