Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 1 /13

GENERAREA ENERGIEI ELECTRICE CU AJUTORUL ENERGIEI SOLARE

3.1. Introducere Energia solară poate fi convertită direct în energie electrică, folosind efectul

fotoelectric. Conversia fotoelectrică reprezintă conversia directă a radiaţiei solare în energie electrică cu ajutorul celulelor solare.

Potenţialul tehnic exploatabil pentru aplicaţii de conversie a energiei solare este considerabil (peste 30 000 TJ/an = 7,2·106 Gcal), având în vedere ca radiaţia medie variază între 900 şi 1450 kWh/m² pe an. În privinţa radiaţiei solare, ecartul lunar al valorilor de pe teritoriul României atinge valori maxime în luna iunie (1,49 kWh/m²/zi) şi valori minime în luna februarie (0,34 kWh/m²/zi). Zona cea mai favorabila pentru aceste aplicaţii este coasta Marii Negre, cu o perioada de însoleiere în jur de 2300 ore/an.

Fig. 3.1. Harta radiaţiei solare în România

Nivelul de radiaţii din România este foarte bun comparativ cu cel al altor ţări cu climat temperat, iar diferenţele, în funcţie de zona geografică, sunt foarte mici. Din acest motiv ţara noastră se situează în zona europeană B de însorire, ceea ce oferă avantaje reale pentru exploatarea energiei solare.

Potrivit datelor centralizate de Transelectrica, capacităţile de producere a energiei electrice din surse regenerabile au ajuns la o putere instalată totală de 5163 de MW. Astfel, în sistem există parcuri eoliene cu o putere de 3129 de MW, panouri fotovoltaice cu o capacitate totală de 1343 de MW, microhidrocentrale de 588 de MW şi proiecte pe bază de biomasă cu o putere cumulată de 103 MW.

Potenţialul energetic solar s-a reflectat în ultimii ani în creşterea investiţiilor în centrale solare: în 2010 centralele solare din România aveau o capacitate de producţie de 0,009 MW, crescând la 1343 MW.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 2 /13

Sistemele fotovoltaice autonome acoperă o arie largă a aplicaţiilor ce pot fi dezvoltate în locurile izolate îndepărtate de reţeaua electrică de distribuţie şi cu un necesar scăzut de energie electrică. Electrificarea caselor şi a gospodăriilor ţărăneşti din zonele rurale poate fi considerată cea mai importanta aplicaţie fotovoltaică aceasta putând să contribuie la îmbunătăţirea vieţii sociale, economice şi culturale a locuitorilor.

3.2. Celula fotovoltaică Celula fotovoltaică este un dispozitiv electronic, realizat cu materiale semiconductoare,

în care prin absorbţia luminii se generează perechi de electroni (sarcini electrice negative) şi goluri libere (sarcini electrice pozitive), iar aceştia sunt separaţi spaţial datorită unei discontinuităţi interne care formează o barieră de potenţial, electronii fiind antrenaţi în sens opus golurilor.

h ν

Fig. 3.2. Principiul de funcţionare al celulei fotovoltaice Prin separarea purtătorilor de sarcină ia naştere o tensiune la bornele celulei şi un curent

printr-o rezistenţă de sarcină, astfel încât celula iluminată funcţionează ca un generator de putere electrică. Celulele fotovoltaice sunt fiabile, nu au piese în mişcare, şi costurile cu funcţionarea şi întreţinerea sunt scăzute. Funcţionarea celulei fotovoltaice este silenţioasă şi nu poluează.

Fig. 3.3. Celula fotovoltaică

Cantitatea de radiaţii care ajunge pe pământ este, bineînţeles, variabilă. Această cantitate depinde pe de o parte de variaţiile regulate determinate de zile şi ani cauzate de mişcarea

hν

IL

Id

R

U

I p n

+

+

+

+

+

+ - -+ - -+ -

-+ -

+ - -

+ - -

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 3 /13

aparentă a Soarelui cât şi de variaţii aleatoare determinate de condiţiile climatice (prezenţa norilor) precum şi de compoziţia generală a atmosferei.

Din aceste motive, sistemele de conversie fotovoltaică se construiesc pe baza datelor provenite din măsurători realizate în apropierea zonei instalate.

Ecuaţia caracteristicii curent-tensiune a unei celula fotovoltaice este:

dkT

Ue

0dL I1eIIII −⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=−=

⋅

IL - curentul de iluminare, [A]; Id - curentul de diodă, [A]; I0 - intensitatea curentului de saturaţie, [A]; UT - tensiunea termică corespunzătoare temperaturii de funcţionare a joncţiunii

ekTUT = ;

e - sarcina electronului, [C]; k=1,380658 · 10-23 JK-1 - constanta lui Boltzmann; T - temperatura absolută, [ºC]; U - tensiunea fotoelectrică (care se stabileşte la bornele celulei, polarizând-o în sens

direct) [V]. Puterea maximă, PM este produsul dintre curentul şi tensiunea dintr-un punctul maxim M

a caracteristicii I-U.

MMM IUP ⋅=

Randamentul unei celule fotovoltaice - se determină ca raportul dintre puterea generată de celulă la ieşire la o temperatură specificată şi puterea radiaţiei solare.

ESPM

⋅=η

S - aria suprafeţei celulei sau modulului, [m2]; E - radiaţia globală incidentă pe suprafaţa celulei sau modulului, [W/m2].

Caracteristicile celulei fotovoltaice pentru diferite valori ale radiaţiei solare sunt prezentate în figura 3.4.

A I

4

3

2

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

U

Temperatura, °C 75 25 0

Fig. 3.4. Caracteristicile celulei fotovoltaice a - la variaţia radiaţiei solare; b - la variaţia temperaturii

În funcţie de natura cristalină a materialului semiconductor utilizat la fabricarea acestora (de regulă siliciul), se disting trei tipuri de celule fotovoltaice:

monocristaline - se obţin sub formă de baghetă sau vergea, prin turnarea siliciului pur. Aceste baghete se taie ulterior în plăci foarte subţiri care se utilizează la fabricaţia

E=1000W/m2

700W/m2

500W/m2

A I

0

1

2

3

4

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

U

a. b.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 4 /13

celulelor fotovoltaice; policristaline se obţin în urma unui proces de producţie mai puţin ieftin, constând din

turnarea siliciului lichid în blocuri, care ulterior sunt tăiate în plăci subţiri; amorfe - se obţine prin depunerea unui film extrem de subţire de siliciu pe o suprafaţă de

sticlă, sau pe un substrat realizat dintr-un alt material.

Fig. 3.5. Panouri fotovoltaice a – monocristalin b – policristalin c - amorf

Performanţele celor trei tipuri de celule fotovoltaice din punct de vedere al conversiei

energiei radiaţiei solare în energie electrică sunt prezentate în tabelul 3.2.

Tabel 3.2 Randamentul celulelor PV şi domeniul lor de aplicabilitate Randament Tip de

celulă teoretic în laborator real Domenii de aplicabilitate

m-Si 27,0 % 24,7 % 14,0- 16,0 %Module de mari dimensiuni pentru acoperişuri şi

faţade, aparate de putere mică, aerospaţiale (sateliţi).

p-Si 27,0 % 19,8 % 12,0-14,0 % Module de dimensiuni mari pentru acoperişuri şi

faţade, generatoare de toate puterile.

a-Si 25,0 % 13,0 % 6,0-8,0 % Aparate de putere mică (calculatoare), module de

dimensiuni mari pentru acoperişuri şi faţade.

GaAs 29,0 % 27,5 % 18,0-20,0 % Sisteme cu concentratoare, aerospaţiale.

CIGS 27,5 % 18,2 % 10,0- 12,0 %Aparate de putere mică (calculatoare), module de

dimensiuni mari pentru acoperişuri şi faţade.

CdTe 28,5 % 16,0 % 8,0 % Module de dimensiuni mari pentru integrarea în

construcţii.

3.3. Module fotovoltaice Celulele fotovoltaice de construcţie modernă produc energie electrică de putere ce

nu depăşeşte 1,5÷2W la tensiuni de 0,5÷0,6V. Pentru a obţine tensiuni şi puteri necesare consumatorului celulele fotovoltaice se conectează în serie şi/sau în paralel.

Cea mai mică instalaţie electrică formată din celule fotovoltaice interconectate în serie şi/sau în paralel, încapsulate pentru a obţine o rezistenţă mecanică mai mare şi a proteja celulele împotriva mediului se numeşte modul fotovoltaic.

La proiectarea modulelor fotovoltaice se ia în consideraţie folosirea frecventă a acestora pentru încărcarea acumulatoarelor electrice, tensiunea cărora este de 12÷12,5 V. Astfel, în condiţii de radiaţie standard, tensiunea maximă trebuie să fie 16÷18 V iar tensiunea de mers în gol 20÷22,5 V. O singură celulă generează în gol circa 0,6 V şi trebuie să conectăm în serie 33÷36 celule pentru a obţine tensiunea necesară.

Modulele cu 36 de celule produc tensiunea necesară pentru a încărca o baterie de 12V, similar modulele cu 72 de celule produc o tensiune pentru o baterie de 23 V.

Când toate celulele sunt conectate în serie, curentul terminal al modulului este egal cu

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 5 /13

curentul terminal al unei singure celule, dar tensiunea de ieşire a modulului PV este suma tensiunilor celulelor conectate în serie aşa cum se poate vedea din figura 3.6.

Fig. 3.6. Caracteristicile U-I pentru modulele PV cu diferite celule PV conectate în serie

Detalii tehnice panou Solara SM 500S Valoarea

Putere maximă 125 W Tensiune 12 V Tensiunea în punctul maxim 17,5 V Curent la putere maximă, A 7,14 A Tensiunea la mers în gol, V 21,7 V Curentul de scurtcircuit, A 8 A Număr celule panou 36 buc. Energia produsă pe zi de vară 500 Wh/zi Dimensiuni, mm 1500x680x35 Greutate, kg 12,1 kg

Pentru a obţine tensiunea şi puterea necesară consumatorului de energie electrică

modulele fotovoltaice pot fi conectate în serie, paralel sau serie-paralel figura 3.7. a, b, c. La conectarea în serie a două module fotovoltaice identice, curentul debitat

consumatorului rămâne acelaşi, iar tensiunea creşte de două ori. Diodele D1 şi D2, numite diode de ocolire sau by-pass limitează încălzirea celulelor fotovoltaice şi nu permite micşorarea intensităţii curentului dacă un modul din circuitul consecutiv este mai puţin performant sau este umbrit.

În figura 3.7.b se prezintă conectarea în paralel a două module identice. Tensiunea generată rămâne aceiaşi, iar curentul creşte de două ori.

Diodele anti–retur D11 şi D22 nu permit ca un modul sau un grup de module unite în paralel să treacă în regim de receptor, atunci, când nu sunt identice sau când sunt umbrite.

În schema din figura 3.7.c modulele MF1-MF2, MF3-MF4 şi MF5-MF6 sunt unite în serie, dar între ele - în paralel. Astfel, se obţine majorarea de două ori a tensiunii şi de trei ori a curentului. Evident, puterea instalaţiei creşte de şase ori.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 6 /13

MF2

MF1

D12

D2

D1

Bc

Bc

a.

I

IM

0 U0 2U0

M

U

b.

MF1

D11

D1

R

MF2

D22

D2

2Isc

IM

Isc

0

U0

UUM

M

Fig. 3.7. Interconexiunea modulelor fotovoltaice a - în serie; b - în paralel; c - în serie - paralel

3.4. Sisteme fotovoltaice Pentru asigurare continuă a consumatorului cu energie electrică multe sisteme

fotovoltaice conţin acumulatoare de energie electrică. Modulul fotovoltaic reprezintă un generator de curent continuu (c.c.). Adesea însă,

consumatorul de energie este de curent alternativ. Energia electrică produsă pe cale fotovoltaică are un caracter variabil, alternanţa

zi/noapte, cer senin/ser acoperit provoacă variaţia într-o gamă mare a fluxului de energie şi a tensiunii generate de modulul fotovoltaic.

Astfel, apare necesitatea condiţionării fluxului de energie, folosind convertoare

MF2

MF1

D12

D2

D1

MF4

MF3

D34

MF6

MF5

D56

D6

D5

U

Ø

Ø c.

D4

D3

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 7 /13

electronice: c.c./c.c., care îndeplineşte şi funcţia de monitorizare a procesului încărcare/descărcare a acumulatorului, c.c./c.a pentru transformarea curentului continuu în curent alternativ.

Pentru a evita supradimensionarea generatorului fotovoltaic, adesea se foloseşte o sursă auxiliară de energie, fie un grup electrogen, fie un generator eolian sau chiar reţeaua electrică publică. Toate aceste componente trebuie să fie interconectate, dimensionate şi specificate pentru a funcţiona într-un sistem unic, numit sistem fotovoltaic.

Principalele componente ale unui sistem fotovoltaic sunt: modulul, panoul, câmpul de module sau, altfel spus, generatorul fotovoltaic; bateria de acumulatoare; subsistemul pentru condiţionarea energie electrice, care includ inclus şi elemente de

măsurare, monitorizare, protecţie, etc.; sursa auxiliară de energie, de exemplu, un grup electrogen (back-up generator), care

funcţionează pe benzină sau motorină. În acest caz sistemul fotovoltaic se mai numeşte sistem fotovoltaic hibrid. Sistemele fotovoltaice se divizează în două categorii principale: conectate la reţea (grid-

connected) sau care funcţionează în paralel cu reţeaua electrică publică şi sisteme fotovoltaice autonome (stand - alone PV system).

Sistemele fotovoltaice conectate la reţea pot fi divizate în sisteme pentru care reţeaua

electrică publică joacă rolul de sursă auxiliară de energie (grid back-up), cele, în care excesul de energie produsă pe cale fotovoltaică este furnizată în reţea (grid interactive PV system) şi centrale electrice solaro-electrice (multi MW PV system) furnizată în reţea (grid interactive PV system) şi centrale electrice solaro-electrice (multi MW PV system) care furnizează toată energia produsă în reţea.

+ -

Fig. 3.8. Structura unui sistem fotovoltaic

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 8 /13

Conectarea surselor de energie regenerabilă (SRE) la reţeaua electrică, ridică probleme de natură tehnică (dificultăţi în reglajul şi controlul sistemului) şi de natură economică (dacă nu este subvenţionată, energia electrică provenită din sursele regenerabile nu este competitivă pe piaţa de energie).

De asemenea, conectarea SRE la sistemul electric poate determina apariţia de perturbaţii electromagnetice la reţeaua electrică, în cazul în care nu se iau măsuri adecvate de limitare a acestora. În mod obişnuit pot să apară perturbaţii sub formă de armonice, interarmonice, fluctuaţii de tensiune, nesimetrie şi supratensiuni.

Se recomandă, ca înainte de conectarea la reţea a surselor distribuite, să se analizeze nivelul perturbaţiilor din reţeaua electrică pentru a cunoaşte atât contribuţia unităţilor SRE la creşterea nivelului de perturbaţii, cât şi influenta pe care perturbaţiile din reţea o pot avea asupra parametrilor de performanţă ai instalaţiei SRE.

Nivelul perturbaţiilor determinate de funcţionarea unităţilor SRE este dependent de caracteristicile procesului de conversie a energiei primare în energie electrică şi de modul de conectare a unităţilor SRE la reţeaua electrică.

Conectarea directă a unităţii SRE la reţeaua electrică conduce, de cele mai multe ori, la un nivel ridicat de perturbaţii.

În cazul obişnuit al conectării prin intermediul unui transformator, are loc diminuarea perturbaţiilor, în special a armonicelor de rang multiplu de trei dacă transformatorul are una dintre înfăşurări conectată în triunghi. Conectarea unităţilor SRE prin intermediul unui circuit electronic cu convertor performant de frecvenţă determină cele mai reduse perturbaţii.

Cunoaşterea perturbaţiilor care pot să apară şi condiţiile specifice în care acestea apar permite adoptarea celor mai eficiente măsuri pentru limitarea perturbaţiilor în reţeaua electrică publică. Acestea pot fi însoţite de daune la consumatorii conectaţi în aceeaşi reţea, dar şi de penalizări ale furnizorilor de energie electrică pentru nivelul redus al calităţii energiei electrice.

De asemenea, limitarea perturbaţiilor determinate de funcţionarea unităţilor SRE poate fi importantă pentru promovarea acestor surse, reducând nivelul intervenţiilor critice la adresa acestora.

Instalaţiile fotoelectrice şi cele cu celule cu combustibil de putere mare (peste 10 kW) sunt realizate în mod obişnuit în construcţie trifazată, iar invertoarele sunt prevăzute cu circuite de control PWM.

3.5. Analiza energetică şi economică a unui sistem hibrid Energia solară sau eoliană pentru alimentarea unei case de vacanţă este una din cele mai

comune aplicaţii a energiei alternative aflată într-o zonă fără acces la reţeaua publică. Pentru a determina preţul de cost al sistemului propus este necesar sa determinăm care

sunt consumatorii care vor folosii aceasta energie şi care este intervalul de timp în care ei funcţionează.

Consumatori de curent alternativ

(AC)

Putere

(W)

Ore de funcţionare

pe Zi

Zile de funcţionaresăptămâna

Consumatori

de curent continu (DC)

Putere

(W)

Ore de funcţionare

pe Zi

Zile de funcţionaresăptămâna

Frigider 200 10 7 Bec 11 W – 4 buc 44 2 7

Televizor color 150 4 7

Receptor satelit 30 4 7

Radio-CD player 35 6 7

Rezerva de energie 50 3 7

Locaţia dispune de următoarele caracteristici de potenţial energetic: energie solară timp de 4,5 ore pe zi; vânt continuu la 12m/s timp de 4 ore pe zi.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 9 /13

Pentru deservirea acestor consumatori sistemul poate folosi panouri solare sau un generator eolian ( turbina eoliana) care trebuie sa producă tot necesarul de energie electrică.

Aceşti consumatori au nevoie de 4 kWh pe zi timp de 7 zile pe săptămână sau putem considera aproximativ un consum de 124 kWh/lună.

Sistemul are o autonomie de 2 zile, adică poate furniza energia necesară timp de 2 zile chiar dacă nu avem nici un aport de energie de la panourile solare fotovoltaice sau turbina eoliană.

Investiţia estimată în sistemul hibrid (fotovoltaic+eolian): este:

Nr. crt. Echipament Preţ/buc.

[Euro cu TVA] Cantitatea Preţ total [Euro]

1. Panou fotovoltaic 165W 210 10 2100,00 2. Turbina eoliana 1000W 2030 1 2030,00 3. Acumulatore 300 10 3000,00 4. Invertor 490 1 490,00 5. Regulator 280 2 560,00

Total Sistem 8180,00

Costurile de realizare a unei instalaţii fotovoltaice sunt între 1,3 şi

2,1 Euro/Watt. Variaţia de cost este dată de calitatea echipamentelor, soluţia tehnică aleasă, forma şi tipul terenului, distanţa la care este situat faţă de o linie de electricitate, amplasarea terenului faţă de punctele cardinale, costurile de racordare la sistemul energetic naţional, etc.

Nivelul cheltuielilor operaţionale este între 3% şi 10% din venitul anual şi cuprind: pază, mentenanţă echipamentelor şi a terenului, monitorizarea sistemului, etc.

Deşi energia solară are un potenţial ridicat, utilizarea pe scară largă, ca sursă de energie electrică, necesită încă rezolvarea unor dificile probleme tehnologice şi economice.

Operatorul de transport şi sistem emite lunar certificate verzi producătorilor, pentru cantitatea de energie electrică produsă din surse regenerabile de energie şi livrată furnizorilor şi/sau consumatorilor finali. Producătorii de energie din surse regenerabile beneficiază de un număr de certificate verzi pentru energia electrică produsă şi livrată.

Producătorii de energie fotovoltaică primeau (până în 2013) cele mai mari subvenţii, constând într-un număr de şase certificate verzi (cu un preţ maxim de 55 euro/certificat) pentru fiecare MWh livrat în sistem.

Din cauza impactului prea mare a subvenţiilor pentru regenerabile în facturile la energie, Guvernul a decis reducerea sprijinului. Astfel, de la 1 iulie 2013, Guvernul a hotărât să amâne până în 2017-2020 acordarea unui număr de certificate verzi pentru energia eoliană, solară şi microhidrocentrale.

Proiectele fotovoltaice existente primeau doar 3 certificate verzi pe MWh, faţă de 6 certificate.

În anul 2016 au fost emise producătorilor de energie din surse regenerabile un număr total de 14.906.693.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 10 /13

Valoarea maxima de tranzacţionare a preţului per certificat verde s-a diminuat de la 55 euro la 35 Euro/certificat.

Ordonanţa de urgenta din 2017 continuă seria măsurilor de amânare de la tranzacţionare a certificatelor verzi. În cazul producătorilor din surse fotovoltaice se amâna tranzacţionarea a două certificate verzi pana la 31 decembrie 2024.

Prin urmare, în perioada imediat următoare aceştia vor fi îndreptăţiţi la 4 certificate verzi per MWh (spre deosebire de amânarea anterioara, în baza căreia primeau doar 3 certificate verzi per MWh).

Cota anuala obligatorie de achiziţie de certificate verzi se stabileşte ţinând cont de cantitatea statică de certificate verzi şi consumul final de energie electrică estimat pentru anul următor, fără a depăşi impactul mediu in factura de 11,1 euro/MWh.

Anre: „....cota obligatorie de energie electrică produsă din surse regenerabile de energie (E-SRE) care beneficiază de sistemul de promovare prin certificate verzi pentru anul 2017 a rezultat ca fiind egală cu 8,3% din consumul final brut de energie electrică. Impactul certificatelor verzi în factura consumatorilor finali va creşte pentru consumatorii finali neexceptaţi ajungând la valori cuprinse între 42 lei/MWh și 43 lei/MWh, care corespund unor consumuri exceptate între 8000 GWh și 9000 GWh”.

Proiecte în România: a. Targu Carbunesti Centrala are o putere de 20 de megawaţi, iar câmpul de panouri solare se întinde la peste

50 de hectare. Valoarea investiţiei se ridică la 35 de milioane de euro. b. Satul Uieşti (comuna Bucşani) din judeţul Giurgiu Parcul fotovoltaic din nordul judeţului Giurgiu se întinde pe o suprafaţă de 42 de hectare

peste ele fiind montate aproximativ 87.000 de panouri solare. El a costat aproximativ 30 de milioane de euro. Puterea instalată a parcului fotovoltaic este de 18,5 MWp, aceasta fiind integrată în sistemul naţional. Cu energia produsă aici ar putea fi alimentate aproximativ 20.000 de gospodării.

c. Universitatea „Valahia” Târgovişte – Proiect Amfiteatru solar, 10kWp;

65 module semitransparente - PILKINGTON SFM 72 Bx - PMPP=140 Wp 24 module SIEMENS ST 40 PMPP= 40 Wp Invertor SUNNY BOY 2000

d. Universitatea Politehnică din Bucureşti - Centrala fotovoltaică de 30 kWp, Din păcate, la ora actuală în România nu există o industrie de profil, realizări de serie

mică sau prototipuri existând numai în câteva institute de cercetare. Pentru o dezvoltare reală s-ar putea urma exemplul Germaniei, trecându-se la importuri masive de tehnologie şi instalaţii.

Speranţa este însă capitalul privat ce s-ar putea orienta spre astfel de investiţii. Micile firme de profil, reprezentantele companiilor internaţionale producătoare, practică însă deocamdată preţuri foarte mari şi nu putem spune că în ţara noastră ar exista o piaţă reală în domeniu.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 11 /13

Subiecte: 1. Conversia fotoelectrică reprezintă conversia: a. indirectă a radiaţiei solare în energie electrică. b. directă a radiaţiei solare în energie electrică. c. directă a energiei chimice a unui combustibil fosil în energie electrică.

2. Celula fotovoltaică este un dispozitiv electronic, realizat cu materiale: a. semiconductoare. b. ignifuge. c. nemetalice.

3. Identificaţi avantajele celulelor fotovoltaice: a. nu poluează. b. sunt fiabile pentru că nu au piese în mişcare. c. costurile cu funcţionarea şi întreţinerea sunt ridicate.

4. Randamentul unei celule fotovoltaice este: a. raportul dintre puterea radiaţiei solare şi puterea generată de celulă la ieşire. b. raportul dintre puterea generată de celulă la ieşire şi puterea radiaţiei solare. c. raportul dintre puterea generată de celulă la ieşire şi puterea electrică necesară

consumatorului.

5. La creşterea radiaţiei solare de la 500 W/m2 la 1000 W/m2 puterea produsă de celula fotovoltaică:

a. scade. b. nu se modifică. c. creşte. 6. La creşterea temperaturii mediului ambient (de exemplu de la 25°C la 75°C) puterea

produsă de celula fotovoltaică: a. scade. b. nu se modifică. c. creşte.

7. În funcţie de natura materialului ce tipuri de celulelor fotoelectrice cunoaşteţi: a. monocristaline. b. policristaline. c. amorfe.

8. Ce tip de celulă fotoelectrică are eficienţă mai mare în condiţii de lucru (condiţii reale): a. amorfe. b. monocristaline. c. policristaline.

9. O celulă fotoelectrică produce energie electrică de putere ce nu depăşeşte: a. 1,5÷2 W la tensiuni de 0,5÷0,6 V. b. 0,5÷0,6 W la tensiuni de 1,5÷2 V c. 15÷20 W la tensiuni de 5÷6 V.

10. La conectarea în serie a unor celule fotovoltaice: a. are loc scăderea tensiunii produse. b. are loc creşterea curentului produs. c. are loc creşterea tensiunii produse.

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 12 /13

11. La conectarea în paralel a unor celule fotovoltaice: a. are loc creşterea tensiunii produse. b. are loc creşterea curentului produs. c. are loc scăderea curentului produs. 12. Prezenţa acumulatoarelor (bateriilor) de energie electrică este justificată prin: a. scăderea preţului sistemului fotovoltaic. b. asigurare continuă a consumatorului cu energie electrică. c. creşterea puterii produse de panoul fotovoltaic. 13. Pentru a evita supradimensionarea generatorului fotovoltaic, adesea se foloseşte o

sursă auxiliară de energie care poate fi: a. fie un grup electrogen. b. fie un generator eolian. c. fie reţeaua electrică publică.

14. Care sunt principalele componente ale unui sistem fotovoltaic: a. subsistemul pentru condiţionarea energie electrice, care includ şi elemente de

măsurare, monitorizare, protecţie, etc. b. bateria de acumulatoare. c. generatorul fotovoltaic.

15. Perturbaţiile care pot să apară al conectarea generatorului fotoelectric la reţea sunt: a. armonici. b. supratensiuni. c. nesimetrii. 16. Costul specific de realizare a unui proiect fotovoltaic este: a. între 13 şi 21 Euro/Watt. b. între 1,1 şi 2,3 Euro/Watt. c. între 1,3 şi 2,1 Euro/Watt. 17. Nivelul cheltuielilor operaţionale pentru proiectele fotovoltaice este: a. între 5 şi 10 % din venitul anual. b. între 3 şi 10 % din venitul anual. c. între 3 şi 12 % din venitul anual.

18. Ce putere instalată Pc trebuie să aibă modulul fotovoltaic ca sa asigure necesarul de

energie cerută de consumator dacă se cunosc: Ec=20000 Wh/săptămână – energia necesară consumatorului. K=0,7 – coeficient care ia în consideraţie incertitudinea datelor meteorologice, pierderile

în cabluri, abaterea punctului de funcţionare a subsistemului modul PV - sarcina de la cel optimal, etc.

z=7 – numărul de zile din săptămână. HRS=5,5 - numărul de ore pe zi de radiaţie solară standard egală cu 1000 W/m2.

a. 74,21 W b. 742,11 W c. 7421,11 W

Pentru realizarea calculelor trebuie învăţate următoarele relaţii: KEE C

p = ; HRSzE

P pC ⋅= .

Sisteme descentralizate de producere a energiei Curs 3. – Generarea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

@2017 13 /13

19. Ce putere instalată Pc trebuie să aibă modulul fotovoltaic ca sa asigure necesarul de energie cerută de consumator dacă se cunosc:

Ec=25000 Wh/săptămână – energia necesară consumatorului. K=0,75 – coeficient care ia în consideraţie incertitudinea datelor meteorologice, pierderile

în cabluri, abaterea punctului de funcţionare a subsistemului modul PV - sarcina de la cel optimal, etc.

z=7 – numărul de zile din săptămână. HRS=4 - numărul de ore pe zi de radiaţie solară standard egală cu 1000 W/m2.

a. 119,04 W b. 978,47 W c. 1190,47 W

Pentru realizarea calculelor trebuie învăţate următoarele relaţii: KEE C

p = ; HRSzE

P pC ⋅= .

20. Ce putere instalată Pc trebuie să aibă modulul fotovoltaic ca sa asigure necesarul de

energie cerută de consumator dacă se cunosc: Ec=32000 Wh/săptămână – energia necesară consumatorului. K=0,8 – coeficient care ia în consideraţie incertitudinea datelor meteorologice, pierderile

în cabluri, abaterea punctului de funcţionare a subsistemului modul PV - sarcina de la cel optimal, etc.

z=7 – numărul de zile din săptămână. HRS=5 - numărul de ore pe zi de radiaţie solară standard egală cu 1000 W/m2.

a. 1142,85 W b. 114,28 W c. 1412,85W

Pentru realizarea calculelor trebuie învăţate următoarele relaţii: KEE C

p = ; HRSzE

P pC ⋅= .