7
Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 3 SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE A STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ IZOLATE Ș.l. dr. ing. Ionel Laurențiu ALBOTEANU, Prof. dr. ing. Gheorghe MANOLEA Universitatea din Craiova REZUMAT. Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor antigrindină izolate. Pentru a spori siguranţa alimentării cu energie și pentru optimizarea sistemului au fost adoptate mai multe soluţii. Soluţiile prezentate în lucrare se bazează pe creşterea producţiei de energie a sistemului fotovoltaic cu costuri reduse. Cuvinte cheie: fotovoltaic, antigrindină, concentrare fotovoltaică joasă, sistem de orientare, sistem de monitorizare. ABSTRACT. This paper presents a stand-alone photovoltaic system for power supply to the electrical consumers of isolated anti-hail stations. To increase the safety of power supply and system optimization more solutions have been adopted. The solutions presented in the paper are based on increased energy production of the photovoltaic system with low cost. Keywords: photovoltaic, anti-hail, Low Concentrating Photovoltaic (LCPV), tracking system, monitoring system. 1. INTRODUCERE În urma cercetărilor efectuate asupra sistemelor de combatere a căderilor de grindină care funcţio- nează în mai multe ţări, s-a constatat că din punct de vedere al raportului preţ/eficienţă, metoda cea mai folosită utilizează rachetele ca vector purtător al germenilor de condensare [19]. Această metodă de combatere a căderilor de grindină se utilizează şi în România. Pentru lansarea rachetelor antigrindină este nevoie de o sursă de energie electrică pentru alimentarea focoaselor rachetelor. Tema prezentei lucrări este legată de utilizarea energiei solare pentru alimentarea diferitelor echi- pamete specifce staţiilor antigrindină izolate. Puterea instalată a acestor echipamente este mică iar perioada anuală de utilizare este e aproximativ 6 luni. Din considerente de securitate, staţiile de lansare a rachetelor sunt dispuse teritorial la o distanţă considerabilă faţă de localităţi, fără acces la reţeaua publică locală de alimentare cu energie. În prezent alimentarea focoaselor se face de la baterii de acumulatoare care, periodic, sunt încărcate fie de la un grup generator diesel situat în staţia anti- grindină, fie sunt transportate la centrele de comandă. Astfel a apărut necesitatea temei. Prin utilizarea modulelor fotovoltaice pentru încărcarea directă a acumulatoarelor se vor reduce considerabil cheltu- ielile de combustibil lichid, numărul şi capacitatea acumulatoarelor. Ţinând cont de faptul că perioada de exploatare activă a posturilor antigrindină este aprilie – septem- brie, perioadă ce coincide cu perioada de radiaţie maximă pe teritoriul României, utilizarea acestei forme de energie va reprezenta un real succes. 2. STRUCTURA SISTEMULUI FOTOVOLTAIC AUTONOM UTILIZAT PETRU ALIMENTAREA STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ În general un sistem fotovoltaic autonom conţine următoarele elemente: generatorul fotovoltaic (PV) alcătuit din module PV; dispozitive de condiţionare a energiei electrice – regulator de încărcare-descărcare, invertor c.c. - c.a., structuri de susţinere a modulelor PV; cablaj şi cutii de distribuţii a energiei electrice; elemente de protecţie - diode anti - retur, diode de ocolire sau bypass, întrerupătoare automate sau sigu- ranţe fuzibile; acumulatoare pentru stocarea energiei. Sistemul fotovoltaic propus pentru această aplicaţie poate alimenta cu energie electrică atât consumatori de curent continuu, cât şi consumatori de curent alternatv în limita de putere a invertorului din componenţa acestui sistem. Structura sistemului fotovoltaic autonom este prezentată în figura 1 sub formă de schemă bloc. Plecând de la structura generală a sistemului de alimentare cu energie a staţiilor antigrindină (fig. 1),

SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

  • Upload
    others

  • View
    30

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 3

SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE A STAŢIILOR

ANTIGRINDINĂ IZOLATE

Ș.l. dr. ing. Ionel Laurențiu ALBOTEANU, Prof. dr. ing. Gheorghe MANOLEA

Universitatea din Craiova

REZUMAT. Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor antigrindină izolate. Pentru a spori siguranţa alimentării cu energie și pentru optimizarea sistemului au fost adoptate mai multe soluţii. Soluţiile prezentate în lucrare se bazează pe creşterea producţiei de energie a sistemului fotovoltaic cu costuri reduse.

Cuvinte cheie: fotovoltaic, antigrindină, concentrare fotovoltaică joasă, sistem de orientare, sistem de monitorizare.

ABSTRACT. This paper presents a stand-alone photovoltaic system for power supply to the electrical consumers of isolated anti-hail stations. To increase the safety of power supply and system optimization more solutions have been adopted. The solutions presented in the paper are based on increased energy production of the photovoltaic system with low cost.

Keywords: photovoltaic, anti-hail, Low Concentrating Photovoltaic (LCPV), tracking system, monitoring system.

1. INTRODUCERE

În urma cercetărilor efectuate asupra sistemelor de combatere a căderilor de grindină care funcţio-nează în mai multe ţări, s-a constatat că din punct de vedere al raportului preţ/eficienţă, metoda cea mai folosită utilizează rachetele ca vector purtător al germenilor de condensare [19]. Această metodă de combatere a căderilor de grindină se utilizează şi în România. Pentru lansarea rachetelor antigrindină este nevoie de o sursă de energie electrică pentru alimentarea focoaselor rachetelor.

Tema prezentei lucrări este legată de utilizarea energiei solare pentru alimentarea diferitelor echi-pamete specifce staţiilor antigrindină izolate. Puterea instalată a acestor echipamente este mică iar perioada anuală de utilizare este e aproximativ 6 luni. Din considerente de securitate, staţiile de lansare a rachetelor sunt dispuse teritorial la o distanţă considerabilă faţă de localităţi, fără acces la reţeaua publică locală de alimentare cu energie.

În prezent alimentarea focoaselor se face de la baterii de acumulatoare care, periodic, sunt încărcate fie de la un grup generator diesel situat în staţia anti-grindină, fie sunt transportate la centrele de comandă.

Astfel a apărut necesitatea temei. Prin utilizarea modulelor fotovoltaice pentru încărcarea directă a acumulatoarelor se vor reduce considerabil cheltu-ielile de combustibil lichid, numărul şi capacitatea acumulatoarelor.

Ţinând cont de faptul că perioada de exploatare activă a posturilor antigrindină este aprilie – septem-brie, perioadă ce coincide cu perioada de radiaţie maximă pe teritoriul României, utilizarea acestei forme de energie va reprezenta un real succes.

2. STRUCTURA SISTEMULUI FOTOVOLTAIC AUTONOM UTILIZAT PETRU ALIMENTAREA STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ

În general un sistem fotovoltaic autonom conţine următoarele elemente: generatorul fotovoltaic (PV) alcătuit din module PV; dispozitive de condiţionare a energiei electrice – regulator de încărcare-descărcare, invertor c.c. - c.a., structuri de susţinere a modulelor PV; cablaj şi cutii de distribuţii a energiei electrice; elemente de protecţie - diode anti - retur, diode de ocolire sau bypass, întrerupătoare automate sau sigu-ranţe fuzibile; acumulatoare pentru stocarea energiei.

Sistemul fotovoltaic propus pentru această aplicaţie poate alimenta cu energie electrică atât consumatori de curent continuu, cât şi consumatori de curent alternatv în limita de putere a invertorului din componenţa acestui sistem.

Structura sistemului fotovoltaic autonom este prezentată în figura 1 sub formă de schemă bloc.

Plecând de la structura generală a sistemului de alimentare cu energie a staţiilor antigrindină (fig. 1),

Page 2: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

EDUCAŢIE, CERCETARE, PROGRES TEHNOLOGIC

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 4

au fost identificate categoriile de consumatori, puterea şi durata de funcţionare şi a fost calculat necesarul zilnic de energie (tabelul 1).

Fig. 1. Structura sistemului fotovoltaic autonom.

Tabelul 1. Specificațiile consumatorilor electrici din stațiile antigrindină

Consumatori Puterea nominală,

[W]

Durata de funcționare,

[h/zi]

Energia necesară, [Wh/zi]

Stație radio 30 1 30

Focoase lansatoare de rachete

12×1,2 0,3 4,36

Servomotoare poziționare rampă

2×60 0,5 60

Sistem de dezvoltare cu microcontroler

20 1 20

Iluminat - becuri economice - tuburi fluorescente

11

2×13

2 8

22

208

Plită electrică 2100 1 2100

Cuptor cu microunde 1500 0,2 300

Frigider 200 5 1000

TV 150 2 300

Antena satelit 30 2 60

Radio 20 6 120

Laptop 100 4 400

Total energie electrică necesară [Wh/zi] 4625

Fig. 2. Ansamblul baterii-invertor.

De asemenea, s-au făcut măsuratori privind potențialul radiației solare în zona orașului Craiova și s-au ales module fotovoltaice din siliciu mono cristalin tip Trina Solar Module (TSM) având puterea maximă Pmax = 195 [Wp], curentul la pute-rea maximă Imp = 5.31 [A], tensiunea la puterea maximă Ump= 36.7 [V]. A fost alese doua baterii de tip Solar BSB 12/185 cu tensiunea de 12 [V] și capacitatea nominală de 185 [Ah] (fig. 2). Con-

sumatorii de curent continuu sunt alimentați direct de la una din cele două baterii sau de la ambele baterii, iar consumatorii de curent alternativ de 220 [V], 50 [Hz] sunt alimentați prin intermediul invertorului tip VFX3024E, având puterea de ieșire de 3 [kVA], iar tensiunea nominală de intrare de curent continuu de 24 [V] (fig. 2).

Sistemul fotovoltaic prezentat este realizat în construcție compactă și are integrate invertorul, regulatorul, sistemul de monitorizare și control, precum și elementele de protecție. La acest sistem se conectează direct rețeaua de panouri fotovoltaice, bateriile și consumatorii. De asemenea permite și funcționare interactivă cu rețeaua electrică, dacă aceasta există.

3. SOLUŢII INOVATIVE PENTRU UTILIZAREA EFICIENTĂ A SISTEMULUI FOTOVOLTAIC AUTONOM

Pentru realizarea unei alimentări cu energie a consumatorilor în condiții de maximă siguranță au fost adoptate trei soluții de utilizare eficientă a sistemului fotovoltaic autonom.

3.1. Monitorizarea fluxului de energie

Principalele cerințe ce trebuie să le îndeplinească sistemul fotovoltaic se referă la:

● să asigure alimentarea eficientă a diferitelor categorii de consumatori [5], [7];

● să alimenteze consumatori cu diferite tensiuni nominale;

● să aibă un grad ridicat de autonomie, gabarit redus și ușor de transportat.

Managementul fluxului de energie produse de panourile fotovoltaice, consumate de consumatori și rezerva stocată în baterii trebuie să asigure, în orice condiții, energia necesară lansării rachetelor anti-grindină. În acest scop a fost elaborat un algoritm de monitorizare și control care asigură controlul con-sumatorilor în funcție de priorități și de energia disponibilă în baterii. Algoritmul a fost implementat pe un sistem de dezvoltare cu microcontroler (fig. 3).

Sistemul de dezvoltare a fost structurat în trei module separate, pentru a asigura o flexibilitate ridicată și o ușoară depanare [5]. Cele trei module au fost denumite astfel:

- modulul unității centrale; - modulul de interfață cu procesul; - modulul surselor de alimentare. Pentru alimentarea sistemului de dezvoltare s-a

utilizat o sursă c.c.- c.c. cu separare galvanică,

Page 3: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE A STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 5

alimentată de la baterii și are tensiunile nominale de ieșire de 5Vcc și 12Vcc.

a)

b)

Fig. 3. Sistemul de dezvoltare pentru monitorizarea fluxului de energie:

a – schema bloc; b – prototipul realizat.

Modulul de interfață asigură următoarele funcții: - controlul conectării/deconectării consumatorilor

în funcție de priorități; - achiziția datelor de la senzori și traductoare. Programul principal al microcontrolerului a fost

realizat în limbaj de nivel înalt de programare Visual C++ [21], care necesită lucrul cu funcții și proceduri ce utilizează variabile interne sau externe de diferite tipuri.

Pentru o flexibilitate ridicată în realizarea testelor a fost aleasă soluția de stocare a datelor achiziționate în PC [5]. De asemenea, comenzile sunt evidențiate tot la nivelul PC-ului.

Pentru soluția propusă a fost obținut brevetul de invenție 126005 B1/2012, [7].

3.2. Utilizarea unor sisteme de orientare pentru panourile fotovoltaice

Producția de energie a sistemului fotovoltaic depinde în mare măsură de radiația solară absorbită de panourile fotovoltaice. Traiectoria aparentă a soarelui pe bolta cerească se schimbă pe parcursul unei zile și de la un sezon la altul. Așadar, procesul de conversie a radiație solare în electricitate depinde și de orientarea panourilor fotovoltaice în raport cu mișcarea aparentă a soarelui pe bolta cerească.

Se cunoaște că modulele fotovoltaice au un randament destul de scăzut (până la 30% în condiții de laborator) astfel încât este necesară găsirea unor soluții de optimizare [11], [12].

O metodă de optimizare a conversiei a enegrgiei solare disponibile cu reale posibilități de imple-mentare se referă la utilizarea sistemelor de orientare pentru panourile fotovoltaice, care pot crește randamentul de conversie de la 20% la 40%, [12].

În practică se disting următoarele sisteme de orientare: sisteme de orientare după o singură axă; sisteme de orientare după două axe. În funcție de modalitatea efectuării mișcărilor sistemele de orientare după două axe pot fi: sisteme de orientare azimutale; sisteme de orientare ecuatoriale; sisteme de orientare pseudo-ecuatoriale.

În prezenta lucrare s-a utilizat sistemul de orientare după două axe de tip pseudo-ecuatorial (fig. 4).

Fig. 4. Sistemele de orientare pentru panourile fotovoltaice.

Ideal, panourile fotovoltaice trebuie să urmă-rească mișcarea aparentă a soarelui astfel încât razele să fie perpendiculare pe suprafața panourilor pentru a maximiza energia solară captată și a obține o cantitate de energie electrică maximă.

Sistemele de orientare (figura 4) utilizează mecanisme și actuatoare controlate automat pentru a sincroniza mișcarea panourilor cu mișcarea aparentă a soarelui pe bolta cerească.

3.3. Utilizarea unor sisteme de concentrare a radiaţiei solare pentru panourile fotovoltaice

Ideea de concentrare a radiației solare pentru a a obține energie electrică prin efectul fotovoltaic a apărut odată cu stiința fotovoltaică.

Principiul de funcționare a ˝concentratoarelor fotovoltaice˝ se bazează pe utilizarea unor materiale optice pentru a ˝dirija˝ razele solare către suprafața panourilor fotovoltaice, crescând în acest fel cantitatea de energie solară captată de panourile fotovoltaice. Pentru concentrarea radiației solare sistemele de concentrare utilizează fie elemente optice refractabile (de regulă lentile Fresnel), fie

Page 4: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

EDUCAŢIE, CERCETARE, PROGRES TEHNOLOGIC

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 6

elemente optice reflexive (de obicei oglinzi) [10], [15].

În literatura de specialitate [15] se cunosc urmă-toarele tipuri de sisteme de concentrare: sisteme de mare concentrare; sisteme de medie concentrare; sisteme de joasă concentrare. Această clasificare depinde de raportul de concentrare definit ca raportul dintre radiația de pe suprafata fotovoltaică și radiația solară disponibilă. În lucrare s-a adoptat sistemul de concentrare de joasă radiție (LCPV).

Dacă se face abstracție de orientare, sistemul de concentrare analizat conține: modulul fotovoltaic și două oglinzi dispuse simetrice pe extremitățile modulului fotovoltaic (figura 5).

Sistemul de concentrare poate fucționa în două posibile cazuri [15]: a) când razele reflectate de la ambele oglinzi acoperă toată suprafața modulului fotovoltaic (˝măturare˝ simplă), și b) când razele de la fiecare oglindă acoperă toată suprafața modulului fotovoltaic (˝măturare˝ dublă). Cazul a) a fost adoptat în această lucrare.

Funcționarea corectă a sistemului de concentrare depinde, în particular, de următoarele cerințe [15]:

a) modulul fotovoltaic trebuie să fie expus la radiația solară directă (se exclude efectul de umbrire și se neglijează radiația difuză);

b) modulul fotovoltaic trebuie să fie străbătut complet de radiația solară directă reflectată de cele două oglinzi.

Parametrii geometrici care definesc sistemul de concentrare au fost calculați în [2], [4].

În scopul limitării încălzirii excesive a celulelor fotovoltaice s-a propus ca sistemul de concentrare să nu conțină oglinzi, ci materiale cu indice de reflexie ridicat cum ar fi folie subțire de aluminiu. De asemenea, pentru a nu îngreuna structura mecanică de susținere s-au utilizat materiale de cu o masă redusă.

În figura 5 este prezentat prototipul sistemului de concentrare realizat.

Fig. 5. Prototipul sistemului de concentrare.

În scopul testării sistemului de concentrare pentru diferite tipuri de module fotovoltaice și pentru a evidenția influența parametrilor geometrici asupra performanțelor sistemului, prototipul a fost realizat

într-o construcție modulară cu un grad ridicat de mobilitate.

4. REZULTATE EXPERIMENTALE

4.1. Rezultate experimentale cu privire la sistemul de monitorizare a fluxului de energie

Validarea prototipului sistemului de monitorizare realizat a fost realizată pe cale experimentală. Re-zultatele experimentale au fost obținute prin achiziția în timp real a semnalelor provenite din proces. Facilitățile oferite de programul Visual Basic prin modulele Iocomp permit controlul și monitorizarea mărimior de interes din proces la nivelul PC-ului.

În figura 6 este prezentată o captură de ecran cu semnalele achiziționate din proces.

Software-ul dispune de patru canale de achiziție: starea consumatorilor de c.a. (canal1); starea con-sumatorilor de c.c. (canal2); curentul de încărcare/ descărcare al bateriilor (canal3); tensiunea la bornele bateriilor (canal 4).

Modelul fizic permite deconectarea a două cate-gorii de consumatori: categoria 1(consumatori DC), respectiv categoria 2 (consumatori AC). Pentru consumatorii de categoria 0 (Radiotelefon şi Racheta antigrindină), datorită protocolului de funcţionare impus, trebuie să fie permisă conectarea permanentă a acestora la sursa de energie.

Dacă tensiunea bateriei creşte peste pragul de 12,5 [V], consumatorii AC sunt conectaţi, de-conectarea acestora se face la scăderea tensiunii sub pragul de 12 [V]. Consumatorii DC ramân conectaţi până în momentul în care tensiunea scade sub pragul de 11 [V].

Fig. 6. Achiziția on-line a semnalelor cu ajutorul sistemului de monitorizare.

Page 5: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE A STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 7

4.2. Rezultate experimentale cu privire la sistemul de orientare pentru panourile fotovoltaice

Utilizând sistemul de orientare pseudo-ecuatorial prezentat în figura 4 au fost făcute experimente cu privire la producția de energie.

Cu ajutorul sistemului de monitorizare MATE3 din componența sistemului fotovoltaic autonom, (figura 2) a fost monitorizată puterea de ieșire a celor două panouri montate pe sistemul de orientare pe durata unei zile.

Experimentele au fost făcute în zilele de 04.03.2015, respectiv 12.03.2015, la un nivel de radiație solară asemănător.

În figura 7 este prezentată o vedere a ecranului sistemului de monitorizare MATE 3, în cazul în care sistemul de monitorizare este activat.

În figura 8 este prezentată o vedere a ecranului în cazul în care sistemul de monitorizare nu este activ, iar panourile fotovoltaice sunt orientate cu fața către Sud la un unghi de înclinare optim pentru luna martie, luna în care s-au făcut experimentele.

Fig. 7. Puterea de ieșire a panourilor fotovoltaice cu sistemul de orientare activ.

Fig. 8. Puterea de ieșire a panourilor fotovoltaice cu sistemul de orientare inactiv.

Din analiza celor două grafice experimentale se

poate observa că puterea de ieșire a celor două panouri fotovoltaice, în cazul în care sistemul de orientare este activ, este mai mare cu aproximativ 20%, în comparație cu cazul în care sistemul de orientare nu este activ.

4.3. Rezultate experimentale cu privire la sistemul de concentrare a radiaţiei solare

Pentru verificarea experimentală a acestei soluții a fost utilizat un alt prototip fizic realizat la o scară mai mică așa cum este prezentat în figura 9.

Determinările experimentale propuse se referă la vizualizarea distinctă a valorilor măsurate ale tensi-uniii la bornele panoului fotovoltaic cu concentrare și fără concentrare.

Structura sistemului experimental este prezentată în figura 9.

Fig. 9. Sistemul experimental: 1 – panoul fotovoltaic cu concentrare; 2 – sistem de dezvoltare

cu microcontroler; 3 – sursă de alimentare de c.c.; 4 – data logger; 5 – laptop.

Determinările experimentale au fost efectuate în condiții de laborator din cauza lipsei a două panouri fotovoltaice identice (unul cu concentrare și celălalt fără concentrare) pentru a măsura simultan tensiunea la borne pentru cele două cazuri analizate.

De asemenea s-a utilizat o lampă solară pentru a asigura condiții de iluminare identice pentru cele două cazuri studiate. Așadar s-a măsurat pe rând tensiunea la bornele panoului fotovoltaic pentru cele două cazuri, la aceeași iluminare dată de lampa solară.

Rezultatele experimentale sunt prezentate în figurile 10 și 11.

Parametrii geometrici pentru sistemul de concen-trare au avut următoarele valori: unghiul de înclinare al panoului fotovoltaic β = 35°; unghiul de înclinare al oglinzilor x = 55°.

Fig. 10. Tensiunea la bornele panoului fotovoltaic prevăzut cu sistemul de concentrare a radiației solare.

Page 6: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

EDUCAŢIE, CERCETARE, PROGRES TEHNOLOGIC

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 8

Fig. 11. Tensiunea la bornele panoului fotovoltaic fără sistemul de concentrare a radiației solare.

Orientarea automată a ansamblului panou foto-

voltaic-oglinzi se realizează cu ajutorul a două motoare de curent continuu pas cu pas comandate de un sistem de dezvoltare cu microcontroler. Tensiunea de la bornele panoului este achiziționată de un data logger și afișată fie pe ecranul propriu, fie pe calculator.

După cum se observă din graficele experimen-tale, valoarea tensiunii panoului fotovoltaic cu sistem de concentrare este de aproximativ 1,1 [V], pe când în cazul fără sistem de concentrare este de 0,82 [V]. Pe baza rezultatelor experimentale se poate spune că se obține o creștere a producției de energie cu aproximativ 20% prin utilizarea unui astfel de sistem de concentrare.

5. CONCLUZII

Soluțiile tehnice propuse în lucrare au fost verficate pe cale experimentală, fie pe modele fizice la scară normală, fie pe modele fizice la scară redusă.

În ceea ce privește sistemul de monitorizare a fluxului de energie provenit de la panourile fotovoltaice, rezultatele experimentale au demonstrat corectitudinea souției propuse. Sistemul de monitorizare realizat asigură alimentarea cu energie a consumatorilor în funcție de priorități și de energia disponibilă în baterii.

De asemenea se asigură și o rezervă de energie disponibilă în baterii pentru lansarea rachetelor antigrindină în orice moment.

În ceea ce privește sistemul de orientare pentru panourile fotovoltaice, rezultatele experimentale au arătat o creștere a producției de energie a panourilor orientate cu aproximativ 20% comparativ cu situația în care panourile ar fi fixate către sud la un unghi optim.

Tot o creștere a producției de energie cu aproximativ 20% s-a observat și în cazul în care se utilizează sisteme de concentrare de joasă radiație.

Rezultatele obțiunute pot fi extinse cu ușurință și pentru alte aplicații izolate.

BIBLIOGRAFIE

[1] L. Alboteanu, Sisteme fotovoltaice autonome performante, Editura Universitaria, 2013, ISBN 978-606-14-0618-0.

[2] L. Alboteanu, C.A. Bulucea, S. Degeratu, Estimating Solar Irradiation Absorbed by Photovoltaic Panels with Low Concentration Located in Craiova, Romania, Sustainability Journal, 7, 2015; ISSN 2071-1050, pp. 2644-2661.

[3] L. Alboteanu, Al. Novac, Fl. Ravigan, Automation of a Sun Tracking System for Photovoltaic Panel with Low Con-centration of Solar Radiation, Annals of the University of Craiova, Electrical Engineering series, 38, 2014; ISSN 1842-4805, pp. 157-163.

[4] L. Alboteanu, F. Ravigan, S. Degeratu, C. Sulea, Aspects of designing the tracking systems for photovoltaic panels with low concentration of solar radiation, Computational problems in Engineering, 2015, Springer-Verlag, in press.

[5] L. Alboteanu, Gh. Manolea, Monitoring and Management of Energy in a Stand Alone Photovoltaic System Advances in Environment Technologies, Agriculture, Food and Animal Science, 2013, ISBN 978-1-61804-196-8, pp. 107-111.

[6] L. Alboteanu, Gh. Manolea, C. Sulea, Innovative Technolo-gies for Romanian Anti-hail System, WSEAS Transactions on Power Systems, 4, 2010, ISSN: 2224-350X, pp. 297-308.

[7] L. Alboteanu, Al. Novac, Gh. Manolea , C. Nedelcuţ, System for monitoring the movement of energy from solar panels to consumers ranked priority, Patent no.126005 B1, published in BOPI nr. 6/2012

[8] G. Blaesser, PV system measurements and monitoring: the European experience, Solar Energy Mater. Solar Cells 47 (1997), p.167–176.

[9] M.A. Benecke, EE. Van Dyk, F.J. Vorster, Investigation of the design aspects on the performance of a LCPV system, Nelson Mandela Metropolitan University, Centre for Renewable and Sustainable Energy Studies.

[10] M.A. Benecke, EE. Van Dyk, F.J. Vorster, The design and analysis of a vertical receiver LCPV system, Nelson Mandela Metropolitan University, Centre for Renewable and Sustainable Energy Studies.

[11] I. Bostan, V. Dulgheru, I. Sobor, V. Bostan, A.Sochirean, Sisteme de conversie a energiilor regenerabile, Chisinau, Editura „Tehnica-Info, 2007.

[12] M. Comşiţ, Specific orientation mechanisms of solar energy conversion systems, PhD thesis, Transilvania University of Brasov, 2007.

[13] Ch. Cullens, Use of Visual C++, Teora Publisher, 1996. [14] G. Grasso, F. Morichetti, A. Righetti, S.M. Pietralunga,

Trackless LCPV modules: A competitive solution, Photovoltaic Specialists Conference (PVSC), 2012 ,38th IEEE, ISSN: 0160-8371, pp. 2048 -2051.

[15] I. Hermenean, I. Vişa, A. Dută, D. Diaconescu, Modelling and Optimization of a Concentrating PV-Mirror System. Renew. Energy Power Quality Journal, 2010, 8, pp.480–486.

[16] A. Luque, S. Hegedus, Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2nd ed.; Wiley-VCH: West Sussex, UK, 2011.

[17] D. Păsculescu, T. Niculescu, The measurement systems with microcomputers. Annals of the University of Petrosani. Electrical Engineering. Universitas Publishing House. Petroşani-România, 2006. ISSN 1454-8518. Pag. 123-128.

[18] T. Palmer, et al., Tracking Systems for CPV: Challenges and Opportunities, Solar Power International, 2007.

[19] D. Zugravesc, Gh. Manolea, L. Alboteanu, C. Sulea, Anti-hail system - geonomic component of modern science, Proccedings of the WSEAS International Conference on risk management, assessment and mitigation (RIMA '10), 2010, ISBN: 978-960-474-182-3, pp. 70-74.

[21] *** Microsoft, Visual C++, 2010. [22] *** Microsoft, MSDN Visual Studio 6.0

Page 7: SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU … · Lucrarea prezintă un sistem fotovoltaic autonom pentru alimentarea cu energie a consumatorilor electrici din staţiilor

SOLUŢII INOVATIVE UTILIZATE PENTRU ALIMENTAREA CU ENERGIE A STAŢIILOR ANTIGRINDINĂ

Buletinul AGIR, Supliment 3/2015 9

Despre autori

Şef. lucr. dr. ing. Ionel Laurenţiu ALBOTEANU Universitatea din Craiova

Absolvent al Universităţii din Craiova, Facultatea de Electromecanică - 2004; doctor inginer din anul 2009; în prezent șef de lucrări la Universitatea din Craiova, Facultatea de Inginerie Electrică. Domenii de competenţă: sisteme fotovoltaice, hidraulică şi climatizare, sisteme automate de acţionare.

Prof. dr. ing. Gheorghe MANOLEA Universitatea din Craiova

Absolvent al Universităţii din Petroşani-1970, doctor inginer din anul 1981, profesor la Universitatea din Craiova, Inginerie electrică. Conducător de doctorat în domeniul "Inginerie electrică". Director al Centrului de Inovare şi Transfer Tehnologic. Domenii de competenţă: sisteme automate de acţionare electromecanică, transfer tehnologic, proprietate industrială.