Simulation: Energie aus Ozeanwellen

Carnegie Wave Energy baut mithilfe von Model-Based Design das weltweit erste kommerzielle Wellenkraftwerk: MathWorks hat heute angekündigt, dass Carnegie Wave Energy Model-Based Design eingesetzt hat, um das weltweit einzige kommerzielle Wellenkraftwerk zu planen und zu bauen. MATLAB und Simulink haben es den Ingenieuren von Carnegie Wave Energy (Carnegie) ermöglicht, eine einzigartige Technologie für die Erzeugung sauberer elektrischer Energie aus den Wellen des Ozeans zu entwickeln.

Als Teil des Perth Wave Energy Projects (PWEP) musste Carnegie die Durchführbarkeit der CETO-Technologie demonstrieren, mit der Energie aus dem Wellengang des Ozeans mithilfe von untergetauchten Bojen erzeugt wird. Die Ingenieure mussten die auf mechanische Komponenten wirkenden Lasten analysieren und den Energieertrag schätzen, ohne ein maßstabgetreues Modell des gesamten Systems zu bauen. Das Team hat Simulink und SimHydraulics verwendet, um das Wellenenergiesystem, einschließlich hydraulischer und elektromechanischer Komponenten, zu modellieren. Dadurch wurde die Erprobung des Systems im realen Maßstab minimiert und dies ermöglichte die Analyse kritischer Konstruktionsaspekte. Mit MATLAB wurden die Simulations- und Testdaten analysiert und visualisiert, zudem konnten die Sensitivitätsstudien beschleunigt werden.

„Wir haben weder die Zeit noch können wir uns den Aufwand leisten, mehrere physische Prototypen zu erstellen und zu analysieren“, sagte Jonathan Fiévez, Chief Technical Officer bei Carnegie. „Stattdessen stecken wir die Arbeit in die virtuelle Prototypenentwicklung und die Optimierung des Designs in Simulink. Durch die Simulation wird das Risiko verringert und die Innovation gefördert; mithilfe der Simulationsverfahren können wir neue Ideen schneller testen.“

„Unternehmen arbeiten an Technologien zur Erzeugung sauberer Energie und benötigen innovative Wege, um zu beweisen, dass die geplanten Systeme funktionieren werden. Und dies, ohne Ressourcen in den Bau eines 1:1-Modells zu investieren, das sich vom endgültigen System möglicherweise stark unterscheidet“, sagte Graham Dudgeon, Energy Industry Manager, MathWorks. „Mit Model-Based Design können Unternehmen Iterationen bei virtuellen Prototypen durchführen und diese testen, um schnell die erfolgreichste Zusammenstellung aus Komponenten und Modellen innerhalb des Designs zu erreichen.“

Simulink wurde verwendet, um einen virtuellen Prototyp der CETO 5-Technologie zu simulieren, bei der Pumpen durch die Bewegung von Bojen mit einem Durchmesser von elf Metern betrieben werden. Dies setzt Wasser unter Druck, um hydroelektrische Umwandlungsgeräte anzutreiben, wodurch bis zu 240 kW Energie pro Einheit erzeugt werden. Die Analyse von Testdaten in MATLAB zur Überprüfung der Modelle zeigte, dass die ersten Tests eine starke Korrelation zwischen den modellierten und gemessenen Ergebnissen aufweisen. Carnegie arbeitet derzeit an CETO 6, das auf eine Leistungsabgabe von 1 MW pro Boje abzielt und sich küstennah vor Garden Island, Westaustralien, befinden wird.


Bild: Die CETO 5 Einheit von Carnegie Wave Energy wie sie vor Garden Island für das weltweit erste, netzgekoppelte Perth Wave Energy Project aussehen wird. Still aus dem Video https://www.youtube.com/watch?v=ryQ4zQyHeOI, Quelle Carnegie Wave Energy

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