Desarrollo de una herramienta de optimización multiobjetivo para el diseño de sistemas de amarre sintéticos tensos para minimizar el costo de los componentes del amarre y la huella
Autores: West, William; Goupee, Andrew; Hallowell, Spencer; Viselli, Anthony
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Desarrollo de una herramienta de optimización multiobjetivo para el diseño de sistemas de amarre sintéticos tensos para minimizar el costo de los componentes del amarre y la huella
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Industria eólica
Turbinas flotantes
Sistemas de amarre
Cuerda sintética
Optimización multiobjetivo
Energía eólica marina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
A medida que la industria eólica marina se desarrolla, se están liberando más sitios de arrendamiento en la profundidad del agua intermedia (50-85 m) para los desarrolladores. En estas profundidades de agua, los aerogeneradores flotantes con sistemas de cadena catenaria y los aerogeneradores de fondo fijo con estructuras de jacket se vuelven prohibitivos en costos. Como tal, la industria y los investigadores han cambiado el enfoque a aerogeneradores flotantes con sistemas de amarre de cuerda sintética tensa o semi-tensa. Además de reducir el costo de los sistemas de amarre, los sistemas sintéticos también pueden reducir la huella en comparación con un sistema de cadena catenaria, lo que libera áreas alrededor del aerogenerador para otros usos marítimos como la pesca comercial. Tanto el costo de los componentes de los sistemas de amarre como la huella son criterios de diseño pertinentes que se prestan naturalmente a una rutina de optimización multiobjetivo. En este documento se presenta un nuevo enfoque para cribar eficientemente el espacio de diseño de sistemas de amarre plausibles que equilibren el costo de los componentes y la huella utilizando un algoritmo genético multiobjetivo. Este método utiliza un método de restricción escalonada para evitar realizar simulaciones computacionalmente costosas en el dominio del tiempo de los diseños de sistemas de amarre que son inviables. Las métricas de rendimiento para evaluar las restricciones de los diseños candidatos se realizan utilizando software de código abierto como Mooring Analysis Program (MAP++), OpenFAST y MoorDyn. Se presenta un estudio de caso que proporciona un frente de diseño óptimo de Pareto para un sistema de amarre sintético tenso de un aerogenerador eólico marino flotante de 6 MW.
Descripción
A medida que la industria eólica marina se desarrolla, se están liberando más sitios de arrendamiento en la profundidad del agua intermedia (50-85 m) para los desarrolladores. En estas profundidades de agua, los aerogeneradores flotantes con sistemas de cadena catenaria y los aerogeneradores de fondo fijo con estructuras de jacket se vuelven prohibitivos en costos. Como tal, la industria y los investigadores han cambiado el enfoque a aerogeneradores flotantes con sistemas de amarre de cuerda sintética tensa o semi-tensa. Además de reducir el costo de los sistemas de amarre, los sistemas sintéticos también pueden reducir la huella en comparación con un sistema de cadena catenaria, lo que libera áreas alrededor del aerogenerador para otros usos marítimos como la pesca comercial. Tanto el costo de los componentes de los sistemas de amarre como la huella son criterios de diseño pertinentes que se prestan naturalmente a una rutina de optimización multiobjetivo. En este documento se presenta un nuevo enfoque para cribar eficientemente el espacio de diseño de sistemas de amarre plausibles que equilibren el costo de los componentes y la huella utilizando un algoritmo genético multiobjetivo. Este método utiliza un método de restricción escalonada para evitar realizar simulaciones computacionalmente costosas en el dominio del tiempo de los diseños de sistemas de amarre que son inviables. Las métricas de rendimiento para evaluar las restricciones de los diseños candidatos se realizan utilizando software de código abierto como Mooring Analysis Program (MAP++), OpenFAST y MoorDyn. Se presenta un estudio de caso que proporciona un frente de diseño óptimo de Pareto para un sistema de amarre sintético tenso de un aerogenerador eólico marino flotante de 6 MW.