Published September 26, 2023 | Version v1
Publication Open

Maximizing the output power for electric vehicles charging station powered by a wind energy conversion system using tip speed ratio

Creators

  • 1. British University in Egypt
  • 2. Ain Shams University

Description

Abstract This study investigates the influence of tip speed ratio (TSR) as maximum power point tracking (MPPT) technique on energy conversion for wind-powered electric vehicles (EVs) charging stations. The data for 14 different models of (EVs) as well as the energy demand profile for El Sherouk city in new Cairo, Egypt, is used in the study. Those vehicles represent the models that are most likely to be used according to the nature of the Egyptian market from economic and technological concerns. This includes range, battery capacity, battery technology and charging methods. charging can be in the form of fast DC, three phases which are suitable for commercial charging stations or a single phase charging suitable for residential use. A simulation is done using MATLAB/Simulink for a wind turbine Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) system including TSR MPPT algorithm. The energy output is compared with and without implementing the MPPT algorithms to measure the difference in energy. The system simulation optimized by the TSR MPPT algorithm shows an increase in the energy yield by 41.68%. The economic analysis showed a 30% reduction in the levelized cost of energy while utilizing the TSR concerning a bare system without an MPPT algorithm.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تبحث هذه الدراسة في تأثير نسبة سرعة الطرف (TSR) كتقنية تتبع الحد الأقصى لنقطة الطاقة (MPPT) على تحويل الطاقة لمحطات شحن المركبات الكهربائية التي تعمل بالرياح (EVs). تم استخدام بيانات 14 نموذجًا مختلفًا من (EVs) بالإضافة إلى ملف تعريف الطلب على الطاقة لمدينة الشروق في القاهرة الجديدة، مصر، في الدراسة. تمثل تلك المركبات النماذج التي من المرجح أن يتم استخدامها وفقًا لطبيعة السوق المصرية من المخاوف الاقتصادية والتكنولوجية. ويشمل ذلك المدى وسعة البطارية وتكنولوجيا البطارية وطرق الشحن. يمكن أن يكون الشحن في شكل تيار مستمر سريع، أو ثلاث مراحل مناسبة لمحطات الشحن التجارية أو شحن أحادي الطور مناسب للاستخدام السكني. تتم المحاكاة باستخدام MATLAB/Simulink لنظام مولد متزامن للمغناطيس الدائم (PMSG) لتوربينات الرياح بما في ذلك خوارزمية TSR MPPT. تتم مقارنة خرج الطاقة مع وبدون تنفيذ خوارزميات MPPT لقياس الفرق في الطاقة. تُظهر محاكاة النظام التي تم تحسينها بواسطة خوارزمية TSR MPPT زيادة في عائد الطاقة بنسبة 41.68 ٪. أظهر التحليل الاقتصادي انخفاضًا بنسبة 30 ٪ في التكلفة المستوية للطاقة أثناء استخدام TSR فيما يتعلق بنظام BARE بدون خوارزمية MPPT.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude étudie l'influence du rapport de vitesse de pointe (TSR) en tant que technique de suivi du point de puissance maximale (MPPT) sur la conversion d'énergie pour les stations de charge de véhicules électriques à énergie éolienne (EV). Les données de 14 modèles différents de (VE) ainsi que le profil de la demande d'énergie pour la ville d'El Sherouk au nouveau Caire, en Égypte, sont utilisés dans l'étude. Ces véhicules représentent les modèles les plus susceptibles d'être utilisés en fonction de la nature du marché égyptien pour des raisons économiques et technologiques. Cela comprend l'autonomie, la capacité de la batterie, la technologie de la batterie et les méthodes de charge. La charge peut prendre la forme d'un courant continu rapide, de trois phases adaptées aux stations de charge commerciales ou d'une charge monophasée adaptée à un usage résidentiel. Une simulation est effectuée à l'aide de Matlab/Simulink pour un système de générateur synchrone à aimant permanent (PMSG) d'éolienne, y compris l'algorithme TSR MPPT. La sortie d'énergie est comparée avec et sans mise en œuvre des algorithmes MPPT pour mesurer la différence d'énergie. La simulation du système optimisée par l'algorithme TSR MPPT montre une augmentation du rendement énergétique de 41,68 %. L'analyse économique a montré une réduction de 30% du coût nivelé de l'énergie tout en utilisant le TSR concernant un système nu sans algorithme MPPT.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio investiga la influencia de la relación de velocidad de punta (TSR) como técnica de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en la conversión de energía para estaciones de carga de vehículos eléctricos (EV) con energía eólica. En el estudio se utilizan los datos de 14 modelos diferentes de (VE), así como el perfil de demanda de energía para la ciudad de El Sherouk en el nuevo Cairo, Egipto. Esos vehículos representan los modelos que tienen más probabilidades de ser utilizados de acuerdo con la naturaleza del mercado egipcio desde el punto de vista económico y tecnológico. Esto incluye el rango, la capacidad de la batería, la tecnología de la batería y los métodos de carga. La carga puede ser en forma de CC rápida, tres fases que son adecuadas para estaciones de carga comerciales o una carga monofásica adecuada para uso residencial. Se realiza una simulación utilizando MATLAB/Simulink para un sistema de generador síncrono de imán permanente (PMSG) de turbina eólica que incluye el algoritmo TSR MPPT. La producción de energía se compara con y sin implementar los algoritmos MPPT para medir la diferencia de energía. La simulación del sistema optimizada por el algoritmo TSR MPPT muestra un aumento en el rendimiento energético del 41,68%. El análisis económico mostró una reducción del 30% en el coste nivelado de la energía al utilizar el TSR en relación con un sistema desnudo sin un algoritmo MPPT.

Files

s43621-023-00155-5.pdf.pdf

Files (2.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d25648c4565f59d27abc1ec715d2fdd2
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تعظيم طاقة الخرج لمحطة شحن المركبات الكهربائية التي تعمل بنظام تحويل طاقة الرياح باستخدام نسبة سرعة الطرف
Translated title (French)
Maximiser la puissance de sortie pour la station de charge des véhicules électriques alimentée par un système de conversion d'énergie éolienne utilisant le rapport de vitesse de pointe
Translated title (Spanish)
Maximizar la potencia de salida para la estación de carga de vehículos eléctricos alimentada por un sistema de conversión de energía eólica utilizando la relación de velocidad de punta

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387052517
DOI
10.1007/s43621-023-00155-5

Is supplement to
https://openalex.org/W4380482219 (Other)
https://openalex.org/W4377969695 (Other)
https://openalex.org/W3202150048 (Other)
https://openalex.org/W2805575148 (Other)
https://openalex.org/W2543576488 (Other)
https://openalex.org/W2441273632 (Other)
https://openalex.org/W2206043812 (Other)
https://openalex.org/W2028780417 (Other)
https://openalex.org/W2008549418 (Other)
https://openalex.org/W1906617979 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W2071281015
  • https://openalex.org/W2128580816
  • https://openalex.org/W2183551095
  • https://openalex.org/W2589003246
  • https://openalex.org/W2791110264
  • https://openalex.org/W3018919105
  • https://openalex.org/W3091442119
  • https://openalex.org/W3096619456
  • https://openalex.org/W3154456495
  • https://openalex.org/W3183230088
  • https://openalex.org/W4200229872
  • https://openalex.org/W4220873916
  • https://openalex.org/W4221022634
  • https://openalex.org/W4226458172
  • https://openalex.org/W4280496156
  • https://openalex.org/W4280590613
  • https://openalex.org/W4293662879
  • https://openalex.org/W4293704588
  • https://openalex.org/W4293758570
  • https://openalex.org/W4294662275
  • https://openalex.org/W4296682874
  • https://openalex.org/W4297007919
  • https://openalex.org/W4304731443
  • https://openalex.org/W4308325267
  • https://openalex.org/W4311694755
  • https://openalex.org/W4324142650