Implementarea Unui Sistem Micro-eolian Pentru o Casă de Vacanță

Universitatea Transilvania Braov

Facultatea Design de Produs i Mediu

Specializarea Design de Produs i Dezvoltare Durabil pentru Protecia Mediului

Implementarea unui sistem micro-eolian

pentru o cas de vacan

ndrumtor

Conf.dr.ing. Mihai LATE

Student

Ana-Maria BIZU

DPDM 17832

1

Cuprins

1. Date de intrare ................................................................................................................... 3

2. Determinarea vitezei medie a vntului din ScotiaThurso ............................................ 3 3. Calculul necesarului de energie ......................................................................................... 4

3.1.Calculul necesarului de energie pentru cele 7 becuri .......................................................... 4

3.2.Calculul necesar de energie pentru televizor ...................................................................... 5

3.3.Calculul necesar de energie pentru frigider ........................................................................ 7

3.4.Calculul necesarului de energie pentru maina de splat rufe ............................................. 8

3.5.Calculul necesarului de energie pentru filtru de cafea ...................................................... 10

4.Puterea necesar turbinei .................................................................................................... 15 5.Alegerea turbinei ................................................................................................................. 15

5.1.Turbina 1 ........................................................................................................................... 15

5.3.Turbina 3 ........................................................................................................................ 19

Tip turbin: 343W putere ...................................................................................................... 19

5.4.Turbina 4 ........................................................................................................................ 20

Tip turbin: 1000W putere .................................................................................................... 20

6. Fore i momente care acioneaz asupra turbinei ............................................................ 22 6.1.Fora datorat asupra vntului ......................................................................................... 22

6.2.Momentul motor nominal ................................................................................................ 22

6.3.Excentricitatea ................................................................................................................ 22

7.Verificarea stlpului la solicitri compuse .......................................................................... 24 7.1 Alegerea stlpului pentru turbin ..................................................................................... 24

7.2. Solicitri simple ............................................................................................................. 26

8.Calculul economic ................................................................................................................ 28

8.1.Calcul investiie .............................................................................................................. 28

8.2.Cost parial ...................................................................................................................... 29

2

8.3.Energia produs de turbin pe lun .................................................................................. 29

8.4.Perioada de amortizare .................................................................................................... 29

Bibliografie ................................................................................................................................ 0

3

1. Date de intrare Locaia: ScotiaThurso ;

Implementare: cas de vacan;

Consumatorii: - 7 becuri economice;

- un televizor LSD;

- un frigider;

- o main de splat rufe;

- o main de splat vase;

- un filtru de cafea;

- un cuptor cu microunde;

- un fier de calcat;

- un aspirator.

2. Determinarea vitezei medie a vntului din ScotiaThurso Fig.1. reprezinta harta potentialului eolian din ScotiaThurso

Fig.1.Harta potentialului eolian in Scotia . [1]

4

Conform Fig.1 de mai sus viteza medie a vntului n ScotiaThurso este de

aproximativ 7,5 m/s.

3. Calculul necesarului de energie

3.1.Calculul necesarului de energie pentru cele 7 becuri

Vom alege sapte becuri economice de tipul: bec economic Philips spiralat cu soclu E27,

puterea acestuia fiind de 15 W (echivalentul a 70W).

Fig.2 Bec economic Philips spiralat cu soclu E27.[2]

5

Tabel 1. Date tehnice ale becului economic Philips spiralat cu soclu E27

EC1 = numr de becuri + puterea becului + numarul de ore utilizate

EC1 = 7 * 15W * 5h

EC1 = 525 Wh

3.2.Calculul necesar de energie pentru televizor

Vom alege un televizor de tipul: UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED, puterea

acestuia fiind de 216 (W)

6

.

Fig.3. Televizor UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED [3]

Caracteristici generale televizor:

Tabel 2. Date generale privind televizorul UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED. [3]

7

EC2 = numr de tv + puterea tv + numarul de ore utilizate

EC2 = 1 * 216W *4h

EC2 = 864Wh

3.3.Calculul necesar de energie pentru frigider

Vom alege un frigider de tip: ELECTROLUX cu 2 usi EJ2801AOW2, 265l, A+, alb.

Fig.4. Frigider cu 2 usi ELECTROLUX EJ2801AOW2, 265l, A+, alb .[4]

8

Tabel 3.Date tehnice ale frigiderului cu 2 usi ELECTROLUX EJ2801AOW2, 265l, A+, alb. [4]

EC3 = numr de frigidere + puterea frigider + numarul de ore utilizate

EC3 = 1 *200W *5h

EC3 = 1000Wh

3.4.Calculul necesarului de energie pentru maina de splat rufe Vom alege o main de splat rufe de tipul: Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg,

Clasa A+ cu putere de 531W.

Fig.5 Maina de splat Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg, Clasa A+ [5]

9

Tabel 4. Date tehnice ale mainii de splat Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg,

Clasa A+. [5]

EC4 = numr de maini de splat haine + puterea main de splat haine + numarul de ore

utilizate

EC4 = 1 * 531W * 2h

EC4 = 1062Wh

10

3.5.Calculul necesarului de energie pentru filtru de cafea

Vom alege un filtru de cafea de tip: Severin KA4804, puterea fiind de 550W.

Fig. 6 Filtru cafea Philips HD7566/20, 10-15 cesti, anti-picurare, negru. [7]

Fig.5. Date tehnice ale filtrului de cafea Philips HD7566/20. [8]

11

EC6 = numr filtre de cafea + puterea filtru de cafea + numarul de ore utilizat

EC6 = 1 * 1000W * 0,2h

EC6 = 200Wh

3.6.Calculul necesarului de energie pentru cuptor cu microunde

Vom alege un cuptor cu microunde Samsung - GE83X

Fig.9.Cuptor cu microunde Samsung - GE83X [ ]

Tabel 6. Date tehnice ale cuptorului cu microunde Samsung - GE83X

EC7 = numr cuptoare cu microunde + puterea cuptor cu microunde + numrul de ore

utilizat

EC7 = 1 * 1200W * 0,2h

12

EC7 = 240Wh

3.7.Calculul necesarului de energie fier de clcat

Vom alege un fier de clcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W.

Fig.8.Fier de calcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W.[ ]

13

Tabel 7. Date tehnice fier de calcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W. []

EC8 = numr fier de clcat + puterea fier de clcat + numrul de ore utilizat

EC8 = 1*2400W*0,3h

EC8 = 720Wh

3.8.Calculul necesarului de energie pentru aspirator

Vom alege un aspirator cu sac: Aspirator cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951,

750 W, 5 L, HEPA.

14

Fig.9.Aspirator cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951, 750 W, 5 L, HEPA.

Tabel 8. Date tehnice ale aspiratorului cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951,

750 W, 5 L, HEPA.

EC9 = numr aspiratoare cu sac + puterea aspirator cu sac + numrul de ore utilizat

EC9 =1*750W*0,5h

EC9 = 375W

15

4.Puterea necesar turbinei Putera necesara turbinei = Energia total a consumatoriilor/24h

Pnec.turbinei = 207,75

5.Alegerea turbinei

5.1.Turbina 1

Tip turbin: 600W

Fig.10.Turbina 1 [ ]

Tabel 9.Date tehnice turbina 1.

16

Calculul privind puterea generat de turbina 1

P = 0,5 * raer * Cp * A * v3

unde:

P puterea generat de turbin; [W]

v viteza vntului din Thurso; [m/s]

raer densitaea aerului (raer =1,22kg/m2);

A aria (A = p );[m2] d diametrul rororului; [m]

Cp = ,r

unde:

vt viteza nominal la care produce energie turbina;

p puterea nominal a turbinei; [W].

Cp = ,,p(,)

Cp = 0,22

P = 0,5 * 1,22 * 0,22 * 2,60* 7,53

P = 147,2W

17

5.2.Turbina 2

Tip turbina: SE 500W

Fig.11.Turbina 2

Tabel 10.Date tehnice turbina 2

18


P = 0,5 * raer * Cp * A * v3

unde:


v viteza vntului din Constana; [m/s]



Cp = ,r

unde:

v viteza nominal la care produce energie turbina;


Cp = ,,p(,)

Cp = 0,21

P = 0,5 * 1,22 * 0,21 * 2,26 * 7,53

P = 122,68W

19

5.3.Turbina 3

Tip turbin: 343W putere

Fig.12.Turbina 3.[]

Tabel 11.Date tehnice privind turbina 3

20


P = 0,5 * raer * Cp * A * v3

unde:





Cp = ,r

unde:



Cp = ,,p(,) ,

Cp = 0,59

P = 0,5 * 1,22 * 0,59 * 1,16 * 7,53

P = 177,64W

5.4.Turbina 4

Tip turbin: 1000W putere

Fig.13.Turbina 3.[]

21

Tabel 12.Date tehnice privind turbina 3


P = 0,5 * raer * Cp * A * v3

unde:





Cp = ,r

unde:



Cp = ,,p ,

Cp = 0,23

P = 0,5 * 1,22 * 0,23 * 7,1 * 7,53

P = 420,24W

n urma calculelor efectuate anterior turbina numrul 4 se dovedete a fii cea mai

eficient pentru casa de vacan.

22

6. Fore i momente care acioneaz asupra turbinei

6.1.Fora datorat asupra vntului F0 = 300 *A

A = A aria (A = p );[m2] D diametrul rotorului;

D = 3 m

F0 = 300 * 7,1

F0 = 2130 [N]

6.2.Momentul motor nominal

Me motor = puh [Nm]

unde:

P puterea nominal a turbine; [W]

h = 0,80,9

u - frecvena rotorului;

u = p

v - viteza nominal

u = ,p

u = 1,06

Me motor = p,,

Me motor 186,6 Nm

6.3.Excentricitatea

e = =

23

e = 0,25

Fora orizontal n planul rotorului

Fx = 0 N

Momentul n plan orizontal

Mx = e * F0

Mx = 0,25 * 2130

Mx = 532,5 Nm

Fora axei de-a lungul rotorului

Fy = F0

Fy = 2130 N

Momentul de-a lungul axei rotorului

My = 1,3 * Me nominal

My = 1,3 * 186,6

My = 242,5 Nm

Fora vertical n planul rotorului

Fz = mt * g

unde:

mt - masa turbine; (kg)

g = aceeleraia gravitaional;

Fz = 30 * 9,781

Fz = 293,43N

24

Momentul n jurul axei vertical

Mz = e * F0

Mz = 0,25 * 2130

Mz = 532,5 Nm

7.Verificarea stlpului la solicitri compuse

7.1 Alegerea stlpului pentru turbin Vom alege un stlp de tipul STP10-800 cu urmtoarele caracteristici prezentate n Fig.15

Fig.15.Caracteristici stlp. [11]

25

Fig.16. Reprezentarea schematic a stlpului. [11]

Fig.17. Reprezentarea schematic a forelor i momentelor.

26

7.2. Solicitri simple

H = 10 m (nalime stlp);

D = 0,400 m

d = 0.200 m

Compresiune

c =

A = p (D2 * d2) A = p (0,4002 * 0,2002) A = 0,0502 m2

c = ,,

c = 58452 N/m2

Torsiune

zt =

Wp = p * (1 k4)

unde k = Wp =

p, * (1 ,,) Wp = 0,0117

zt = ,,

zt = 45512 Nm

ncovoiere (Mx, Mz, Fy, H, Fx, H)

27

i =

Mi = ( + ) + ( + ) Mi = (532,5 + 2130 10) + (242,5 + 0 10) Mi = 21833Nm

Wz = p * (1 k4)

unde k = Wz =

p, * (1 ,,) Wz = 0,0058

i = ,

i = 3764310

Verificare la solicitri compuse

ech = ( + ) + 4(0,27z) ech = (58452 + 3764310) + 4(0,27 45512) ech = (382276) + (49152) ech = 2416301/106

ech = 2,416301 MPa

28

ech aiIII

unde: aiIII = 90 MPa

8.Calculul economic

8.1.Calcul investiie Ci = Cturbin + Cstlp + Cbaterii + Cinvertor + Ccabluri + Csistem de control + Cmentenan

Ci = 1800 + 700 + 2*400 + 350 + 300 + 550 + 600

Ci = 5100

Model Tensiunea de

lucru

Corpul turbinei Inaltime turn Turn ancorat

WHI 200 DC24V 1800 10m 700

Fig.22 Pre turbin i turn de ancorare. [12]

Fig.23 Pre invertor 350 . [13]

Fig.24 Pre baterii 400 /buc. [13]

29

8.2.Cost parial inem cont de faptul c statul ne acord o succvene de 90%, rezult urmtorul cost parial:

Cp = 0,1 * Ci => Cp = 0,1*5100

Cp =510 euro

8.3.Energia produs de turbin pe lun Wlun = Pturbin * 24h * 30zile

Wlun = 1000W *24h * 30zile

Wlun = 720000 Wh/lun

CostWlun = Wlun * Pre/kWh

CostWlun = 720,000 *0,60ron

CostWlun = 510ron

8.4.Perioada de amortizare

Cp =

Cp = = 14 luni

Anul universitar 2014 - 2015

Bibliografie

[1] http://www.ecosolaris.ro/harta-de-vant-a-romaniei

[2] http://www.germanelectronics.ro

[3] http://www.cel.ro/televizoare-lcd-led/televizor-led-32-lg-32lb5820-full-hd-smart-tv-l/

[4] http://www.emag.ro/frigider-electrolux-265-l-clasa-a-h-159-cm-inox-antiamprenta-

ej2801aox2/pd/DBDZCBBBM/

[5] http://www.arctic.ro/

[6] http://www.marketonline.ro/masini-de-spalat-vase-incorporabile

[7] http://www.emag.ro/filtru-de-cafea-severin-ka4804

[8] http://www.made-in-china.com/product/cMwJiOlHMuWF/China-1000W

[9] http://www.solare-eoliene.ro

[10] http://marvastan.ro/energie-electrica/energie-eoliana

[11] http://www.groupdual.ro/images/ro

[12] http://www.iucotop.com/index.php/produs/ro/turbine-eoliene

[13] http://www.alternativepureenergy.ro

Implementarea Unui Sistem Micro-eolian Pentru o Casă de Vacanță

Documents

Transcript of Implementarea Unui Sistem Micro-eolian Pentru o Casă de Vacanță