طراحی سامانه ترکیبی برداشت انرژی از موج و خورشید

در این طرح از ترکیب دو منبع انرژی مستقل اما مکمل یعنی انرژی نوسان موج و تابش خورشید برای تامین توان پایدار استفاده میشود. سامانه شامل بویه ای شناور است که انرژی نوسانی امواج را به حرکت مکانیکی تبدیل کرده و سپساز طریق ژنراتور به برق تبدیل می کند. هم زمان سطح فوقانی شناور به پنل های خورشیدی ضد آب مجهز است که در طول روز انرژی تابشی سیستم را ذخیره کند. اما هدف این پروژه تمرکز بیشتر روی انرژی موج می باشد. مراحل انجام : فاز 1: مطالعه و تحقیق تحلیل وضعیت فعلی انرژی موج در خلیج فارس جمع‌آوری داده‌های دریایی (ارتفاع موج، دوره موج، جهت موج) برای خلیج فارس از منابع داده اقیانوسی یا محلی. بررسی شرایط خورشیدی منطقه (تابش خورشید، ساعات آفتابی روزانه) در خلیج فارس. تخمین پتانسیل انرژی با توجه به داده‌های بالا (مثلاً با مدل‌سازی بحرانی). ادبیات پژوهشی و مقالات مروری مرور مقالات در مورد مبدل‌های انرژی موج (WEC — Wave Energy Converter): انواع بویه‌ها، تکنولوژی‌های PTO (Power Take-Off)، کنترل. مثلاً مقاله‌ی «Review of wave power system development» Frontiers مرور مقالات درباره‌ی سیستم‌های هیبرید دریایی (wave + خورشید + باد)؛ مقاله «Hybrid Systems for Marine Energy Harvesting» در MDPI MDPI بررسی پروژه‌های عملی بویه موج: مثلاً گزارش در مورد بویه‌های انرژی موج mspslab.cn +1 بررسی بهینه‌سازی جای‌گذاری مبدل‌های موج (چیدمان مزارع بویه) برای بیشینه سازی تولید: مطالعه مثل این که در آرکایو ارائه شده است arXiv مطالعه نمونه‌های واقعی / طرح‌های اجرا شده شناسایی شرکت‌ها / پروژه‌های بویه موج مثل Seabased که بویه موج (point-absorber) را توسعه داده‌اند Wikipedia بررسی سایت‌های تست انرژی موج مانند Biscay Marine Energy Platform (BiMEP) Wikipedia بررسی چالش‌های عملی در دریا و راه‌حل‌های آن (شکل ساخت بویه، دوامی، نگهداری، هزینه) از مطالعات موردی. خروجی فاز 1: گزارش تحقیق (حداقل ~20 صفحه) شامل تحلیل پتانسیل منطقه، مرور ادبیات، جدول مقایسه تکنولوژی‌ها، شناسایی ریسک‌ها و فرصت‌ها. فاز 2: طراحی مفهومی (Conceptual Design) طراحی مفهومی بویه + سیستم ترکیبی خورشیدی طراحی شکل بویه: اندازه، شناوری، نوع حرکتی (heave، pitch، یا ترکیبی) بر اساس داده‌های موج. طراحی قرارگیری پنل خورشیدی روی سطح بویه: چگونگی پوشش سطح، محافظت در برابر نمک‌پاشی، ساختار مکانیکی برای نگهداری PV. انتخاب نوع ژنراتور (linear generator، یا مکانیزم دیگر) و سیستم PTO برای تبدیل حرکت موج به برق. طراحی اولیه سیستم الکتریکی: چگالی برق تولیدی، واحد کنترل، ذخیره‌سازی (باتری؟)، سیستم مدیریت توان. شبیه‌سازی دینامیکی مدلسازی دینامیکی بویه + سیستم خورشیدی (حملۀ موج، نیروها، گشتاور، نوسانات). شبیه‌سازی عملکرد PTO در شرایط موج مختلف (غلظت موجی، دوره موجی متغیر). تحلیل آیرودینامیک (اگر پنل خورشیدی اضافه کند، ممکن است تأثیری بر رفتار بویه داشته باشد). طراحی سازه‌ و مواد انتخاب مواد برای بدنه بویه، پانل خورشیدی، اتصالات و موورینگ (برای ثابت نگه داشتن بویه). بررسی عمر مفید، خوردگی، نگهداری در آب شور. تحلیل پایداری و ایمنی طراحی سیستم مهار (ما­رینگ) بویه برای جلوگیری از جدایش. محاسبه بارهای ایستایی، بار کمانشی، مقاومت در برابر طوفان. خروجی فاز 2: طراحی مفهومی + نقشه‌های CAD ساده + گزارش شبیه‌سازی + تحلیل ریسک. فاز 3: شبیه‌سازی پیشرفته و بهینه‌سازی بهینه‌سازی موقعیت و پارامترهای PTO استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی برای تعیین بهترین پارامترهای PTO (مثلا تنظیم نیروی واکنش، ضریب میرایی) و چیدمان بویه در مزرعه (اگر چند بویه باشد). مقاله‌ای مشابه وجود دارد که از الگوریتم‌های ترکیبی برای بهینه‌سازی استفاده کرده است arXiv شبیه‌سازی سناریوهای مختلف موج (با داده‌های منطقه‌ای) برای بهینه‌سازی عملکرد بلندمدت. شبیه‌سازی ترکیب انرژی خورشید مدل تابش خورشیدی بر سطح بویه در طول یک روز/فصل در خلیج فارس. تحلیل انرژی جمع‌آوری‌شده از پنل‌های خورشیدی و چگونگی ترکیب آن با برق موج (ذخیره‌سازی، اولویت‌دهی برق، سیستم کنترل). مدلسازی اقتصادی اولیه برآورد هزینه ساخت واحد نمونه (CAPEX): هزینه بویه، ژنراتور، پنل خورشیدی، اتصالات، مهندسی، نصب. برآورد هزینه عملیاتی (OPEX): نگهداری، تعمیرات، جایگزینی قطعات، مهار. پیش‌بینی تولید انرژی (چگالی توان، ساعات مفید) و محاسبه LCoE (هزینه سطحی برق) یا بازگشت سرمایه (ROI). خروجی فاز 3: شبیه‌سازی عددی، نتایج بهینه‌سازی، مدل اقتصادی پایه، گزارش بهینه‌سازی.