Fachübergreifende Optimierung von Kite-Windkraftwerken mit am Kite befindlichen Windturbinen

Autor: Bauer, Florian
Přispěvatelé: Kennel, Ralph M. (Prof. Dr. Dr. h.c.), Schmehl, Roland (Prof. Dr.)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Ingenieurwissenschaften
Flugwindkraft
Kite
Windturbine
fachübergreifend
interdisziplinär
multidisziplinär
Optimierung
Modell
System
Loyd
Betz
Aerodynamik
Mehrelement-Flügelprofil
hoher Auftriebsbeiwert
Seil
Kabel
Spannung
Effizienz
Kosten
Wirtschaftlichkeit
Materialien
Validierung
Makani
genetischer Algorithmus
Schwarmoptimierung
CMA-ES
Parameterstudie
Sensitivitätsanalyse
Merit-Zahl
Leistungszahl
Gütezahl

Airborne wind energy
crosswind kite power
drag power
drag mode
wind turbine
multidisciplinary
optimization
model
systems engineering
techno-economic analysis
Loyd
Betz
aerodynamics
multi-element airfoil
high lift
tether
cable
voltage
efficiency
cost
economics
materials
validation
Makani
genetic algorithm
swarm optimization
CMA-ES
parameter study
sensitivity analysis
figure of merit

ddc:620
Popis: A solution, applications, and the benefits for multidisciplinary optimizations of drag power kites are presented. To allow for fast optimizations and parameter studies, but simultaneously obtain reasonable results by considering all important domains and dominant effects, a multidisciplinary steady systems engineering model is derived. The submodels are coupled by arranging their equations into an explicit sequence. The model is validated by several means. Several optimizations are conducted. Results include that a 40 m wingspan biplane is expected to achieve about 4 MW nominal electrical power. Sensitivities for almost every model parameter are computed, highlighting which parameters or components require a high level of attention. Eine Lösung, Anwendungen, und der Nutzen von fachübergreifenden Optimierungen von Kite-Windkraftwerken mit am Kite befindlichen Windturbinen werden gezeigt. Für schnelle Optimierungen und Parameterstudien mit gleichzeitig vertrauenswürdigen Ergebnissen durch Betrachtung aller wichtigen Domänen und dominanten Effekten ist ein fachübergreifendes, statisches Systemtechnik-Modell hergeleitet. Die Untermodelle sind gekoppelt durch Zusammenstellen ihrer Gleichungen zu einer expliziten Reihenfolge. Mehrere Optimierungen sind durchgeführt, u.a. mit dem Ergebnis, dass ein Doppeldecker mit 40 m Spannweite rund 4 MW elektrische Nennleistung erreichen kann. Für fast jeden Modellparameter sind Sensitivitäten berechnet, die aufzeigen, welche Parameter oder Komponenten eine hohe Aufmerksamkeit erfordern.
Databáze: OpenAIRE
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