Tapchan golfenergie

Tapchan golfenergie

Spaan, J.W.

Battjes, J.A. (mentor)
D' Angremond, K. (mentor)
Holthuijsen, L.H. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1993-08-01

In dit afstudeerwerk is onderzoek gedaan naar een veelbelovend type golfenergiecentrale die elektriciteit opwekt uit windgolven: de Tapchan golfenergiecentrale. Het oorspronkelijke idee van deze centrale komt van het ingenieursbureau Norwave a.s. Bij de Tapchan golfenergiecentrale vindt de omzetting van golfenergie in elektrische energie plaats in twee stappen. Eerst wordt de golfenergie omgezet in potentiele energie m.b.v. passieve delen. De potentiele energie ontstaat door het vullen van een reservoir met zeewater tot een hoger niveau dan het omringende water. Vervolgens wordt de potentiele energie door middel van turbines omgezet in elektrische energie. De Tapchan is een lang taps toelopend kanaal en heeft gladde verticale wanden en een gladde bodem. De golven die het kanaal binnendringen, komen in een kanaal dat naar achteren smaller wordt. De golfenergie wordt hierdoor geconcentreerd en de golfhoogte neemt toe. Bij een bepaalde golfhoogte gaan de golftoppen over de rand van de Tapchan en wordt het reservoir gevuld. De Tapchan bestaat uit twee delen te weten de Collector en de Converter. De Collector vangt de golven op van zee en geleidt ze naar de Converter; deze zet de golfenergie om in potentiele energie. Dit gebeurt doordat water uit de golftoppen zijwaarts over de rand van het kanaal wegloopt in het reservoir. Van de Tapchan is een prototype ontworpen. De lengte is 2.5 maal de ontwerpgolflengte, de beginbreedte is een maal de ontwerpgolflengte en de eindbreedte nadert naar nul. De hoek van de wanden t.O.V. de as van de Tapchan is nergens groter dan 20°; hierdoor ontstaan bij recht invallende golven alleen Machreflecties en reflecteren de golven niet naar zee. Het verloop van de breedte over de lengte is in het eerste stuk lineair en in het tweede stuk exponentieel. Het vrijboord van het kanaal is iets groter dan het minimale verval van een laagvervalturbine. Van het prototype van de Tapchan is een schaalmodel gemaakt, dat getest is in een golfgoot. Bij de proeven is de werking van de Tapchan getest bij verschillende golfcondities. Het meetprogramma is hierbij opgezet als een gevoeligheidsanalyse. Bij de proeven werden het verloop van de waterstand en de oppervlakteuitwijking in de Tapchan en het debiet dat over de Tapchan ging gemeten bij de verschillende golfcondities. Uit de proeven bleek dat de Tapchan goed werkt en een redelijk hoog rendement heeft. Verder is er een numeriek model gemaakt om de werking van de Tapchan te kunnen berekenen. Het model gaat uit van lopende golven in de Tapchan en lineaire golfvergelijkingen. Het over de rand lopen van het water uit de golftoppen wordt gemodelleerd met een overlaatformule. Het model is geijkt en geverifieerd met de meetgegevens van de modelproeven. Uit de verificatie bleek dat het model niet goed werkt en nog verbeterd moet worden.

wave energy
energy conversion
tapchan

http://resolver.tudelft.nl/uuid:96749363-0519-4988-8c41-324ccb8a2ebc

Student theses

master thesis

(c) 1993 Spaan, J.W.