PROIECT DE CERCETARE ASUPRA TEHNOLOGIILOR ENEGETICE PE BAZA DE HIDROGEN UTILIZABILE IN

VEDEREA VALORIFICARII SURSELOR ENEGETICE REGENERABILE DIN ZONA DOBROGEI

HYRES 750/2006

STATIE METEOROLOGICA AUTOMATA – POARTA ALBA

PARTENER P6 –SC SIAT SA

•Ing. VICTOR GUBANDRU

•Ing. Mihai Grosfeld

Septembrie 2008

CONDUCATOR PROIECT - UOC

•Prof.Dr.Ing. EDEN MAMUT

INTRODUCERE

•Energiile regenerabile

•Energia eoliana

•Tendinte actuale privind utilizarea energiei eoliene

PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE – POARTA ALBA

•Descrierea subansamblelor

•Senzorii statiei

•Stalpul statiei automate

PUNCTUL DISPECER

•Echipamentul de transfer al datelor

•Modemul Fastrack

CANALELE DE MASURARE

•Viteza vant

•Directie vant

•Temperatura aer

•Presiune atmosferica

PROGRAMUL DE APLICATIE DIN PUNCTUL DISPECER

•Gealog pentru Windows

•Operarea statiei automate Poarta Alba

DATE ACHIZITIONATE DE STATIA AUTOMATA _ POARTA ALBA

ENERGIILE REGENERABILE

Diversele forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale

regenerabile.

Sursele regenerabile:

- energia eoliana

- energia solara

- energia apei

- energia hidraulica

- energia mareelor

- energia geotermica

- energia derivata din biomasa: biodiesel, bioetanol, biogaz

ENERGIA EOLIANA

Energia eoliană = transferul energiei vântului unei turbine eoliene. Vânturile se formează datorită încălzirii neuniforme a

suprafeţei pamantului de către energia radiată de soare care ajunge la suprafaţa planetei. Această încălzire variabilă a

straturilor de aer produce zone de aer de densităţi diferite, fapt care creează diferite mişcări ale aerului. Energia cinetica a

vântului poate fi folosită la antrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate.

TENDINTE ACTUALE PRIVIND UTILIZAREA ENERGIEI EOLIENE

Uniunea Europeana promoveaza exploatarea energiei eoliene cu subventii importante ceea ce a dus la extinderea pietii.

Capacitaea mondiala a generatoarelor eoliene a atins 73.904 MW la sfarsitul lui 2006.

Germania dispune de cca 20000 turbine eoliene.

Spania se plaseaza pe locul 2 al producatorilor de energie eoliana realizand annual peste 11600 MW.

SUA a instalat anul trecut capacitatea cea mai mare de productie de energie eoliana dintre toate statele.

India detine o capacitate de 6200 MW anual

PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE - POARTA ALBA

Statia automata Poarta Alba este o statie meteorologica automata cu functii de determinare,

stocare si transmitere a parametrilor meteorologici.

Staţia meteorologica “ Poarta Alba “ este prevăzută cu urmatorii senzori:

viteza vant

directie vant

temperatura aer

presiune aer

Pentru transferul datelor de la staţia automata către punctual dispecer de afişare şi prelucrare a

datelor se utilizează comunicaţia de date prin GSM.

Punctul dispecer se află în incinta sediului Universitatii Ovidius din Constanta

1

Sistem achizitie date- Datalogger SG

14

Interfata SNP – presiune aer

2

Modem GSM

15

Modul senzor – presiune aer

3

Cablu antena GSM

16

Modul alimentare retea 220V

4

Gablu de date GSM-Datalogger SG

17

Protectie supratensiune retea

5

Cablu alimentare GSM

18

Acumulator tampon 12V/27Ah

6

Cablu senzor temperatura aer

19

Corp siguranta

7

Cablu senzor viteza vant

20

Conector Fieldbus

8

Cablu senzor directie vant

21

Conector alimentare Datalogger 12V

9

Protectie supratensiune senzor temp. aer

22

Conector control Datalogger acumulator

10

Protectie supratensiune senzori viteza & directie vant

23

Regleta distributie +/- 12V

11

Interfata SNP - AC

24

Cablu conectare retea 220V CA

12

Interfata SNP - Vant

25

Masca distributie cable

13

Interfata SNP – temperatura aer

Destinaţie: Staţie automată cu funcţii de determinare , stocare, şi

transmitere a parametrilor meteorologici în vederea realizării prognozelor

meteorologice şi de alertă a sistemului informaţional din Romania Componenţă: Echipament complex realizat cu componente din ţară şi

străinătae, bazat pe o înaltă tehnologie şi o infrastructură soft

specializată ce permite aciziţionarea, prelucrarea , stocarea şi

transmiterea parametrilor meteorologici

Caracteristici tehnice: Dimensiuni de gabarit: 600x600x210mm Masa: 20kg Tensiunea de alimentare: 220Vca / acumulator 12V/17Ah Puterea maximă absorbită: 6W Gradul de protecţie: IP54 Temperatura de lucru: -20ºC … 50ºC Interfaţa serială: RS232 Sistem de comunicaţie: GSM/telefonie fixă/radio

Parametri măsuraţi: Viteza vant; directie cant; temperatura aer; presiune atmosferica

Caracteristici tehnice generale ale statiei meteorologice automate

Caracteristici tehnice: Temperatură de lucru: -250C ÷ +600C grad de protecţie: IP 65 interfaţă serială: RS 232 mod de transmitere: asincron viteză de transmitere: 2400 19200 bits/s tensiune de alimentare: 12 Vcc, prin acumulator exterior tastatura cu 16 taste (10 taste numerice + 6 taste de funcţii) pentru operarea sistemului de achiziţie afişaj alfanumeric LCD de două linii a cate 40 caractere/linie. Tastatura cât şi afişajul alfanumeric protejate la umezeală Caracteristicile funcţionale: Memorie de date integrată de până la 1000000 de valori Numărul maxim de canale de măsurare: 128 Parametrii de măsurare se definesc pentru fiecare canal de măsură în parte Ratele de eşantionare definite în intervalul: 10 secunde -12 ore. Ratele de memorare definite în intervalul: 1 minut-12 ore. Înregistrarea tuturor valorilor în unităţi fizice.) Funcţii accesate local, folosind afişajul sau tastatura cu ajutorul PC-ului sau folosind transferarea datelor la distanţă, prin intermediul funcţiei: “Emulare de terminal” folosind interfaţa RS232 Interfeţe de măsurare : -Hidrologie: Nivelul apei cu sondă de presiune/temperatura apei, nivelul apei cu senzor incremental cu plutitor (traductor incremental rotativ optic) şi senzor radar Parametrii calitativi ai apei: Conductivitate/Temperatură, pH, Redox, Conţinutul de oxigen, Concentraţia de oxigen, Turbiditatea etc. -Meteorologie: Precipitaţii, temperatura aerului, umiditate, presiunea aerului, radiaţie globală, direcţia vântului, viteza vântulu

Caracteristicile tehnice generale ale Data Logger-ului

Senzorul temperatura aer:

-Elemente de măsurare: Reţea de termistoare

NTC de precizie, constând din 2 termistoare

montate în paralel -Domeniul de măsurare standard:

–50oC ......+60oC -Abatere: +/-0,1K

-Timp de raspuns :< 10sec

Standard respectat

conform CE , WMO –No 8 -Accesorii: - Cablu 3*0.25 mm2 ecranat - Lungime standard: 5 m - Diametrul exterior: 4.7 mm - Rezistente UV (la razele ultraviolete)

Adapostul meteorologic:

Ecranare antiradiatie multitalere ,

discuri multiple cu acelasi profil

Dimensiuni taler:

diametru 12cm x inaltime 27cm

Greutate : 0,7kg

Senzorul temperatura aer / adapostul meteorologic

Specificaţii tehnice: Direcţia vânt: măsurare cu girueta - Domeniul de măsurare: 0…360o - Sensibilitatea răspunsului <0,4 m/s la orientarea de 30o -Acurateţe mai bună de +/-2,5o -Rezoluţie: 2,5o -Raportul de amortizare: >0,3 - Tensiunea de lucru: de la 3,5Vcc la 18Vcc - Consum: aprox. 30uA la Vcc=4,2V; aprox. 150uA la Vcc=15Vi -Încălzitor: 24Vca/cc, 20W, comandat electric Date mecano/climatice -Temperatura de lucru: de la –40oC la 80oC - Modul de protecţie în conformitate cu IP65 - Solicitare maximă vânt: 60 m/s - Greutate: 1,8 kg - Dimensiuni: lăţime 550mm, înălţime 415mmi Montare - Pe o ţeavă de catarg 1 ½ “ Standard - produs în conformitate cu ISO9001

Senzorul directie vant

Specificaţii tehnice: Viteză vânt: măsurare cu anemometru cu cupe Domeniul de măsurare: 0,3...60m/sec Viteza minima: 0,3m/sec Solicitare maxima: 60m/sec Acuratete: +/- 0.4m/sec respectiv +/-2.5 % din valoarea masurata Rezolutie: 0,05m miscarea aerului Tensiune de lucru : 4Vcc ..18Vcc Date mecano/climatice Temperatura de lucru: -40oC… 60oC Grad de protectie IP65 Solicitare vant la 35m/sec aprox 10N Consum: cca 0,3mA fara sarcina Incalzitor: 24V ca/cc; 20W Greutate: 1kg Montare: Pe teava unui catarg 1 ½” Standard - produs în conformitate cu ISO9001

Senzorul viteza vant

Senzorul presiune aer

Specificaţii tehnice: Senzor de presiune barometric Domeniul de lucru: 600hPa .. 1100hPa Abatere: 0,3 hPa la 20oC 1,0 hPa pe intreg domeniul de temperaturi Domeniul de temperaturi: -50oC .. 60oC Rezolutie: 0,1 hPa i Tensiune de lucru : 7Vcc ..30Vcc Consum: 10mA Date mecano/climatice Temperatura de lucru: -50oC… 60oC Dimensiuni: 118mm x 73mm x 54mm Grad de protectie IP65 Greutate: 0.6 kg

Specificaţii tehnice: Material : teava dural D=60mm x 5mm ; D=50 x 3mmx Inaltime : 10m Diametrele si lungimile tronsoanelor: I -> D=60mm x 5mm, l= 2982 mm II-> D=50mm x 3mm. l= 3100 mm III-> D=50mm x 3mm. l= 3900 mm Greutate totala: 56 kg (stalp & ancore & balamale) Instalare Stalp prevazut cu sistem de basculare Sistem de ancorare: 3 ancore la 5,5m si respectiv 9,5m inaltime echidistante la 120 grade Viteza maxima a vantului 45,2 m/sec

Stalpul statiei meteorologice

Componenta : - - Modemul GSM FASTRACK M 1306M – GSM / GPRS Cl. 10 - - Sursa de alimentare 220V -> 12V/2A - - Acumulatorul tampon 12V/4Ah - - Antena - baston 900/1800Mhz Specificatii tehnice modem GSM / GPRS: - Modem GSM / GPRS cu două benzi: 900 / 1800 MHz - Servicii GSM / GPRS (cl.10) de tip: date, SMS, voce şi fax - Telecomandă prin comenzi AT (GSM 07.07 şi 07.05) - Puterea maximă la ieşire: 2W pentru GSM 900 / 1W pentru GSM1800 - Tensiunea de intrare: de la 5,5 V la 32 V - Curentul maxim: 200 mA 1Rx / 1Tx (E-GSM900)

la - Cote de gabarit: 93mm x 54mm x 25mm - Greutate: 82g - Domeniul temperaturilor : de depozitare: -25ºC - +70ºC

de funcţionare - 20ºC - +55ºC

Echipamentul din punctul dispecer

Canalele de Masurare

Nr

Denumire canal

Unitate

Adresa

Semnificatie

1

ffi

m/sec

4200

FB1

Viteza vant instantanee

2

ddi

o

4201

FB1

Directie vant instantanee

3

ffav

m/sec

4203

FB1

Viteza medie vectoriala

4

ddav

o

4204

FB1

Directie medie vectoriala

5

ffx

m/sec

4205

FB1

Rafala viteza vant

6

ddffx

o

4206

FB1

Rafala directie vant

7

TT1i

oC

4097

FB1

Temperatura instantanee

8

TT1m

oC

4101

FB1

Temp. medie 1 minut

9

TT1n

oC

4109

FB1

Temp. minima 1 minut

10

TT1x

oC

4105

FB1

Temp. maxim 1 minut

11

POi

hPa

4052

FB1

Presiune aer instantanee

12

POm

hPa

4053

FB1

Presiune aer minut

13

POn

hPa

4054

FB1

Presiune aer minima

14

POx

hPa

4055

FB1

Presiune aer maxima

15

POa

hPa

4056

FB1

Presiune aer medie

16

ffStatus

4217

FB1

Stare vant

17

TTStatus

4120

FB1

Stare temperatura

18

POStatus

4058

FB1

Stare presiune aer

19

Batt%

%

8

Intern

Stare baterie

20

Batt%

%

8

Intern

Stare baterie

21

Baterie

V

1

Intern

Tensiune baterie

22

Backup

V

2

Intern

Tensiune baterie backup

23

R

14

Intern

Specificaţii tehnice:

Rulare sub sistemele de operare Windows95,98,Milenium, NT

Toate funcţiile, atât cele pentru lucrul local (operare, parametrizare pentru

sistemul de achiziţifere), cât şi cele pentru transferul şi evaluarea datelor la

distanţă sunt reunite intr-un unic pachet de programe.

Flexibilitate ridicată a software-ul, permitând folosirea atât la nivel de staţie

unică cât şi la nivel de reţea de măsurători, în vederea obţinerii unei evaluări

raţionale a datelor măsurate.

Staţiile automate sunt reprezentate prin “icon”-uri, dispuse peste o imagine de

fundal (de ex. harta regiunii), selecţia staţiei realizându-se prin punctarea pe

“icon”-ul corespunzător.

Programul permite configurarea flexibilă prin adaptarea programului la diverse

tipuri de lucrări şi operaţii.

Evaluările, setările pentru construirea de tabele şi grafice, pot fi stocate şi

utilizate ulterior.

Programul permite transferul datelor de la un sistem de achiziţie direct pe PC

sau transferărul datelor prin Modem, Radio, reţea (LAN, WAN), GSM şi

combinaţii ale acestor sisteme.

Există posibilitatea vizualizării mai multor curbe a parametrilor masurati în

acelaşi timp, atât sub formă grafică, cât şi sub formă de tabel.

Componentele pachetului de bază:

Transfer de date

Emulare de terminal

Ieşire grafică

Ieşire numerică

Funcţii de export

Programul GEALOG pentru Windows

Transferul datelor

•Modem telefonic standard •Modem GSM •Modem radio •Solutii combinate (combinatii radio-GSM, radio-telefon)

Componentele pachetului de bază:

•Transfer de date

•Emulare de terminal

•Ieşire grafică

•Ieşire numerică

•Funcţii de export

Punctul dispecer realizat cu ajutorul programului

GEALOG pentru Windows

Masuratori - Statia automata Poarta Alba

Tabel 1

Viteza / Directie vant

Perioada: 14/10/2007 06:00 - 15/10/07 05:50

Statia:Poarta Alba

11715

11715

11715

11715

11715

11715

Parametru:

ffi

ddi

ffav

ddav

ffx

ddffx

Unitate masurare:

m/s

o

m/s

o

m/s

o

14/10/2007 06:00

2.2

338

2.3

332

4.1

326

14/10/2007 06:10

0.9

293

1.7

331

3.1

326

14/10/2007 06:20

0.9

338

1.5

329

2.8

315

14/10/2007 06:30

0.9

293

1.7

330

3.5

326

14/10/2007 06:40

2.5

338

1.9

330

3.9

326

14/10/2007 06:50

3.5

326

1.9

331

3.7

326

Masuratori - Statia automata Poarta Alba

Tabel 2

Temperatura / Presiune aer

Perioada : 14/10/07 06:00 - 15/10/07 05:50

Statia:Poarta Alba

11715

11715

11715

11715

11715

11715

11715

11715

11715

Parametru:

TT1i

TT1m

TT1n

TT1x

POi

POm

POn

POx

POa

Unitate masurare:

oC

oC

oC

oC

hPa

hPa

hPa

hPa

hPa

14/10/2007 06:00

5.5

5.5

5.5

5.8

1017.3

1017.2

1017.1

1017.2

1017.1

14/10/2007 06:10

5.5

5.6

5.5

5.6

1017.4

1017.4

1017.3

1017.4

1017.3

14/10/2007 06:20

5.6

5.5

5.5

5.6

1017.5

1017.5

1017.4

1017.5

1017.4

14/10/2007 06:30

5.4

5.4

5.4

5.5

1017.5

1017.4

1017.4

1017.5

1017.4

14/10/2007 06:40

5.4

5.3

5.3

5.4

1017.6

1017.5

1017.4

1017.5

1017.4

14/10/2007 06:50

5.3

5.3

5.3

5.4

1017.8

1017.7

1017.5

1017.7

1017.6

Masuratori - Statia automata Poarta Alba

Tabel 3

Stare canale/ Baterii alimentare

Perioada : 14/10/07 06:00 - 14/10/07 06:50

Statia:Poarta Alba

11715

11715

11715

11715

11715

11715

11715

11715

Parametru:

ffStatus

TTStatus

POStatus

Batt %

Batt %

Batterie

Backup

R

Unitate masurare:

%

%

V

V

14/10/2007 06:00

0

32

0

100

100

13.99

3.45

14/10/2007 06:10

0

32

0

100

100

14.01

3.45

14/10/2007 06:20

0

32

0

100

100

14.02

3.45

14/10/2007 06:30

0

32

0

100

100

14.04

3.45

14/10/2007 06:40

0

32

0

100

100

14.04

3.45

14/10/2007 06:50

0

32

0

100

100

14.02

3.45

Masuratori - Statia automata Poarta Alba La inaltimea de 10m

Luna

Anul

V

(scalara)

V

(vectoriala)

Alfa (0º,

360º)

Vx

Vy

Temp. 1 min.

Pres. 1 min.

Pres. 10

min.

Sept 07

12.9

4.6

277.4

0.6

-4.6

17.5

1014.4

1014.4

Oct 07

1.3

0.5

26.1

0.5

0.2

12.9

1019.0

1018.9

Nov 07

2.1

0.3

329.2

0.3

-0.2

6.0

1015.6

1015.6

Dec 07

1.5

0.9

348.6

0.8

-0.2

1.4

1021.2

1021.2

Ian 08

1.6

1.0

1.5

1.0

0.0

0.1

1023.7

1023.7

Feb 08

1.9

0.8

2.0

0.8

0.0

3.3

1024.8

1024.7

Mar 08

2.2

0.5

264.0

0.0

-0.5

8.6

1006.4

1006.4

Apr 08

1.9

0.1

229.4

-0.1

-0.1

12.5

1008.7

1008.7

Mai 08

1.6

0.5

146.4

-0.4

0.3

16.0

1013.3

1013.3

Iun 08

1.3

0.3

120.8

-0.2

0.3

21.0

1012.4

1012.3

Iul 08

1.5

0.1

145.4

-0.1

0.1

22.8

1010.1

1010.1

Aug 08

1.3

0.6

93.8

0.0

0.6

23.6

1011.6

1011.6

Sept 08

0.9

0.8

114.6

-0.3

0.7

19.3

1016.0

1016.0

Masuratori - Statia automata Poarta Alba La inaltimea de 10m

VITEZĂ VÂNT ŞI TEMPERATURĂ (Medii lunare)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

Sept 07 Oct 07 Nov 07 Dec 07 Ian 08 Feb 08 Mar 08 Apr 08 Mai 08 Iun 08 Iul 08 Aug 08 Sept 08

Luna

m/s

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

grd

. C V (scalară)

V (vectorială)

Temp. 1 min.