1837-2007 Εορτασμός 170 χρόνων του ΕΜΠ Αθήνα 3-4 Δεκεμβρίου 2007 Αιολική Ενέργεια: Από την Εργαστηριακή Έρευνα στην Οικονομική Ανάπτυξη της Χώρας Γεώργιος Μπεργελές, Αρθούρος Ζερβός, Σπύρος Βουτσινάς Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Εργαστήριο Αεροδυναμικής
Ιστορικό 1973 Ίδρυση του Εργαστηρίου Αεροδυναμικής 1980 Ολοκλήρωση των εγκαταστάσεων & της υποδομής 1985 - Δοκιμές σε πρότυπα ανεμογεννητριών (1,5kw) - Ολοκλήρωση της σχεδίασης των δύο πρώτων μηχανών πλήρους κλίμακας - Σχεδίαση δύο πρότυπων μηχανών μεταβλητών στροφών - Εγκατάσταση και λειτουργία των πρώτων μηχανών (140kw) 1990 Ολοκλήρωση της πρώτης γενιάς υπολογιστικών εργαλείων 1995 - Ολοκλήρωση της δεύτερης γενιάς υπολογιστικών εργαλείων - Σχεδίαση εμπορικής μηχανής (500kW) 2000 Εγκατάσταση της εμπορικής μηχανής Αιολική Ενέργεια 2
Τα επιτεύγματα Οι κύριοι άξονες Αιολικό δυναμικό Τεχνολογία των μηχανών Εφαρμογές Αιολική Ενέργεια 3
Τα επιτεύγματα Οι κύριοι άξονες Αιολικό δυναμικό Τεχνολογία των μηχανών Εφαρμογές 1 ος αιολικός χάρτης ΠρώτηεκτίμησηδιείσδυσηςΑιολικής ενέργειας στο Δίκτυο ΔΕΗ Συμμετοχή στο πρόγραμμα ΑΙΟΛΟΣ Ανάπτυξη CFD τεχνολογίας πρόλεξης αιολικού δυναμικού Αιολική Ενέργεια 4
Τα επιτεύγματα Οι κύριοι άξονες Αιολικό δυναμικό Τεχνολογία των μηχανών Εφαρμογές Σχεδίαση μηχανών μεταβλητών στροφών 150kW & 500kW Δοκιμές μηχανών υπό κλίμακα Ανάπτυξη τεχνολογίας βέλτιστης σχεδίασης πτερυγίων Ανάπτυξη αεροελαστικών εργαλείων ανάλυσης μηχανών (πρότυπο πιστοποίησης, έλεγχος ευστάθειας, υπολγισμοί κόπωσης) Πρόλεξη παραγωγής και διάδοσης θορύβου Ανάπτυξη CFD τεχνολογίας για αεροδυναμική ανάλυση Αιολική Ενέργεια 5
Τα επιτεύγματα Οι κύριοι άξονες Αιολικό δυναμικό Τεχνολογία των μηχανών Εφαρμογές Μελέτη των επιδράσεων ομόρρου με δοκιμές στην ΑΣ Ανάπτυξη προτύπων επίδρασεων ομόρρου Βέλτιστη σχεδίαση αιολικών πάρκων Μελέτη και εγκατάσταση συστήματος αφαλάτωσης με χρήση αιολικής ενέργειας (νήσος Σύρος) Αιολική Ενέργεια 6
Το πλαίσιο Σημαντικό ρόλο για την επιτυχημένη πορεία της όλης προσπάθειας έπαιξε η εξωτερική χρηματοδότηση. Το μεγαλύτερο μέρος προήλθε από την ΕΕ στα πλαίσια ανταγωνιστικών ερευνητκών έργων. Το εργαστήριο συμμετείχε σε πανω από 40 ερευνητικά έργα με συνολική χρηματοδότηση της τάξης του 1 Μ. Επίσης σημαντικό ρόλο έπαιξαν οι διεθνείς συνεργασίες με ερευνητικούς φορείς, τη βιομηχανία αλλά και πανεπιστήμα: RISOE (Δανία), ECΝ (Ολλανδία), DEWI (Γερμανία), CIEMAT, ITER, CENER (Ισπανία) VESTAS (Δανία), ECOTECNIA, GAMESA (Ισπανία), ENERCON (Γερμανία), Garrad Hassan (Μ. Βρετανία) DTU (Δανία), Delft (Ολλανδία), Stuttgart (Γερμανία), Imperial College(Μ. Βρετανία) Αιολική Ενέργεια 7
Τα πρόσωπα 1977 Την προσπάθεια ξεκίνησαν οι Ομοτ. Καθ. Νίκος Αθανασιάδης και ο Καθ. Γεώργιος Μπεργελές 1985 Προστίθεται ο Αναπλ. Καθ Αρθούρος Ζερβός 1990 Συμπληρώνεται με τον Αναπλ. Καθ Σπύρο Βουτσινά Τον κρίσιμο όμως ρόλο έπαιξαν οι ερευνητές υποψήφιοι διδάκτορες πολλοί από τους οποίους είναι σήμερα επιτυχημένοι επαγγελματίες ή ερευνητές: ΑΜίχος(1982), πρώτες δοκιμές στην ΑΣ σε κατακορύφου άξονα Α/Γ Α. Παπακωσταντίνου (1990), δοκιμές σε οριζοντίου άξονα μηχανή στην ΑΣ Ε.Μορφιαδάκης (1991), αεροδυναμική πρόλεξη μηχανών κατακορύφου άξονα και δοκιμές επιβεβαίωσης στην ΑΣ Μ. Μπέλεσης (1995), μη-μόνιμη 3Δ αεροδυναμική ανάλυση δρομέων Αιολική Ενέργεια 8
Τα πρόσωπα Κ. Ράδος (1995), ανάπτυξη προτύπων ομόρρου και βέλτιστη σχεδίαση αιολικών πάρκων Α. Θεοδωρακάκος (1998), ανάπτυξη CFD τεχνολογίας πρόλεξης αιολικού δυναμικού Κ. Πόθου (1999), αερακουστική ανάλυση ανεμογεννητριών, πρόλεξη θορύβου Ν. Στεφανάτος (2002), πειραματική ανάλυση επιδράσεων ομόρρου Β. Ριζιώτης (2003), αεροελαστική ανάλυση ανεμογεννητριών Ι. Προσπαθόπουλος (2003), διάδοση ήχου στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον, πρόλεξη θορύβου σε αιολικά πάρκα Ι. Περιβολάρης (2004), CFD αεροδυναμική ανάλυση δρομέων, έλεγχος ροής με στροβιλογεννήτριες Π. Χασαπογιάννης (2005), ακριβης 3Δ αεροδυναμική ανάλυση πτερυγίων Δ. Μουρίκης, βέλτιστη αεροδυναμική σχεδίαση πτερυγίων και επιβεβαίωση με δοκιμές στην ΑΣ Αιολική Ενέργεια 9
Το σήμερα & οι προοπτικές Το εργαστήριο είναι ανεγνωρισμένο ως ένα από τα σημαντικά κέντρα έρευνας στη Ευρώπη αλλά και διεθνώς με σημαντική παρουσία και συμμετοχή σε διεθνείς οργανισμούς, Είναι ιδρυτικό μέλος της Ευρωπαικής Ακαδημίας Αιολικής Ενέργειας, Σε εθνκό επίπεδο, έχει συγκροτήσει μαζί με το Σχολή Ηλεκρολόγων ΕΜΠ, το Π. Πατρών και το ΚΑΠΕ το εθνικό κόμβο για την αιολκή ενέργεια. Αιολική Ενέργεια 10
Χάρτης Αιολικού Δυναμικού Πρώτα συμπεράσματα Εκτίμηση Διείσδυσης Αιολικής ενέργειας 1200 Α/Γ, D=50m 800 A/Γ, D=50m (νησιά) 25% ενεργειακών αναγκών Απόσβεση 5-10 έτη Τεχνολογία κατασκευής μέσα στις Ελληνικές κατασκευαστικές δυνατότητες Αιολική Ενέργεια 11
Δοκιμές στην αεροσήραγγα Οι μηχανές του 1,5kw Αιολική Ενέργεια 12
Ημηχανήτων150kw (Οριζόντιος άξονας) Διεθνής πρωτοπορία: Μηχανή thyristored controlled Αιολική Ενέργεια 13
H μηχανή των 150kw (κατακόρυφος άξονας) Διεθνής πρωτοπορία: Μηχανή thyristored controlled Αιολική Ενέργεια 14
Βέλτιστη σχεδίαση αεροτομών optimized naca 63418 Lift Coefficient C L 1.8 1.6 1.4 1.2 Το μοντέλο για τις 1 μετρήσεις στην ΑΣ 0.8 με τις θέσεις 0.6 0.4 μετρήσεων στο 0.2 κέντρο 0 Drag Coefficient C D 0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Angle of attack (deg) optimized naca 63418 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Angle of attack (deg) optimized naca 63418 Αιολική Ενέργεια 15
Βέλτιστησχεδίασηπτερυγίου Power (kw) 600 500 400 300 200 19μ πτερύγιο naca 63xxxx optimized Power (kw) 600 500 400 300 200 επιβεβαίωση με μετρήσεις πλήρους κλίμακας optimized measured 100 0 2.4% αύξηση της ετήσιας ραραγωγής ενέργειας 100 optimized design 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Wind Speed (m/s) 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Wind Speed (m/s) 1400 1200 optimized Aerodynamic Power (kw) 1000 800 600 400 200 naca 634xx 5% Η βέλτιστη σχεδίαση σε πτερύγιο 30μ οδήγησε σε μεγαλύτερη αύξηση της ετήσιας παραγώμενης ενέργειας 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Wind Speed (m/s) Αιολική Ενέργεια 16
Το πτερύγιο των 19μ Αιολική Ενέργεια 17
Ημηχανήτων500kW Αιολική Ενέργεια 18
Ημηχανήτων500kW Αιολική Ενέργεια 19
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ To εργαστήριο Αεροδυναμικής της Σχολής Μηχανολόγων του ΕΜΠ με τους ανθρώπους του Με συστηματική και στοχευμένη έρευνα υλοποίησε μέσω μακροχρόνιας στρατηγικής τη μεταφορά της γνώσης από το εργαστήριο στην εκπαίδευση και στη βιομηχανία. Δημιούργησε καινοτόμα τεχνολογικά προιόντα και εργαλεία σχεδίασης. Πιστεύουμε οτι είμασταν οι πρωτοπόροι στην ανάπτυξη της Αιολικής Ενέργειας στην Ελλάδα με ουσιαστική συμβολή στο διεθνές γίγνεσθαι. Αθροίζοντας το ανθρώπινο δυναμικό που έχει δημιουργηθεί και την συσσώρευση τεχνογνωσίας, προκύπτει ότι το επόμενο βήμα ανήκει στην βιομηχανία που δεν τολμά να κάνει το μεγάλο βήμα ενώ η τεχνογνωσία υπάρχει Αιολική Ενέργεια 20