Published January 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Decision Support Model for Optimal Design of Wind Technologies Based Techno–Economic Approach
- 1. Mohammed V University
- 2. Qatar University
Description
This paper aims to propose a practical decision support model for the optimal design of future wind turbines based on available wind potential on the site of interest.A developed decision support model based a comprehensive wind turbine modeling and a constrained techno-economic optimization framework is presented.Optimization was subject to the Net Present Value (NPV) maximization of the net incomes from wind energy generation, under the constraints on wind turbine nominal power restriction and the maximum ratio permitted between the rotor diameter and tower hub height.Optimizations of rotor diameter and tower height sizing have direct impacts on energy and cost production, those parameters have been considered as the design variables.The optimal design selection considers: the nominal power, rotor diameter, and tower hub height, which led to the maximum NPV in a specific site.Furthermore, an analysis of the Levelized Cost of Energy production (LCOE) has been performed.The developed decision support model has been tested and applied to a case study to validate its application and performance.The developed model was verified and significant results were achieved using three different wind sites: Dakhla, Casablanca, and Tanger.Results showed that the optimal design of the wind turbine technologies is given by the limit conditions cited, conducting to the maximum NPV with low LCOE and more exploitation of available wind potential in Dakhla and Tanger; however Casablanca was found as no profitable site for wind projects presenting negative NPV.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تهدف هذه الورقة إلى اقتراح نموذج دعم قرار عملي للتصميم الأمثل لتوربينات الرياح المستقبلية بناءً على إمكانات الرياح المتاحة في الموقع المعني. يتم تقديم نموذج دعم قرار مطور يستند إلى نمذجة شاملة لتوربينات الرياح وإطار تحسين تقني اقتصادي مقيد. كان التحسين خاضعًا لتعظيم صافي القيمة الحالية (NPV) لصافي الدخل من توليد طاقة الرياح، في ظل القيود المفروضة على تقييد الطاقة الاسمية لتوربينات الرياح والنسبة القصوى المسموح بها بين قطر الدوار وارتفاع محور البرج. إن تحسين قطر الدوار وحجم ارتفاع البرج له تأثيرات مباشرة على إنتاج الطاقة والتكلفة، وقد تم اعتبار هذه المعلمات متغيرات التصميم. يأخذ اختيار التصميم الأمثل في الاعتبار: الطاقة الاسمية وقطر الدوار وارتفاع محور البرج، مما أدى إلى الحد الأقصى من صافي القيمة الحالية في موقع معين. علاوة على ذلك، تم إجراء تحليل لتكلفة إنتاج الطاقة المستوية (LCOE). تم اختبار نموذج دعم القرار المطور وتطبيقه على دراسة حالة للتحقق من تطبيقه وأدائه. تم التحقق من النموذج المطور والنتائج المهمة تم تحقيقها باستخدام ثلاثة مواقع رياح مختلفة: الداخلة والدار البيضاء وطنجة. أظهرت النتائج أن التصميم الأمثل لتقنيات توربينات الرياح يتم تقديمه من خلال شروط الحد المذكورة، وإجراء الحد الأقصى من صافي القيمة الحالية مع انخفاض LCOE والمزيد من استغلال إمكانات الرياح المتاحة في الداخلة وطنجة ؛ ومع ذلك، لم يتم العثور على الدار البيضاء كموقع مربح لمشاريع الرياح التي تقدم صافي القيمة الحالية السلبية.Translated Description (French)
Ce document vise à proposer un modèle d'aide à la décision pratique pour la conception optimale des futures éoliennes en fonction du potentiel éolien disponible sur le site d'intérêt.Un modèle d'aide à la décision développé basé sur une modélisation complète des éoliennes et un cadre d'optimisation technico-économique contraint est présenté.L' optimisation a été soumise à la maximisation de la valeur actuelle nette (VAN) des revenus nets de la production d'énergie éolienne, sous les contraintes de restriction de la puissance nominale des éoliennes et du rapport maximal autorisé entre le diamètre du rotor et la hauteur du moyeu de la tour.Les optimisations du diamètre du rotor et du dimensionnement de la hauteur de la tour ont des impacts directs sur la production d'énergie et de coûts, ces paramètres ont été considérés comme les variables de conception.La sélection optimale de la conception prend en compte : la puissance nominale, le diamètre du rotor et la hauteur du moyeu de la tour, ce qui a conduit à la VAN maximale dans un site spécifique.En outre, une analyse du coût nivelé de la production d'énergie (LCOE) a été effectuée.Le modèle d'aide à la décision développé a été testé et appliqué à une étude de cas pour valider son application et sa performance.Le modèle développé a été vérifié et des résultats significatifs ont été obtenus ont été réalisés en utilisant trois sites éoliens différents : Dakhla, Casablanca et Tanger. Les résultats ont montré que la conception optimale des technologies d'éoliennes est donnée par les conditions limites citées, conduisant à la VAN maximale avec un faible LCOE et une plus grande exploitation du potentiel éolien disponible à Dakhla et Tanger ; Cependant, Casablanca n'a pas été trouvé comme site rentable pour les projets éoliens présentant une VAN négative.Translated Description (Spanish)
Este documento tiene como objetivo proponer un modelo práctico de apoyo a la decisión para el diseño óptimo de futuras turbinas eólicas basado en el potencial eólico disponible en el sitio de interés. Se presenta un modelo de apoyo a la decisión desarrollado basado en un modelado integral de turbinas eólicas y un marco de optimización tecnoeconómico restringido. La optimización estaba sujeta a la maximización del Valor Actual Neto (van) de los ingresos netos de la generación de energía eólica, bajo las restricciones de la restricción de potencia nominal de las turbinas eólicas y la relación máxima permitida entre el diámetro del rotor y la altura del buje de la torre. Las optimizaciones del diámetro del rotor y el dimensionamiento de la altura de la torre tienen un impacto directo en la producción de energía y costos, esos parámetros se han considerado como las variables de diseño. La selección óptima del diseño considera: la potencia nominal, el diámetro del rotor y la altura del buje de la torre, lo que llevó al VPN máximo en un sitio específico. Además, se ha realizado un análisis del Coste Nivelado de la Producción de Energía (LCOE). El modelo de soporte de decisiones desarrollado se ha probado y aplicado a un estudio de caso para validar su aplicación y rendimiento. Se verificó el modelo desarrollado y se obtuvieron resultados significativos se lograron utilizando tres sitios eólicos diferentes: Dakhla, Casablanca y Tánger. Los resultados mostraron que el diseño óptimo de las tecnologías de turbinas eólicas viene dado por las condiciones límite citadas, conduciendo al VPN máximo con bajo LCOE y más explotación del potencial eólico disponible en Dakhla y Tánger; sin embargo, Casablanca se encontró como un sitio no rentable para proyectos eólicos que presentan un VPN negativo.Files
09591606.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d8d16d489065742e84ff8b4516c7420d
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج دعم القرار للتصميم الأمثل للنهج التقني والاقتصادي القائم على تقنيات الرياح
- Translated title (French)
- Modèle d'aide à la décision pour une conception optimale de l'approche techno-économique basée sur les technologies éoliennes
- Translated title (Spanish)
- Modelo de apoyo a la toma de decisiones para el diseño óptimo de un enfoque tecnoeconómico basado en tecnologías eólicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3210757522
- DOI
- 10.1109/access.2021.3123561
References
- https://openalex.org/W1607267066
- https://openalex.org/W179290946
- https://openalex.org/W1968947745
- https://openalex.org/W1991577942
- https://openalex.org/W2004870097
- https://openalex.org/W2015595608
- https://openalex.org/W2020574079
- https://openalex.org/W2022780239
- https://openalex.org/W2052382097
- https://openalex.org/W2059572120
- https://openalex.org/W2066743813
- https://openalex.org/W2081088909
- https://openalex.org/W2095524090
- https://openalex.org/W2110208106
- https://openalex.org/W2481211451
- https://openalex.org/W2533047142
- https://openalex.org/W2552822243
- https://openalex.org/W2555732578
- https://openalex.org/W2615573300
- https://openalex.org/W2762638996
- https://openalex.org/W2789479261
- https://openalex.org/W2793999592
- https://openalex.org/W2795787422
- https://openalex.org/W2883505684
- https://openalex.org/W2883967569
- https://openalex.org/W2897806876
- https://openalex.org/W2898679561
- https://openalex.org/W2929089835
- https://openalex.org/W2934551652
- https://openalex.org/W2942442528
- https://openalex.org/W2946692693
- https://openalex.org/W2950522051
- https://openalex.org/W2960552798
- https://openalex.org/W2962140247
- https://openalex.org/W2995061061
- https://openalex.org/W2998055544
- https://openalex.org/W3000428683
- https://openalex.org/W3024773021
- https://openalex.org/W3034069410
- https://openalex.org/W3041889568
- https://openalex.org/W3044238693
- https://openalex.org/W3159913937