Proiect eoliene

Student: Mitruti Alexandru-Daniel

Facultatea: Design de Produs i Mediu

Grupa: ISER 17311

Profesor indrumator: Conf.dr.ing. Mihai LATE

Tema de Proiect

S se proiecteze un sistem eolian compus din turbin eolian, baterii, invertor.

Date de proiectare:

- locaie: Baia Mare, Jud. Maramure

- consumatori: Laptop, 6 becuri, o main de splat rufe, un frigider, un

televizor LED, o plita electrica, 2 calorifere electrice

MEMORIU DE CALCUL

1. Calculul necesarului de energie.

2. Prelucrarea datelor meteo.

3. Alegerea rotorului.

4. Forte si momente in sisteme eoliene

5. Calculul stlpului.

6. Alegerea amplificatorului de turaie.

7. Alegerea generatorului electric.

8. Alegerea cuplajelor mecanice.

9. Alegerea bateriilor.

10. Alegerea invertorului.

11. Calcul economic.

Braov, Titular Disciplina

02.06.2014 Conf.dr.ing. Mihai LATE

STUDIUL FACTORILOR CARE INFLUEN EAZ

ALEGEREA SISTEMELOR EOLIENE

1.Calculul energiei necesare (Wnec)

Consumatori

Poza Putere Timp de functionare pe zi

W

6 Becuri economice

90 W 2 h/zi 1080

Un frigider

160 W 5h/zi 800

Un laptop

35 W 8h/zi 280

Un televizor LED

39 W 6h/zi 234

O masina de spalat

220 W 1h/zi 220

O plita electrica

2000 W 2h/zi 4000

2 Calorifere electrice

5000 W 2h/zi 10000

Wne Wnec=(6*2*90)+(5*160)+(8*35)+(6*39)+(1*220)+(2*2000)+(2*5000)= 16614Wh/zi

1.1 Calculul puterii necesare neceP :

W

WP necenece 692

24

16614

24

2.Prelucarerea datelor meteo: Baia Mare, judet Maramures

Grafic 11.03.2014 (viteza vant medie-3.21)

Grafic 12.03.2014(viteza vant medie-2.74)


Grafic 16.03.2014(viteza vant medie-5)


3.Alegerea rotorului

Turbina 1- Aerocraft 752 - 750 W (Cp= 0.37)

Puterea nominala 750W

Viteza vantului de pronire 3m/s

Viteza nominala 9m/s

Viteza maxima a vantului 40m/s

Diametru rotoului 2.4m

Tensiunea de iesire 24/48V

Orientare

Pasiva,

deriva

Viteza de rotatie 600 rpm

Tip generator

16poli,

magneti

permanenti

Greutate 43Kg

Turbina 2 Eolis 2Kw

Caracteristica Valoare

Putere nominal 2KW

Putere maxim 2,6KW

Tensiune iesire 48/120VCC

Viteza de pornire a generatorului 3m/s

Viteza nominal 9m/s

Viteza maxim a vntului 40m/s

Protectie vitez prea mare a vntului Automat

Temperatura mediului -40 to +60 o C

Diametrul rotorului 3.2m

Viteza rotorului 400rpm

Numr pale 3

Material pale Fibr de sticl ranforsat

Generator Alternator cu magneti permanenti trifazat

Invertor unda sinusoidal AC 220V, 50HZ

Greutate generator 39 Kg

Caracteristici functionale Frn

Turbina 3 Whisper WHI 100 - 900 W (Cp=0.21)

Putere nominala 900W

Viteza nominala a vantului 12.5m/s

Viteza vantului de pornire 3.4m/s

Viteza maxima a vantului 55m/s

Diametru rotorului 2.1m

Tensiunea de iesire 12/24/36/48 VDC

Greutatea turbinei 21Kg

Dimensiuni ambalaj 1295 x 508 x330 mm

Garantie 5 ani

Aerocraft 752

WW

Av

PC

n

n

pAerocraft 37,0952.422,15,0

750

5,0 333

3

WvACP necepgAerocraft 52,4144.352,422,137,05,05,033

22

Whisper WHI 100

WAv

PC

n

n

pWhisper 21,05.1246.322,15,0

900

5,0 333

3

WvACP necepgWhisper 5244.346.322,16,05,05,033

22

Se va alege maximul dintre puteriile generale (Turbina Eolis)

WAv

PC

n

n

pEolis 55.030.3575

2000

904.822,15,0

2000

5,0 333

3

WvACP necepgEolis 87,13744.34

2,322,155,05,05,0 3

23

222

Numarul de turbine: WWW

P

Pn

g

nece 01,587.137

692

max3,2,1

Pentru acest sistem eolian se vor folosi 5 turbine Eolis de 2 Kw

1. Forte si momente in sistemele eoliene

D

MY

MX

FX FY

FZ

e

z

x

y

XF forta orizontala in planul rotorului - 0XF

XM momentul dupa axa orizontala

NmFeM X 643236100031,62774,24126,2660

e- excentricitatea 6,26612

3200

12

De

D - diametrul rotorului D =3,2

F0 forta de antrenare data de vant

NAF 74,24124

3200300300

2

0

A Aria rotorului 4

3200

4

22

DA

Fy forta de actionare perpendicular pe axa rotorului

NmmFFy 74,24120

My Momentul care actioneaza asupra rotorului

NmMMalnoey

21,689725,530553,13,1min

Nmrotn

kWPM

alnoe5,53055

4009,0

21055,9

min/1055,9 66

min

P Puterea nominala a turbinei

- randamentul =0,9

n - turatia rotorului

5.Alegrea si proiectarea stalpului

FX

MZ

FY

MY

FX

M

X

H

A-A

d

D

FZ forta data de greutatea nacelei

NgmFz 38281,939

MZ momentul dat de greutatea nacelei

NmFeMZ 32.64323774,24126.2660

=45 grade tg=1 va=v

va = 9m/s

min/66,532

60

3200

92

2

602rot

D

vn a

Diametrul flanei : D=220mm - d=200mm

Grosimea peretelui: g=10 mm

Tensiuni

Compresiune

MPaA

FZC 77,0

21,3377

34,2614

21,3377)210220(4

)(4

2222

dDA

Torsiune

MPaW

M

p

ZT 81,1

7,121418

32.643237

04,35499154,1807954*16

)(16

22

D

dDWP

Incovoiere

2222 )6433236974.2412()21,68972( XYYXi MHFMHFM

NmM i 64,668518 mH 9

2/76,352,177495

64,668518mN

W

M

Z

ii

24444

/52,177495)220

210220(

32)(

32mN

D

dDWZ

Tensiunea echivalent

aiIIIe 22 )(4

MpaiC 35,5176,358,47

2/81,1 mmNt 27,0

aiI

aiIII

58,4704,8

59,382

A

FzC

Tronson al stalpului

Analiza MEF a stalpului

6. Alegerea amplificatorului de turaie.

Se va alege amplificatorul Wittenstein SP 240 intr-o treapta, cu raportul de

transmitere i = 5 deoarece turatia turbinei este de 53,66 rot/min, iar turatia minima la

care generatorul produce 12 V este 275 rot/min, astfel i = 275/53.66 = 5.12.

7. Alegerea generatorului electric

Generatorul de curent ALT02-25A

(Alternator cu magneti permanenti) - pret (fara TVA): 434 EUR

Generatorul ALT02-25A se adapteaza cel mai

bine pentru aplicatii eoliene in zonele cu o medie a

vitezei vantului de 20 km/ora sau mai mare. Atinge 12 V

la 275 rotatii/minut. Tensiunile au fost citite cu iesirea

fara sarcina (in circuit deschis), iar curentul a fost citit cu

iesirea in scurt (in scurtcircuit). Fiecare aplicatie in parte

determina insa caracteristici specifice. De exemplu, o

baterie de acumulatori foarte uzata (moarta) va trage mult

mai mult curent decat una incarcata. In acelasi timp,

tensiunea va creste pana cand aceasta va ajunge la

tensiunea maxima admisa a bateriei de acumulatori, dupa

care bateria va absorbi excesul de tensiune pe timpul

incarcarii. Generatorul poate functiona si la 10.000

rotatii/minut, dar este necesar montajul unei sigurante de

30A sau 40A la iesire pentru a preveni arderea infasurarii

statorului in cazul in care sarcina creste. Pe bancul de

test, generatorul de fata produce 25A la 2000

rotatii/minut.

8. Alegerea cuplajelor mecanice

8.1 Cuplajul Periflex - Stromag 1500R

8.2 Cuplaj electromagnetic- Stromag EKE 25

Detalii tehnice:

Momentul nominal - 250 Nm

Turatia maxima - 220 rot/min

Tensiunea nominala - 24 v

Puterea absorbita - 52,5 w

Curentul nominal - 2,2 A

9. Alegerea bateriilor

Banner 12V-200Ah

Bateriile din seria SBV sunt baterii acide cu plumb reincarcabile cu valva regulatoare VRLA

care utilizeaza placi pastate de mare densitate si un

amestec de nanogel electrolit ce reduce

stratificarea electrolitului si asigura o funcionare excelenta in diverse medii, in special la

temperaturi ridicate sau scazute. Bateriile din

gama SOLAR sunt optimizate pentru stocarea

energiei produse cu sisteme solare de tip

fotovoltaic si sisteme de energie regenerabila

eoliana.

U baterii = U generator U baterii = 12 V = U generator = 12 V

W baterii = U baterii = t * Pg = U baterii * Ah * n W baterii = 24 h * 2 kw = 48000

n = 48000/ (12*Ah) = 48000/ 2400 = 20 de serii

n= nr seriilor de baterii dispuse in paralel

Pret, TVA inclus: 1.640,13 RON

Capacitate 200 Ah

Tensiune 12 V

Lungime 520 mm

Latime 240 mm

Inaltime 220 mm

Inaltime totala 221 mm

Greutate 66 kg

Durata de viata in regim tampon 10 ani

Durata de viata in regim ciclic 5 ani

Domenii temperatura de

exploatare -15 C la +60 C

Sigilate si fara intretinere Da

10.Alegerea invertorului

INVERTOR 12Vc.c.-220Vc.a. / 3000W UNDA SINUSOIDALA

NS-UNIV-3000W PSW - pret (fara TVA): 782 EUR

Specificatii :

MODEL: NS-UNIV-3000W

Tensiunea de intrare: 12V (24V, 48V) curent continuu

Tensiunea de iesire stabilizata: 220-230V curent alternativ

Consum in gol: < 1A

Putere continua la iesire: 3000 W

Putere maxima la iesire: 4500W

Frecventa:50 HZ

Unda sinusoidala pura Randament la

incarcare medie: >85%

Distorsiuni:

Cenergie produs/lun=Pre/kWhWtotal/lun

Cenergie produs/lun=0,10 Euro12408,3

Cenergie produs/lun=1240,83 Euro

Pre/kWh=0,45 lei=0,10 Euro

Wt=Pg calculat(30-Nr. Zile )nturbine

Wt=137.87303

Wt=12408,3 W

nturbine=5

b.Calculul perioadei de amortizare:

Ta=Csistem/Cenergie produs/lun[Euro]0,1

Ta=19506*0.1/1240,83=

Ta=1,57 ani

Bibliografie

2. www.cel.ro

3. www.flanco.ro

4. http://www.ikea.com/ro/ro/catalog/products/30149453/

5. http:/www.windfinder.com

6. http://www.wittenstein-us.com/Precision-Gearboxes/Inline-Gearboxes/alpha-

SP.html

7. http://www.networksecurity.ro/centreol.html

8. http://www.stromag.com/produkte/elastische-kupplungen/periflexr-tt-na-

wellenkupplungen.html

9. http://energie-verde.ro/turbine-eoliene/90-eolis-2-kw

10. http://energie-verde.ro/turbine-eoliene/119-aerocraft-752--750-w

11. http://energie-verde.ro/turbine-eoliene/102-whisper-whi-100-900-w

12. http://www.lecsol.com/products/details.php?id_prd=36

Proiect eoliene

Documents

Transcript of Proiect eoliene