Skip to main content
Erschienen in: Computing 11/2018

23.07.2018

Optimal electric power generation with underwater kite systems

verfasst von: Luís Tiago Paiva, Fernando A. C. C. Fontes

Erschienen in: Computing | Ausgabe 11/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this article we investigate the problem of generating electricity through an underwater kite power system (UKPS). For this problem, we develop the dynamical model for the UKPS and we formulate an optimal control problem to devise the trajectories and controls of the kite that maximize the total energy produced in a given time interval. This is a highly nonlinear problem for which the optimization is challenging. We also develop a numerical solution scheme for the optimal control problem based on direct methods and on adaptive time-mesh refinement. We report results that show that the problem can be quickly solved with a high level of accuracy when using our adaptive mesh refinement strategy. The results provide a set of output power values for different design choices and confirm that electrical energy that can be produced with such device.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Ahrens U, Diehl M, Schmehl R (eds) (2013) Airborne wind energy. Green energy and technology. Springer, Berlin Ahrens U, Diehl M, Schmehl R (eds) (2013) Airborne wind energy. Green energy and technology. Springer, Berlin
3.
Zurück zum Zitat Betts JT (2001) Practical methods for optimal control using nonlinear programming. SIAM, University CityMATH Betts JT (2001) Practical methods for optimal control using nonlinear programming. SIAM, University CityMATH
5.
Zurück zum Zitat Canale M, Fagiano L, Milanese M (2010) High altitude wind energy generation using controlled power kites. IEEE Trans Control Syst Technol 18(2):279–293CrossRef Canale M, Fagiano L, Milanese M (2010) High altitude wind energy generation using controlled power kites. IEEE Trans Control Syst Technol 18(2):279–293CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Diehl M (2001) Real-time optimization for large scale nonlinear processes. Ph.D., Univ. Heidelberg Diehl M (2001) Real-time optimization for large scale nonlinear processes. Ph.D., Univ. Heidelberg
9.
Zurück zum Zitat Fontes FA, Frankowska H (2015) Normality and nondegeneracy for optimal control problems with state constraints. J Optim Theory Appl 166:115–136MathSciNetCrossRef Fontes FA, Frankowska H (2015) Normality and nondegeneracy for optimal control problems with state constraints. J Optim Theory Appl 166:115–136MathSciNetCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Grinsted TW, Watchorn MJ (2005) Extracting power from moving water. http://www.google.com/patents/US6849963. U.S. Classification 290/42, 290/43, 290/53, 290/54; International Classification F03D5/06, F03B17/06; Cooperative Classification F05B2210/16, F03B17/06, Y02E10/28; European Classification F03B17/06 Grinsted TW, Watchorn MJ (2005) Extracting power from moving water. http://​www.​google.​com/​patents/​US6849963. U.S. Classification 290/42, 290/43, 290/53, 290/54; International Classification F03D5/06, F03B17/06; Cooperative Classification F05B2210/16, F03B17/06, Y02E10/28; European Classification F03B17/06
17.
Zurück zum Zitat Paiva LT (2013) Optimal control in constrained and hybrid nonlinear system: solvers and interfaces. Tech rep, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto Paiva LT (2013) Optimal control in constrained and hybrid nonlinear system: solvers and interfaces. Tech rep, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto
21.
Zurück zum Zitat Penedo RJM, Pardal TCD, Silva PMMS, Fernandes NM, Fernandes TRC (2013) High altitude wind energy from a hybrid lighter-than-air platform using the magnus effect. In: Ahrens U, Diehl M, Schmehl R (eds) Airborne wind energy, green energy and technology. Springer, Berlin, pp 491–500CrossRef Penedo RJM, Pardal TCD, Silva PMMS, Fernandes NM, Fernandes TRC (2013) High altitude wind energy from a hybrid lighter-than-air platform using the magnus effect. In: Ahrens U, Diehl M, Schmehl R (eds) Airborne wind energy, green energy and technology. Springer, Berlin, pp 491–500CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Power) DVLM (2015) Developing a 600 kw airborne wind turbine. In Airborne wind energy conference 2015 Power) DVLM (2015) Developing a 600 kw airborne wind turbine. In Airborne wind energy conference 2015
24.
Metadaten
Titel
Optimal electric power generation with underwater kite systems
verfasst von
Luís Tiago Paiva
Fernando A. C. C. Fontes
Publikationsdatum
23.07.2018
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
Computing / Ausgabe 11/2018
Print ISSN: 0010-485X
Elektronische ISSN: 1436-5057
DOI
https://doi.org/10.1007/s00607-018-0643-4

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2018

Computing 11/2018 Zur Ausgabe

Premium Partner