Facultatea de tiine -Ingineria Mediului-

SISTEM AUTOMAT DE ASIGURARE A ILUMINRII FOLOSIND ENERGII REGENERABILE

Student: Iordache-Andrei Roxana-Florena

IntroducereCapitolul 1. Energii regenerabile1.1. Clasificarea surselor de energii1.2. Energiile regenerabile1.3. Panourile fotovoltaiceCapitolul 2. Aplicaii ale surselor de energie regenerabil2.1. Aplicaii individuale pentru producerea de energie electric [electronica asociat (controller), acumulatori, invertoare, echipamente electrice]2.2. CentraIe eoliene de mare putere ( integrarea n reeaua electric, sistemul public de transport i distribuie al energiei electriceBibliografie

IntroducereEnergii regenerabilesunt energiile care provin din surse care se regenereaz de la sine n scurt timp sau sunt surse practic inepuizabile. Termenul deenergie regenerabilse refer la forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale regenerabile. La nivel global, investiiile n energia curat pe parcursul anului 2014, conform analitilor, au crescut fa de 2013 cu 16%, ajungnd la suma de aproximativ 310 miliarde de dolari.Aproape 50% din suma investit n 2014 n enrgii verzi a fost direcionat ctre sectorul energiei solare. Comparativ cu 2013, investiiile n energia eolian au crescut i ele cu 11%, pn la aproape 100 de miliarde de dolari.Regiunile n care s-au nregistrat cele mai mari investiii n 2014 sunt: China- 90 de miliarde de dolari,cu 32% mai mult dect n 2013, S.U.A- 52 miliarde de dolari i o cretere de 8%, Japonia- 41 miliarde de dolari i o crtere de 12%. n Europa, investiiile n energii din surse regenerabile au crescut cu doar 1% n 2014 fa de 2013, la 66 miliarde de dolari. Cel mai mult s-a investit n proiecte eoliene off-shore. Pe primele locuri s-au situat Marea Britanie i Germania cu investiii de 15 miliarde de dolari i o cretere de 3% fa de 2013, urmate de Frana cu investiii de 7 miliarde de dolari i o cretere de 26%.Romnia a captat o reputaie de locaie de vrf pentru investitorii n energia regenerabil, avnd construite mai multe turbine eoliene dect orice alt ar, ns propunerile recente privind reducerea subveniilor au alarmat companiile strine ce erau atrase de aceasta pia. n ultimii ani, Romnia a nregistrat un "boom" n domeniul energiei verzi, capacitatea de generare a energiei electrice ajungnd la 1.794 de megawatti n anul 2014, de la numai 13,1 megawatti n 2009. Avnd instalai peste 2.000 de megawatti din energie regenerabil i cam tot att n construcie, Romnia se apropie de inta de a furniza 24% din energia de care are nevoie din surse regenerabile, pn n 2020.

Capitolul 1. Energii regenerabile1.1. Clasificarea surselor de energiin prezent omenirea dispune de mai multe surse de energie care pot fi clasificate dup mai multe criterii:1. Dup origine: a. naturale, numite i surse de energie primar; b. artificiale, numite i surse secundare de energie.2. Dup durata de exploatare: a. epuizabile- care se consum n timpul transformrilor energetice (combustibilii fosili i cei nucleari); b. inepuizabile- sunt forme de energie bazate pe fenomene naturale (energia mareelor i valurilor, eolian, solar, geotermic, energia produs de biomas). Sursele epuizabile pot fi: -neregenerabile- pentru refacerea lor este necesar o perioad de timp msurat la scar geologic(crbuni, petrol, gaze naturale)-regenerabile-care se pot reface n perioade scurte de timp (lemnul i materialele vegetale). Fora uman i fora animal sunt surse regenerabile i sunt cele mai vechi folosite de ctre oameni.Sursele deenergie regenerabile au urmtoarele caracteristici: -sunt din abunden-sunt disponibile local-produc poluare redus sau zero-pot fi utilizate direct n cldiri- nu este necesar s fie mutat energia de la surs la punctul de utilizare- necesit un grad redus de transformare sau de loc ex. cldur n cldur-au costuri sczute,exist variaii zilnice i sezoniere nclzirea constituie cca. 40% din nevoile energetice ale locuinei, att pentru nclzirea spaiului ct i pentru apa cald. Sursele de energie regenerabil pot fi folosite pentru a produce cldur direct, fr a mai fi nevoie de vreun proces de conversie, ex. nclzirea solar a apei. Este de asemenea, posibil s se foloseasc astfel de surse pentru a produce electricitate, ex. celulele fotovoltaice care convertesc lumina solar n electricitate. Folosirea surselor regenerabile presupune emisii reduse sau egale cu zero. Introducerea surselor de energie regenerabil poate asigura o soluie pe termen lung i sustenabil pentru a ntruni cererea de energie care va lsa generaiilor urmtoare o lume cu mai puin poluare i mai multe resurse. 3. Dup vechimea utilizrii lor de ctre oameni n cadrul unor perioade istorice: a. convenionale- sunt sursele tradiionale, folosite nc din Antichitate i Evul Mediu (fora apei), iar altele o dat cu accelerarea progresului tehnic (petrolul). b. neconvenionalesunt sursele folosite la o dat relativ recent, mai ales dup al doilea rzboi mondial (energia nuclear, energia solar, geotermic, a valurilor).Crbunii, surs epuizabil, neregenerabilFora vntului este un caz particular, aceasta este privit att ca surs convenional-n navigaie, moar de vnt- ct i ca surs neconvenional pentru obinerea energiei electrice.Cmp eolian Moar de ap

1.2. Surse regenerabile de energie

GeneralitatiPrintr-o strategie de dezvoltare energetica a Romaniei se poate asigura cresterea sigurantei in alimentarea cu energie si limitarea importului de resurse energetice, in conditiile unei dezvoltari economice accelerate. Aceasta cerinta se poate realiza, pe de o parte, prin implementarea unei politici sustinute de conservare a energiei, cresterea efic ientei energetice care sa conduca la decuplarea ritmului de dezvoltare economic a de evolutia consumului de energie, concomitent cu cresterea gradului de valorificare a surselor regenerabile de energie. Oportunitatea punerii in practic a a unei strategii energetice pentru valorificarea potentialului surselor regenerabile de energie se inscrie in coordonatele dezvoltarii energetica a Romaniei pe termen lung si ofera cadrul adecvat pentru adoptarea unor decizii referitoare la alternativele energetice si inscrierea in acquis-ul comunitar in domeniu. Valorificarea potentialului surselor regenerabile de energie confera premise reale de realizare a unor obiective strategice privind cresterea sigurantei in alimentarea cu energie prin diversificarea surselor si diminuarea ponderii importului de resurse energetice, respectiv, de dezvoltare durabila a sectorului energetic si protejarea mediului inconjurator. Sursele regenerabile de energie pot contribui la satisfacerea nevoilor curente de incalzire in anumite zone (rurale) defavoriz ate (ex.: biomasa). Pentru valorificarea potentialului economic al surselor regenerabile de energie, in conditii concurentiale ale pietei de energie, este necesara adoptarea si punerea in practica a unor politici, instrumente si resurse specifice. In conditiile concrete din Romania, in balanta energetica se iau in considerare urmatoarele tipuri de surse regenerabile de energie: - energia solara - utilizata la producerea de caldura prin metode de conversie pasiv a sau activa sau la furnizarea de energie electrica prin sisteme fotovoltaice; -energia eoliana - utilizata la producerea de energie electric a cu grupuri aerogeneratoare; - hidroenergia - centrale hidroelectrice cu o putere instalata mai mica sau egala cu 10 MW ("hidroenergia mica"), respectiv centrale hidro cu o putere instalata mai mare de 10 MW ("hidroenergia mare"); -biomasa - provine din reziduuri de la exploatari forestiere si agricole, deseuri din prelucrarea lemnului si alte produse; biogazul este rezultatul fermentarii in regim anaerob a dejectiilor animaliere sau de la statiile de epurare orasenesti; -energia geotermala - energia inmagazinata in depozite si zacaminte hidrogeotermale subterane, exploatabila cu tehnologii speciale de foraj si extractie. In sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformari majore determinate de necesitatea cresterii sigurantei in alimentarea cu energie a consumatorilor, iar in cadrul acestei cerinte sursele regenerabile de energie ofera o solutie viabila, inclusiv aceea de protectie a mediului inconjurator. Siguranta alimentarii cu energie a consumatorilor din statele membre ale Uniunii Europene este asigurata in mod obligatoriu prin luarea in considerare a importurilor, in conditiile liberalizarii pietei de energie si in conformitate cu nevoia stringenta de atenuare a impactului asupra mediului climatic planetar. Obiectivul strategic propus in Cartea Alba pentru o Strategie Comunitara consta in dublarea, pana in anul 2010, a aportului surselor regenerabile de energie al tarilor membre ale Uniunii Europene, care trebuie sa creasca de la 6% la 12% din consumul total de resurse primare. In Romania, ponderea surselor regenerabile de energie in consumul total de resurse primare, in anul 2010, urmeaza sa aiba un nivel de circa 11%, iar in anul 2015 de 11,2%.Totodata, in Cartea Alba pentru o Strategie Comunitara si Planul de actiune " Energie pentru viitor: sursele regenerabile ", elaborata in anul 1997 in cadrul Uniunii Europene, este conturata strategia " Campaniei de demarare a investitiilor ".In " Campania de demarare a investitiilor " se urmareste realizarea, pana in anul 2003, a unor In Cartea Verde " Spre o strategie europeana pentru siguranta in alimentarea cu energie " se precizeaza ca sursele regenerabile de energie pot contribui efectiv la cresterea resurselor interne, ceea ce confera acestora o anumita prioritate in politica energetica. Programul de actiune " Energie inteligenta pentru Europa " consta in promovarea implementarii strategiei inscrise in Cartea Verde. In cadrul acestei initiative, Programul "ALTENER" (cu un buget estimat de circa 86 milioane EURO) urmareste accelerarea procesului de valorificare a potentialului energetic al surselor regenerabile. Obiectivul strategic privind aportul surselor regenerabile in consumul total de resurse energetice primare, care trebuie sa fie de 12%, in anul 2010.

Potential pentru furnizarea energiei

Utilizarea surselor de energie regenerabile SER au avantajul perenitatii lor si a impactuluineglijabil asupra mediului ambiant, ele ne emitnd gaze cu efect de sera. Chiar daca prinardere biomasa elimina o cantitate de CO2, aceasta cantitatea este absorbita de aceasta pedurata cresterii sale, bilantul fiind nul. In acelasi timp aceste tehno logii nu produc deseuripericuloase, iar demontarea lor la sfrsitul vietii , spre deosebire de instalatiile nucleare, esterelativ simpla. A folosi orice tehnologie energetica si utilizarea SER prezinta unele inconveniente. Impactul instalatiilor eoliene asupra peisajului, riscul de contaminare a solului si al scaparilor de metan la gazeificare, perturbarea echilibrului ecologic de catre micro hidrocentrale sunt cteva dintreacestea. Cele mai discutate inconveniente sunt nsa cele legate de suprafata de terennecesara si de intermitenta si disponibilitatea lor. Este cunoscut faptul ca pentru producerea unei puteri de 8 MW n instalatii eoliene estenecesara o suprafata de km2, nsa din aceasta numai 1% este efectiv ocupata de instalatii,restul putnd fi utili zata n continuare pentru agricultura. Si pentru producerea de energiefotovoltaica sunt necesare suprafete importante. Astfel pentru o putere de 1 kW si o energieanuala de 1000 kWh sunt necesari 10 m2, dar suprafata acoperiselor locuintelor ar permiteinstalarea ctorva mii de MW. Intermitenta energiei solare si eoliene poate fi compensata prin instalatii de acumulare aenergiei electrice sau termice sau prin producerea unor vectori energetici intermediari, cumeste hidrogenul obtinut prin electroliza . Pentru energia hidraulica stocarea e3ste mai facila princrearea unor lacuri de acumulare, iar pentru biomasa aceasta poate fi stocata att naintearecoltarii ct si dupa aceasta n depozite sau sub forma de biocarburanti. Utilizarea SER a cunoscut un prim avnt dupa crizele petroliere din 1973 si 1980, dar acunoscut o stagnare de circa 12 ani dupa contra socul petrolier din 1986. Abia dupa ncheiereaprotocolului de la Kyoto din 1998, tarile dezvoltate au nceput sa-si propuna programe e4xtremde ambitioase. Astfel la Samitul de la Johannesburg tarile Uniunii Europene si-au propus ocrestere anuala de 1% pentru ponderea SER n balanta energetica pna n anul 2010 Si ocrestere a ponderii biocarburantilor pna la 5,75 % n acelasi an.Aceste obiective nu pot fi atinse fara dezvoltarea cercetarii si colaborarii internationale n douadirectii principale: Reducerea costurilor (eolian n largul marilor, fotovoltaic) si a fezabilitatii industriale (geotermia de mare adncime , biocarburanti de sinteza. Stocajul energiei electrice ( centrale de pompare acumulare, producere de hidrogen) sitermice (acumulatoare la temperatura nalta) precum si ameliorarea prognozei pentru acesteenergii si multiplicarea numarului de unitati distribuite n teritoriu pentru echilibrarea sistemuluielectroenergetic. In paralel cu acestea sunt posibile sisteme de gestiune a cererii, de exemplulla nivelul imobilelor inteligente, care produc, stocheaza si utilizeaza energia.

I. Delta Dunarii (energie solara)II. Dobrogea (energie solara, energie eoliana)III. Moldova (campie si platou: micro-hidro, energie eoliana, biomasa)IV. Carpatii (VI1 - Carpatii de Est; IV2 - Carpatii de Sud; IV3 - Carpatii de Vest, potential ridicat in biomasa, microhidro)V. Platoul Transilvaniei (potential ridicat pentru micro-hidro)VI. Campia de Vest (potential ridicat pentru energie geotermica)VII: Subcarpatii (VII1 - Subcarpatii getici; VII2 - Subcarpatii de curbura; VII3 - Subcarpatii Moldovei: potentialridicat pentru biomasa, micro-hidro)VIII. Campia de Sud (biomasa, energie geotermica, energie solara).

Din pacate acest potential este utilizat n extrem de mica masura , cu exceptia energieihidraulice si a biomasei ( lemn de foc), acesta din urma fiind arsa n majoritatea cazurilorn instalatii neperformante energetic.

Energia solara

Soarele trimite catre pamnt un flux de energie care corespunde unei puteri de 170 miliarde MW. Daca s-ar captura numai 0,1% din aceasta energie pentru o populatie de cca. 6 miliarde de oameni (anul 2000), ar reveni fiecarui locuitor o ptere de 30 kW, cu o durata de 4-5 ore zilnic, s-ar putea produce cca. 50.000 kWh pentru fiecare locuitor (fata de cca. 3.000 kWh produsi in prezent). Din pacate energia solara prezinta o serie de dezavantaje: concentratia de energie solara este mica, iar captarea ei se face greu, cu cheltuieli mari si este distribuita neregulat in timp si pe suprafata planetei.O cantitate imensa de energie solara ajunge la suprafata pamantului in fiecare zi. Aceasta energie poate fi captata, si folosita sub forma de caldura in aplicatii termo-solare, sau poate fi transformata direct in electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice(CF) . Pentru a intelege cum CF si sistemele termo-solare capteaza energia solara, este important sa intelegem cum aceasta isi urmeaza cursul de la soare spre Pamant si cum acest flux se schimba periodic. Cum produce soarele energie Soarele este o sfera cu diametrul de aproximativ 1.4 milioane de km, formata din gaze cu temperaturi foarte mari(temperatura interiora a soarelui este de aproximativ 15 milioane de grade Kelvin). Aceasta temperatura imensa, combinata cu o presiune de 70 miliarde de ori mai mare decat aceea a atmosferei Pamantului creeaza conditiile ideale pentru reactiile de fuziune. Reactia de fuziune Reactiile de fuziune din soare au loc intre atomi de hidrogen, care se combina si formeaza atomi de helium. In urma acestui proces se degaja energie sub forma unor radiatii cu energie mare, mai cu seama raze gamma. In timp ce aceaste radiatii migreaza din centrul spre exteriorul sferei solare, ele reactioneaza cu diferite elemente din interiorul soarelui si se transforma in radiatii cu energie mica. Soarele a produs in acest fel energie timp de aproximativ 5 miliarde de ani, si va continua sa faca la fel pentru inca 4-5 miliarde. Cum este transportata energia pe Pamant Pamantul se roteste in jurul soarelui la o distanta de aproximativ 150 milioane de km. Radiatiile se extind la viteza de 300.000 de km pe sec, viteza luminii. Timpul necesar pentru a ajunge pe Pamant este de aproximativ 8 min.Energia solara este energia radianta produsa n Soare ca rezultat al reactiilor de fuziune nucleara. Ea este transmisa pe Pamnt prin spatiu n cuante de energie numite fotoni, care interactioneaza cu atmosfera si suprafata Pamntului. Intensitatea radiatiei solare la marginea exterioara a atmosferei, cnd Pamntul se afla la distanta medie de Soare, este numita constanta solara, a carei valoare este de 1,37*106 ergs/sec/cm2 sau aproximativ 2 cal/min/cm2. Cu toate acestea, intensitatea nu este constanta; ea variaza cu aproximativ 0,2 procente n 30 de ani. Intensitatea energiei solare la suprafata Pamntului este mai mica dect constanta solara, datorita absorbtiei si difractiei energiei solare, cnd fotonii interactioneaza cu atmosfera.Intensitatea energiei solare n orice punct de pe Pamnt depinde ntr-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de ora, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solara care poate fi absorbita depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.Absorbtia naturala a energiei solare are loc n atmosfera, n oceane si n plante. Interactiunea dintre energia solara, oceane si atmosfera, de exemplu, produce vnt, care de secole a fost folosit pentru morile de vnt. Utilizarile moderne ale energiei eoliene presupun masini puternice, usoare, cu design aerodinamic, rezistente la orice conditii meteo, care atasate la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei retele de distributie locala sau regionala.Aproximativ 30% din energia solara care ajunge la marginea atmosferei este consumata n circuitul hidrologic, care produce ploi si energia potentiala a apei din izvoarele de munte si ruri. Puterea produsa de aceste ape curgatoare cnd trec prin turbinele moderne este numita energie hidroelectrica. Prin procesul de fotosinteza, energia solara contribuie la cresterea biomasei, care poate fi folosita drept combustibil incluznd lemnul si combustibilele fosile ce s-au format din plantele de mult disparute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot fi, de asemenea, extrase din biomasa.De asemenea, oceanele reprezinta o forma naturala de absorbtie a energiei. Ca rezultat al absorbtiei energiei solare n oceane si curenti oceanici, temperatura variaza cu cteva grade. n anumite locuri, aceste variatii verticale se apropie de 20C pe o distanta de cteva sute de metri. Cnd mase mari de apa au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevad ca un circuit de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatura mai mare si transfernd o cantitate mai mica de energie celei cu temperatura mai mica. Diferenta ntre aceste doua energii calorice se manifesta ca energie mecanica, putnd fi legata la un generator pentru a produce electricitate.Captarea directa a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate sa capteze energia, uneori prin focalizarea directa a razelor solare. Energia, odata captata, este folosita n procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. n procesele termice, energia solara este folosita pentru a ncalzi un gaz sau un lichid, care apoi este nmagazinat sau distribuit. n procesele fotovoltaice, energia solara este transformata direct n energie electrica, fara a folosi dispozitive mecanice intermediare. n procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care capteaza razele solare ntr-un receptor, unde caldura solara este transferata ntr-un fluid care pune n functiune un sistem de conversie a energiei electrice conventionale.n continuare vom prezenta cteva dintre aceste dispozitive de captare a energiei solare:A. Panourile solareFluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescuta datorita transferului de caldura. Energia transferata fluidului purtator este numita eficienta colectoare instantanee. Panourile solare au n general una sau mai multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de caldura si pentru a putea obtine o eficienta ct mai mare. n general, sunt capabile sa ncalzeasca lichidul colector pna la 82C cu un randament cuprins ntre 40 si 80%.Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru ncalzirea apei si a locuintelor. Acestea nlocuiesc acoperisurile locuintelor. n emisfera nordica, ele sunt orientate spre sud, n timp ce n emisfera sudica sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate panourile depinde de latitudinea la care se gaseste instalatia respectiva. n general, pentru dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt nclinate la un unghi egal cu latitudinea la care se aduna sau se scad 15 si sunt orientate spre sud respectiv nord.n plus, panourile solare folosite la ncalzirea apei sau a locuintelor prezinta pompe, senzori de temperatura, controllere automate care activeaza pompele si dispozitivul de stocare a energiei. Aerul sau chiar un lichid pot fi utilizate ca fluide n sistemul de ncalzire solara si un acumulator sau un rezervor cu apa, bine izolate, sunt folosite de obicei ca medii de stocare a caldurii. n anexa 1 este prezentata schema simplificata a unei locuinte care foloseste pentru ncalzire sau racire astfel de panouri solare.B. Captatoare de energiePentru aplicatii cum sunt aerul conditionat, centrale de energie si numeroase cereri de caldura, panourile solare nu pot furniza fluide colectoare la temperaturi suficient de mari pentru a fi eficiente. Ele pot fi folosite ca dispozitive de ncalzire n prima faza, dupa care temperatura fluidului este apoi crescuta prin mijloace conventionale de ncalzire. Alternativ, pot fi folosite colectoare mai complexe si mai scumpe. Acestea sunt dispozitivele care reflecta si focalizeaza razele solare incidente ntr-o zona mica de captare. Ca rezultat al acestei concentrari, intensitatea energiei solare este marita si temperatura care poate fi atinsa poate ajunge la cteva sute sau chiar cteva mi de grade Celsius. Aceasta captatoare trebuie sa se miste dupa cum se misca soarele, pentru a functiona eficient si dispozitivele utilizate se numesc heliostate.

Energia vntului (eoliana) O prima resursa energetica ce poate fi luata in discutie este cea eoliana, adica folosirea vntului, care este deja reprezentata printr-o tehnica de rutina, constituita de morile de vnt si o tehnica de vrf constituita de sistemele puse la dispozitie de noua tehnologie care ne permite sa realizam minicentrale eoliene de 1-10 MW. Aceste sisteme pot fi construite in numar mare. De paretea acestui tip de energie, omenirea, nu spera sa aiba in anul 2000 mai mult din totalul energiei produse. Este una din cele mai vechi surse de energie nepoluanta, o surs de energie rennoibila generata din puterea vntului.Vntul este rezultatul activitatii energetice a soarelui si se formeaza datorita ncalzirii neuniforme a suprafetei Pamntului. Fiecare ora pamntul primeste 1014 kWh de energie solara Circa 1-2% din energia solara se transforma n energie eoliana. Energia cinetica n vnt poate fi folosita sa intoarca turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine sunt capabile de a produce 5 MW de energie, desi aceste necesita o viteza de vnt de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 kilometri pe ora. Putine zone pe pamnt au aceste viteze de vnt, desi vnturi mai puternice se pot gasi la altitudine mai mare si n zone oceanice.Energie eolian este folosita destul de extensiv n ziua de astazi, si turbine noi de vnt se construiesc n toata lumea, energie eoliana fiind sursa de energie cu cea mai rapida crestere n ultimii ani. Capacitatea totala mondiala a turbinelor de vnt este 47.317 MW. Majoritatea turbinelor produc energie 25% din timp, acest numar crescnd iarna, cnd vnturile sunt mai puternice.Se crede ca potentialul tehnic mondial a energiei eoliene poate sa asigure de cinci ori mai multa energie dect este consumata acum. Acest nivel de utilizare a acestei surse ar necesita 12,7% din suprafata Pamntului (excluznd oceanele) sa fie acoperita de parcuri de turbine, nsemnnd ca terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vnt pe kilometru patrat.Situatia pe tara - ne aflam destul de departe de U.E. n domeniul energiei curate. n Europa exista 34 000 MW instalati n turbine eoliene, care produc aproximativ 70 TWh, n timp ce n Romnia sunt n funciune 900 kWDe asemenea, n ceea ce priveste energia eoliana, doar parcul industrial de la Ploiesti beneficiaza de energie electrica furnizata de turbina eoliana cu putere de 660 kW amplasata n apropiere.Locatia aleasa pentru montarea primei centrale eoliene din Romania a fost Parcul Industrial Ploiesti, zona identificata de meteorologi drept prielnica pentru o asemenea investitie. Pentru ca centrala sa poata functiona este nevoie ca ea sa fie amplasata intr-o zona unde bate vantul constant. Viteza minima a vantului care determina punerea in miscare a centralei este de 3,5 metri/secunda. In zona parcului industrial viteza medie a vantului calculata de meteorologi este de sapte metri/secunda. Aceasta viteza medie asigura functionarea centralei la 85-90% din capacitate. Daca viteza vantului depaseste 25 metri/secunda, centrala se opreste automat pentru a nu fi dereglata de furtuni sau alte fenomene meteorologice. Centrala eoliana are o putere instalata de 660 kW si produce uncurent electric de 690 V, care intra in sistemul national la 20 kV. Este de tip V66 Vestas si a fost proiectata de firma Asja Ambiente din Italia. Instalatia va fi legata la sistemului energetic al parcului, care asigura iluminatul public si necesarul de energie electrica pentru firmele din parc. Conducerea Parcului are in plan instalarea a inca doua centrale eoliene asemanatoare. Prima, care le precede pe cele doua, este de putere medie si se preteaza cel mai bine pentru harta vanturilor din acea zona. In proiect se mai afla montarea a 10 centrale pe Valea Doftanei, care vor asigura energia electrica pentru populatie. Costurile cu producerea energiei electrice cu ajutorul centralelor eoliene sunt situate la 75% din costurile necesare pentru producerea de curent electric prin metodele conventionale. Intretinerea instalatiilor nu costa prea mult (in jur de 4.500 euro), iar consumabilele trebuie schimbate o data la doi ani. Pana in 2012 se intentioneaza ca 8% din energia produsa in tara sa fie asigurata prin sistemele neconventionale. Procentul este mult mai mare in tari ca Germania - 22% - si Danemarca - 31%."

Energia geotermala

Potentialul caloric geotermic mondial este estimat la cca. 1013 tone echivalent carbun, dar el contribuie cu numai 0,05% la consumul mondial de energie. Temperatura solului creste cu 3o C la fiecare suta de metri in adncime, astfel inct la o mie de metri adncime am avea 30o C. Ne putem imagina centrale geotermice in care apa pompata de la adncimi de cca. 2000 m (in zonele mai calde) sa ne livreze vaporii (la cca. 300o C) necesari unor centrale de puteri mai mari de 1000 MW.Energia geotermala e o categorie particulare a energiei termice pe care o contine scoarta terestra. Cu cat se coboara mai adanc in interiorul scoartei terestre, temperatura creste si teoretic energia geotermala poate fi utilizata tot mai eficient.Este interesant de remarcat ca 99% din interiorul Pamantului se gaseste la o temperatura de peste 1000C, iar restul de 1% se gaseste la o temperatura de peste 100C. Aceste elemente sugereaza ca interiorul Pamntului reprezinta o sursa regenerabila de energie care merita toata atentia si care trebuie exploatata intr-o masura cat mai mare.Energia geotermala este utilizata la scara comerciala, incepand din jurul anilor 1920, cand a inceput sa fie utilizata in special caldura apelor geotermale, sau cea provenita din gheizere pentru incalzirea locuintelor sau a unor spatii comerciale. Din punct de vedere al potentialului termic, energia geotermala poate avea potential termic ridicat sau scazut. Energia geotermala cu potential termic ridicat este caracterizata prin nivelul ridicat al temperaturilor la care este disponibila si poate fi transformata direct in energie electrica sau termica.Energia electrica se obtine in prezent din energie geotermala, in centrale avand puteri electrice de 2050MW, care sunt instalate in tari ca: Filipine, Kenia, Rica, Islanda, SUA, Rusia. Energia geotermala de potential termic scazut este caracterizata prin nivelul relativ scazut al temperaturilor la care este disponibila si poate fi utilizata numai pentru incalzire, fiind imposibila conversia acesteia in energie electrica.Energia geotermala de acest tip este disponibila chiar la suprafata scoartei terestre fiind mult mai usor de exploatat decat energia geotermala cu potential termic ridicat, ceea ce reprezinta un avantaj.Exploatarea energiei geotermale cu potential termic scazut necesita echipamente speciale concepute pentru ridicarea temperaturii pana la un nivel care sa permita incalzirea si/sau prepararea apei calde, ceea ce reprezinta un dezavantaj fata de enrgia geotermala cu potential termic ridicat.Echipamentele mentionate poarta denumirea de pompe de caldura si au acelasi principiu de functionare ca al masinilor frigorifice, functionand cu energie electrica.In fiecare zi planeta noastra absoarbe energie solara pe care o inmagazineaza sub forma de calorii in sol. Aceasta rezerva gratuita este reaprovizionata in permanenta, deci inepuizabila.Captarea acestei energii termice si transformarea ei pentru utilizarea in incalzirea spatiilor interioare este posibila gratie unui generator termodinamic: pompa de caldura geotermica.Acest echipament prezinta performante foarte interesante deoarece pe timp de iarna pentru 1KWh de energie electrica consumata, pompa de caldura restituie intre 3 si 5 KWh de caldura in interiorul casei. O buna parte a energiei de incalzire este astfel asigurata de o energie gratuita, regenerabila si nepoluanta, preluata din terenul adiacent casei. Vara datorita reversibilitatii ciclului de functionare, acelasi echipament va extrage caldura din interior si o va injecta in sol.Pompele de caldura se utilizeaza in conditii ideale pentru case foarte bine izolate termic, cu o suprafata de teren adiacenta.Captarea caldurii geotermice pote fi facuta utilizand diferite metode, existand doua mari categorii de captori: orizontali si verticali (sonde geotermice).Astfel cu ajutorul Pompei de Caldura Geotermice, 1kw electric consumat pentru alimentarea compresorului este multiplicat si valorizat sub forma a 3 pana la 5 kw de caldura utila redata in casa prin intermediul instalatiei de incalzire. Captorii Orizontali ai sistemului de incalzire (montati in terenul adiacent casei) au nevoie de o suprafata minima necesara, aria de captare fiind in relatie proportionala cu suprafata interioara de incalzit.Odata captorii instalati, se astupa sapatura si circuitul de captare devine invizibil. Suprafata de teren de peste captori trebuie sa ramana libera de constructii, permeabila la apa de ploaie, zapada, razele soarelui si vant pentru regenerarea termica naturala a solului (nu se va pava cu dale de ciment sau asfalta). Buclele captoare, odata ingropate au o durabilitate de zeci de ani fara absolut nicio interventie ulterioara. Suprafata minima de teren adiacent constructiei pentru captarea caldurii geotermice este cuprinsa intre 100-180% din suprafata interioara de incalzit, in functie de puterea termica necesara pentru incalzire.Captarea verticala din panza freatica este facuta cu foraje de puturi de captare. Aceasta solutie presupune existenta unui debit de apa freatica minim suficient (si constant) de-a lungul anului, in special in perioada rece. Caldura este prelevata din apa freatica prezenta in sol, de obicei la o adancime de 10-20 m, acolo unde temperatura apei este constanta de-a lungul intregului an. Captarea din apa freatica presupune in prealabil un studiu preliminar de duritate a apei freatice din zona respectiva (in cazul unei circulatii in bucla deschisa). O alta tehnica utilizata este imersarea in puturile de captare a sondelor geotermice in bucla inchisa. Captarea verticala din panza de apa freatica presupune utilizarea unei Pompe de Caldura apa-apa Termeo. Instalatia interioara poate fi prin pardoseala, cu radiatoare, ventiloconvectoare sau orice alt sistem ce foloseste apa ca agent de incalzire.

Biomasa

Prin fotosinteza, invelisul vegetal al plantei produce o biomasa care corespunde unei energi apreciate la cca 31021 J/an. Fiind regenerabila, energia biomasei este (teoretic) inepuizabila, cu conditia ca omul sa nu grabeasca procesele de desertificare ale planetei. Din biomasa se pot optine combustibili (alcool, gaz metan, etc.), putndu-se folosi ca biomasa deseuri de lemn, trestie de zahar, deseuri de cereale, etc. Pentru a putea vorbi insa practic de biomasa ar trebui cultivate plante la care productia la hectar sa fie enorma (de ordinul 30-40 tone) iar continutul caloric sa fie de ordinul 4-5000 kcal/kg.Astzi, cercetrile se concentreaz pe conversia biomasei n alcool, care ar putea servi drept carburant pentru suplimentarea i chiar nlocuirea benzinei i a motorinei. Alte forme lichide de energie obinute din biomas ar fi uleiurile vegetale.

Metanolul produs prin distilarea lemnului i a deeurilor forestiere este considerat un carburant alternativ pentru transport i industrie, la preuri care ar putea concura cu cele ale combustibililor obinui din bitum i din lichefierea carbonului.

Etanolul ar fi un combustibil mai ieftin, dar problema mare este c utilizeaz resurse alimentare, cum sunt porumbul sau grul. Dac ns etanolul s-ar obine exclusiv din deeuri alimentare sau agricole, dei costurile sale de producie ar fi mai mari, efortul s-ar justifica pentru c se recicleaz deeurile.

La alcooli se adaug i biogazul, respectiv forma gazoas a biomasei. Acest gaz cu o putere caloric destul de slab, coninnd n principal metan, se obine din materii organice, precum apele uzate sau blegarul.

Lemnul este principala surs bio Exist o larg varietate de surse de biomas, printre care se numr copacii cu vitez mare de dezvoltare (plopul, salcia, eucaliptul), trestia de zahr, rapia, plantele erbacee cu rapiditate de cretere i diverse reziduuri cum sunt lemnul provenit din toaletarea copacilor i din construcii, paiele i tulpinele cerealelor, deeurile rezultate dup prelucrarea lemnului, deeurile de hrtie i uleiurile vegetale uzate.

Principala resurs de biomas o reprezint ns lemnul. Energia asociat biomasei forestiere ar putea s fie foarte profitabil noilor industrii, pentru c toat materia celulozic abandonat astzi (crengi, scoar de copac, trunchiuri, buteni) va fi transformat n produse energetice. Utilizarea biomasei forestiere n scopuri energetice duce la producerea de combustibili solizi sau lichizi care ar putea nlocui o bun parte din consumul actual de petrol, odat ce tehnologiile de conversie energetic se vor dovedi rentabile.

De asemenea, terenurile puin fertile, improprii culturilor agricole, vor fi folosite pentru culturi forestiere intensive, cu perioade de tiere o dat la 10 ani. Pe de alt parte, biomasa agricol (blegarul, reziduurile celulozice ale recoltelor, reziduurile de fructe i legume i apele reziduale din industria alimentar) poate produce etanol sau biogaz.

Spre deosebire de biomasa forestier, care este disponibil pe toat perioada anului, biomasa agricol nu este, de obicei, disponibil dect o dat pe an. Biogazul provenind din blegar poate nclzi locuinele; purificat i comprimat, el poate alimenta mainile agricole. Utilizarea deeurilor animale sau ale industriei alimentare poate diminua poluarea, minimiznd problemele eliminrii gunoaielor i furnizarea de energie.

Energia nucleara

Dintre toate solutiile enumerate, solutia primordiala pentru urmatorul secol va fi (probabil), energetica nucleara. Fizicienii au descoperit si au pus la dispozitia umanitatii doua categorii de fenomene cu ajutorul carora se pot obtine energie. Este vorba in primul rnd de fisiunea nucleara iar in al doilea rnd de fuziunea nucleara.

Energetica nucleara este o energetica curata pentru ca ea nu produce poluarea pe care o datoram altor tipuri de energetica, in special celei bazate pe carbune, petrol sau gaze, care produc cam de o mie de ori mai multa poluare dect o centrala nuclearoelectrica.

Fisiunea nucleara

In procesul de fisiune, nucleul, format din protoni si neutroni, capteaza un neutron, nucleul devenind instabil fisioneaza, adica se rupe in mai multe fragmente, cu degajarea unei mari cantitati de energie, energia furnizata de reactorii nucleari. Pna in prezent cunoastem doar doua nuclee fisionabile care pot fi folosite drept combustibil nuclear: uraniul-235 (se gaseste in natura) si plutoniul-239 (nu se gaseste in natura). In urma fisiunii, nucleul se sparge in doua fragmente de fisiune, 2-3 neutroni si radiatii ( si ). Daca neutronii rezultati din fisiune lovesc noi nuclee de uraniu, acestea fisioneaza la rndul lor, producndu-se fenomenul pe care il numin ,,reactie in lant". Pentru ca procesul sa se automentina trebuie ca numarul neutronilor rezultati din noile acte de fisiune sa fie sa intreaca numarul neutronilor initiali. Cum neutronii care produc cu o mai mare probabilitate acte de fisiune sunt neutronii lenti, iar fisiunea uraniului rezulta neutroni rapizi, trebuie ca neutronii rapizi rezultati din fisiune sa fie incetiniti (sau ,,moderati"), proces care se realizeaza prin trcerea neutronilor printr-un mediu care contine hidrogen sau carbon, dupa care neutronii, deveniti lenti, pot produce noi acte de fisiune, in urma carora se produc din nou 2-3 neutroni, care sunt la rndul lor incetiniti, apoi captati in nuclee de uraniu unde provoaca noi acte de fisiune si procesul se tot repeta.

Energia obtinuta prin procesul de fisiune este de peste 2 sute de megaelectronivolti (1 MeV= =1,610 -13 J). Cum intr-un reactor nuclear se produc miliarde de miliarde de asemenea acte de fisiune in fiecare zi (sau chiar in fiecare ceas), rezulta ca putem, in final, sa obtinem o mare cantitate de energie, asa cum obtinem in centralele nuclearo-electrice.

Pe linia construirea de centrale nuclearoelectrice s-a ajuns sa se construiasca reactori nucleari care sa functioneze numai cu uraniu natural si apa gra. Aceasta filiera (adoptata si de Romnia pentru centrala nucleara de la Cernavoda) ne conduce si din punct de vedere industrial si tehnologic la conditiile si solutiile cele mai avantajoase, intruct evita costisitoarea si complicata separare a izotopilor uraniului. Aceasta filiera nu asigura totusi, in momentul de fata dect 10% din energia nucleara furnizata omenirii.

Fuziunea nucleara

Prin fuziunea nucleara (fenomenul opus fisiunii) nucleele usoare se unesc, producndu-se nucee compuse, mai grele si energie. Astfel prin unirea (fuziunea) a doua nuclee de hidrogen se obtine deuteriu si energie; prin unirea a doi deutroni se obtine un neutron, un izotop al heliului si energie etc.

In natura reactiile nucleare cele mai obisnuite sunt cele de fuziune. Aceste reactii au loc in stele, protonii (materia prima) alcatuind peste 70% din materia constitutiva a universului. Prin asemenea procese de fuziune se nasc (in stele) nucleele mai grele, pornind de la protoni. Primul proces de acest tip a fost descoperit de Hans Bethe (ciclul carbon-azot oxigen) in urma caruia, atomii de carbon jucnd rolul de catalizator, din 4 nuclee de hidrogen usor se produce un atom al heliului.

Conditiile si in primul rnd temperatura corpurilor ceresti nu au putut fi realizate inca in laboratoare. Pe lnga temperaturile de sute de milioane de grade, ar fi necesar ca materia care fuzioneaza sa o izolam de peretii camerei, altfel s-ar evapora instantaneu. In momentul in care energetica bazata pe fuziune va intra in exploatare, problema energetica a omenirii va fi rezolvata pentru foarte multa vreme, intruct combustibilul folosit este hidrogenul, si Pamntul are suficienta apa.

1.3. Panourile fotovoltaice

Scurt istoricOamenii cercetau de mult posibilitatile de folosire a energiei solare, a apei si a vantului. Utilizarea energiei solare ca resursa eneregetica, a inceput inca din antichitate, unde cu ajutorul lentilelor si oglinzilor au captat acest tip de energie. Acestea erau panourile solare antice. Cu trecerea timpului insa resursele energetice fosile au inceput sa domine, iar resursele energetice alternative au devenit mai putin importante. Resursele energetice alternative au capatat iarasi importanta dupa ce omenirea s-a confruntat cu faptul ca resursele energetice fosile sunt limitate. Asa am inceput din nou sa ne orientam cu totii spre folosirea resurselor energetice alternative inepuizabile care include si folosirea panourilor fotovoltaice. Primele celule aveau 4% eficienta si au fost produse in anul 1950. Astazi in a treia generatie de panouri fotovoltaice, celula contine o eficienta de 20% si se spera ca in cativa ani aceasta sa creasca.Celulele solare inainte erau folosite adesea pentru calculatoarele personale i pentru ceasuri.Ea mai este folosit pentru alimentarea sateliilor artificiali, a staiilor cosmice, outpost-uri indepartate.In zilele de azi panourile fotovoltaice au intrat in aproape toate domeniile si mediile sociale.Pretul variaza in functie de necesarul electric al incintei pentru care se monteaza sistemul, acesta poate asigura intre 20 si chiar 80% din necesarul de consum, pentru anumite perioade de timp.Reglementarile UE obliga tarile membre ca un procent semnificativ din energia produsa de acestea pana in anul 2012 sa fie prin mijloace alternative.Cresterea cantitatii de energie solara convertita in electricitate de un sistem de panouri solare poate fi crescuta in doua moduri: adaugi mai multe panouri sau cresti eficienta celulelor fotovoltaice. Cea de-a doua metoda preocupa oamenii de stiinta, care au reusit stabilirea unui nou record de eficienta: 40,8 %, cu 0,1 % mai mult decat recordul precedent stabilit cu doi ani in urma.n zonele tropicale aceasta cauzeaz arderea tufiiurilor, focul izbucnind datorita focalizrii razelor solare prin picturile de rou, care se conporta ca nite lentile optice. Grecii au utilizat energia solara nc din 400 .e.n. pentru aprinderea focului, folosind globuri de sticl pline cu ap. n 200 .e.n. ei si chinezii foloseau oglinzi concave n acest scop.Panourile fotovoltaice transform radiaia solar n energie electric. Un panou fotovoltaic este compus din mai multe celule solare legate n serie sau paralel. Randamentul unor asemenea panouri este cuprins ntre 8-20%, n funcie de gradul de absorbie a radiaiei solare. Eficiena destul de scazut a panourilor fotovoltaice actuale este n principal datorat faptului c din spectrul solar vizibil doar o mic parte de frecvene de und a radiaiilor luminoase sunt transformate n electricitate. Panourile fotovoltaice genereaz curent continuu, cu parametri variabili, inadecvai ncrcrii unor acumulatori. Din acest motiv este nevoie de un convertor care s transforme energia electric produs de panurile fotovoltaice n energie electric cu parametri bine determinai. Acest convertor are i diverse funcii de protecie a acumulatorilor i a panoului fotovoltaic. Un panou solar fotovoltaic spre deosebire de un panou solar termic transform energia luminoas din razele solare direct n energie electric. Componentele principale ale panoului solar reprezint celulele solare.Pentru a ndeplini condiiile impuse de producerea de energie electric, celulele solare se vor asambla n panouri solare utiliznd diverse materiale, ceea ce va asigura:1. protecie transparent mpotriva radiaiilor i intemperiilor1. legturi electrice robuste1. protecia celulelor solare rigide de aciuni mecanice1. protecia celulelor solare i a legturilor electrice de umiditate1. asigurare unei rciri corespunztoare a celulelor solare1. proteia mpotriva atingerii a elementelor componente conductoare de electricitate1. posibilitatea manipulrii i montrii uoareConstructia sistemelor fotovoltaice Un astfel de sistem este compus din:1. - panouri fotovoltaice pentru conectare la retea1. - invertor pentru divertare in retea1. -contor electric pentru a masura cantitatea de energie produsa si livrata in retea;

1. Construcia unui panou solar obinuit1. -Un geam (de cele mai multe ori geam securizat monostrat) de protecie pe faa expus la soare;1. -Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) n care se fixeaz celulele solare;1. -Celule solare monocristaline sau policristaline conectate ntre ele prin benzi de cositor;1. -Caserarea feei posterioare a panoului cu o folie stratificat din material plastic rezistent la intemperii fluorura de poliviniliden (Tedlar) i Polyester;

1. Sistemul clasic fotovoltaic insular-alcatuit din urmatoarele componente:1. -panouri fotovoltaice,1. -regulatorul de incarcare al bateriilor,1. -grupul de baterii de 12, 24 sau 48 V DC1. -invertor, ce tranforma curentul continuu DC in curent alternativ AC;

1. Se pot realiza sisteme ce pot diverta energia produsa(surplusul de energie ) in retea. Bateriile solare Radiatia solara mai are numeroase utilitati. Astfel, pe langa rolul foarte important pe care l-am amintit mai sus, acela de a ncalzi apa sau de a topi metalele, energia solara mai poate fi folosita si pentru producerea de energie. Aparatele care convertesc energia solara n energie electrica se numesc panouri solare. Pe aceste panouri solare se afla niste baterii solare sau fotocelule. Bateriile solare sunt niste instrumente electronice care utilizeaza fenomenul fotoelectric pentru producerea energiei electrice. ntr-o fotocelula se genereaza o tensiune mica, de aceea trebuie legate mai multe astfel de celule n serie, pentru ca bateria solara sa se poata folosi ca sursa de energie. Fotocelulele sunt niste placi subtiri din materiale semiconductoare, de obicei siliciu. Unele sunt facute din galiu, arseniu, care sunt tot semiconductoare. Astfel de celule au randamentul mai scazut, dar sunt functionale si la temperaturi ridicate si au avantajul ca sunt mai ieftine. De aceea se folosesc pentru alimentarea cu energie a satelitiilor, mai expusi radiatiei solare deoarece n spatiul cosmic nu exista strat de ozon care sa reduca cantitatea de radiatie solara, asa cum se ntampla pe Pamnt. Cei mai multi sateliti artificiali functioneaza cu ajutorul panourilor solare, asemenea calculatoarelor si a majoritatii ceasurilor cu quartz.Energia solara poate fi folosita de masini, ca o alternativa la combustibilii fosili, deoarece energia solara este o sursa de energie relativ ieftina, n comparatie cu combustibilii fosili, si pe deasupra are avantajul ca este si mai putin poluanta, astfel se evita distrugerea stratului de ozon.Drept urmare, englezii au facut si ei un experiment. Avionul Solar Challenger a zburat peste Canalul Mnecii avnd o singura sursa de energie si anume radiatia solara. Panourile solare care i acopereau aripile generau suficient curent electric pentru a roti elicea cu turatie corespunzatoare.Avantajele energiei solare sunt nenumarate, spre deosebire de dezavantaje, care sunt costurile panourilor solare si mai precis a pilelor fotoelectrice.Astfel, n locurile mai greu accesibile, se utilizeaza pilele fotoelectrice pentru furnizarea curentului electric n gospodarii. O parte din energia solara captata n timpul zilei este ncarcata n niste acumulatori, astfel ca energia electrica nu se ntrerupe odata cu lasarea serii, cnd razele solare nu mai ajung pe pamnt datorita alternantei zi-noapte.Bateriile soalare mai au avantajul ca ofera o siguranta mare. Odata ce sunt montate, ele nu prea necesita revizie tehnica deoarece nu exista nimic mecanic n componenta lor, si astfel nu exista nici forte de frecare care sa uzeze metalele. n Marea Britanie si n alte parti ale lumii se utilizeaza bateriile solare pentru farurile fara personal. Aceste faruri folosesc acelasi principiu si sunt de ncredere.nca din anii 60 satelitii artificiali care graviteaza n jurul pamantului sunt alimentati de panouri solare. ncalzirea cu ajutorul radiatiei solare este primul pas n utilizarea energiei solare pe scara larga. Urmatorul pas este proiectul inginerului american Peter Glaser. Acesta consta n utilizarea unor panourisolare n spatiu pentru captarea energei solare iar curentul electric sa fie trimis pe Pamnt cu ajutorul microundelor. Avantajul acestui sistem este ca aceste panouri ar folosi toata radiatia solara furnizata de soare iar dezavantajul ar fi ca microundele care transporta energia eletrica pe Pamnt ar ucide orice fiinta vie care s-ar intersecta cu raza de microunde.Att timp ct mai exista combustibilii fosili, folosirea energiei solare este limitata deoarece panourile solare necesare captarii energiei solare ocupa un spatiu destul de ntins n comparatie cu echipamentele care folosesc energie electrica furnizata de combustibilii fosili. Avantajele utilizarii panourilor fotovoltaice Avantajul este reprezentat in primul rand de posibilitatea asigurarii energiei electrice in locatii izolate care nu au acces la reteaua de furnizare energie electrica.1. Un astfel de sistem este usor de instalat, nu necesita cunostinte speciale in domeniu energetic, intretinerea panourilor este facila acestea nu necesita decat curatarea de impuritatile ce se ataseaza pe suprafata acestora.1. Durata medie de utilizare a acestor panouri este de 20-25 ani, singura componenta care necesita o atentie mai sporita si a carei durata de viata este mai scurta in cazul sistemelor insulare sunt bateriile.1. Un alt avantaj considerabil al acestor sisteme este ca se pot extinde in cazul aparitiei unor consumatori electrici suplimentari.Capitolul 2. Aplicaii ale surselor de energie regenerabil2.1. Panourile fotovoltaice - aplicaii individuale pentru producerea de energie electric [ electronica asociat (controller), acumulatori i invertoare]CONTROLER ELECTRONIC SR 500Controlerul electronic SR 500 este echipamentul electric principal cu ajutorul caruia se realizeaza automatizarea panourilor solare numai pentru apa calda menajera. Controlerul eletronic este un sistem cu microprocesoare la care datele de intrare sunt semnalele de la senzorul de temperatura si de la senzorul de nivel.Controlerul electronic afiseaza temperatura si nivelul apei din boiler. Semnalele de iesire ale controlerului sunt materializate in tensiuni electrice de alimentare pentru o rezistenta electrica care poate fi montata pe boiler si pentru o electrovane cu 3 cai care comanda coborarea apei calde la locul de consum sau comanda umplerea cu apa rece a boilerului.Toate functiile controlerului sunt presetate de catre fabricant si acestea sunt active la de la prima punere in functiune, nici o functie nu poate fi modificata, dezactivata sau anulata.Tensiunea electrica de alimentare este de 220 230 V.Controlerul electonic este compus din: Blocul de comanda si control echipat cu display Senzor de temperatura si de nivel Electrovana cu 3 caiACUMULATORI SOLARI Sistemele fotovoltaice, eoliene sau hibride independente necesita dispositive speciale pentru stocarea energiei pentru a fi utilizata atunci cind generatorul nu produce sau produce sub nivelul consumului. Cele mai la indemina dispozitive de stocare a energiei sunt bateriile de acumulatori, care au rolul de a inmagazina energia electrica produsa atunci cind sursa de energie a generatorului (iradianta solara, viteza vintul) este disponibila si de a o reda pentru a fi utilizata pe timpul noptii sau atunci cand viteza vintului este sub limita de functionare a turbinelor eoliene. Bateriile de acumulatori pentru sisteme fotovoltaice, eoliene sau hibride sunt de constructie speciala, fara intretinere si suporta un numar mare de cicluri de incarcare-descarcare. Cele mai utilizate tipuri de baterii de acumulatori in sistemele fotovoltaice, eoliene sau hibride independente sunt bateriile plumb-acid. Mai nou au fost dezvoltate baterii cu Li-Ion si nichel - cadmiu (Ni-Cd) pentru capacitati mari, dar preturile lor sunt deocamdata destul de mari si algoritmii controlerelor de incarcare ai invertoarelor de baterii nu sunt verificati suficient. Bateriile plumb-acid continua sa reprezinte principala optiune pentru stocarea energie, avind avantajul pretului si al disponibilitatii pe linga faptul ca pot elibera o cantitate foarte mare de energie intr-un interval foarte scurt de timp putind suporta curenti foarte mari. Bateriile plumb-acid utilizate in sistemele fotovoltaice, eoliene sau hibride sunt incapsulate si nu necesita completare cu apa si intretinere, supapa regulatoare (VLRA) realizind recombinarea oxigenului si a hidrogenului rezultati in urma reactiilor chimice de la nivelul anodului si catodului. Temperatura optima de functionare a unei bateri de acumulatori acid-plumb este 20C - 5C si influenteaza direct durata de viata a bateriei. In cazul in care bateriile de acumulatori functioneaza la temperaturi superioare acestui domeniu, durata de serviciu se reduce drastic, iar la temperaturi inferioare se reduce capacitatea. In afara intervalului optim de temperatura este necesara de asemenea, compensarea tensiunii de incarcare cu temperatura. Curentul de incarcare al unei baterii de acumulatori trebuie sa se incadreze in domeniul 10% pina la20% din capacitatea ei nominala. Bateriile plumb-acid au electrolitul din acid sulfuric diluat cu apa in stare lichida in bateriile clasice (electrolit lichid), retinut prin efectul capilar in separatoare din fibra de sticla sau silicat de bor (baterii AGM) sau retinut in Gel (baterii cu Gel). Bateriile AGM au separatoarele montate rigid, rezista foarte bine la socuri si vibratii, iar electrolitul nu se varsa nici daca bateriile sunt rasturnate. Pentru ca nu contin elemente care ingheata pot fi utilizate la temperaturi extrem de scazute. Desi din punct de vedere al electrolitului sunt similare cu bateriile cu gel, bateriile AGM apartinind clasei lichid, iar tensiunea si algoritmul de incarcare sunt aceleasi ca si pentru bateriile clasice. Bateriile cu Gel au electrolitul sub forma unei mase viscoase si imobile avind acidul sulfuric retinut in Gel. Pot fi instalate in orice pozitie, au rezistenta mare la temperaturi scazute, socuri si vibratii, dar necesita tensiuni de incarcare mai mici decit in cazul bateriilor din clasa lichid si de asemenea nu necesita incarcare de egalizare. Dimensionarea corecta a capacitatii pentru o baterie de acumulatori se face in functie de puterea nominala a consumatorilor si de diagrama de consum pe intervale orare. Durata de viata a unei bateri de acumulatori este dependenta de adincimea de descarcare si de temperatura de lucru. In functie de capacitatea si tipul bateriei de acumulatori se aleg controlerele de incarcare si/sau invertoarele de baterii. Trebuie retinut ca utilizarea unui controller de incarcare sau invertor de baterii impropriu poate duce la reducerea capacitatii bateriei de acumulatori si a duratei de viata a acesteia sau chiar la distrugerea ei.INVERTOARE DE BATERII Invertoarele de baterii sunt de regula unidirectionale si asigura conversia energiei de curent continuu de la bornele acumulatorilor in energie de curent alternativ pentru alimentarea consumatorilor. Invertoarele de baterii bidirectionale sunt utilizate in sistemele fotovoltaice de tip magistrala de curent alternativ si asigura, pe linga conversia energiei de curent continuu stocata in acumulatori in energie de curent alternativ, si controlul tensiunii si al curentului de incarcare al bateriilor. Ele sunt recomandate pentru sistemele monofazate si trifazate cu puteri mai mari de 2 kilowati. Pe piata exista trei categorii mari de invertoare de baterii, invertoarele de baterii clasice, invertoare de baterii cu incarcator incorporat si invertoare de baterii cu sincronizare la reteaua electrica. Cele mai simple sunt invertoarele clasice care sunt destinate alimentarii unor consumatori de curent alternativ de la o baterie de acumulatori si in functie forma tensiunii si curentului de isire pot fi cu unda pura sau cu unda modificata. Odata cu dezvoltarea sectorului energiei alternative au aparut invertoarele de baterii cu incarcator incorporat avind o eficienta imbunatatita si functii noi precum incarcarea bateriei de acumulatori, pornirea automata a unui generator, functie de bypass, etc. Cele mai performate invertoare de baterii sunt prevazute cu algoritm de sincronizare cu reteaua electrica si pot fi utilizate atit pentru a genera energie in retea cit si pentru a functiona ca sisteme de alimentare independente. Alegerea corecta a invertoarelor de baterii se face in functie de tensiunea bateriei de acumulatori, tensiunea si puterea maxima a consumatorilor, tipul acestora, regimul de lucru. Daca vinzatorul nu este in masura sa va ofere date cu privire la protectia bateriei de acumulatori la supradescarcare va recomandam sa nu achizitionati asemenea echipamente pentru ca veti fi nevoiti ulterior sa le inlocuiti prematur acumulatorii. Tehnosat furnizeaza invertoare de baterii fabricate deSMA Solar Technology AG,OutBack Power Technologies,Schneider Electric,Victron Energy,Steca Elektronik GmbHsi alti producatorii de renume mondial.INVERTOARE DE RETEA Conversia energiei electrice de curent continuu nestabilizata generata de panourile fotovoltaice in energie electrica de curent alternativ, se realizeaza cu echipamente electronice speciale numite invertoare de retea. Energie obtinuta la iesirea lor este injectata integral in sistemul energetic national sau in magistrala de curent alternativ a sistemelor fotovoltaice independente. In functie de puterea de intrare si iesire, plaja tensiunii si curentului de intrare, numarul de faze ale retelei electrice, existenta separari galvanice intre intrarea de current continuu si iesirea de curent alternativ, etc, sunt disponibile o mare varietate de invertoare de retea. Cele mai performante invertoare de retea au eficienta de pina la 98%, sunt construite fara transformatoare si sunt prevazute cu algoritm de determinare si urmarire a punctului de putere maxima. Invertoarele de retea se sincronizeaza la frecventa retelei si nu functioneaza decit daca sunt conectate la un sistem de tip SEN (sistem energetic national). In cazul intreruperii legaturii la SEN, invertoarele de retea se opresc automat pentru a preveni defazajele care pot aparea intre frecventa lor si a retelei la refacerea legaturii cu aceasta. Pentru obtinerea unor randamente de peste 95 % se recomanda consultarea unui specialist care va optimiza performantele sistemului prin alegerea unui invertor de retea care sa se incadreze in intervalul de variatie al parametriilor de iesire ai generatorului fotovoltaic si sa aiba puterea de iesire cit mai apropiata de valoarea nominala a generatorului. Alegerea incorecta a invertoarelor de retea poate conduce la deteriorarea acestora ca urmare a depasirii tensiunii maxime de intrare sau la functionarea cu eficienta scazuta din cauza supradimensionarii puterii de intrare. Tehnosat integreaza in centralele fotoelectrice furnizate invertoare de retea fabricate deSMA Solar Technology AG,Power One,Schneider Electric,Danfoss Solar Inverters,Steca Elektronik GmbHsi alti producatorii de renume mondial. ECHIPAMENTE ELECTRICE Tehnosatare relatii comerciale directe cu marii furnizori de echipamente si aparataj electric de joasa si medie tensiune Schneider Electric si Eaton, produsele livrate beneficiind de servicii complete de garantie si post garantie din partea fabricantilor. Schneider Electriceste specialistul global in managementul energiei si ofera solutii integrate de a face energia sigura, fiabila, eficienta si productiva pentru pietele de energie si infrastructura, industrie, centre de date si retele, cladiri industriale si locuinte. Eatoneste unul dintre cei mai importanti producatori mondiali de echipamente electrice de joasa tensiune si de solutii de automatizare, care include intre brand-urile sale nume cunoscute precum Moeller, Holeck, Westinghouse, Cutler Hammer, etc. Principalele produse livrate de Tehnosat sunt: surse neintreruptibile de putere (UPS), sigurante si intrerupatoare automate, separatoare, intreruptoare, protectii diferentiale, sisteme de comutare automata, grupuri electrogene, filtre pasive si active de compensare a armonicilor, aparatura de comanda si semnalizare, etc Tehnosat ofera solutii personalizate in functie de necesarul de energie electrica si de cerintele specifice fiecarei aplicatii.2.2. CentraIe eoliene de mare putere ( integrarea n reeaua electric, sistemul public de transport i distribuie al energiei electrice) Turbinele eoliene sunt de regul localizate n zone rurale sau montane, unde conexiunea la cea mai apropiat substaie electric poate fi slab, iar cererea de electricitate la nivel local poate fi mult mai mic dect capacitatea de producie a centralei. O modalitate pentru definire triei reelei elecrice de transport este prin nivelul de defect, care este o msur a curentului ce va curge cnd intervine o defectare a reelei. La capatul unui circuit electric lung, nivelul de defect este mult mai redus dect n centrul unei reele interconectate, de exemplu ntr-un ora sau un centru industrial. La un nivel de defect redus, impactul turbinelor eoliene poate fi suficient de mare pentru a disturba ceilali consumatori locali. Din acest motiv, n unele cazuri, este necesar ntrirea reelei, sau conectarea reelei la o tensiune mai nalt sau ntr-o zon mai ndeprtat unde reeaua este ntrit. Acest lucru va duce la creterea costurilor. Sistemele de tensiune nalt, cum sunt sistemele de transport de 400 kV sau 275 kV, au niveluri de defect ridicate. n general, cu ct tensiunea este mai sczut cu att sistemul va fi mai slab. Sistemele de transport a energiei electrice din zonele rurale pentru majoritatea statelor UE sunt de 132, 33, si 11 kV. Sistemul de 11 kV este cel mai extins, dar este puin probabil s sprijine mai mult de unu pn la trei MW. Termenul de Furnizor Public de Energie Electric (FPE) este folosit pentru operatorii reelei electrice locale (n cele mai multe cazuri este sinonimul pentru CER, sau Companiile Electrice Regionale). FPE este responsabil de funcionarea sigur i economic a sistemului propriu i are obligaia de a menine calitatea satisfctoare de aprovizionare a utilizatorilor sistemului su, dar nu este neaprat cumprtor de electricitatea produs de turbinele eoliene. FPE ar trebui s fie averizai cu privire la sistemul de energie eolian propus de la un stadiu incipient. Inginerii FPE vor efectua studii iniiale pentru evaluarea tehnic a fezabilitii proiectului i vor putea mai apoi s fac o ofert de pre pentru costul conectrii, n urma creia se va decide dac proiectul va continua sau nu (FPE pot percepe taxe pentru acest serviciu). Costurile vor depinde de mrimea dezvoltrii, distana pn la cel mai apropiat punct de conectare, i tensiunea de conectare. Acest ultim punct poate fi cel mai important, deorece costurile de conectare pentru proiecte mici aflate la distan fa de sistem, pot face proiectul ineficient din punct de vedere economic. Se recomand determinarea acestui fapt nainte de extinderea eforturilor, n faza incipient a proiectului. n zonele rurale sau muntoase, este de preferat ca cel mai apropiat punct al reelei electrice s fie la o linie suprateran, i nu subteran. Aici se pot gsi un anumit numr de stlpi electrici sau piloni care i vor ajuta pe inginerii FPE s localizeze terenul de interes pe harta sistemului lor, i vor putea apoi s defineasc tensiunea liniei electrice. Orice linie electric aerian cu dou fire este n sistem monofazat i necesit n mod normal ntrire dac se dorete instalarea de generatoare. Proiectarea conectrii la reea Proiectarea corect din punct de vedere tehnico-economic a sistemului electric de colectare pentru o central electric i conectarea sa la reeaua electric este un proces de optimizare a mai muli parametrii i necesit experien extins din partea proiectantului/inginerului, ct i disponibilitatea sistemelor mederne de calcul pentru a gsii cu uurin soluia cea mai bun. n acest stadiu trebuiesc considerate o serie de aspecte: Tensiunea de conectare; aceasta are un efect major asupra costurilor de conectare. De exemplu, construirea unei linii noi de 33 kV va costa considerabil mai mult dect conectarea la o linie existent de 11 kV; totui construcia unei linii noi de 11 kV poate costa mai mult dect cea a uneia de 33 kV, pentru aceeai producie de energie eolian. Distribuia tensiunii n cadrul centralei eoliene. Aezarea transformatoarelor i a turbinelor eoliene. mpmntarea; instalaia electric trebuie mpmntat adecvat pentru a nu se aduce vreun prejudiciu oamenilor sau echipamentului n timpul defectrilor electrice sau loviturilor de trznet, i pentru ndeplinirea reglementrilor furnizrii de energie electric i a securitii muncii. Aceasta este o problem complex i nu trebuie neglijat. Protecia; echipamentul trebuie prevzut astfel nct s asigure deconectarea automat a turbinei cnd se ivete un defect n reea. n mod similar, reeaua trebuie protejat de efectele de defectare a turbinei eoliene. Contorizarea; Curentul electric este contorizat la punctul de conectare n reeaua local. Contoarele sunt necesare att pentru puterea exportat ct i cea importat (care poate aprea n condiii de vnt foarte sczut) i pentru puterea reactiv. Precizia de msurare i costurile cresc proporional cu dimensiunea parcului eolian. De obicei, aspectul general al parcului eolian se bazeaz pe optimizarea produciei parcului n ceea ce privete locaia turbinelor individuale i accesibilitatea acestora adic infrastructura. Contribuia scurt-circuitului n reea este un parametru important i n funcie de disponibilitatea i evaluarea echipamentelor electrice transformatoare, cabluri, unitile inelului principal, ntreruptoare etc. se alege o soluie care ndeplinete cerinele electrice de proiectere de baz i se verific prin calcule de curent de defect. n cele din urm, se evalueaz pierderile totale pe durata de via i valoarea actual net, pentru a vedea dac utilizarea de echipamente cu pierderi mai reduse poate fi justificat din punct de vedere economic. Calculul pierderilor se bazeaz pe profilul produciei parcului eolian, calculat din parametrii care descriu vntul parametrii distribuiei Weibull - i curba de putere a turbinelor eoliene n cauz.

BibliografieManual Surse regenerabile de energie, Dr. Charalambos Malamatenios , Bucuresti 2012www.tehnosat.rohttp://www.enereco.go.ro/