Stochastic optimisation of a WEC array

Wave energy conversion devices (WEC) represent a key technology on the necessary path towards decarbonisation of the energy sector. Although such devices have enormous potential, they are still under-established in the renewables sector due to the technical challenges they present. Such devices work under highly variable conditions, so robust optimisation methods are required with respect to this variability to make them work efficiently. This thesis aims to present a stochastic approach to optimising the power extracted from an array of devices with respect to controls and positions that is robust with respect to wave direction. Within the thesis is the description of the physical and numerical model used, the definition of the optimisation problem with the constraints im- posed and the methods implemented, and the presentation of the results of the numerical experiments conducted. Conclusions and proposals for future developments in this area of research are drawn from the interpretation of the results.

I dispositivi di conversione di energia elettrica da moto ondoso (WEC) rappresentano una tecnologia chiave per il percorso necessario verso la decarbonizzazione del settore ener- getico. Tali strumenti, pur avendo un enorme potenziale, sono ancora poco affermati nel settore delle rinnovabili date le sfide tecniche che presentano. Tali dispositivi lavorano in condizioni fortemente variabili, sono quindi necessari metodi di ottimizzazione robusti rispetto a questa variabilità perchè il loro lavoro sia effciente. Questa tesi si propone di presentare un approccio stocastico all’ottimizzazione della potenza estratta da un ar- ray di dispositivi rispetto a controlli e posizioni che sia robusto rispetto alla direzione dell’onda. All’interno della tesi è presente la descrizione del modello fisico e numerico utilizzato, la definizione del problema di ottimizzazione dettagliando i vincoli imposti ed i metodi implementati e la presentazione dei risultati degli esperimenti numerici condotti. Dall’interpretazione dei risultati si traggono conclusioni e proposte di sviluppi futuri in questo ambito di ricerca.