MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI CERCETĂRII INSPECTORATUL ŞCOLAR

COLEGIUL TEHNIC ENERGETIC CONSTANŢA

CALIFICAREA: TEHNICIAN ÎN INSTALAŢII ELECTRICE

PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A COMPETENŢELOR PROFESIONALE

NIVEL III

PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE

ELEV

Pînzariu Andrei-Laurentiu

clasa a XII –a D ÎNDRUMĂTOR

prof. Iuliana TIŢA

2013

CUPRINS

Argument 3

Capitolul 1 – Tipuri de curent 4

1.1 Curentul alternativ 4

1.2 Curentul continuu 7

Capitolul 2 - Energia hidraulica 8

2.1. Roti hidraulice 9

2.2 Hidrocentrale 10

2.3 Centrale mareomotrice 10

2.4 Microcentrale si picocentrale hidraulice 11

2.5 Instalatii care recupereaza energia valurilor 11

Capitolul 3 – Termocentrale 12

Capitolul 4 – Centrale nucleare 13

Capitolul 5 – Centrale eoliene 15

5.1 Turbine Maglev 16

5.2 Marimea turbinelor eoliene 17

5.3 Siguranta energiei eoliene 17

5.4 Energia eoliană in Europa 18

5.5 Energia eoliană in Romania 19

Capitolul 6 – Energia solară fotovoltaică 20

Bibliografie 22

Anexă 23

ARGUMENT

2

Am scris acest proiect pentru a obtine calificarea de technician in instalatii electrice.În aceasta temă am scris despre producerea energiei electrice,deoarece consider că aceasta este indispensabilă omenirii.Energia electrică este elementul de bază in dezvoltarea umanitatii in secolul XX.Aceasta este folosită in toate domeniile de activitate : în iluminat (cladiri,institutii,strazi,alei), în medicină (aparate medicale)în uz casnic (instalatii de climatizare,lifturi,electrocasnice), în domeniul tehnic (chimie industrial,constructii,industria alimentară,transporturi,agricultură).De asemenea , făra energie electrică,omenirea nu ar fi ajuns la nivelul actual de dezvoltare.Făra ea,omul ar fi rămas incă la iluminat prin lampă,la muncă manuală sau chiar la comunicare primitivă.De fapt,fără energia electrică,omul ar fi rămas la un nivel de dezvoltare mult scăzut faţă de cel actual.Prin descoperirea energiei electrice in secolul XIX,omenirea a asistat la un uriaş salt tehnologic,energia electrică fiind cea mai mare descoperire din istoria omenirii.

CAPITOLUL 1

3

1.1 CURENTUL ALTERNATIV

Curentul alternativ este un curent electric a cărui direcție se schimbă periodic, spre deosebire de curentul continuu, al cărui sens este unidirecțional. Forma de undă uzuală a curentului alternativ este sinusoidală. A fost descoperit de către Nikola Tesla în 1892.

Curentul alternativ apare ca urmare a generării unei tensiuni electrice alternative în cadrul unui circuit electric prin inducție electromagnetică. Forma alternativă (sinusoidală) a tensiunii/curentului este modul uzual de producere, transport și distribuție a energiei electrice.

Valoarea instantanee a curentului alternativ (i) are următoarea formulă:

Unde:

 este amplitudinea (valoarea maximă) a curentului (unitate: amper),

 este valoarea efectivă a curentului (unitate: amper),

Valoarea efectivă este egală cu valoarea unui curent continuu care produce

aceleași efecte termice pe o durată egală cu un număr întreg de

semiperioade. Este valoarea pe care o indică în general aparatele de măsură

(ampermetrele).

 este viteza unghiulară (unitate: radiani pe secundă)

Viteza unghiulară este proporțională cu frecvența,  ; frecvența

reprezintă numărul de cicluri complete petrecute într-o secundă (unitate

= hertz); în România și majoritatea țărilor lumii aceasta este de 50Hz, în

majoritatea țărilor americane, Corea, parțial Japonia, este 60Hz. 

 este timpul (unitate: secunda).

 este un defazaj între curent și tensiune introdus de sarcină. În cazul sarcinilor rezistive, φ este 0; în cazul sarcinilor pur capacitive φ este π/2 (+90°) (curentul este înaintea tensiunii) iar în cazul sarcinilor pur inductive φ este -π/2 (-90°) (curentul este în urma tensiunii - se „încurcă” între spirele bobinei). (unitate: radiani)

4

În mod analog, tensiunea alternativă u are următoarea formulă:

,

Unde:

 este amplitudinea (valoarea maximă) a tensiunii (unitate: volt),

 este valoarea efectivă a tensiunii (unitate: volt),

Valoarea efectivă în rețeaua de distribuție monofazată casnică din

România este de 230V. În Europa și majoritatea țărilor din Africa și Asia

aceasta este între 200 și 245V; în Japonia, America de Nord și parțial în

America de Sud se folosesc tensiuni între 100 și 127V.

 este viteza unghiulară (unitate: radiani pe secundă)

 este timpul .

5

În regim trifazat, tensiunile de fază (între fază și neutru), pe fiecare din cele trei faze (R, S, T), au următoarele formule:

Deoarece în anumite rețele, în special de înaltă tensiune, neutrul nu este accesibil (sau chiar nu există), liniile trifazate sunt identificate după tensiunea de linie, adică tensiunea

dintre oricare două faze. Aceasta este de   mai mare decât tensiunea de fază.În cazul rețelelor de distribuție casnică din România tensiunea de linie este 400V iar cea de fază este de 230V curent alternative.Curentul (alternativ) trifazic este un curent schimbător format prin înlănțuirea/împletirea a trei curenți variabili ale căror tensiuni sunt, permanent, reciproc defazate cu câte 120°(2П/3). Caracteristic pentru sistemul trifazic (împletirea celor trei curenți) este permanenta sumă "zero" a lor, fapt ce dă posibilitatea folosirii pentru transportul energiei electrice trifazice (trifazate) a doar trei conductori, numiți conductori de fază. Există tehnic și sistem de transport trifazic cu patru conductori în care cel de al patrulea conductor numit "conductor de nul" sau "neutru" nu este parcurs de curent (are tensiune electrică zero). Acest 4conductori-sistem se numește uzual: sistem trifazic "în stea". Specific pentru el este că tensiunea efectivă între oricare dintre conductorii de fază și cel neutru (U.deF.) este mai mică decât tensiunea electrică efectivă (U.deL.) dintre cei trei (luați evident în mod pereche). Această relație se citește uzual: tensiunea de fază (UdeF) este mai mică decât tensiunea de linie (UdeL). În sistemul casnic trifazic din România UdeF=230V iar UdeL=400V, iar conductorii de fază sînt denumiți R, S și T și (unde există) cel neutru N.

CAPITOLUL 1.2

6

CURENTUL CONTINUU

Curentul continuu este o mișcare de sarcini electrice într-un singur sens printr-un mediu oarecare. El este produs de baterii electrice (galvanice), termocuple, celule (baterii) electrice solare, generatoare electrice cu colector-comutator (dinamuri).

Curentul continuu poate curge (să fie transmis) prin diferite medii:

conductori electrici (sârmă) metalici

materiale semiconductoare

vacuum, unde curentul este reprezentat ca flux/fascicul de ioni sau electroni

medii izolante (izolatori), unde are valori infime care în practică sunt neglijabile

soluții electrolitice

Intensitatea curentului electric continuu este cantitatea sarcinilor electrice care trec printr-o secțiune transversală de mediu conductor într-o secundă:

,

Unde,I este intensitatea curentului electric în amperi (A),Q este cantitatea de sarcini electrice în coulombi (C),t este timpul în secunde (s)

Motor de current continuu

CAPITOLUL 2

7

ENERGIE HIDRAULICĂ

Energia hidraulică reprezintă capacitatea unui sistem fizic (apă) de a efectua un lucru mecanic la trecerea dintr-o poziție dată în altă poziție (curgere). Datorită circuitului apei în natură, întreținut automat de energia Soarelui, energia hidraulică este o formă de energie regenerabilă.

Energia hidraulică este o energie mecanică formată din energia potențială a apei dată de diferența de nivel între lacul de acumulare și centrală, respectiv din energia cinetică a apei în mișcare. Exploatarea acestei energii se face actualmente înhidrocentrale, care transformă energia potențială a apei în energie cinetică. Aceasta e apoi captată cu ajutorul unor turbine hidraulice care acționează generatoare electrice care în final o transformă în energie electrică.

Tot forme de energie hidraulică sunt și energia cinetică a valurilor și mareelor.

Din punct de vedere al hidrologiei, energia hidraulică se manifestă prin forța apei asupra malurilor râului și a bancurilor. Aceste forțe sunt maxime în timpul inundațiilor, datorită creșterii nivelului apelor. Aceste forțe determină dislocarea sedimentelor și a altor materiale din albia râului, cauzând eroziune și alte distrugeri.

Resursa hidroenergetică poate fi evaluată prin puterea (energia în unitatea de timp) care se poate obține. Puterea depinde de căderea și cu debitul sursei de apă.

Căderea determină presiunea apei, care este dată de diferența de nivel dintre suprafața liberă a apei și a turbinei, exprimată în metrii.

Debitul de curgere este cantitatea de apă care curge în unitatea de timp care curge prin conducta de aducțiune într-o anumită perioadă de timp, exprimată în metri cubi/secundă.

8

2.1 ROTI HIDRAULICE

O roată hidraulică utilizează energia râurilor pentru a produce direct lucru mecanic.

La debite mici se exploatează în principal energia potențială a apei. În acest scop se folosesc roți pe care sunt montate cupe, iar aducțiunea apei se face în partea de sus a roții, apa umplând cupele. Greutatea apei din cupe este forța care acționează roata. În acest caz căderea corespunde diferenței de nivel între punctele în care apa este admisă în cupe, respectiv evacuată și este cu atât mai mare cu cât diametrul roții este mai mare.

La debite mari se exploatează în principal energia cinetică a apei. În acest scop se folosesc roți pe care sunt montate palete, iar aducțiunea apei se face în partea de jos a roţii, apa împingând paletele. Pentru a avea momente cât mai mari, raza roţii trebuie să fie cât mai mare. Adesea, pentru a accelera curgerea apei în dreptul roţii, înaintea ei se plasează un stăvilar deversor, care ridică nivelul apei (căderea) rotii transformă energia potenţială a acestei căderi în energie cinetică cuplimentară, viteaza rezultată prin deversare adăugându-se la viteza de curgere normală a râului.

Actiune superioară Actiune inferioară

2.2 HIDROCENTRALE

9

O hidrocentrală utilizează amenajări ale râurilor sub formă de baraje, în scopul producerii energiei electrice. Potenţialul unei exploatări hidroelectrice depinde atât de cădere, cât şi de debitul de apă disponibil. Cu cât căderea şi debitul disponibile sunt mai mari, cu atât se poate obţine mai multă energie electrică. Energia hidraulică este captată cu turbine.

Potenţialul hidroenergetic al României era amenajat în 1994 în proporţie de cca. 40 %. Centrale hidroelectrice aveau o putere instalată de 5,8 GW, reprezentând circa 40% din puterea instalată în România. Producţia efectivă a hidrocentralelor a fost în 1994 de aproape 13 TWh, reprezentând circa 24 % din totalul energiei electrice produse. Actual puterea instalată depăşeşte 6 GW iar producţia este de cca. 20 TWh pe an. Cota de energie electrică produsă pe bază de energie hidraulică este de cca. 22 - 33 %.

2.3 CENTRALE MAREOMOTRICE

O centrală mareomotrică recuperează energia mareelor. În zonele cu maree, acestea se petrec de două ori pe zi, producând ridicarea, respectiv scăderea nivelului apei. Există două moduri de exploatare a energiei mareelor:

Centrale fără baraj, care utilizează numai energia cinetică a apei, similar cum morile de vânt utilizează energia eoliană.

Centrale cu baraj, care exploatează energia potenţială a apei, obţinută prin ridicarea nivelului ca urmare a mareei.

Deoarece mareea în Marea Neagră este de doar câţiva centimetri, România nu are potenţial pentru astfel de centrale.

Hidrocentrală Centrala mareomotrică

2.4 MICROCENTRALE SI PICOCENTRALE HIDRAULICE

10

Prin microcentrală hidraulică se înţelege o hidrocentrală cu puterea instalată de 5 - 100 kW, iar o picocentrală hidraulică are o putere instalată de 1 - 5 kW. O picocentrală poate alimenta un grup de câteva case, iar o microcentrală o mică așezare.

Deoarece consumul de curent electric are variaţii mari, pentru stabilizarea funcţionării se pot folosi baterii de acumulatori, care se încarcă în momentele de consum redus şi asigură consumul în perioadele de vârf. Datorită faptului că curentul de joasă tensiune produs de generatorul microcentralei nu poate fi transportat convenabil la distanţă, acumulatorii trebuie plasaţi lângă turbină. Este nevoie de toate componentele unei hidrocentrale clasice - mai puţin barajul - adică sistemul de captare, conductele de aducţiune, turbina, generatorul, acumulatori, regulatoare, invertoare care ridică tensiunea la 230 V, ca urmare costul unei asemenea amenajări nu este mic şi soluţia este recomandabilă doar pentru zone izolate, care nu dispun de linii electrice.

Microcentralele se pot instala pe râuri relativ mici, dar, datorită fluctuaţiilor sezoniere de debit ale râurilor, în lipsa barajului debitul râului trebuie să fie considerabil mai mare decât cel prelevat pentru microcentrală. Pentru o putere de 1 kW trebuie pentru o cădere de 100 m un debit de 1 l/s. În practică, datorită randamentelor de transformare, este nevoie de un debit aproape dublu, randamentul uzual fiind puţin peste 50 %.

2.5 INSTALATII CARE RECUPEREAZA ENERGIA VALURILOR

Pentru recuperarea energiei valurilor se pot folosi scheme similare cu cele de la centralele mareomotrice cu baraj, însă, datorită perioadei scurte a valurilor aceste scheme sunt puțin eficiente.

Un obiect care pluteşte pe valuri execută o mişcare cu o traiectorie eliptică. Cea mai simplă formă de valorificare a acestei mişcări pentru recuperarea energiei valurilor sunt pontoanele articulate. O construcţie modernă este cea de tip Pelamis formată din mai mulţi cilindri articulaţi, care, sub acţiunea valurilor au mişcări relative care acţionează nişte pistoane. Pistoanele pompează ulei sub presiune prin motoare hidraulice care acţionează generatoare electrice.

CAPITOLUL 3

TERMOCENTRALE

11

O centrală termoelectrică, sau termocentrală este o centrală electrică care produce curent electric pe baza conversiei energiei termice obţinută prin arderea combustibillilor.Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere internă.Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (cărbune, deşeuri sau biomasă), lichizi (păcură) sau gazoşi (gaz natural).Uneori sunt considerate termocentrale şi cele care transformă energia termică provenită din alte surse, cum ar fi energia nucleară, solară sau geotermală, însă construcţia acestora diferă întrucâtva de cea a centralelor care se bazează pe ardere.

După destinaţie, termocentralele se clasifică în:

Centrale termoelectrice (CTE), care produc în special curent electric, căldura fiind un produs secundar. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu turbine cu abur cu condensaţie sau cu turbine cu gaze. Mai nou, aceste centrale se construiesc având la bază un ciclu combinat abur-gaz.

Centrale electrice de termoficare (CET), care produc în cogenerare atât curent electric, cât şi căldură, care iarna predomină. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu turbine cu abur cu contrapresiune.

De obicei termocentralele funcţionează pe baza unui ciclu Clausius-Rankine. Sursa termică, cazanul, încălzeşte şi vaporizează apa. Aburul produs se destinde într-o turbină cu abur producând lucru mecanic. Apoi, aburul este condensat într-un condensator. Apa condensată este pompată din nou în cazan şi ciclul se reia.Turbina antrenează un generator de curent alternativ (alternator), care transformă lucrul mecanic în energie electrică, de obicei la tensiunea de 6000 V şi frecvenţa de 50 Hz în Europa, respectiv 60 Hz în America de Nord şi mare parte din America de Sud.

CAPITOLUL 4

CENTRALE NUCLEARE

12

Centrala nuclearoelectrică este un ansamblu de instalaţii şi construcţii reunite în scopul

producerii energiei electrice pe baza folosirii energiei nucleare. Obţinerea energiei

nucleare se bazează pe reacţia de fisiune (descompunere) nucleară în lanţ. Instalaţia

care asigură condiţiile de obţinere şi menţinere a reacţiei în lanţ este reactorul nuclear. În

principiu, reactorul se compune dintr-o parte centrală numită zonă activă, în care are loc

reacţia de fisiune şi se dezvoltă căldura de reacţie.

Zona activă conţine combustibilul nuclear alcătuit din izotopi fisionabili (U235, Pu239) şi

materiale fertile (U238, U232);moderatorul (apa grea), care are rolul de a încetini viteza

neutronilor rapizi, astfel ca reacţia să fie controlabilă; barele de control captează neutronii

rezultaţi din reacţia de fisiune; agentul de răcire, care preia căldura dezvoltată în zona

activă şi o cedează apei în schimbătorul de căldură.

În schimbătorul de căldură, apa de vaporizează şi devine agentul producător de lucru

mecanic în turbină. Lucrul mecanic este transformat de generator în energie electrică.

Combustibilul, moderatorul şi agentul de răcire formează aşa numita filieră a reactorului

termic care determină caracteristicile specifice centralelor nucleare.Combustibilul

introdus în reactor are forma unor pilule compactate sub formă de bare.

Între barele de combustibil se găsesc barele de control. Acestea conţin cadmiu (element

chimic ce absoarbe neutroni). Ele au rolul de a regla numărul de neutroni ce pot produce

noi reacţii de fisiune, astfel încât puterea produsă de reactor să rămână constantă în

timp. Pentru menţinerea reacţiei în lanţ, în unele tipuri de reactoare, neutronii emişi în

reacţiile de fisiune trebuie încetiniţi. În timpul frânării neutronilor are loc un transfer de

energie de la aceştia la moderator, temperatura moderatorului şi a combustibilului

mărindu-se. Controlul reactoarelor nucleare se face computerizat (inclusiv al sistemelor

utilizate pentru protecţia reactorului şi a mediului înconjurător). Centralele nucleare au

intre 1 şi 8 reactoare (unităţi), fiecare cu o putere instalată de cel puţin 600 MW.

În România, a intrat în funcţiune, pe 2 decembrie 1996, centrala nucleară de la

13

Cernavodă, care funcţionează cu apă grea ca moderator, foloseşte uraniu îmbogăţit şi

produce cu un singur reactor, aproximativ 10% din totalul energiei electrice produse în

ţară. Centrala de la Cernavodă se bazează pe sistemul canadian CANDU şi are o putere

instalată de 706 MW în prezent. Structura unui reactor CANDU constă într-un recipient

cilindric orizontal, cu tuburi pentru barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă

grea) plasate orizontal. 

CENTRALA NUCLEARĂ DE LA CERNAVODĂ

În jurul acestor tuburi se află apă grea, care acţionează ca moderator. Apa grea conţine

doi atomi de deuteriu (un izotop neradioactiv al hidrogenului) şi un atom de oxigen. Apa

grea este mult mai eficientă ca moderator decăt apa obişnuită şi permite folosirea

uraniului natural drept combustibil. Ea se obţine în întreprinderi specializate, prin

separarea sa din apa naturală .

14

CAPITOLUL 5

CENTRALE EOLIENE

Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică. Ea a fost folosită de la începuturile umanităţii ca mijloc de propulsie pe apă pentru diverse ambarcaţiuni iar ceva mai târziu ca energie pentru morile de vânt. Morile de vânt au fost folosite începând cu sec al 7-lea î.Hr de perşi pentru măcinarea grăunţelor. Morile de vânt europene, construite începând cu sec al 12-lea în Anglia şi Franţa, au fost folosite atăt pentru măcinarea de boabe cât şi pentru tăierea buştenilor, mărunţirea tutunului, confecţionarea hârtiei, presarea seminţelor de in pentru ulei şi măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la început până la 1500 KW (anul 1988), devenind în acelaşi timp şi loc de depozitare a materialelor prelucrate.Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apă de la mare adâncime.Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită şi în activităţi recreative precum windsurfing-ul. La sfârşitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawaţioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie.

15

Dorința de electrificare a gospodăriilor de-a lungul Great Plains din anii 30 a impulsionat dezvoltarea de turbine eoliene battery-charging. Așa-numitele windchargers au premers turbinelor eoliene cu cu 2 sau trei palete actuale, folosite pentru furnizarea de electricitate pentru reședințele îndepărtate și pentru a asigura electricitate satelor din țările în curs de dezvoltare. [1]

Criza petrolului din anii 1970 a fost un stimulent pentru preocupările de valorificare a energie eoliene ca o sursă verde, alternativă de electricitate. Turbinele de vânt uzuale moderne generează între 250-300KW putere, aproape de 10 ori mai mult ca turbinele tradiționale europene de aceeași mărime.

5.1 TURBINE MAGLEV

Turbinele Maglev folosesc o tehnologie inventată de savantul Nicholas Tesla şi perfecţionată de cercetătorii americani, presupunând utilizarea magneţilor permanenţi pentru rotirea paleţilor morii de vânt. Americanii au precizat că, în principiu, este vorba de un sistem similar funcţionării celebrelor trenuri Maglev care merg pe pernă magnetică .„Este o tehnologie unică în lume care are foarte multe avantaje şi aproape niciun dezavantaj. Eficienţa este de 95%, centrala produce de la o viteză a vântului de 1,5 m/s până la viteze foarte mari de 40 m/s, iar noi garantăm o cantitate constantă de energie produsă lunar. Plus o garanţie de 25 de ani pe instalaţie în care vom repara orice problemă ar putea să apară”, a declarat Milorad Savkovik, reprezentantul pentru Balcani al companiei americane Strong Sales. Un MW instalat al turbinelor Maglev va costa aproximativ la fel ca un MW al unei eoliene clasice – 1,7 milioane de euro. Un prototip de 5 MW funcţionează în statul New York. Mai există însă şi o centrală de 100 de MW făcută pentru Pentagon, dar Armata Americană păstrează secretul asupra rezultatelor ei. Potrivit estimărilor făcute de Autoritatea pentru Energie din SUA, în următorii 10 ani o cincime din energia Americii va fi produsă în centrale Maglev. Principiul după care se ghidează centrala este levitaţia magnetică care face ca paleţii agregatului eolian să plutească în aer, fără rulmenţi. Turbinele funcţionează datorită fluxului magnetic permanent. Aceşti magneţi permanenţi sunt compuşi dintr-un metal rar denumit "neodimium", care nu-şi pierde energia prin frecare, fiind utilizat pentru rezonanţa magnetică şi de către NASA în anumite zboruri spaţiale în spaţiu.

16

5.2 MĂRIMEA TURBINELOR EOLIENE

Turbinele eoliene pot fi împărţite arbitrar în trei clase: mici, medii şi mari. Turbinele eoliene mici sunt capabile de generarea a 50-60 KW putere şi folosesc rotoare cu diametru între 1-15 m. Se folosesc în principal în zone îndepărtate, unde există un necesar de energie electrică dar sursele tradiţionale de electricitate sunt scumpe sau nesigure.Unele mici turbine sunt aşa compacte încât pot fi cărate în locaţii îndepărtate pe spatele calului.Cele mai multe dispozitive eoliene sunt turbinele de dimensiune medie. Acestea folosesc rotoare care au diametre între 15-60 m şi au o capacitate între 50-1500 KW. Cele mai multe turbine comerciale generează o capacitate între 500KW-1500KW..Turbinele eoliene mari au rotoare care măsoară diametre între 60-100 m şi sunt capabile de a genera 2-3 MW putere. S-a dovedit în practică că aceste turbine mastodont sunt mai puţin economice şi mai puşin sigure în raport cu cele de dimensiune medie. Turbinele eoliene mari produc până la 1,8 MW şi pot avea o paletă de peste 40 m, ele fiind plasate pe turnuri de 80 m.Unele turbine pot produce 5 MW, deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari şi în zone oceanice.

5.3 SIGURANTA ENERGIEI EOLIENE

Energia eoliană este o energie curată şi regenerabilă dar este intermitentă, având variaţii în timpul zilei şi al anotimpului, şi chiar de la un an la altul. Turbinele eoliene operează cam cam 60% din an în regiunile mcu vânt. Prin comparaţie, uzinele de cărbune operează la circa 75-85% din întreaga capacitate.

Majoritatea turbinelor produc energie peste 25 % din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.

În cazurile în care turbinele eoliene sunt conectate la mari reţele de electricitate, caracterul intermitent al energiei eoliene nu afectează consumatorii. Zilele fără vânt sunt compensate prin alte surse de energie cum ar fi uzinele de cărbune sau uzinele hidroelectrice care sunt conectate la reţea.

Oamenii care locuiesc în locuri îndepărtate şi care folosesc electricitatea de la turbinele eoliene utilizează adesea baterii sau generatoare de rezervă pentru asigurarea energiei în timpul perioadelor fără suficient vânt.

Cele mai multe turbine eoliene comerciale sunt offline (pentru întreţinere sau reparaţii) mai puţin de 3 % din timp, fiind, aşadar, la fel de sigure ca şi uzinele convenţionale de energie.

Turbinele eoliene au reputaţia de a fi longevive. Multe turbine produc energie de la începutul anilor 80. Multe mori de vânt de fermă americane sunt folosite de generaţii întregi. Unele mori de vânt tradiţionale europene ating venerabila vârstă de 300 de ani.

17

5.4 ENERGIA EOLIANĂ IN EUROPA

Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).Ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era, la începutul anului 2011, de 24% în Danemarca, 14% în Spania şi Portugalia, circa 10% în Irlanda şi Germania şi 5,3% la nivelul UE, iar în România de numai 1,6%.

La nivelul Uniunii Europene, capacitatea totală de producţie energetică a turbinelor eoliene era la finele anului 2010 de 84.074 MW. Potrivit datelor de la finele anului 2010 Germania are cea mai mare capacitate de producţie de energie eoliană din UE, de 27.214 MW, urmată de Spania, cu 20.676 MW, iar apoi, la mare distanţă, de Italia (5.797 MW) şi Franţa (5.660 MW).

În martie 2011, energia eoliană a devenit, pentru prima dată, tehnologia cu cea mai mare producţie electrică din Spania, potrivit Reţelei Electrice din Spania (REE), cu 21 % din totalul cererii de electricitate din Spania. Pe locurile următore: energia nucleară (19%), energia hidraulică (17,3%), ciclurile combinate (17,2%), termocentralele pe cărbune (12,9%) şi energia solară (2,6%). Mulţumită aportului energiei eoline, s-a evitat importarea de hidrocarburi în valoare de 250 de milioane de euro şi emisia de 1,7 milioane de tone de CO2, adică echivalentul plantării a 850.000 de copaci.

În anul 2011, pentru construcţia unei capacităţi de producţie energetice eoliene de 1 MW, este necesară o investiție de 1,5 – 1,7 milioane de euro.

În prezent, parcul eolian Whitelee din Scoţia este cel mai mare parc eolian terestru din Europa.

18

5.5 ENERGIA EOLIANĂ IN ROMANIA

În sectorul eolian din România au investit CEZ (Cehia), ENEL (Italia), Energias de Portugal (Portugalia) şi Iberdrola Renovables (Spania)

CEZ a instalat 115 turbine la Fântânele, 90 dintre ele fiind deja legate la reţeaua natională de energie electrică. Eolienele au cca 100 m înălţime. Turbinele pentru parcul eolian construit de CEZ sunt livrate de către gigantul industrial american General Electric. 

Energias de Portugal (Portugalia), al treilea cel mai mare investitor în energie eoliană la nivel mondial, a terminat construcţia unui parc eolian de 69 MW la Cernavodă, în mai 2011. Energia poate alimenta 70 000 de gospodării și a costat 200 milioane de dolari. La această dată în Dobrogea sunt construite deja parcuri eoliene care însumează 600MW.

în 2009 erau instalaţi doar 14 MW. În 2010, în centralele eoliene erau instalaţi în total 462 MW.România a ajuns, în 2011, la 850 MW instalaţi în total în eolian (adică o putere mai mare decât cea a unui reactor nuclear de la Cernavodă). Un MW instalat costă 1,6 milioane de euro.

La începutul anului 2012, în Dobrogea există peste 500 de turbine eoliene.Cehii de la CEZ, portughezii de la EDP sau italienii de la Enel au investit în energie eoliană în Dobrogea.

În România, la începutul anului 2012, există peste 1000 de turbine eoliene care produc 3% din totalul de energie.Investiţiile în eoliene au creat până acum 1000 de locuri de muncă.

Eolienele din România produc, în medie 150 - 200 de megawaţi-oră. Costul energie eoliene este de 170 de euro pe megawatt/oră, de aproape trei ori mai mult faţă de energia produsă de hidrocentrale.

Potrivit hărţii energiei "verzi", potenţialul României cuprinde 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12% energie solară, 4% microhidrocentrale, 1% voltaic + 1% geotermal.În România, cu excepţia zonelor montane, unde condiţiile meteorologice dificile fac groaie instalarea şi întreţinerea agregatelor eoliene, viteze egale sau superioare nivelului de 4 m/s se regăsesc în Podişul Central Moldovenesc şi în Dobrogea. Litoralul prezintă şi el potenţial energetic deoarece în această parte a ţării viteza medie anuală a vântului întrece pragul de 4 m/s. În zona litoralului, pe termen scurt şi mediu, potenţialul energetic eolian amenajabil este de circa 2.000 MW, cu o cantitate medie de energie electrică de 4.500 GWh/an.Pe baza evaluării şi interpretării datelor înregistrate, în România se pot monta instalaţii eoliene cu o capacitate de până la 14.000 MW, ceea ce înseamnă un aport de energie electrică de aproape 23 000 GWh/an.Potrivit unui studiu al Erste Group, potenţialul eolian al ţării, estimat la 14.000 de MW, este cel mai mare din sud-estul Europei şi al doilea din Europa.

19

CAPITOLUL 6

ENERGIA SOLARĂ FOTOVOLTAICĂ

Energia solară fotovoltaică este energie produsă prin celule fotovoltaice solare, care convertesc lumina soarelui direct în energie electrică. Celulelor solare erau înainte folosite adesea pentru alimentarea, fără baterii electrice, a calculatoarelor de buzunar şi a ceasurilor. Ele sunt fabricate din materiale semiconductoare similare cu cele utilizate în electronică la cipurile semiconductoare din componenţa dispozitivelor semiconductoare.

Când lumina soarelui este absorbită de aceste materiale, energia solară este convertită

cu participarea particulelor subatomice, şi fluxul dirijat de electroni ce ia naştere, reprezintă electricitate. Acest proces de conversie a energiei luminii în energie electrică se numește efect fotovoltaic. De aceea, celulele fotovoltaice nu trebuiesc confundate cu alte sisteme de conversie ale energiei solare. Ele sunt notate cu simbolul PV.

Panourile solare fotovoltaice sunt, de obicei, structuri de celule fotovoltaice elementare grupate în module, care conţin aproximativ 40 de celule. Un număr mai mare din aceste module pot forma unităţi suprafaţiale de câţiva metri pătraţi.Aceste panouri sunt plate şi pot fi montate sub un unghi de expunere către sud, fix, sau pot fi montate pe un dispozitiv autoreglabil de urmărire a soarelui, care să le permită să capteze lumina soarelui în decursul unei întregi zile.

Mai multe panouri interconectate pot furniza suficientă energie pentru uzul casnic al unei locuinţe. Pentru utilajele electrice de mare putere sau pentru aplicaţii industriale sau de utilitate publică sunt necesare sute de panouri ce vor fi interconectate pentru a forma un singur, unitar PV-sistem, mai mare.

Celulele solare utilizează straturi de materiale semiconductoare doar câţiva microni grosime. Saltul de tehnologie a făcut posibil ca aceste să poată fi integrate perfect în faţade, pe acoperişuri, etc. Unele celule solare sunt proiectate pentru a funcţiona cu lumină de soare concentrată.

Aceste celule sunt construite bazându-se pe concentrare a luminii folosind o lentilă corespunzător poziţionată. Această abordare are atât avantaje şi dezavantaje în comparaţie cu panourile plate. Principala idee este de a folosi foarte puțin costisitoarea parte de semiconductor din panourile fotovoltaice în timp ce colectarea de lumina solara să fie optimizată cât mai mult. Dar, pentru că lentilele trebuie să fie permanent orientate spre soare, utilizarea de colectoare solare concentrate este decamdată puţin răspândită.

20

Performanţa unei celule fotovoltaice este măsurată după intensitatea curentului electric produs de ea. Din acest motiv panourile solare fotovoltaice au în cel mai buna caz o eficienţă de 15%. O eficienţă atât de mică a unui panou conduce la un număr mare de panouri necesare şi deci înseamnă costuri mai mari. Îmbunătăţirea celulelor solare este principalul obiectiv actual şi de viitor al industriei fotovoltaice pentru îmbunătăţirea randamentului. Primele celule fotovoltaice aveau 4% eficienţă şi au fost produse în anul 1950. Astăzi a treia generaţie de panouri fotovoltaice conţin celule cu o eficienţă de 20% ţi se pare că în câţiva ani aceasta să crească.

21

BIBLIOGRAFIE

http://ro.wikipedia.org/wiki/Central%C4%83_solar%C4%83

http://ro.wikipedia.org/wiki/Termocentral%C4%83

http://www.referat.ro/referate/Centrale_nucleare_528.html

http://www.referat.ro/referate/Energia_eoliana_34345.html

http://www.slideshare.net/hidr/energia-hidraulica-1620058

Producerea,transportul si distributia energiei electrice – Maria Vintan (editura Matrixrom)

Energia electrica si viata - C.I.Baciu si A.Baciu (editura Tehnica)

Centrale Nuclearoelectrice de putere mare – C.Burducea,C.Moţoiu,N.Vasilescu,C.Mingiuc,C.Wlezek (editura Tehnica)

22

ANEXĂ

MECANISM TURBINĂ EOLIANĂ

23