Sistem Fotovoltaic Pentru Alimentare Alternativa a Unei Resedinte Individuale

Cuprins

Lista figurilor ……………………………………………………………………………………………………….. 9

Lista acronimelor …………………………………………………………………………………………………. 11

Introducere ………………………………………………………………………………………………………….. 13

1. Celule fotovoltaice …………………………………………………………………………………………….. 15

1.1 Radiația solară și energia acesteia ……………………………………………………………….

1.2 Efectul fotovoltaic …………………………………………………………………………..

1.3 Celule solare …………………………………………………………………………………….

1.3.1 Principiul fizic …………………………………………………………………….

1.3.2 Schema echivalentă. Rezistențele SERIE și ȘUNT ………………..

1.3.4 Eficiența conversiei celulelor solare ………………………………………

1.3.5 Clasificarea celulelor solare ………………………………………………….

2. Panouri fotovoltaice………………………………………………………………………….

2.1 Tipuri și caracteristici ………………………………………………………………………….

2.1.1 Tipuri uzuale de panouri solare ……………………………………………

2.1.2 Caracteristici tehnice ale panoului solar ………………………………………..

2.2 Cum se grupează celulele fotovoltaice? …………………………………………….

2.3 Evoluția temporală a intensității radiației solare ………………………………………

2.4 Orientarea panourilor fotovoltaice pentru creșterea eficienței ………………………

2.5 Construcția panoului solar ………………………………………………………………………

3. Sisteme de stocare a energiei, de control al încărcării și de distribuție a energiei stocate ……………………………………………………………………………………………………………..

3.1 Introducere …………………………………………………………………………….

3.1.1 Invertoare DC/AC ………………………………………………………..

3.1.2 Controller de încărcare a bateriei ……………………………………………………………..

3.1.3 Bateria de acumulatori ……………………………………

3.2 Proiectarea instalației fotovoltaice ……………………………………………………………..

4. Sisteme de alimentare a unei reședințe cu energie solară cu raport optim performanță​/preț

…………………………………………………………………………………………………………………………

5. Plan de afaceri pentru o firmă de proiectare și instalare a sistemelor de alimentare cu energie solară a reședințelor individuale…………………………………………………………….

Concluzii …………………………………………………………………………………………………………..

Bibliografie ……………………………………………………………………………………………………….

Lista de figuri

Figura 1.1 Propagarea radiației solare …………………………………………………………………………….

Figura 1.2 Iradierea solară ……………………………………………………………………………………………

Figura 1.3 O joncțiune semiconductoare p-n iluminată …………………………………………………….

Figura 1.4 O celulă solară tipică ……………………………………………………………………………………

Figura 1.5 Caracteristica I(V) a unei celule fotovoltaice …………………………………………………..

Figura 1.6 Parametrii celulei pe caracteristica I(V) la iluminare ………………………………………..

Figura 1.7 Circuitul echivalent ideal ………………………………………………………………………………

Figura 1.8 Circuitul echivalent cu pierderi ………………………………………………………………………

Figura 1.9 Influența rezistențelor RS și RP ……………………………………………………………………….

Figura 1.10 Schema echivalentă a unei celule solare ………………………………………………………..

Figura 1.11 Caracteristica curent-tensiune a unei celule solare pentru diverse valori ale

rezistențelor serie și rezistenței șunt ……………………………………………………………………………….

Figura 1.12 Randamentul de conversie al celulelor solare în funcție de lărgimea benzii

interzise a semiconductorilor pentru diverse nivele de iradianță …………………………………………

Figura 1.13 Indicii de refracție ai Si și GaAs la diverse lungimi de undă ……………………………..

Figura 2.1 Panou solar policristalin …………………………………………………………………………………

Figura 2.2 Panou solar monocristalin ………………………………………………………………………………

Figura 2.3 Panou solar pe bază de siliciu amorf ………………………………………………………………..

Figura 2.4 Gruparea în serie a celulelor solare ………………………………………………………………….

Figura 2.5 Gruparea în paralel a celulelor solare ……………………………………………………………….

Figura 2.6 Mișcarea de revoluție a Pământului …………………………………………………………………

Figura 2.7 Proiecția semiaxei polare pe ecliptică(vedere laterală) ……………………………………….

Figura 2.8 Proiecția semiaxei polare pe ecliptică(vedere de sus) …………………………………………

Figura 2.9 Semiaxa polară în coordonate carteziene ………………………………………………………….

Figura 2.10 Rotația unui punct de pe suprafața terestră în planul latitudinii …………………………..

Figura 2.11 Rotația unui punct terestru văzută din plan lateral ……………………………………………..

Figura 2.12 Axele Ou, Ov și On în sistemul(x,y,z) ………………………………………………………………..

Figura 2.13 Rotația Pământului în sistemul legat de ecliptică(x,y,z) ……………………………………..

Figura 2.14 Definirea unghiurilor zenit, elevație și azimut …………………………………………………..

Figura 2.15Orientarea unui panou și unghiurile asociate ……………………………………………………..

Figura 2.16 Sistem de orientare automată a panoului solar …………………………………………………

Figura 2.17 Cartușul lateral detașabil ……………………………………………………………………………….

Figura 3.1 Invertor solar DC/AC ………………………………………………………………………………………

Figura 3.2 Conectarea controller-ului de încărcare baterii …………………………………………………..

Figura 3.3 Principiu funcționare baterie …………………………………………………………………………..

Lista acronimelor

AR – antireflectant

MIS – metal-izolator-semiconductor

Si – siliciu

GaAs – arseniură de galiu

InPCdSe – fosfură de indiu, cadmiu, seleniu

CdTe – telurură de cadmiu

CdSe – seleniură de cadmiu

CuInSe – seleniură de indiu, cupru

SC – scurtcircuit

OC – mers în gol

MPP – punctul de putere maximă

MPPT – Maximum Power Point Tracking – urmărirea punctului de putere maximă

PWM – Pulse-width modulation – cu modulație în impuls

Introducere

În această lucrare am abordat domeniul energetic, mai exact producerea energiei electrice cu ajutorul panourilor fotovoltaice

CAPITOLUL I

Celule fotovoltaice

1.1. Radiația solară și energia acesteia

Soarele reprezintă o sursă urișă de energie, fiind o stea alcătuită dintr-o masă incandescentă și având un volum de 1.300.000 de ori mai mare decât cel al pământului. Acesta este caracterizat de fuziuni nucleare permanente care transformă hidrogenul în heliu și produce energie.

Suprafața soarelui, având o temperatură de aproximativ 5.500 °C iradiază în spațiu energie sub forma undelor electromagnetice cu o lungime de undă cuprinsă între 0,2 și 3 microni, care se propagă cu viteza luminii. Radiația aceasta este aproape fixă, iar fizicienii o numesc „cosntantă solară”.

Această constantă solară se definește drept cantitatea de energie ajunsă pe unitatea de suprafață care este expusă luminii solare, fiind calculată în afara atmosferei terestre.

Conform unor măsurători recente, valoarea acestei constante solare este de 1363 W/m². Soarele emite o radiație care cuprinde întregul spectru electromagnetic, de la raze gama, la undele radio.

Se pot identifica diferite benzi de lungime de undă cu caracteristici diferite:

ultraviolete (UV): sunt raze de la 0,1 la 0,38 µm. Acestea reprezintă o mică parte a spectrului solar, fiind în mare parte blocate de oxigenul și de ozonul din atmosfera terestră.

vizibile(VIS): sunt raze de la 0,38 la 0,78 µm. Acestea reprezintă aproximativ 46% din radiația totală și partea aceasta poate fi percepută de ochiul uman.

infraroșii (IR): sunt raze de la 0,78 la 1 µm. Acestea reprezintă aproximativ 49% din radiația totală și pe care noi le percepem sub formă de căldură.

Energia solară ajunsă la suprafața pământului este reprezentată în proporție de 90% de lungimi de undă cuprinse între 0,28 și 1 µm.

Radiațiile solare pierd o parte din propria energie prin absorbția și dispersia în atmosferă, astfel încât, se pot înregistra niște valori maxime ale radiației solare, pe pământ și pe suprafețe perpendiculare pe soare, de aproximativ 1000 W/m² (când cerul este senin) și 100-150 W/m² (când cerul este acoperit).

Radiația directă reprezintă partea de radiație care ajunge pe suprafața pământului, iar radiația difuză reprezintă partea reflectată și absorbită.

Figura 1.1 Propagarea radiației solare

Iradierea anuală reprezintă cantitatea de energie solară care în timpul unui an nu poate fi captată de o suprafață unitară îndreptată spre sud. Valoarea iradierii anuale depinde de mulți factori, cel mai important factor fiind latitudinea locului în care este efectuată instalare

Radiația solară atinge valori maxime constante tot anul, în localitățile în care razele solare ajung cu o înclinație apropiată de 90º.

Energia solară care poate fi utilizată în mod natural se reduce și este mai mare în perioada estivală, odată cu creșterea latitudinii și, prin urmare, odată cu reducerea unghiului de înclinație a razelor solare.

Figura 1.2 Iradierea solară

1.2. Efectul fotovoltaic

Efectul fotovoltaic a fost descoperit de către fizicianul francez Alexandre Edmond Becquerel în anul 1839. Bequerel a descoperit că anumite materiale pot produce cantități mici de curent

electric când sunt expuse la lumină. În 1905, Albert Einstein a descris natura luminii și efectul

fotovoltaic pe care se bazează tehnologia fotovoltaică, lucru pentru care a primit mai târziu premiul

Nobel pentru fizică.

Efectul fotovoltaic reprezintă procesul fizic prin care energia radiației luminoase este transformată direct în energie electrică. Reliefarea acestui efect în semiconductori solicită existența unei bariere de potențial, deci a unui câmp electric capabil să separe cele două tipuri de purtători de neechilibru, electroni și goluri, fotogenerați prin acțiunea fotonilor. Deci acest efect poate fi observat în joncțiuni p – n (homo sau hetero), la contactul metal- semiconductor.

Pentru a putea observa efectul fotovoltaic se cere ca energia fotonilor incidenți să fie mai mare sau egală cu lărgimea benzii interzise a semiconductorului. În cazul acesta, prin acțiunea fotonilor asupra uneia sau alteia din regiunile care formează joncțiunea p – n, sau chiar a ambelor regiuni simultan, sunt fotogenerați purtători de neechilibru.

Din cauza polarizării electrice care se produce sub acțiunea luminii, apare o tensiune electromotoare, care poate genera curent electric într-un circuit închis.

Dispozitivele care funcționează pe baza acestui fenomen, se numesc celule electrice solare sau celule fotovoltaice. Pentru a putea furniza o putere electrică rezonabilă, aceste celule fotovoltaice nu funcționează individual ci trebuie legate în serie, într-un număr mai mare, rezultând astfel panouri fotovoltaice sau panouri electrice solare.

În figura 1.1 este prezentat un experiment ce scoate în evidență procesele din interiorul unei joncțiuni p – n, sub acțiunea luminii sau în absența ei.

Dacă se pun în contact două placuțe semiconductoare diferite, de tip n, respectiv p, în ambele părți ale suprafeței lor de contact va apare un câmp electric ce va determina separarea perechilor „electron-gol” în așa numita regiune de sarcină spațială. Acest câmp electric de contact, este dirijat de la placuța n spre cea p.

Se observă sarcinile electrice apărute la iluminare((+) și (-)), câmpul electric și potențialul în apropierea joncțiunii. Diferența de potențial dintre cei doi electrozi va determina forța foto-electromotoare a celulei pn.

Dacă se vor conecta electrozii între ei, într-un circuit închis, prin acest circuit va trece curent electric pe toată perioada cât celula este supusă acțiunii luminii.

Figura 1.3 O joncțiune semiconductoare p-n iluminată

1.3. Celule solare

Primele celule solare au fost realizate în anul 1954 de catre Bell Laboratories, randamentul lor fiind de numai 4,5%. Acestea au evoluat și au fost dezvoltate noi tehnologii, ajungându-se astăzi la randamente de peste 45%, pentru celulele multistrat.

Figura 1.4 O celulă solară tipică

1.3.1 Principiul fizic

O celulă solară este alcătuită din două sau mai multe straturi de material semiconductor. Ca semiconductoare se utilizează siliciu, germaniu și seleniu. Grosimea acestor straturi este cuprinsă între 0,001 și 0,5 mm, fiind dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma joncțiuni p și n. Adâncimea de formare a joncțiunii p – n este mai mare de 3 μm, astfel încât stratul p să fie semitransparent pentru fotoni. Această joncțiune acționeză ca un câmp electric permanent. Când pătrunde lumina în această regiune a joncțiunii, fotonii incidenți produc un curent de purtători de sarcină, adică generează o tensiune electromotoare la contactele metalice ale celulei. Curentul acesta este direct proporțional cu iluminarea în momentul în care celula este pusă în scurtcircuit. Fotocurentul depinde de aria suprafeței fotosensibile, de rezistența de sarcină și de iluminare.

Cele mai raspândite celule solare sunt cele cu siliciu, aflate în faza de maturitate tehnologică și având un randament uzual de 15-20%. Grosimea stratului de siliciu este de aproximativ 0,5 mm, acesta fiind un strat transparent cu un rol antireflectorizant.

Funcționarea unei celule solare se bazează în exclusivitate pe efectul fotoelectric, ce implică apariția unui câmp electric într-o joncțiune semiconductoare, sub acțiunea luminii.

În funcție de modalitățile practice de realizare, evidențiem două modele fizice de bază în construcția celulelor solare:

a. regiunile p și n ale joncțiunii sunt dopate uniform, iar mobilitatea și timpul de viață ale purtătorilor minoritari sunt constante. În cazul acesta câmpul electric există numai în regiunea de sarcină spațială. Cazul acesta corespunde celulelor solare realizate prin epitaxie.

b. regiunile p și n ale joncțiunii sunt dopate neuniform. În cazul acesta va exista un câmp electric și în regiunile laterale p și n ale joncțiunii, iar mobilitatea și timpul de viață pot fi constante sau dependente de valorile acestui câmp. Cazul acesta este corespunzator situațiilor de interes practic al realizării celulelor solare prin difuzia impurităților în semiconductori.

Celulele solare furnizează energie la tensiuni și curenți de valori reduse, de aceea ele sunt, de regulă, conectate în serie și paralel, formând astfel panouri fotovoltaice.

Caracteristica I(V) la întuneric a celulei solare „ideale” (fără pierderi)(figura 1.5 a) se tratează pornind de la soluția simplificată a ecuațiilor Shockley, cunoscută drept „ecuația diodei ideale”: ,
unde I0 este curentul invers de saturație .

VT=k·T/q – potentialul termic; q=1,602×10-19C – sarcina electronului și k=1,381×10-23J/K – constanta Boltzmann.

La iluminarea celulei, în interiorul ei se generează curentul IL, cauzat de fotogenerarea purtătorilor de sarcină. Curentul de iluminare are un sens invers curentului de conducție directă al diodei, de aceea caracteristica I(V) se translatează cu IL, spre cadranul IV( figura 1.5 b).

Ecuația I(V) devine:

Figura 1.5 Caracteristica I(V) a unei celule fotovoltaice:

a) la întuneric b) la iluminare

Pe baza caracteristicii I(V) se definesc parametrii fundamentali ai celulei (figura 1.6):

Curentul de scurtcircuit, ISC: intersecția caracteristicii I(V) cu axa curentului.

Tensiunea de circuit deschis, VOC: intersecția caracteristicii I(V) cu axa tensiunii.

Puterea maximă, Pm, corespunde punctului la care are loc transferul maxim de putere către sarcină.

Factorul de umplere, FF, se definește ca raportul dintre Pm și o putere ipotetică, ISC ·VOC (puteri egale cu ariile punctate).

Eficiența de conversie, , se definește că raportul dintre puterea electrică maximă ce se poate obține la bornele celulei și puterea radiației incidente.

Figura 1.6 Parametrii celulei pe caracteristica I(V) la iluminare

Celula solară ideală se poate modela ca o diodă conectată în paralel cu sursa curentului de iluminare:

unde Gref=1kW/m2 este iradiația la AM 1.5, Tref=250C, ILref(A) este IL la Gref (din catalog) și Tref și α(A/K) este coeficientul de temperatură la scurtcircuit.

Figura 1.7 Circuitul echivalent ideal

Curentul diodei, , este dat de soluția simplificată a ecuațiilor Shockley, la care se adaugă factorul de formă al diodei, a (pentru dioda ideală, a=1):

Curentul I0 este dat de relația:

,

unde D – factorul de difuzie și εg – lățimea de bandă; la siliciu, εg=1,12eV. Ecuația celulei reale va fi I1=ID-IL, din care:

Celulele fotovoltaice reale prezintă elemente disipative ce se pot modela ca o rezistență paralel RP și o rezistență serie RS (figura 1.8). Pentru acest caz se obține relația I(V):

Figura 1.8 Circuitul echivalent cu pierderi

Pornind de la această ecuație, am trasat grafic caracteristicile I(V) și P(V) înainte și după introducerea elementelor rezistive RS și RP. (figura 1.9). Se observă aplatizarea curbelor (tensiunea maximă și puterea scad) față de modelul ideal.

Figura 1.9 Influența rezistențelor RS și RP.

1.3.2 Schema echivalentă. Rezistențele SERIE și ȘUNT

O descriere mai completă a unei celule solare trebuie să aibă în vedere influențele parazite care afectează funcționarea și anume:

rezistența serie datorată regiunilor p și n precum și contactelor, care duce la diferențe între tensiunea la bornele unei celule solare și tensiunea care cade pe joncțiunea p-n;

rezistența șunt a joncțiunii p-n care influențează curentul de scurgere al joncțiunii p-n (curentul de întuneric).

Schema echivalentă cel mai des folosită pentru celulele solare este prezentată în figura 1.10, unde Rs , Rsh și RL sunt rezistențele serie, șunt și de sarcină, iar IL este un generator de curent care reprezintă curentul datorat purtătorilor fotogenerați.

Din circuitul prezentat în figura 1.10, aplicând legea lui Kirchoff, se obține caracteristica curent-tensiune a celulei solare:

Figura 1.10 Schema echivalentă a unei celule solare

Curentul de scurtcircuit al celulei solare este de același ordin de mărime cu IL dacă Rsh este foarte mare, ceea ce se întâmplă în majoritatea cazurilor de interes practic.

Pentru o celulă solară performantă este necesar ca Rs să fie cât mai mic posibil, practic aceasta însemnând valori mult mai mici decât zecimile de ohm.

În figura 1.11 se prezintă influența rezistenței serie, respectiv rezistenței șunt asupra caracteristicii curent-tensiune a celulelor solare. Se observă modalitățile diferite de influențare a caracteristicii I-V prin Isc în cazul rezistenței serie și prin VCD în cazul rezistenței șunt.

Rezistența șunt la celulele solare de interes practic este de regulă destul de mare și se neglijează în condiții de iluminare solară normală. La intensități mici ale radiației solare și într-o anumită măsură la temperaturi joase, rezistența șunt poate influența funcționarea celulei solare, iar la intensități mari și temperaturi ridicate, rezistența serie are o influență vizibilă asupra caracteristicii celulelor solare.

Figura 1.11 Caracteristica curent-tensiune a unei celule solare pentru diverse valori ale

rezistențelor serie(a) și rezistenței șunt(b)

1.3.3 Eficiența conversiei celulelor solare

Eficiența conversiei celulelor solare reprezintă partea din puterea radiantă incidentă care este transformată în energie electrică și este dată de relația:

unde Pm este puterea maximă debitată de celula solară, iar Im și Vm sunt valorile curentului și tensiunii corespunzătoare puterii maxime. Pin este puterea radiației solare incidentă pe celula solară. F este denumit factor de umplere și ne indică cât din suprafața mărginită de caracteristica I-V reprezintă aria de putere maximă și este dat de:

O expresie analitică pentru eficiența conversiei în funcție de distribuția fotonilor în spectrul solar este data de relația:

unde Qc este eficiența colectării purtătorilor fotogenerați( numărul de purtători colectați pe numărul de fotoni incidenți nf ); Nf este numărul total de fotoni/ cm²•s din spectrul radiației incidente; nf este numărul de fotoni/ cm²•s cu energii ≥ Eg ; (hv) este energia medie a fotonilor incidenți.

În acest caz curentul de scurtcircuit poate fi scris :

Se observă că eficiența conversiei depinde de lărgimea benzii interzise prin VCD și Isc. Cu cât este mai mare Eg cu atât mai largă va fi partea din spectrul solar absorbită în semiconductor.

În figura 1.12 se prezintă dependența eficienței conversiei de lărgimea benzii interzise a semiconductorilor(această curbă trebuie înțeleasă mai mult calitativ întrucât în calculul eficienței conversiei nu s-au luat în considerație și alți parametrii ai semiconductorilor ca tipul structurii de bandă- directă sau indirectă, timpul de viață, mobilități- pentru diverse concentrații ale impurităților, care diferă de la un semiconductor la altul, iar fotogenerarea și colectarea purtătorilor s-a luat pentru cazul ideal R=0, Qc=1, Rs=0 și Rsh= ∞). Curba din figura 1.12 pune în evidență faptul că la energii mari și mici ale Eg tot mai puțini fotoni sunt capabili să creeze perechi de purtători.

Figura 1.12 Randamentul de conversie al celulelor solare în funcție de lărgimea benzii

interzise a semiconductorilor pentru diverse nivele de iradianță

Din figura 1.12 rezultă că semiconductorii cei mai recomandați pentru a fi utilizați în construcția celulelor solare sunt cei cu lărgimea benzii interzise cuprinsă între 1 și 2 eV. Pentru utilizări terestre ale celulelor solare(curbele 2 și 3) observăm că cei mai reprezentativi semiconductori sunt cei cu banda interzisă în intervalul 1 – 1,7 eV, adică Si, InP, GaAs, CdTe, CdSe.

Subliniem faptul că eficiența conversiei celulelor solare realizate din semiconductori cu structură de benzi energetice indirecte depinde foarte mult de condițiile fizice din bază, iar la cei cu structură de benzi energetice directe depinde de condițiile fizice din stratul frontal.

Calculele de eficiență a conversiei indică valori cuprinse între 22 – 30%, iar practic se obține în jur de 2/3 din aceste valori datorită unor fenomene fizice concurente celor de fotogenerare care fac să se piardă o mare parte din fluxul incident de fotoni(prin reflexie).

În continuare, vom prezenta factorii care determină performanțele unei celule solare:

intensitatea și distribuția spectrală a radiației incidente;

reflexia radiației incidente la suprafața celulei solare;

pierderile prin absorbția radiației incidente în stratele de protecție ale celulei solare;

suprafața utilă a celulei solare;

coeficientul de absorbție al radiației incidente;

procesele de recombinare la suprafață și în volum;

grosimile regiunilor p și n ale celulelor solare și distribuția impurităților în regiunile p și n, deci de câmpurile interne din aceste regiuni;

timpul de viață al purtătorilor minoritari fotogenerați;

1.3.4 Strate antireflectante

Indicii de refracție foarte mari ai principalilor semiconductori(figura 1.13) utilizați pentru celulele solare fac ca o parte din radiația solară incidentă să se piardă prin reflexie la suprafață. În cazul Si și GaAs, pierderile prin reflexie depășesc 30% la lungimea de undă a maximului distribuției spectrale a radiației solare, astfel că doar 70% din fluxul incident de fotoni va putea contribui efectiv la fotogenerarea purtătorilor minoritari.

Aceste pierderi ale radiației incidente prin reflexie pot fi reduse considerabil prin depunerea unor strate dielectrice la suprafața celulei solare denumite si strate antireflectante(AR).

Relația pentru condițiile de reflectivitate minimă, în cazul unui singur strat antireflectant este dată de:

pentru n1d1= λ/4

unde n1 este indicele de refracție al stratului dielectric antireflectant, n2 este indicele de refracție al semiconductorului, iar n0 este indicele de refracție al mediului din care provine radiația incidentă, d1 reprezintă grosimea stratului și λ reprezintă lungimea de undă a radiației incidente. Condiția ca R=0 este :

Principalele materiale utilizate ca strate AR sunt cele de oxid, bioxid și nitrură de siliciu, oxizi de aluminiu, titan și tantal, cu grosimea sub un micron și care permit reducerea reflexiilor la suprafață până la 6-10%.

Figura 1.13 Indicii de refracție ai Si și GaAs la diverse lungimi de undă

O reducere mai pronunțată a reflexiilor la suprafața celulelor solare se poate obține prin utilizarea a două strate antireflectante succesive, în care primul strat de la suprafață are un indice de refracție egal cu 2,2-2,6, iar al doilea egal cu 1,3-1,6.

Suprafața celulelor solare, oricât de bine ar fi prelucrată, rămâne o sursă de diminuare a eficienței conversiei celulelor solare ca și o serie de defecte mai puțin controlabile din volumul semiconductorilor.

1.3.5 Clasificarea celulelor solare

Există mai multe criterii după care pot fi clasificate celulele solare, și anume:

după grosimea stratului materialului:

– celule solare cu strat gros

– celule solare cu strat subțire

2) după structura de bază:

– materiale cristaline

– celule solare monocristaline

– celule solare policristaline

– materiale amorfe

3) după tipul materialului(se întrebuințează ca materiale semiconductoare combinațiile):

– CdTe

– GaAs

– CuInSe

Dar cel mai folosit material este siliciul(Si).

4) celule solare cu heretojoncțiuni

Tipuri uzuale de celule solare

Așa cum am menționat anterior, cel mai folosit material semiconductor pentru fabricarea celulelor solare este siliciul (Si).

Masa siliciului contituie 27,5% din cea a scoarței terestre, ceea ce înseamnă că este foarte răspândit în natură, dar nu în stare liberă.

Pentru această industrie a semiconductorilor, siliciul este materialul ideal, deoarece este ieftin, se poate produce într-un cristal la un grad înalt de puritate și se poate impurifica în semiconductor de tip n sau p. Siliciul metalurgic, obținut în urma proceselor tehnologice, are o puritate de 98%.

1. Celule solare cu siliciu monocristalin

Prima celulă solară cu siliciu a fost realizată în anul 1954.

Siliciul este cel mai utilizat semiconductor pentru realizarea celulelor solare, atât în stare monocristalină cât și în stare policristalină sau amorfă.

Siliciul monocristalin are lărgimea benzii interzise ( 1,12 eV ) foarte apropiată de valoarea optimă pentru utilizări în conversia fotovoltaică. Mai mult, având o structură de benzi energetice indirecte, Si are coeficientul de absorbție mai mic, ceea ce permite o adâncime mai mare de pătrundere a radiației solare, iar influența recombinării la suprafață asupra performanțelor celulelor solare va fi mai mică.

Structura celulelor solare cu siliciu se realizează atât în configurația n+np+ cât și p+pn+, fiecare configurație prezentând unele avantaje în cazul utilizărilor spațiale( n+np+) sau terestre (p+pn+), celulele de tipul n+np+ având o rezistență mare la radiațiile corpusculare.

Indiferent de configurație, adâncimea joncțiunii celulelor solare cu siliciu este sub 0,5 μm, iar grosimea totală este în jur de 300μm. Contactul frontal, realizat în formă de grilă, acoperă numai 5 – 7% din suprafața utilă a celulei solare, el trebuind să permită limitarea rezistenței serie a stratului difuzat la valori mai mici de 0,1 – 0.25 ohmi.

2. Celule solare cu siliciu policristalin

Costul ridicat al celulelor solare cu siliciu monocristalin a generat o serie de programe de cercetare pentru realizarea unor materiale semiconductoare mai ieftine pentru conversia fotovoltaică. Aproape 50% din costurile celulelor solare cu siliciu monocristalin le reprezintă siliciu.

De aceea idea fundamentală care a aparut în acest sens a fost aceea a realizării unui sortiment anumit de siliciu destinat special pentru utilizări solare. Rezultatul acestor idei a fost obținerea siliciului policristalin de diferite mărimi ale granulațiilor având chiar o anumită aranjare, denumită orientare fibroasă.

Experimentarea siliciului policristalin pentru celule solare a scos în evidență câteva caracteristici ce se impun acestui material și anume:

dimensiunile cristalitelor să fie mai mari decât lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari;

orientarea fibroasă ( în linie) a cristalitelor;

Siliciul policristalin, obținut prin diferite metode, oferă o posibilitate de reducere a costurilor celulelor solare. Valorile pentru eficiența conversiei pot depăși 10%, ceea ce face posibil ca prețul energiei obținute să scadă sub 0,5$/W, adică să devină competitive din punct de vedere al costurilor cu energia electrică obținută prin procedee clasice.

3. Celule solare cu siliciu amorf

Prima celulă cu siliciu amorf a fost obținută în anul 1974, eficiența acesteia fiind de 0,01%.

Siliciu amorf este considerat ca una din posibilitățile reale de obținere a unor celule solare ieftine și performante.

În cazul aceasta siliciul se depune pe o foaie de sticlă, nu este cristalizat, având o culoare cu tentă gri.

Siliciul amorf oferă următoarele avantaje majore:

coeficientul de absorbție în domeniul spectral al radiației solare este foarte mare, cu un ordin de mărime mai mare decât al siliciului monocristalin, ceea ce duce la o rată de fotogenerare corespunzator mai mare;

lărgimea benzii interzise se plasează în intervalul 1,5 – 2eV, în funcție de conținutul de hidrogen, deci în domeniul valorilor optime pentru celule solare de eficiență maximă;

tehnologiile de obținere sunt simple;

se poate dopa atât cu impurități donoare, cât și acceptoare;

se pot realiza celule solare în diverse variante: homojoncțiuni, heterojoncțiuni, MIS, cu și fără câmpuri interne.

Ca și dezavantaje menționăm că materialul se degradeză într-un timp scurt de funcționare și că există o sensibilitate mare la vapori de apă, ceea ce impune precauții mai mari pentru încapsularea acestora.

CAPITOLUL II

Panouri fotovoltaice

2.1 Tipuri și caracteristici

Un panou fotovoltaic reprezintă un sistem care convertește energia solară în energie electrică, acesta fiind alcătuit din celule solare individuale.

Această modalitate de producere a energiei electrice este una ecologică, conversia fiind statică și nepoluantă.

Un panou solar este caracterizat prin parametrii săi electrici, cum ar fi tensiunea de mers în gol sau curentul de scurtcircuit.

Pentru a îndeplini anumite condiții impuse de producerea de energie electrică, celulele solare se vor asambla în panouri solare utilizând diverse materiale, asigurând astfel:

protecție transparentă împotriva radiațiilor și a vremii neprielnice;

legături electrice robuste;

protecția celulelor solare rigide de acțiuni mecanice;

protecția celulelor solare și a legăturilor electrice de umiditate;

asigurare unei răciri corespunzătoare a celulelor solare;

protecția împotriva atingerii a elementelor componente conducătoare de electricitate;

posibilitatea manipulării și montării ușoare;

2.1.1 Tipuri uzuale de panouri solare

Panourile solare realizate din celule solare policristaline sunt cele mai utilizate datorită raportului optim dintre eficiență și preț, randamentul lor fiind de 12-14%. Acest tip de panou are o culoare albastră și o structură cristalină.

Figura 2.1 Panou solar policristalin

Panourile solare realizate din celule solare monocristaline sunt mult mai eficiente, însă sunt și destul de costisitoare recalculând în wați, iar randamentul acestora este de 14-16%.

Panourile solare pe bază de siliciu amorf au o eficiență foarte scăzută, randamentul lor fiind de 6-8%. Cu toate acestea, panourile solare pe bază de siliciu amorf produc cea mai ieftină energie din toate tehnologiile fotovoltaice.

Figura 2.2 Panou solar monocristalin Figura 2.3 Panou solar pe bază de siliciu amorf

2.1.2 Caracteristici tehnice ale panoului solar

curentul de scurtcircuit (ISC)

tensiunea de mers în gol (UOC)

puterea maximă (PMPP)

curentul în punctul de putere maximă (IMPP)

tensiunea în punctul de putere maximă (UMPP)

factorul de umplere (FF)

randamentul celulei solare (ɳ)

coeficientul de modificare a puterii cu temperatura celulei

2.2 Cum se grupează celulele fotovoltaice?

Făcând referire la condiții standard, puterea maximă a unei celule solare de siliciu de 10 cm2 va fi de 1,25 W, celula solară reprezentând un generator electric de putere foarte mică care nu este suficient pentru majoritatea aplicațiilor casnice. De aceea generatoarele fotoelectrice sunt realizate prin gruparea în serie și/sau paralel a celulelor solare, aceste grupări numindu-se module, iar aceste module formează panoul solar.

Gruparea în serie a celulelor solare

Gruparea în serie a celulelor solare determină același curent în toate celulele și o tensiune la bornele ansamblului mai mare, aceasta reprezentând suma tensiunilor celulelor componente la un anumit curent.

.

Figura 2.4 Gruparea în serie a celulelor solare

Gruparea în paralel a celulelor solare

Gruparea în paralel a celulelor solare determină aceeiași tensiune la bornele ansamblului și creșterea curentului debitat, curentul rezultat reprezentând suma curenților celulelor componente la o anumită tensiune.

Figura 2.5 Gruparea în paralel a celulelor solare.

Cele mai folosite module sunt compuse din 36 de celule solare de siliciu cristalin, conectare în serie pentru aplicații de 12V.

2.3 Evoluția temporală a intensității radiației solare

Pentru a putea evalua variația energiei solare disponibile, am propus un model de calcul al unghiului zenit pentru un moment temporal oarecare. Am pornit de la studiul mișcărilor de revoluție a Pământului în jurul Soarelui(figura 2.6) și de rotație în jurul propriei axe. Datorită înclinării axei Pământului de normala la ecliptică cu ε =23,5˚, mișcarea de revoluție determină succesiunea anuală a anotimpurilor.

Figura 2.6 Mișcarea de revoluție a Pământului

Pentru a stabili legea de variație a unghiului zenit și a elevației solare, am folosit o secțiune verticală și una orizontală prin globul terestru. Am proiectat astfel semiaxa polară pe sistemul de coordonate cu xOy = ecliptica:

Nx = R sin(ε) cos(Ωt+)

Ny = Ne sin(θ) = R sin(ε) sin(Ωt+)

Nz = R cos(ε)

unde Ω = 2π/31536000 rad/sec – viteza unghiulară de revoluție, – unghiul de referință.

Din aceste relații am obținut funcțiile sinus și cosinus ale unghiurilor utile:

Figura 2.7 Proiecția semiaxei Figura 2.8 Proiecția semiaxei Figura 2.9 Semiaxa polară

polare pe ecliptică polare pe ecliptică în coordonate carteziene

(vedere laterală) (vedere de sus)

Rotația Pământului în jurul propriei axe are loc cu vireza unghiulară ω=2π/86400 rad/s.

Componentele vectorului RE pe cele trei axe sunt:

Rotația Pământului, reprezentată în sistemul propriu în figura 2.11, se regăsește în sistemul (x,y,z) ca în figura 2.13. Direcția către Soare este paralelă cu axa Ox. Unghiul zenit, z, este unghiul dintre axa Ox și raza locală a Pământului(OR).

Figura 2.10 Rotația unui punct Figura 2.11 Rotația unui punct Figura 2.12 Axele Ou, Ov și

de pe suprafața terestră în terestru văzută din plan lateral On în sistemul(x,y,z)

planul latitudinii

Pentru a defini complet poziția Soarelui pe cer, am calculat și azimutul (A), definit ca unghiul dintre direcția Nord și proiecția direcției Soarelui pe planul orizontal, măsurat în sens orar.

Figura 2.13 Rotația Pământului în sistemul Figura 2.14 Definirea unghiurilor zenit,

legat de ecliptică(x,y,z) elevație și azimut

Am determinat mai întâi K din figura 2.13(unghiul dintre dreapta PQ și axa Ox), apoi am calculat azimutul ținând cont că proiecția distanței Pământ-Soare(d) pe axa locală Nord-Sud este segmentul OH. Am obținut relația:

2.4 Orientarea panourilor fotovoltaice pentru creșterea eficienței

Orientarea suprafeței panourilor solare către direcția Soarelui vizeză două scopuri distincte:

– maximizarea suprafeței de captare

– minimizarea reflexiilor

Pentru studiul orientării panourilor solare pornim de la construcția sistemelor de orientare uzuale ce permit rotirea după elevația față de sud și după axa verticală a panoului.

În figura 2.15 am repezentat un panou orientabil după aceste unghiuri.

Figura 2.15 Orientarea unui panou și unghiurile asociate

unde S este versorul normalei la panou, E(elevația sud) este componenta în planul xOz a elevației panoului față de xOy, L(elevația laterală) este unghiul dintre direcția Est(Oy) și normala(S).

Presupunând cunoscute cos(A) și cos(z), am obținut relațiile de reglaj:

Pentru a evalua utilitatea sistemelor de orientare automată, am analizat comparativ pentru latitudinea de 450 Nord, soluțiile cu panouri fixe și cele cu panouri orientate automat, după una sau două axe, neglijând dependența reflectivității de unghiul incident (figura 1.20).

Energia recepționată într-o zi de către trei panouri identice, orientate distinct prin cele trei metode, are valorile EF=5465Wh, EA1=6850Wh, EA2=7860Wh. Rapoartele energiilor obținute sunt:

EA1/EF =1,2534, EA2/EF =1,4383, EA2/EA1 =1,1475.

Câștigurile energetice obținute prin orientare automată sunt: 25,34%- o axă față de fix, 43,83%- două axe față de fix, 14,75%- două axe față de una. Având în vedere că reflectivitatea suprafeței crește cu unghiul incident, este de așteptat ca în practică să obținem câștiguri chiar mai mari.

Această metodă de orientare automată a panourilor fotovoltaice a fost dezvoltată de compania taiwaneză CN-J Technology.

Orientarea automată se realizează cu ajutorul a doi cilindri negri cu lichid fluorocarbon, care sunt suspendați la două capete opuse ale panoului fotovoltaic și sunt conectați la un tub cu două supape de oprire, câte una la fiecare capăt. Când lumina soarelui pică pe suprafața panoului, iar acesta nu este orientat sub un unghi drept la soare, unul dintre cilindri primește mai multă căldură decât celălalt și presiunea lichidului fluorocarbon în el este mult mai mare. De asemenea, temperatura la care reacționează un mic senzor de temperatură crește și trimite un semnal supapei de aspirație. Între cilindri este instalat un piston, care pune în mișcare panoul fotovoltaic, înclinându-l într-o parte opusă de cilindrul încălzit. La fel se întâmplă și atunci când pozișia soarelui se schimbă pe partea opusă: sistemul modifică în mod automat poziția panoului fotovoltaic, datorită radiației solarei, aproape fără să consume energie.

Cartușul lateral se poate detașa, acest lucru permițând să fie înlocuit cilindrul foarte repede, fără a demonta sau dezactiva panoul fotovoltaic.

Figura 2.16 Sistem de orientare automată Figura 2.17 Cartușul lateral detașabil

a panoului fotovoltaic

2.5 Construcția panoului solar

Materialele folosite la construcția unui panou solar sunt următoarele:

36 de celule fotovoltaice

bandă de cupru pentru interconectarea celulelor

bandă de cupru magistrală

o diodă

placaj OSB de aproximativ 1,5-2 cm grosime

geam(aproximativ 4 mm grosime) sau Plexiglass

șuruburi

cadru metalic

silicon

2 fire de cupru(negru și roșu) de aproximativ 20 cm lungime

Primul lucru pe care îl facem este să conectăm celulele solare între ele, cu foarte mare atenție, deoarece există și riscul ca acestea să se spargă. Celulele solare se unesc cu ajutorul benzilor de cupru pentru interconectare, care se lipesc la celulele solare după ce s-a aplicat un strat cu marker flux pe acestea.

Benzile de cupru pentru de interconectare se folosesc pentru înserierea celulelor solare și pentru celulele solare din extremitățile rândurilor. După ce se lipesc benzile pe fața fiecarei celule, trebuie să se unească celulele și lipim jumătatea cealaltă a benzii de cupru pentru interconectare pe spatele altei celule. Având un panou fotovoltaic cu 36 de celule, vom realiza 4 rânduri a câte 9 celule.

După această etapă, urmează să tăiem placajul, să îl vopsim pe ambele parți cu o vopsea neagră, rezistentă și să poziționăm cele 4 rânduri de celule, asigurându-ne că sunt foarte bine centrate, astfel încât să mai rămâna spațiu pe toate părțile pentru fixarea ramei.

Procesul de lipire a celulelor solare de placaj se poate realiza în două moduri și anume: fie punem puțin silicon pe spatelele fiecărei celule, fie lipim celulele de placaj cu bandă dublă adezivă. După ce am terminat de lipit celulele solare pe placaj, putem să lipim rândurile între ele.

Banda de cupru magistrală se folosește pentru a uni capetele benzilor de cupru de interconectare, apoi urmează a fi lipite cablurile care sunt scoase din panou pentru legături electrice în doză. După ce am lipit bine firele și am verificat că intensitatea și tensiunea panoului solar sunt în parametrii normali, vom monta plexiglass-ul, adăugând silicon până când totul este sigilat ermetic. După ce ne asigurăm că totul este sigilat perfect vom monta rama.

Ultima etapă pentru realizarea panoului fotovoltaic este montarea unei doze pentru conexiunile electrice unde vom adăuga și dioda de blocare, aceasta fiind pusă pe firul pozitiv al circuitului.

Această cutie va fi fixată pe spatele panoului fotovoltaic cu șuruburi a căror lungime să nu depășească grosimea panoului solar, după care vom face conexiunile în doză.

CA PITOLUL III

Sisteme de stocare a energiei, de control al încărcării

și de distribuție a energiei stocate

3.1 Introducere

Sistemele solare fotovoltaice pentru producerea energiei electrice sunt folosite atunci când dorim sa devenim independenți față de furnizorii de energie electrică, atunci când conectarea la rețeaua publică este foarte scumpă sau nu există această posibilitate, atunci când dorim sa beneficiem de energie electrică la un preț mai mic, fără să poluăm natura.

Un sistem solar fotovoltaic este alcătuit din următoarele componente:

panouri solare

invertor DC/AC

controler de încărcare baterii

baterie de acumulatori

3.1.1 Invertoare DC/AC

Invertoarele sunt convertoare cc-ca, deci transformă curentul continuu de intrare(de alimentare) în curent alternativ la ieșire(pe sarcină).

Invertoarele realizează funcția redresoarelor, care sunt convertoare ca-cc, și de aceea unele scheme de invertoare sunt obținute din schemele de redresoare în care se inversează pozițiile sarcinii cu alimentarea.

Într-un sistem solar sotovoltaic trebuie să existe indiscutabil un invertor de tensiune.

Atunci când achiziționăm un invertor trebuie să ținem cont de câteva lucruri foarte importante și anume: eficiența, tehnologia, forma de undă, puterea și prețul. Acesta trebuie să asigure la ieșire o putere nominală mai mare decât suma puterilor sarcinilor.

Clasificare:

a. după forma de undă:

– invertoare cu formă de undă sinusoidală;

– invertoare cu formă de undă exponențială;

etc.

b. după conectarea sau nu la rețeaua națională de c.a:

– invertoare autonome: reprezintă invertoarele neconectate la rețeaua națională de c.a;

– invertoare neautonome: reprezintă de fapt un caz particular de redresoare polifazate, si sunt invertoare conectate la rețeaua națională de c.a;

c. după numărul de faze de c.a generate:

– invertoare sinusoidale monofazate: generează o singură tensiune de c.a;

– invertoare sinusoidale trifazate: generează tensiuni similare celor furnizate de rețeaua națională de c.a;

Unul dintre cele mai utilizate invertoare, în sistemele solare fotovoltaice mici și medii, este un invertor de putere medie de 2kW. De multe ori este nevoie de ridicarea tensiunii de la 12V dintr-o sursă de curent continuu pentru un consumator de 230V.

Ca și caracteristici ale invertorului ne referim la:

– unda sinusoidală pură de tensiune

– manifestare perfectă la suprasarcini

– protecție foarte bună a bateriei

– indicarea automată a consumului

– fiabilitate ridicată

Un invertor foarte bun trebuie să asigure protecție la supradescărcarea acumulatorilor, la supratensiune de încarcare a bateriei, la scurtcircuit, la suprasarcină și supraîncălzire.

Invertoarele folosite în sistemele solare fotovoltaice se mai numesc și invertoare de baterii și sunt de 3 feluri: -invertoare de baterii clasice

– invertoare de baterii cu încărcător încorporat

– invertoare de baterii cu sincronizare la rețeaua electrică

Invertoarele clasice sunt cele mai simple și sunt recomandate în cazul alimentării unor consumatori de c.a de la o baterie de acumulatori.

Invertoarele cu încărcător încorporat au apărut mai tarziu și au o eficiență mai bună și funcții noi, cum ar fi pornirea automată a unui generator, încărcarea bateriei de acumulatori, etc.

Invertoarele cu sincronizare la rețeaua electrică sunt cele mai performante, având un algoritm de sincronizare cu rețeaua electrică și pot funcționa și independent și să genereze energie în rețea.

Figura 3.1 Invertor solar DC/AC

3.1.2 Controller de încărcare baterii

Un controller de încarcare reprezintă un dispozitiv intermediar între bateria de stocare a energiei și panourile fotovoltaice și poate fi utilizat pentru alimentarea directă a consumatorilor mici de curent continuu. Acest controller se mai numește și încărcător solar.

Aceste controllere se utilizează doar în cazul sistemelor solare fotovoltaice care nu sunt conectate la rețeaua energetică națională și sunt recomandate in cazul puterilor mici de ordinul zecilor de wați până la câțiva kilowați.

Clasificare:

Exită două tipuri de astfel de controllere și anume:

– controller clasic PWM (cu modulație în impuls)

– controller MPPT (cu urmărirea punctului de putere maximă)

Controller-ul PWM se folosește în general în sistemele de putere mică și au randamentul cu aproximativ 15-30% mai mic decît al controller-ului MPPT.

Controller-ul MPPT poate încărca o baterie și atunci când tensiunea disponibilă la bornele panoului este mai mică decât tensiunea la bornele bateriei. Acesta identifică punctul de putere maximă.

Acest tip de controller este esențial în perioada de iarnă, în zilele cu cer înnorat și ploaie, când este nevoie de o putere suplimentară. De asemenea avem nevoie de acest controller și atunci când bateria este foarte descărcată, deoarece cu cât este mai scăzută tensiunea pe acumulatori, cu atât mai mult acesta introduce un curent mai mare.

Figura 3.2 Conectarea controller-ului de încărcare baterii

3.1.1 Bateria de acumulatori

Prima baterie a fost inventată de către Alessandro Volta în anul 1800 și se numea pilă voltaică.

Bateria solară reprezintă o componentă importantă într-un sistem solar fotovoltaic, aceasta fiind necesară pentru stocarea energiei produsă de panourile solare care sunt legate la rețeaua de utilități.

Bateriile solare sunt proiectate să fie descărcate și reîncărcate în mod repetat, față de celelalte tipuri de baterii. Pentru a putea păstra bateriile cât mai mult timp într-o stare bună de funcționare, se recomandă limitarea descărcării la aproximativ 20-30%.

Invertorul poate deconecta consumatorii pentru protejarea bateriilor solare.

Tipuri de baterii solare:

– baterii solare plumb acid inundate (FLA)

– baterii solare sigilate (AGM sau GEL)

O baterie solară se bazează pe principiul pilelor electrice al lui Alessandro Volta, care spune că între două metale diferite imersate în electrolit apare o tensiune electrică.

Dimensiunea bateriilor solare variază,acestea fiind de dimensiuni mici și mari, iar dimensiunea și greutatea corespund cu capacitatea bateriilor(amperi-oră de stocare). O altă caracteristică a bateriilor solare care variază este capacitatea de stocare. Alegerea tensiunii individuale depinde de tensiunea totală a bateriilor solare(12, 24 sau 48 V) și de necesitățile de stocare.

În sistemele solare fotovoltaice, cele mai utilizate tipuri de baterii sunt bateriile solare plumb acid. Acestea reprezintă principala opțiune pentru stocarea energiei, având foarte multe avantaje precum: preț mic, eliberează o cantitate mare de energie într-un timp scurt, pot suporta curenți foarte mari.

Un factor important care influențează durata de viață a unei astfel de baterii solare este temperatura. Temperatura optimă de funcționare a unei baterii solare plumb acid este 20˚C – 5˚C, menționând totodată că la temperaturi joase se reduce capacitatea, iar la temperaturi mari durata de serviciu se reduce semnificativ.

Bateriile plumb acid au electrolitul din acid sulfuric diluat cu apă în stare lichidă în bateriile clasice (electrolit lichid), reținut prin efectul capilar în separatoare din fibră de sticlă sau silicat de bor (baterii AGM) sau reținut în Gel (baterii cu Gel).

Bateriile AGM au separatoarele montate rigid, rezistă foarte bine la șocuri și vibrații, iar electrolitul nu se varsă nici dacă bateriile sunt răsturnate. Pentru că nu conțin elemente care îngheață pot fi utilizate la temperaturi extrem de scăzute. Deși din punct de vedere al electrolitului sunt similare cu bateriile cu gel, bateriile AGM aparțin clasei lichid, iar tensiunea și algoritmul de încărcare sunt aceleași ca și pentru bateriile clasice.

Bateriile cu Gel au electrolitul sub formă unei mase viscoase și imobile având acidul sulfuric reținut în Gel. Pot fi instalate în orice poziție, au rezistență mare la temperaturi scăzute, șocuri și vibrații, dar necesită tensiuni de încărcare mai mici decât în cazul bateriilor din clasa lichid și de asemenea nu necesită încărcare de egalizare.

Dimensionarea corectă a capacității pentru o baterie de acumulatori se face în funcție de puterea nominală a consumatorilor și de diagrama de consum pe intervale orare. Durata de viață a unei baterii de acumulatori este dependentă de adâncimea de descărcare și de temperatura de lucru. În funcție de capacitatea și tipul bateriei de acumulatori se aleg controller-ele de încărcare și/sau invertoarele de baterii. Trebuie reținut că utilizarea unui controller de încărcare sau invertor de baterii impropriu poate duce la reducerea capacității bateriei de acumulatori și a duratei de viață a acesteia sau chiar la distrugerea ei.

Figura 3.3 Principiu funcționare baterie

CAPITOLUL IV

Sistem de alimentare a unei reședințe cu energie solară

cu raport optim performanță/preț

4.1 Proiectarea instalației fotovoltaice

Procesul de proiectare al unei instalații fotovoltaice trebuie să țină cont de datele obținute în următoarele etape:

– Inspecția și analiza ambientală a amplasamentului
– Dimensionarea instalației fotovoltaice
– Instalarea instalației fotovoltaice
– Testarea instalației

Principalele date și factori de care trebuie să ținem seama în proiectarea unei instalații fotovoltaice sunt:

– Amplasamentul
– Energia care trebuie produsă
– Puterea instalației
– Dimensiunea instalației
– Bugetul proiectului

Analiza amplasamentului:

În această etapă este important să ținem cont de următoarele elemente:

– Analiza orientării suprafețelor pe care va fi montată instalația

– Studierea climei

– Descoperirea eventualelor constrângeri peisagistice și urbanistice, în special umbriri ale instalației fotovoltaice.

Trebuie să vă asigurați de absența clădirilor sau a vegetației care pot provoca umbriri prelungite. 

Acolo unde este posibil trebuie evitate zonele de umbră, iar dacă nu este posibil prin proiectare trebuie să încercați să minimalizați efectele negative induse de umbrire.

Verificarea expunerii în amplasament, se realizează prin verificarea orientării terenului sau suportului spre SUD-EST sau SUD-VEST. Acest lucru îl putem realiza cu o busolă.

  Verificarea și evaluarea umbririi în amplasament se realizează printr-o inspecție, moment în care putem evalua vizual sau prin măsurare topografică cu înclinometrul (teodolit) sau cu aparatul foto gradul de umbrire. 

Determinarea energiei produse

Energia produsă de instalație (Ep) depinde de o serie de factori:

– Radiația incidentă pe module fotovoltaice, așadar de locul de instalare caracterizat de latitudine

– Radiația solară disponibilă

– Temperatura

– Reflexia suprafeței pe care se află modulele

– Expunerea modulelor – unghiul de înclinare, tilt și unghiul de orientare, azimut

-Caracteristicile modulelor – puterea nominală, coeficientul de temperatură, uniformitatea caracteristicilor electrice ale diferitelor module, de care depinde pierderea de putere prin “mismatch”(neuniformitate = nepotrivire)

– Caracteristicile sistemului electric al instalației: eficiența invertorului, pierderi în cabluri și căderi pe diode etc.

Performanța BOS – Balance of Sistem

Evaluarea performanței unei instalații fotovoltaice o putem reduce la doi parametri:

1. Eficiența de conversie a panoului fotovoltaic (în condițiile standard de test)

2. Suma tuturor pierderilor, cum ar fi:

– pierderi de putere a modului, cauzate de faptul că panoul nu lucrează în condiții standard de test – 8%

– pierderi prin reflecție – 3%

– pierderi prin nepotrivire – 5%

– pierderi prin disipare a cablurilor – 1%

– pierderi ale invertorului – 5%

– pierderi prin murdărirea modulelor – 1%

Toate aceste pierderi sunt rezumate într-un parametru unic numit "performanța BOS"- în general egală cu 75%.

Dimensionarea instalației fotovoltaice 

Pentru o corectă dimensionare a instalației fotovoltaice se iau în considerare toate aspectele expuse mai sus și necesarul de putere pentru locația respectivă.

Mai întâi vom enumera consumatorii electrici din casă și vom vedea câte ore pe zi funcționează și câtă energie consumă într-o zi.

Ne propunem să realizăm o instalație fotovoltaică care să furnizeze o putere de 0,9kW.

Sistemul solar fotovoltaic de 0,9kW este compus dintr-un generator fotovoltaic cu o putere nominală de 900W, un controller solar MPPT, un invertor și o baterie de acumulatori. Am ales acest sistem pentru a asigura energia electrică necesară unei reședințe, deoarece dorim o anumită independență față de furnizorii de energie electrică și totodată dorim să beneficiem de energie electrică la un preț mai mic, fără a polua natura.

Având toate aceste date vom parcurge urmatoarele etape:

Prima etapă în dimensionarea instalației fotovoltaice, după ce am stabilit puterea necesară, este alegerea panourilor solare. Noi vom alege un panou solar policristalin de 150 W, tensiune de 12 V, curent panou 8.1 A, Vmp = 18.50 V.

Următoarea etapă este aflarea numărului de panouri, pentru necesarul de putere.

Nr. de panouri = Puterea instalației / Puterea unui panou

Np = Pi/Pp = 900/150 = 6 → Rezultă că avem nevoie de 6 panouri fotovoltaice.

Următoarea etapă este determinarea suprafeței panourilor.

Suprafața totală = Suprafața unui panou * Numărul total de panouri (ST = Sp*Np)

Din fișa tehnică a panoului aflăm că dimensiunile panoului ales de noi sunt:

L= 1,45m și l= 0,7m

ST = Sp*Np = 1.45*0.7*6 = 6,09 m2

Alegerea schemei de conexiuni pentru panourile fotovoltaice

Vom alege o schemă cu două șiruri paralele, a câte trei panouri fotovoltaice legate în serie pe fiecare șir.
Nr. șiruri = 2  Nr. panouri/șir = 3

Calculul caracteristicilor generatorului fotovoltaic

Tensiunea instalată a generatorului fotovoltaic se obține folosind următoarea formulă:
Ug = Np/s*Up

Ug = 3*12 = 36 V

Curentul generatorului se obține înmulțind curentul generat de un panou fotovoltaic cu numărul de șiruri

Ig = 2*8.1 = 16,2 A

Voc generator = nr. panouri/șir* Voc panou= 3*22.6 = 67,8 V

Isc generator = nr. șir*Isc panou= 2*8.6 = 17,2 A

Vmp generator = nr. panouri/șir*Vmp panou= 3*18.50 = 55,5 V

P generator = Vmp generator*I generator= 55,5*16,2 = 899,1 W (0,899 KW)

Având aceste valori putem alege celelalte elemente ale instalației fotovoltaice.

Alegerea invertorului

Tensiunea de intrare a invertorului trebuie să fie egală cu tensiunea maximă a generatorului fotovoltaic. U invertor = U generator → U invertor= 36V

O altă condiție în alegerea invertorului este aceea că puterea maximă a generatorului fotovoltaic să fie mai mică decât puterea de intrare a invertorului. P invertor > 900 W

Alegerea bateriilor

Bateriile sunt folosite în sistemele fotovoltaice cu scopul de a stoca energia produsă de generatorul fotovoltaic pe timpul zilei, pentru a putea fi folosită când este nevoie pe timpul nopții sau cer înnorat).
La alegerea bateriilor trebuie să ținem cont de următoarele informații:
– pentru încărcarea bateriilor de 12V avem nevoie de panouri cu Vmp 16V – 20V
– pentru încărcarea bateriilor de 24V avem nevoie de panouri cu Vmp 34V – 40V
– pentru încărcarea bateriilor de 48V avem nevoie de panouri cu Vmp 62V -76V

Alegerea controller-ului de încărcare baterii

Controlerele au rolul de a controla încarcarea bateriilor de acumulatori. La alegerea controller-ului trebuie să ținem cont de următoarele condiții:
– tensiunea nominală a controller-ului să fie mai mică sau egală decât tensiunea nominală a generatorului fotovoltaic.
– curentul de intrarea să fie mai mare sau egal decât curentul de încărcare maxim, pe care generatorul îl poate debita

Orientarea instalatiei fotovoltaice

Puterea maximă debitată de instalația fotovoltaică, este influențată de orientarea panourilor solare către soare. Cel mai bine este ca panourile fotovoltaice să urmarească soarele în traiectoria sa pe cer.
În Europa, radiația difuză este relativ mare și astfel de instalație fotovoltaică poate produce pana la 70-80% din producția posibilă, dacă aceasta ar urmări soarele.
Orientarea spre sud este determinată de doi factori:
– Înclinarea panourilor fotovoltaice, adică unghiul dintre planul orizontal și panoul fotovoltaic
– Azimutul, care indică orientarea către Sud. La o orientare a instalației fotovoltaice spre sud, vom avea Sud 0o, Vest 120o, Est -120o
Toate aceste informații, ne ajută să dimensionăm corect instalația fotovoltaică și să alegem soluția optimă. Cand alegem panourilor fotovoltaice și dimensionăm instalația trebuie să ținem cont de foarte multe date, iar acestea au fost specificate.
Caracteristicile importante ale unui panou fotovoltaic, de care trebuie să ținem cont când alegem un panou sunt:
– Puterea maximă a panoului
– Tensiunea în punctul de putere maximă
– Intensitatea curentului în punctul de putere maximă
De asemenea trebuie să menționez că panourile fotovoltaice nu sunt potrivite pentru a fi folosite în orice aplicație. Panourile care sunt folosite în instalațiile fotovoltaice care debitează energie electrică în rețea, au alte caracteristici decât cele folosite pentru încărcarea bateriilor de acumulatoare.

4.2 Descrierea sistemului

Sistemul este alcătuit din șase panouri fotovoltaice Istar Solar, model IS4000P 150, cu o putere nominală de 150 Wp fiecare, montate în două șiruri paralele a câte trei panouri conectate în serie, un controller de încărcare baterii, invertorul și bateria de acumulatori.

Panourile fotovoltaice sunt cu siliciu policristalin, avînd un randament de aproximativ 12% și nu este nevoie să legăm la pământ borna de plus sau minus. Cele două șiruri a câte trei panouri sunt conectate în paralel la intrarea controller-ului MPPT. Panourile vor fi instalate pe acoperișul casei, unghiul optim de înclinare fiind de aproximativ 35˚.

Panourile fotovoltaice se conectează la controller-ul de încărcare baterie Schneider

XW-MPPT60-150, într-o casetă de joncțiune dotată cu descărcător la supratensiuni atmosferice, patru separatoare manuale dotate cu siguranțe fuzibile de 15A și un întrerupător manual de c.c care permite cuplarea și decuplarea geratorului, în siguranță.

Controller-ul de încărcare baterie Schneider XW-MPPT60-150 este echipat cu un algoritm care determină punctul de putere maximă, ceea ce ne asigură obținerea unei cantități mai mari de energie cu 15-30%. Acesta are și un ecran LCD și butoane pentru configurare și monitorizare.

Alimentarea consumatorilor de c.a se realizează datorită invertorului Victron Phoenix C24/1000, care este conectat la bornele bateriei de acumulatori printr-o casetă care are separatoare manuale și siguranțe fuzibile pentru protecția bateriei de acumulatori.

Acest invertor este de undă pură, care asigură o putere de ieșire de 1000VA în regim continuu și 2000VA în regim de vârf. Aceste caracteristici îl recomandă pentru alimentarea consumatorilor cu regim de lucru intermitent cum este frigiderul.

Invertorul are ieșirea de c.a cuplată în tabloul electric general dotat cu un contor electronic și o siguranță automată de 16A la a cărei ieșire se cuplează circuitele de alimentare a consumatorilor.

Principalii factori care influențează performanțele sistemului sunt nivelul radiației solare, capacitatea acumulatorilor, necesarul de energie, unghiul de înclinare.

Acest tip de sistem produce anual aproximativ 1098 kWh energie electrică monofazată pe care o putem folosi pentru a alimenta consumatorii casnici.

Energia generată în timpul zilei va fi stocată cu ajutorul unei baterii cu patru acumulatori SOLAR 12-200 de 12V și 200Ah. Cei patru acumulatori vor fi conectați în două șiruri paralele a câte două baterii conectate în serie, formând astfel o baterie de acumulatori de 24V și 400Ah. Capacitatea maximă a acesteia va fi de 9,6 kWh, ceea ce ne asigură o autonomie de aproximativ 3 zile, pentru un consum mediu de 2,6 kWh pe zi.

Acest tip de acumulatori este realizat în tehnologie AGM, ceea ce înseamnă ca au electrolitul din acid sulfuric diluat în nanogel și suportă aproximativ 1500 de cicluri încărcare-descărcare la o adâncime a descărcării de aproximativ 20%.

Aceste baterii pot fi folosite și la temperaturi foarte scăzute.

Timpul de încărcare al bateriei de acumulatori este de aproximativ 10 ore, la un curent constant de 40A.

Acest tip de sistem poate fi folosit pentru alimentarea unor case, cabane, asigurând alimentarea aparaturii din casă și al iluminatului și generând zilnic aproximativ 3kWh, în funcție de nivelul radiației solare.

4.3 Avantajele sistemului

Funcționarea nepoluantă și de lungă durată (minimum 25 ani).

Posibilitatea de extindere ulterioară a capacității bateriei de acumulatori.

Alimentarea cu energie electrică la costuri reduse.

Costuri reduse de întreținere.

Nu există facturi lunare pentru energia consumată.

Asigură independența energetică.

4.4 Date tehnice principale

CAPITOLUL V

Plan de afaceri pentru o firmă de proiectare și instalare a sistemelor

de alimentare cu energie solară a reședințelor individuale

5.1 Sinteza planului

Firma S.C. CheapEnergy S.R.L. își desfașoară activitatea în scopul devenirii uneia dintre cele mai importante societăți care activează în domeniul producerii și comercializării sistemelor fotovoltaice pentru alimentarea alternativă a locuințelor. Aceasta își propune, de asemenea, să își atragă un număr cât mai mare de clienți prin calitatea și performanțele produselor și prin abordarea unei strategii bine organizate. Ne dorim să ne exindem numărul de produse și vom aduce în permanență îmbunătățiri produselor existente deoarece vrem să le oferim clienților noștrii calitate și siguranță. În spatele tuturor realizărilor stă o echipă de oameni, foarte bine pregatită din punct de vedere profesional (manager, muncitori, web designer și technician linie de ambalare), care acordă o importanță deosebită atât perfecționării profesionale continue, cât și menținerii unui contact permanent cu clienții pentru a cunoaște cerințele acestora și pentru a veni în întampinarea lor cu soluții originale și inovative.

Profitul afacerii este estimat ca fiind de 28.950 LEI/LUNĂ, iar anual am estimat un profit de 347.400 LEI. Cheltuielile de început vor fi amortizate în aproximativ o lună și jumătate.

5.2 Analiza mediului de afaceri și propunerea afacerii

Propunerea afacerii

În ultimii ani tot mai mulți oameni încearcă să își asigure o independență față de furnizorii de energie electrică și doresc să beneficieze de energie electrică la un preț mai mic, fără a polua natura.

Oamenilor le este mult mai bine și mai comod atunci când au propriu sistem de producere a energiei electrice.

Pentru început, vom acționa doar în domeniul online, urmând ca în viitor să pătrundem și pe piața reală.

Scopul planului de afacere

Realizarea acestui plan de afacere presupune deschiderea unei societăți care să se ocupe atât de realizarea cât și de distribuția sistemelor fotovoltaice. Scopul acestuia este de a mă ajuta să-mi dezvolt afacerea, să văd care sunt punctele tari și punctele slabe ale acesteia și, mai ales, să identific, în mare parte, problemele ce pot să apară pe parcursul evoluției firmei.

5.3 Descrierea afacerii

Firma

Forma de constituire va fi o societate cu raspundere limitată, denumită S.C.CheapEnergyS.R.L. al cărei principal acționar va fi Ion Claudia.

Investiția este relativ mică și se poate amortiza din vânzarea a aproximativ 50 de siteme fotovoltaice în aproximativ o lună și jumătate de la începerea vânzărilor.

Magazinul online va putea fi accesat prin intermediul adresei: www.cheapenergz.ro și va fi în permanență actualizat și optimizat de către web designer-ul nostru pentru a informa clienții în legatură cu noutățile apărute și cu diferitele promoții .

Lider de piață, în monentul de față este firma S.C. TehnoSat S.R.L. cu o activitate de peste 10 ani în comerțul cu sisteme fotovoltaice și poate fi găsit la adresa www.tehnosat.ro . Această firmă se ocupă numai de comercializarea acestor produse,nu și de producția lor.

Factorii cheie de succes ai afacerii noastre sunt:

Promtitudine;

Eficiența în rezolvarea cerințelor clienților.

Barielele de intrare pe piață pot constitui o problemă destul de serioasă în inițierea și dezvoltarea afacerii, deoarece pot exista oameni care deja sunt clienți fideli ai anumitor firme de acest gen și ne va fi destul de greu sau poate chiar imposibil să-i convingem să ne devină clienți. Un alt impediment poate fi reprezentat și de condițiile de autorizare/brevetare și alte reglementări care în ultima perioadă sunt din ce în ce mai multe și tot mai greu de obținut.

Produsul

Pentru început vom produce un număr redus de astfel sisteme fotovoltaice (aproximativ 10), însă dacă vor fi comenzi membrii companiei vor face față cu succes unei cereri mai mari pentru a nu dezamăgi clienții. Aceasta reprezentând pentru firma noastră o rampă de lansare.

Sistemul fotovoltaic este alcătuit din:

panouri solare

invertor DC/AC

controler de încărcare baterii

baterie de acumulatori

. În funcție de suprafața disponibilă și de necesarul de energie se va monta un anumit număr de panouri.

Procesele și producția

Producția sistemelor fotovoltaice se va realiza într-o hală, dotată corespunzător, din apropierea Bucureștului, care va servi și ca sediu principal al firmei, de aici făcându-se și distribuția produselor .

Firma va colabora cu un sigur furnizor de componete, deoarece, în acest fel vom putea beneficia de anumite facilități din partea acestuia, de exemplu: transport gratuit pentru o comandă mai mare, discount-uri de fidelitate, reduceri pentru comenzi mai mari etc.

Furnizorul nostru este SC FEZER ECHIPAMENTE SRL cu sediul în Ilfov. Aceasta deține o gamă variată de componente folositoare realizării sistemului nostru. Deoarece este mult mai comod folosind comerțul online, firma noastră face comada prin intermediul site-ului acestora care poate fi găsit la adresa www.fezer.ro .

Strategia afacerii – Analiza SWOT

Matricea MEFI

Matricea MEFE

Graficul analizei SWOT

0 1 2 3 4

Puncte slabe Puncte tari

În urma graficului analizei SWOT rezultă că ne aflăm în cadranul I, ceea ce înseamnă că avem oportunități și puncte tari. Importanța independenței oamenilor din punct de vedere energetic, creșterea PIB-ului, intensificarea crizei care a dus la scăderea prețurilor terenurilor, dar și creșterea populației din mediul urban reprezintă oportunități ale afacerii noastre, iar ca puncte tari putem identifica: Livrarea gratuită a produsului pentru cei care stau în București și în apropiere, faptul că avem un sigur furnizor care ne oferă anumite discount-uri, dar și existența unui site prietenos cu utilizatorii.

Unicitatea afacerii

Faptul că firma noastră va realiza atât producerea cât și comercializarea produsului conferă acestuia o oarecare unicitate, deoarece îi putem oferi clientului nostru un produs „personalizat” în funcție necesarul de energie pentru casa sa și în același timp putem veni cu unele îmbunătățiri pentru sistemule noastre fotovoltaice. Acesta reprezintă un avantaj major față de firmele care realizează numai comercializarea produselor, nu și producția acestora deoarece acestea nu pot aduce nimic nou și la cererea clientului produselor lor.

5.4 Marketingul afacerii

Piața

În momentul actual, piața sistemelor fotovoltaice este în continuă dezvoltare, fiind o afacere care are în permanență nevoie de actualitate, inovație și trebuie ținut cont întotdeauna de cerințele clienților. Multe dintre firmele aparute pe piață activează doar în domeniul online deoarece este mult mai avantajos și mai practic pentru client având în vedere că majoritatea clienților dispun de tehnologie în zilele noastre. Majoritatea firmelor din Romania se ocupă doar de comercializarea acestor produse nu și de producția lor.

Clienții

Firma intenționează să își atragă clienții prin oferirea unor servicii de calitate, cu promptitudine și prețuri accesibile. Vom acoda clienților oferte clare, bine structurate, cataloage, având posibilitatea să-și aleagă produsul de care are nevoie în funcție de preț, suprafața pentru care se dorește sistemul și calitate. În cadrul clientelei noastre se află un segment care este format din persoane care sunt preocupate de poluarea naturii și de obținerea unei independențe față de furnizorii de energie electrică.

Firma noastră va crea oferte distincte pentru fiecare categorie de clienți, dar și pentru fiecare client în parte, pe baza cerințelor acestora și încercând să oferim clienților ceea ce își doresc în funcție de posibilități.

În cazul în care un client se arată interesat de ofertele noastre va fi ținut la curent cu toate acestea și i se vor face anumite discount-uri pentru fidelitate. Firma se adresează unei piețe țintă reprezentată de majoritatea categoriilor de vârstă. Potențialii clienți ai firmei pot fi considerați toate persoanele cu vârsta cuprinsă între 20 – 55 ani cu venituri medii și peste medie.

Concurența

În domeniul online există multe firme care se ocupă de vânzarea sistemelor fotovoltaice pentru locuințe, însă sunt foarte puține cele care se ocupă și de producția acestora, importul și distributia lor mai departe cu un anumit adaos comercial, sunt uneori foarte ridicate. Principalul nostru avantaj este realizarea proprie a acestor sisteme fotovoltaice. Acest lucru oferindu-ne unicitate pe piață, reușind în același timp să aducem în permanență îmbunătăți sistemului și totodată oferindu-i clientului un produs specific nevoilor sale fără ai vinde un produs standard cu unele caracteristici de care acesta nu se utilizează dar percepându-i o sumă de bani în plus.

Prețul

Prețul va fi unul dintre atuurile noastre si va fi, de asemenea, unul convenabil raportându-ne la calitate și la ceea ce există pe piață în momentul actual. Vom oferi produse în funcție de cerințele clienților și de suma pe care aceștia vor să o aloce pentru un astfel de sistem. Vom acorda anumite bonificații în funcție de fidelitate și de cantitatea dorită.

Ca strategie de preț vom aborda strategia de penetrare, deoarece vrem să pătrundem pe piață cu un preț relativ scăzut al produselor față de competitori, având ca scop atragerea unui număr cât mai mare de clienți încă de la începutul funcționării firmei.

Promovarea

După cum am spus mai sus, vom oferi anumite discount-uri clienților. Ca strategie de atragere a clienților vom folosi împărțirea de flayere pe stradă, iar pe site-ul nostru va exista un catalog cu produsele, imagini cu acestea și prețul produsului respectiv. Prin aceste acțiuni de promovare ne dorim să atragem atenția viitorilor clienți și aceștia la rândul lor să promoveze produsele noastre fiind mulțumiți de calitatea și prețul acestora.

Ca și buget alocat promovării am estimat suma de 150 lei / lună, timp de un an, ca fiind necesară și suficientă pentru promovarea produselor noastre.

Distribuția

Distribuția produselor pentru clienții din București și din apropierea Bucureștului se va face personal și fără perceperea vreunei taxe de transport. Pentru clienții din țară vom colabora cu o firma de transport care va percepe o anumita taxă de transport. Strategia de distribuție la care vom apela, pentru început, va fi cea intensivă, deoarece dorim să atragem atenția potențialilor clienții. Astfel sperăm să dobândim o acoperire maximă a pieței. După toate acestea vom aborda strategia de distribuție selectivă, deoarece vom reuși să atragem o parte dintre oameni, care ne vor deveni clienți fideli și care vor avea parte de anumite beneficii din partea noastră pentru a le rasplăti fidelitatea.

Ca și canal de distribuție se va folosi canalul direct de la producător direct la client.

5.5 Managementul afacerii

Conducerea

Informații firmă

Denumirea firmei: S.C. CheapEnergy S.R.L.

Forma juridical de constituire: Societate cu Raspundere Limitată

Tipul activității: Sisteme fotovoltaice pentru case

Natura capitalului: Privat

Asociatii firmei: Ion Claudia

Numărul de angajați: 7

Sediul firmei: calea Bucureștului, nr. 165, Otopeni, jud. Ilfov

Telefon:0767 163 317

E-mail: cheap.energy @yahoo.com

Web site: www.cheapenergy.ro

Informații asociat

Numele și prenumele: Ion Claudia

Adresa: str. Gării, nr. 2, Slobozia, jud. Ialomița

Telefon: 0767 163 317

E-mail: [anonimizat]

Organigrama firmei

Personalul

După cum se observa și în organigrama personalul firmei va fi format din:

Manager;

Muncitori (10);

Web Designer;

Tehnician linie de ambalare.

Acești angajați trebuie să dețină studii medii și superioare, și trebuie să dovedească printr-o diplomă obținută în urma unui curs sau a unei facultăți, calificarea lor. Salarizarea lor se face în funcție de performanțele obținute, dar și de implicarea lor în îndeplinirea obiectivelor propuse.

Pentru ca angajații să își îndeplinească sarcinile, să își dovedească spiritul inovativ și creativitatea, societatea va răsplăti eforturile lor prin acordarea unor bonificații, iar în perioada sărbătorilor prin acordarea de prime, bonuri cadou sau diferite bonusuri.

Managerul va participa activ la toate procesele decizionale din cadrul societății, va verifica cu atenție cheltuielile ce vor fi făcute, și nu în ultimul rând se va ocupa de susținerea și coordonarea activitățiilor firmei (asigură în permanență aprovizionarea cu bunuri materiale ținând cont de disponibilitățile financiare; verifică întreținerea aparaturii; ia măsuri cu privire la transportul de marfă, îl planifică și îl organizează în funcție de vechimea și urgența comenzii și, de asemenea, propune și pune bazele unei analize economico-financiare pentru a vedea cauzele modificării în bine sau în rau a funcționării firmei). Tot managerul este cel ce se ocupă de proiectarea schemelor pentru realizarea sistemelor, acesta având studii superioare tehnice.

Muncitorii au sarcina de a realiza cablaje, de a monta sistemele, de a le verifica modul de funcționare.

Web Designer-ul este cel care face legătura între firmă și client, deoarece acestuia îi revine sarcina de a crea o pagină web organizată, care să ajute atât clientul cât și firma și trebuie, de asemenea, să stabilească strategia de elaborare a site-ului. O altă sarcină ce revine web designer-ului este aceea de a verifica periodic blog-ul de pe site-ul firmei pentru a vedea nemulțumirile, părerile și aprecierile clienților și pentru a revizui ceea ce este în neregulă cu site-ul.

Tehnicianul liniei de ambalare este cel care verifică în permanență aparatura, întreținerea acesteia, cât și funcționarea ei în parametrii optimi. Buna funcționare a aparaturii duce la o continuitate a procesului de producție.

5.6 Analiza financiară

Cheltuieli fixe

Angajații vor lucra full-time (8 ore pe zi) și vor primi acest salariu pentru început, iar în cazul creșterii comenzilor aceștia vor primi un salariu mai mare și bonusuri.

Observație: Vom presupune, pentru început, că vom vinde un număr de 10 de sisteme fotovoltaice pe lună.

Cheltuieli variabile

În urma calculelor vom obține suma totală a cheltuielior lunare și a celor anuale, excuzând cheltuielile de început:

Cheltuieli totale lunare: 121.050 LEI/LUNĂ.

Cheltuieli totale anuale: 1.452.600 LEI/AN.

Venituri

Prețul de vânzare al unui sistem fotovoltaic va fi de 10000 LEI, astfel vom avea veniturile pentru 10 de sisteme vândute în fiecare lună:

Venituri totale lunare: 15000 LEI * 10 BUC. = 150.000 LEI/LUNĂ.

Venituri totale anuale: 150.000 LEI/LUNĂ * 12 LUNI = 1.800.000 LEI/AN.

În urma realizării acestei analize financiare a afacerii vom putea calcula profitul aproximativ al firmei, atât cel lunar cât și cel anual, și vom putea spune, de asemenea, în cât timp vom amortiza cheltuielile de început:

Profitul lunar va fi ( venituri lunare – cheltuieli lunare):

150.000 LEI/LUNĂ -121.050 LEI /LUNĂ = 28.950 LEI/LUNĂ.

Profitul anual va fi ( venituri anuale – cheltuieli anuale):

1.800.000 LEI/AN – 1.452.600 LEI/AN = 347.400 LEI/AN.

Deoarece va trebui să acoperim cheltuielile de început, profitul afacerii se va îndrepta către amortizarea acestora, urmând ca după această perioadă firma să depașească pragul de rentabilitate (venituri totale = cheltuieli totale).