Motion Responses Analysis for Tidal Current Energy Platform: Quad-Spar and Catamaran Types

  • PDF / 2,577,890 Bytes
  • 11 Pages / 595 x 842 pts (A4) Page_size
  • 11 Downloads / 162 Views

DOWNLOAD

REPORT


onses Analysis for Tidal Current Energy Platform: QuadSpar and Catamaran Types Sony JUNIANTO, MUKHTASOR*, Rudi Walujo PRASTIANTO, Wisnu WARDHANA Department of Ocean Engineering, Faculty of Marine Technology, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya, Republic of Indonesia Received February 28, 2020; revised June 19, 2020; accepted July 8, 2020 ©2020 Chinese Ocean Engineering Society and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature Abstract One  approach  to  support  floating  tidal  current  turbines  is  by  using  a  moored  catamaran,  a  barge  type  platform. Considering its low draft, one might expect that it performs best at typical straits with sea states of small wavelets to small waves. The problem is that the high rotational motion responses of the catamaran due to wave loads tend to reduce  the  turbine  performance.  This  paper  looks  for  a  possibility  to  deteriorate  these  rotational  responses  by introducing a platform with four buoyant legs referred to as a quad-spar considering its good stability performance. The  platforms  are  moored  by  four  catenary  cables  as  their  mooring  system.  The  motion  response  modeling  was undertaken  by  Computational  Fluid  Dynamic  (CFD)  simulation  based  on  three-dimensional  potential  flow  theory. Considering  sea  states  of  straits  with  typical  tidal  current  energy  potentials,  the  environmental  load  was  set  on random wave with the significant wave height, Hs, of about 0.09 to 1.5 m and the wave period, T, of about 1.5 to 6 s corresponding to the wave frequency, ω, of about 1.1 to 4.2 rad/s. This study found that lower motion responses can be satisfied by the quad-spar, in which its yaw, roll and pitch responses are on average about 5%, 44%, and 38%, respectively,  compared  to  those  of  the  catamaran.  This  result  indicates  that  the  quad-spar  is  more  effective  in reducing rotational motion responses needed to keep a high performance of the tidal current energy system. Key words: floating platform, tidal current energy, CFD simulation, catamaran platform, quad-spar platform Citation: Junianto, S., Mukhtasor, Prastianto, R. W., Wardhana, W., 2020. Motion responses analysis for tidal current energy platform: Quadspar and catamaran types. China Ocean Eng., 34(5): 677–687, doi: https://doi.org/10.1007/s13344-020-0061-1

1 Introduction In  recent  years  there  has  been  a  rapid  development  of tidal  current  energy  system  to  extract  kinetic  energy  in  the body of  seawater  into  useful  energy  in  the  form  of   electricity with a help of mechanical turbines and electrical generators (Melo and Jeffrey, 2018). One of the conversion technologies  uses  a  floating  system  to  utilize  the  tidal  current energy  near  the  seawater  surface,  e.g.  Zhang  et  al.  (2015), Mukhtasor et al. (2018), Junianto et al. (2018) and Mutsuda et  al.  (2019). A  choice  of  types  of  the  floating  system   requires their performance to work under environmental conditions of the potential sites. Man