Daniel Ferreira González, Prof. Dr.-Ing. Moustafa Abdel-Maksoud, Technische Universität Hamburg-Harburg; Ricardo Pereira, GL Renewables Certification, Hamburg
Die Bedeutung der Gewinnung von erneuerbarer Energie aus dem Meer nimmt zu. Zur Analyse der hydro-dynamischen Eigenschaften einer Wellenkraftanlage erfolgte eine Reihe von numerischen Untersuchungen. Die betrachtete Anlage besteht aus einem Torus, der an der Wasseroberfläche schwimmt, sowie einem tiefgetauchten Tank, über dessen veränderbare Masse das Bewegungsverhalten angepasst werden kann. Die beiden vorzugsweise vertikal oszillierenden Körper sind über ein Dämpfungssystem gekoppelt, das dem System aus der Relativgeschwindigkeit zwischen Tank und Torus Energie entzieht. Zur Simulation der Bewegungen der beiden Körper wird eine Randelementmethode verwendet. Hierbei wird zunächst eine Analyse im Frequenzbereich durchgeführt, bei der die hydrodynamischen Parameter der beiden Körper ermittelt werden. Im Folgenden wird ein weiterführendes numerisches Modell für die Tauchbewegung angewendet, das neben der hydrodynamischen Interaktion auch die Dämpfung aufgrund des Power Take-Offs berücksichtigt. Die Simulationen liefern Ergebnisse für die Leistungsfähigkeit der Energiegewinnung für unterschiedliche Konfigurationen. Des Weiteren wird die Bewegung der Wellenkraftanlage im Zeitbereich simuliert. Hierbei wird zusätzlich ein Verankerungssystem mit berücksichtigt. Im Rahmen der Simulationen werden die gewonnene Energie in unregelmäßigen Wellen und die Belastungen auf die Verankerungsseile für zwei unterschiedliche Systeme berechnet.
The significance of gaining renewable energy from ocean waves is increasing. In order to analyse the hydrodynamic behaviour of a wave energy converter several numerical investigations have been carried out. The converter consists of a torus floating at the water surface and a deeply submerged tank which is capable to adjust the motion behaviour by changing its inertia. The preferably vertically oscillating bodies (tank and torus) are coupled by a damping system which extracts the power from their relative velocity. The simulation of the bodies’ motion is carried out using a boundary element method. Firstly, the hydrodynamic parameters of both bodies are evaluated separately in the frequency domain. After that a further numerical model for the simulation of the heave motion is applied taking into account the hydrodynamic interaction and damping due to the power take-off. The simulation results include the capability of power extraction for a bandwidth of configurations. Apart from this, the motion of the wave energy converter is simulated in the time domain where additionally a mooring system is considered. Within these simulations the extracted power in irregular waves is computed as well as the loads on the cables of two different mooring arrangements.