Proposal of long DC-link for offshore wind generators interconnection

People, countries and economic communities of countries are exploring how to become carbon-neutral by 2050. This would contribute to limiting global warming to less than 1.5°C by the end of the century in line with the Paris Climate Agreement. To achieve this, power sector will be transformed by replacing fossil fuels with renewable energy across the economy. Offshore wind plays a key role in the decarbonisation scenario. This Work provides an overview of offshore wind technology and a proposal solution to integrate the energy produced by a wind generators cluster through a direct current connection. The first chapter shows the current installed capacity scenario and the future trend of the market in the world and in Europe, with a brief analysis of some Italian projects. The second chapter describes fixed and floating foundation architectures, turbine characteristics, generator types, energy transmission systems, with a focus on HVDC connection, some possible layout in turbine up to environmental impacts related to plant operation and future challenges and trends. The third chapter is dedicated to the presentation of long DC-link connection solution through description of the model developed in MATLAB/Simulink environment. In the fourth chapter the results and comments to the study are collected. The conclusions and the possible future works close the Thesis manuscript.

Le persone, gli stati e le comunità economiche di nazioni stanno valutando come diventare “carbon neutral” entro il 2050. Ciò contribuirebbe a limitare il riscaldamento globale a meno di 1,5°C entro la fine del secolo, in linea con l'accordo di Parigi sul clima. Per raggiungere questo obiettivo, il settore energetico verrà trasformato sostituendo i combustibili fossili con energia rinnovabile. L'energia eolica offshore gioca un ruolo chiave nel panorama di decarbonizzazione. Il presente Lavoro ha lo scopo di fornire una panoramica sulla tecnologia eolica offshore e proporre una soluzione di integrazione dell’energia prodotta da un gruppo di generatori eolici attraverso un collegamento in corrente continua. Nel primo capitolo viene illustrato l’inquadramento dell'attuale capacità installata e il trend futuro del mercato nel mondo e in Europa, con un breve approfondimento su alcuni progetti italiani. Nel secondo capitolo vengono illustrate le strutture di fondazione fissa e flottante, le caratteristiche delle turbine, le tipologie di generatori, i sistemi di trasmissione dell'energia, con un ampio approfondimento sulla connessione HVDC, alcune possibili configurazioni di interconnessione tra le turbine fino agli impatti ambientali connessi all'esercizio degli impianti e alle sfide e ai trend futuri. Il terzo capitolo è dedicato alla presentazione della soluzione di connessione su lunga distanza in corrente continua attraverso la descrizione del modello realizzato in ambiente MATLAB/Simulink. Nel quarto capitolo sono raccolti i risultati e i commenti allo studio. Le conclusioni e i possibili lavori futuri chiudono l’Elaborato.