8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

1/7

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

2/7

2

dezvoltarea, achiziionarea, implementarea i ntreinerea unui astfel de sistem este compensatde independena energetic i prin contientizarea faptului c respectiva aciune are efectefavorabile asupra mediului.

Principalele moduri de utilizare a unui astfel de sistem sunt:- regimul stand alone - caracteristic zonelor izolate, cnd utilizatorul nu este conectat la

reelele de distribu

ie a energiei

- regimul mixt care permite utilizarea sistemului de generare pentru acoperirea pariala necesitilor de consum, iar consumatorul este conectat la reea. Un sistem individualconectat la reeaua energetic, permite injecia de energie suplimentar n reeauafurnizorului de energie produs convenional.

Microsistemele folosite curent pot fi:

- microsisteme electrice de tip solar- microsisteme energetice eoliene- microhidrosisteme- microsisteme hibride (solare i eoliene).

1. Microsisteme electrice de tip solar

Aceste sisteme electrice solare (fotovoltaice) reprezint o soluie fiabil i nepoluantpentru locuine i birouri. Utilizarea lor devine tot mai avantajoas ntruct preul de achiziie alcomponentelor active scade permanent. Din acest punct de vedere sunt recomandabile pentruzone n care nu exist linii de alimentare cu electricitate i unde ar fi prea costisitor sau chiarimposibil s se instaleze astfel de linii.

La instalarea unor sisteme electrice solare trebuie s se aib n vedere criteriul latitudiniigeografice i cel de relief ntruct zonele meridionale (sudice) sau formele de relief orientate spre

sud primesc cea mai mare cantitate de energie solar. O aplicaie direct este utilizareatehnologiei de conversie fotovoltaic pentru iluminatul exterior.

Dup cum s-a artat anterior, principiul de conversie al energiei radiaiilor solare nenergie electric are la baz efectul fotoelectric. Pentru a fi eficiente, modulele grupate ncmpuri de tip matrice ( iruri i linii de panouri solare) trebuie s permit generarea unei puteriunitare cuprinse ntre 10 30W. Un numr de 10-20 asemenea panouri pot asigura necesarul deenergie pentru o locuin individual medie.

Structura unui microsistem electric solar cuprinde urmtoarele componente principale:- Celule solare- Module i panouri de celule solare- Cmpuri ( formate din module sau panouri)- Componenete i echipamente suplimentareA. Celule solare

Principalul parametru care descrie performanele unei celule solare este randamentulconversiei luminii solare n electricitate.

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

3/7

3

Materialele utilizate

Siliciul ca material semiconductor de baz intr n componena celulelor solare subdiferite forme cum ar fi: siliciu monocristalin, siliciu multicristalin, siliciu policristalin, siliciuamorf. Coeficientul de absorbie al unui material indic adncimea de ptrundere a radiaiei cu oanumit lungime de und ( energie) nainte de a fi absorbit complet de respectivul material.

Materialele utilizate n structura celulelor solare nu permit absorbia radia

iilor a c

ror

energie este inferioar intervalului energetic ( banda interzis) cuprins ntre banda de conducie icea de valen.

Peliculele subiri reprezint o nou soluie tehnologic prin care se realizeaz celulesolare din diferite materiale necristaline. Acestea pot nlocui cu succes unele materiale deconstrucii cum ar fi:

- panouri pentru acoperiuri cu dublu rol ( generator de electricitate + hidroizolaie);- igle i plci pentru acoperirea i izolarea construciilor;- panouri i plci pentru faade;- materiale pentru luminatoare i atriumuri.

Aceste materiale reprezint o pia n cretere avnd o serie de caracteristici i avantaje ca deexemplu:

- Creterea efectului estetic prin integrarea armonioas n ansamblul elementelor uneiconstrucii

- Rolul dublu ( generator de energie nepoluanti material izolant pentru cldiri)- Durabilitate ( rezisten la factorii de mediu).

Dezavantajele constau ( n prezent) n randamentul mai sczut i preul mai ridicat al acestorelemente n comparaie cu celulele solare realizabile din materiale semiconductoare clasice.

B. Module si panouri de celule solareIn comparaie cu o celul solar individual, un modul sau un panou solar se compune dinurmtoarele elemente:- o plac frontal transparent, de regul un geam de sticl- un strat din material de rigidizare ( acetat de etil, de vinil) care are rolul de a stabiliza

placa de sticl, celulele solare i placa posterioar)- un strat din material de etanare ( o foaie din polimer) mpotriva ptrunderii apei i

gazelor- un cadru-suport din aluminiuParametrii energetici ai modelelor i panourilor solare sunt:- puterea maxim Wp definit n condiii de laborator pentru nivele de ridicate de iluminare,

cureni de aer favorabili i temperatur sczut a celulei solare (aceste conditii sunt atipicepentru situaii reale);

- temperatura de lucru normal a celulei ( Normal Operating Cell Temperature, NOCT) reprezint temperatura de lucru a modulului ( panoului) solar corespunztoare atingeriiunui prim echilibru termic fat de o anumit valoare a temperaturii mediului. Putereamaxim debitat n acest caz are o valoarea apropiat de cea real, mai redus dect Wp.

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

4/7

4

- Standardul AMPM reprezint performanele realizate de un panou solar n condiiisimilare cu cele normale. De exemplu, n locul orelor de maxim radiaie se ia n calculo medie a radiaiei solare pe ntreaga durat a zilei- lumin ( sau o medie practicglobal), n funcie de nivelele de iluminare, temperatur, mas de aer.

n locuinele situate n locuri nsorite se pot folosi panourile solare. Panoul din fotografie

asigur 375W la o dimensiune de 75x51 inch. Invertorul DC-AC este montat pe spatele panoului,astfel nct panoul s poat fi conectat la instalaia electric a casei. Panourile se pot conecta nparalel. Garania panoului este de 25 de ani. Pentru o eficien maxim se pot monta sisteme careurmresc soarele i poziioneaz panoul spre soare. Panourile se livreaz cu sisteme de montarepe acoperi.

Fig. 1. Un panou solar

C. Cmpuri solarePentru microsistemele solare, cea mai uzual structur de cmp utilizeaz module sau

panouri fotovoltaice plane. Acestea sunt fie fixe, fie orientabile dup micarea aparent asoarelui. Cele mai simple cmpuri sunt formate dintr-un numr de panouri fixe. Avantajeleprincipale ale unui cmp de panouri fixe sunt:

- lipsa elementelor n micare- nu sunt necesare echipamente suplimentare- structurile au greutate redus

Aceste caracteristici permit utilizare lor n numeroase amplasamente, inclusiv acoperiurilelocuinelor. Deoarece panourile au o poziie fix fa de suportul pe care sunt montate, orientareactre soare este rareori optim. Prin urmare, energie electric produs raportat la unitatea desuprafa activ este mai redus n comparaie cu cea obinut de la un cmp de panouri

orientabile. Acest dezavantaj i pierde din importan dac se consider costul mai ridicat al unuicmp orientabil.

Performae energetice

Cmpurile de panouri solare pot furniza cantitatea de energie specificat n anumite condiii defuncionare. Exist o serie de factori care trebuie considerai la determinare performanelorenergetice:

- caracterizarea performanelor electrice ale celulei solare

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

5/7

5

- determinarea factorilor de degradare referitori la proiectarea si asamblarea cmpurilor depanouri

- transpunerea factorilor de mediu n nivelul temperaturilor de funcionare ale celulelorsolare

- calcularea puterii disponibile a cmpurilor de panouri solare.Cantitatea de electricitate furnizat

poate fi definit

de unul sau mai multe criterii de performan

cum sunt:

Puterea debitat - puterea ( W) disponibil asigurat - definit fie ca putere de vrf(maxim), fie ca putere medie produs ntr-o zi

Energia debitat - energia ( Wh) produs ntr-o perioad de timp. Parametrii specificisunt: energia specific raportat la unitatea de suprafa ( Wh/m2), energia specificraportat la unitatea de mas ( Wh/kg) i energia specific raportat la cost Wh/lei)

Randamentul conversiei definit ca raport ntre energie debitat de panouri i energiaabsorbit de la soare exprimat procentual. Acest parametru ser regsete i subdenumirea de randament de putere, fiind egal cu raportul dintre puterea util debitat deizolaie i puterea absorbit de la soare exprimat tot procentual.

Prin unificarea criteriilor calitative i de performan ale sistemelor fotovoltaice n vedereasatisfacerii cerinelor consumatorilor, diferite organisme de specialitate ( IEEE, IEC, ASTM)elaboreaz normative i standarde pentru aceste sisteme.

D. Componente i echipamente suplimentareAceste componente i echipamente vin n completarea panourilor solare i echipeaz n

mod difereniat microsistemele energetice solare (fotovoltaice) n funcie de cele 3 varianteconstructive principale: conectate la reea, izolate (stand alone) i hibride.

Componentele i echipamentele suplimentare utilizate n mod curent sunt:- suporturi i feronerie pentru panouri;- cablaje i conectori electrici;- echipamente electronice de putere ( de exemplu invertoare);- baterii de acumulatoare ( opional);- grup generator pe benzin ( stand- by).Oportunitatea instalrii i ntreinerii unui sistem solar depinde de condiiile locale i seimpune o analiz atent a consumurilor i consumatorilor domestici pentru ca o deciziefavorabil s aib n vedere att de aspectele tehnice ct i de cele economice.

2. Generarea curentului cu turbine hidroelectrice

ncepnd de la 1000 de dolari sunt disponibile mici turbine hidroelectrice care arat ca nfotografia de mai jos i pot alimenta o cas (sau pot completa energia folosit de o cas). Pentruaceasta este nevoie de un flux constant de ap pentru a asigura generarea curentului la parametriide catalog ai generatorului. De exemplu generatorul din figura 2 poate asigura maximum 1500W.Exist pe internet mici programe care calculeaz puterea care se poate obine funcie de nlimeade la care cade apa i debitul cursului de ap. Puterea obinut este produsul ntre nlimea

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

6/7

6

cderii apei (n metri), debit (litri pe minut) i eficiena producerii energiei. Astfel: 0,3m x378litri/min x 0.09 = 90 watts

Se pot obine uor puteri mici necesare de exemplu ncrcrii unor baterii, dar pentrualimentarea unei case este nevoie de un curs important i constant de ap.

Fig. 2. Asigurarea alimentrii cu energie electric a unei locuine folosind turbina hidroelectric

3. Generarea curentului prin turbine de vnt

Aceast metod se poate folosi n locuri cu vnt puternic, deci mai puin n locuine. Serecomand n reedine situate la nlimi mari sau pe lng ocean sau mare. Turbina poate genera400W la o vitez a vntului de 45km/h.

Fig. 3. Turbina eoliana de 20 MW

8/6/2019 echipamente elecrtocasnice - C4

7/7

7

Fig. 4. Schema general a unei turbine eoline cu viteza constant

Costurile unei turbine eoliene variaz ntre 1000-3000$ per kW. Turbinele coninndbaterii de stocare i invertor cost ntre 13000 40000 $. De exemplu Asociaia American

pentru Energie Eolian (American Wind Energy Association) comercializeaz turbine de vnt de10 kW cu 32000 $, n timp ce un panou solar care furnizeaz aceeai energie cost n jur de80000 $.

4. Obiectivele gestionrii i economiei de energie electric

1. Micorarea consumului de energie pentru micorarea costurilor;2. Micorarea vrfurilor de sarcin pentru evitarea riscurilor de supranclzire a traseelor;3. Furnizarea de informaii asupra consumului de energie (utilizabile de exemplu pentru plata

energiei consumate sau pentru detectarea unor defecte);4. Mrirea siguranei n funcionare;5. Cerinele de economie de energie trebuie s asigure cel puin meninerea confortului.