Caracteristici Chimice Si Electrochimice ale Unor Materiale Pentru Industria Energetica

LUCRARE DE DIsertație

Caracteristici chimice și electrochimice ale unor materiale pentru industria energetică

CUPRINSUL LUCRĂRII

1. cENTRALE SOLARE FOTOVOLTAICE

1.1.Radiația solară.Influenta diferiților factori asupra radiației solare

1.2.Conversia fotovoltaică. Celule fotovoltaice

1.3. Centrale solare fotovoltaice

2. SURSE ELECTROCHIMICE

2.1.Clasificarea surselor electrochimice

2.2.Acumulatorul acid cu plumb

3.DETERMINAREA CARACTERISTICILOR

ACUMULATORULUI ACID CU PLUMB.

3.1.Determinarea tensiunii electromotoare

3.2.Trasarea curbelor de incarcare si de descarcare

3.3.Determinarea randamentelor de sarcina electrica, de energie si

de tensiune

3.4.Determinarea energiei electrice si a puterii debitate de

acumulatorul acid

3.5. Determinarea capacitatii si a autodescarcarii

4.Calculul costului estimativ al acumulatorilor

pentru o centrala fotovoltaica de 1 MW

5.Concluzii

Bibliografie

1.cENTRALE SOLARE FOTOVOLTAICE

1.1.Radiația solară.

Influenta diferiților factori asupra radiației solare

In prezent purtătorii fosili de energie reprezintă combustibilul economiei mondiale. Utilizarea cărbunelui, țițeiului, gazului și uraniului este o transformare și o distrugere a resurselor, cu efecte catastrofale asupra mediului și omului. Se prevede ca noua economie să mizeze pe inepuizabila energie a Soarelui și pe energiile regenerative, ca bază pentru dezvoltarea durabilă a civilizației umane pe viitor[1-8].

Convertirea energiile regenerabile direct în energie electrică se aplica in cazul surselor primare: energia solară, energia eoliana, energia apei și a valurile. Dintre acestea surse discontinue, cu variabilitate determinată de factorii climatici si geografici sunt energia solară si energia eoliană. In continuare sunt preyentate citeva caracteristici ale acestora, disponibilitatea si tipurile de instalatii utilizate la valorificarea lor.

Energiile regenerabile, avand caracteristica de nu fi surse continue de energie , pentru o utilizare casnică sau industrialaă, deci pentru necesitatea furnizării continue de energie electrică în anumiți parametrii, atât instalațiile solare cât eoliene necesită sisteme de stocare a energiei electrice.

Soarele oferă o alternativă posibilă la soluționarea crizei de energie ăn multe locuri pe Terra, criză din ce in ce mai accentuată odată cu creșterea populației globului și ridicarea standardului de viață, simultan cu epuizarea combustibililor fosili.

Această sursă de energie prezintă unele dezavantaje, cum ar fi: randamentele scăzute ale tuturor instalațiilor solare și costurile relativ ridicate, la care se adaogă faptul că radiația solară este difuză ceea ce face necesare existența unor subsisteme de stocare a energiei și depinde de o serie de factori meteorologici, geometrici și geografici.

Energia solară poate fi convertită direct in energie electrică utilizînd efectul fotoelectric – mai precis, un caz particular al acestuia: efectul fotovoltaic.

Climatul României este continental-temperat, caracterizat de un potențial energetic considerabil: mai mult de jumătate din teritoriul țării noastre beneficiază de un număr de ore însorite mai mare de 1800 ore/an, ceea ce reprezintă limita inferioară necesară la realizarea instalațiilor de captare și stocare a energiei solare.

Datorită mișcării diurne aparente a Soarelui pe bolta cerească, razele solare (radiația solară) cad asupra Pămîntului sub un unghi ce diferă de la un loc la altul, ceea ce face necesară la proiectarea instalațiilor solare, precizarea poziției relative a Soarelui față de un anumit sistem de coordonate.

Mișcarea Pămîntului se poate descompune în două componente principale:

o mișcare de rotație în jurul axei proprii;

o mișcare de revoluție în jurul Soarelui.

Mișcarea de revoluție în jurul Soarelui are loc pe o traiectorie eliptică (Soarele fiind plasat într-unul din focare), ceea ce determină o variație de 1,7% a distanței medii Soare-Pămînt și o variație de 3% a densității de putere radiantă. La 4 iulie Soarele se găsește în poziția cea mai apropiată de Pămînt și această poziție se numește afeliu, iar pe 8 ianuarie este în periheliu, poziția cea mai îndepărtată.

Axa de rotație a Pămîntului face un unghi de 2347 cu planul elipticii, ceea ce implică variația unghiului de incidență a radiației solare față de planul ecuatorial terestru, unghi numit declinație.

România dispune de un important potential energetic solar determinat de un amplasament geografic si conditii climatice favorabile. Zonele de interes deosebit pentru aplicatiile electroenergetice ale energiei solare sunt: Câmpia Româna, Câmpia de Vest, Banat si o parte din Podisurile Transilvaniei si Moldovei. Aceste zone dispun de fluxuri energetice solare medii anuale cuprinse între 1000 si 1250 KWh / m2 an. Dobrogea, litoralul romanesc al Mării Negre si Delta Dunării, ce prezintă trăsături aparte, unde fluxul de energie solară mediu anual este deosebit de favorabil, de peste 1200 – 1250 KWh/m2 an, precum si un număr de peste 2200 ore de insolatie pe an[3,4].

Figura 1. Harta potentialului solar al Romăniei[3].

1.2.Conversia fotovoltaică. Celule fotovoltaice

Efectul fotovoltaic poate fi explicat ușor printr-o joncțiune p-n dintr-un semicomductor. După cum este cunoscut, într-un semicomductor neomogen format din două părți – una de tip "p" și alta de tip "n" – cu o joncțiune în planul x=0 (fig. 1), densitatea sarcinilor libere – goluri și electroni – nu mai este identică cu cea pe care ar avea-o separat fiecare tip de semiconductor[1].

În apropierea joncțiunii are loc o difuzie a purtătorilor de sarcină majoritari dintr-o regiune în altă regiune, unde sunt minoritari. Se stabilește astfel o regiune cu sarcină spațială – pozitivă în regiunea "n" și negativă în reginea "p" – în imediata apropiere a joncțiunii, restul semiconductorului rămînînd neutru. Ca urmare apare un cîmp electric imprimat (intern), Ei, orientat de la semiconductorul "n" către semiconductorul "p", și deci, o barieră de potențial U0 între semiconductorii "n" și "p".

Bariera de potential

U0=Vp+Vn 2.1.1

în care Vp și Vn sunt potențialele de difuzie pentru goluri și, respectiv, elecroni, se opune trecerii purtătorilor majoritari dintr-o regiune in alta, favorizînd însă trcerea purtătorilor minoritari.

Presupunem acum că joncțiunea p-n este expusă unei radiații incidente (fig. 2), această radiație putînd fi echivalentă cu un flux de fotoni care au energia

Wf=h 2.1.2

unde h este constanta lui Planck, iar este frecvența radiației.

Dacă energia unui foton este superioară amplitudinii energetice a benzii interzise a semiconductorului (WfWB), coliziunea fotonului cu un electron din banda de valență face ca electronul să treacă în banda de conducție, devenind liber în rețea și punînd totodată în libertate un gol în rețea, corespunzător locului rămas liber în banda de valență. Acesta este efectul fotovoltaic (interior) [1].

Figura 1.[1] Figura 2. [1]

Dispozitivele în care se realizează conversia energiei luminoase în energie electrică prin efect fotovoltaic sunt denumite generetoare fotovoltaice. Generatoarele fotovoltaice elementare se numesc celule fotovoltaice sau fotocelule.

Conversia directă a energiei solare în energie electrică bazată pe efectul fotovoltaic constituie unul dintre mijloacele cele mei atractive de a utiliza energia solară, datorită – printre altele – nelimitării de către ciclul Carnot, valorilor ridicate ale puterii specifice produse (pe unitatea de masă și pe unitatea de arie), siguranței în funcționare și ăntreținerii ușoare. Un sistem în care fotocelulele acoperă o suprafață de 1 Km2 ar putea produce o putere maximă de 70 MWe, cu un randament global de numai 10%. Dezavantajele actuale ale unui astfel de sistem de conversie sunt, însă, costul ridicat și dificultatea de a stoca mari cantități de energie electrică, în scopul utilizării ulterioare, în comparație cu relativa ușurință de a stoca căldură. Conversia directă ar putea contribui substanțial la rezolvarea crizei energetice, cu condiția reducerii suficiente – în primul rănd – a costului celulelor solare.

Celulele solare – celulele fotovoltaice cu puteri specifice ridicate și randamente satisfăcatoare în spectrul vizibil – au fost utilizate pînă nu demult ca surse de energie doar în aplicațiile spațiale; abia relativ recent au început să se intensifice cercetările pentru folosirea lor și în aplicații terestre. Multe dintre cerințele impuse în aplicațiile spațiale nu mai au importanță în aplicațiile terestre, în timp ce costul specific (pe unitatea de putere) devine determinant la aceasta din urmă.

Materialele mai des folosite în construcția celulelor fotovoltaice destinate conversiei energiei solare în energie electrică sunt:

siliciul, cu avantajul unor randamente atinse de cca 19%, la temperaturi de funcționare relativ reduse (randamentul maxim teoretic la 0oC fiind 23%);

arseniura de galiu (GaAs), cu randamente obținute de cca 23% (randamentul maxim teoretic la 0oC fiind 27%), cu posibilități de utilizare la temperaturi mai ridicatesiliciul;

sulfura de cadmiu (CdS), cu randamente atinse de cca 8% (randamentul maxim teoretic la 0oC fiind 19%);avantajul unei lățimi mari a benzii interzise, WB, ceea ce o recomandă pentru aplicații la temperaturi mai ridicate;

telura de cadmiu (CdTe), cu randamente obținute de cca 7%; este, teoretic, materialul care ar da randament optim maxim (28%) dar pentru care tehnologia nu este suficient de pusă la punct.

Alte materiale utilizate sunt: germaniul, fosfura de indiu (InP), fosfura de galiu (GaP).

Pentru mărirea eficienței celulelor fotovoltaice, trebuie ținut seama de faptul că radiația solară are un larg spectru de frecvență și o mare varietate de energii fotonice. Cea mai promițătoare metodă pentru folosirea cît mai eficientă a întregului spectru al radiației solare este aceea care utilizează materiale semiconductoare cu niveluri de energie în banda interzisă. Electronii pot să fie atunci – pentru un timp oarecare – pe astfel de niveluri, ceea ce face disponibile mai multe valori ale energiei fotonilor pentru a genera purtatori de sarcină liberi. O asemenea metodă ar ridica mult randamentul energetic al celulelor fotovoltaice.

O creștere a randamentului se obține și prin folosirea unor tehnologii adecvate, de exemplu, pentru realizarea contactelor (imprimarea sub formă de grilaj, ca în figura 3, și a unor acoperiri antireflectante (de regulă, cu pelicule de oxid de siliciu). Acoperirile antireflectante reduc pierderile prin reflexie de la cca. 30% la mai puțin de 10%, reflectivitatea mare a suprafețelor semiconductoare datorîndu-se valorii ridicate a indicelui de refracție, pentru majoritatea acestora.

Figura 3. [1]

În prezent, singurele sisteme de putere de conversie directă comercial disponibile pentru aplicațiile tererstre sunt cele bazate pe celule cu siliciu monocristalin și pe celule cu sulfură de cadmiu. Cercetările actuale sunt îndreptate spre reducerea costului acestor celule și îmbunătățirea randamentului lor, precum și spre obținerea altor tipuri de celule solare, cu caracteristici tehnico-economice superioare.(figura 4) [1].

Figura 4. [1]

Creșterea eficienței celulelor fotovoltaice se face prin concentrarea radiației, astfel crescind curentul fotovoltaic.

Sensitivitatea celulelor e mai puțin influențată de condițiile atmosferice în cazul sistemelor fără concentrarea radiației. În sistemele cu concentraror, sensibilitatea e determinată de condițiile atmosferice, de performanțele concentratorului și de precizia orientării.

1.3. centrale solare fotovoltaice

În funcție de tipul energiei furnizate, centralele solare se împart în două mari categorii[2]:

centrale solare termice

centrale solare fotovoltaice.

Centralele solare termice transformă energia solară în caldură. Căldura astfel obținută e folosită direct în instalații de condiționare ambunătățirea randamentului lor, precum și spre obținerea altor tipuri de celule solare, cu caracteristici tehnico-economice superioare.(figura 4) [1].

Figura 4. [1]

Creșterea eficienței celulelor fotovoltaice se face prin concentrarea radiației, astfel crescind curentul fotovoltaic.

Sensitivitatea celulelor e mai puțin influențată de condițiile atmosferice în cazul sistemelor fără concentrarea radiației. În sistemele cu concentraror, sensibilitatea e determinată de condițiile atmosferice, de performanțele concentratorului și de precizia orientării.

1.3. centrale solare fotovoltaice

În funcție de tipul energiei furnizate, centralele solare se împart în două mari categorii[2]:

centrale solare termice

centrale solare fotovoltaice.

Centralele solare termice transformă energia solară în caldură. Căldura astfel obținută e folosită direct în instalații de condiționare a aerului, incalzirea apei menajere,crearea aburului necesar diverselor procese tehnologice, sau utilizarea unor cicluri termodinamice pentru incălzirea unui agent de lucru pentru turbina unui generator electric.

Centralele solare fotovoltaice transformă energia solară direct în energie electrică.

În construcția centralelor solare există două concepte:

conceptul cu receptori distribuiți, sau centrale de tip fermă

Aici, colectarea și conversia radiației solare se fac în același element, fie captatoare plane, fie celule fotovoltaice.

Orientarea panourilor se face după o singură axă, în acest caz, în funcție de latitudinea locului. Din această categorie fac parte sistemele cu factor de concentrare c=1.

conceptul de tip cîmp de colectoare, în care există mai multe colectoare și un singur sistem de conversie a energiei solare.

În acest caz orientarea captatoarelor se face după două axe.

Făcînd o comparație cu centralele clasice observăm cîteva caracteristici deloc de neglijat:

– în centralele clasice, materia primă este un combustibil fosil sau nuclear, sau chiar un combustibil obținut din biomasă, ce poate fi stocat și utilizat la cerere. Materia primă a centralelor solare nu are o formă materială ce poate fi stocată și nu accesibilă decît în timpul zilei.

– puterea furnizată de o centrală solară este direct proporțională cu suprafața efectivă de colectare și astfel, avem nevoie de suprafețe mari pentru a obține puteri mari, in comparație cu celelalte tipuri de centrale.

În tabelul urmator sunt prezentate orientativ suprafețele necesare pentru obținerea aceleiași puteri în diferite tipuri de centrale.

Tabel 1. [2]

Centralele solare fotovoltaice sunt realizate din panouri fotovoltaice. Panourile fotovoltaice sunt compuse din celule solare fotovoltaice (cea mai mică unitate) grupate în module.

Iradierea solară variabilă necesită o adaptare electronică la o fluctuație curent-tensiune pe încărcătură. Un astfel de sistem este descris în figura de mai jos.

Figura 5. Schema bloc a unui sistem fotovoltaic[2].

2.SURSE ELECTROCHIMICE REVERSIBILE(acumulatoare)

Sursele chimice de energie electrică sunt celule electrochimice sau elemente galvanice (pile) care transformă energia chimică în energie electrică[9-11].

In prima jumătate a secolului XIX, elementele galvanice au fost singura sursă de energie electrică. Prima sursă de energie electrică a fost bateria construită de Allesandro Volta în anul 1800, constând din plăci de cupru și zinc separate prin pâslă îmbibată în acid sulfuric. Elementul galvanic Volta a servit ca prototip pentru alte elemente galvanice elaborate ulterior. Momentele cele mai importante pentru perfecționarea elementelor galvanice au fost: folosirea depolarizatorilor începând cu anul 1833, ceea ce a asigurat pilelor o tensiune electromotoare mai constantă; folosirea electrolitului neutru (1836), care a mărit durata de conservare a pilelor; înlocuirea unuia din electrozii metalici cu unul de cărbune (1841)a redus costul de fabricare al pilelor.

O importantă perfecționare a fost realizată prin folosirea depolarizatorului solid, care a îmbunătățit randamentul pilelor (1865); de asemenea folosirea ca depolarizator a oxigenului din atmosferă (1912).

In paralel cu perfecționarea elementelor galvanice are loc și inventarea pilei de combustie cu electrozi de hidrogen și oxigen de către Sir David Grove (1839) și a acumulatorilor. Astfel în anul 1847, Planté inventează acumulatorul acid cu electrozi de plumb și în anul 1910 Edison inventează acumulatorul alcalin.

Dezvoltarea pilelor de combustie ar putea să revoluționeze producția si utilizarea energiei electrice, deoarece s-ar reduce emisiile de poluanți în atmosferă, generate de arderea combustibililor fosili. Poluarea prezentă la scară mondială parțial este rezultatul arderii carbunelui și petrolului pentru obșinerea energiei și evacuarea produșilor de combustie în atmosferă. Reacția dintre dintre hidrocarburile din petrol și oxigenul din aer generează căldură și dioxid de carbon. Conversi energiei calorice în energie mecanică (in motoarele cu ardere internă) sau în energie electrică în generatoarele electromagnetice ridică trei probleme ecologice:

1) Reacția de ardere a hidrocarburilor este întotdeauna însoțită de generarea, alături de dioxid de carbon, de produși toxici, unii cancerigeni (plumb din benzină, hidrocarburi nesaturat, monoxid de carbon, dioxid de sulf, funingine si cenușă). Desigur, nu este posibil să se continue, arderea combustibililor fosili, la scara foarte ridicată din prezent, pentru mult timp.

2) Chiar dacă inginerii ar reuși să îndepărteze smogul produs de hidrocarburile nesaturate de la eșapamentul autovehicoleleor, este imposibil să se stopeze reacția de producere a dioxidului de carbon, care este principala sursă de energie în prezent. Acest dioxid de carbon provoacă așa numitul “efect de seră” cu efecte dezastruase asupra climatului global.

3) O altă probelemă importantă o reprezintă prezența dioxidului de sulf în gazele de ardere, care se poate transforma ușor în trioxid de sulf și acid sulfuric, care are efecte corosive asupra majorității materialelor de construcție.

Desigur, nu este posibil să se continue, arderea combustibililor fosili, la scara foarte ridicată din prezent, pentru mult timp. Odată cu reducerea emisiilor în atmosferă se impun surse alternative de energie mai puțin poluante.

In prezent, sursele chimice de energie electrică nu pot concura cu generatorii electrici, totuși ele prezintă o mare importanță practică. Ele se folosesc în cele mai variate domenii ale tehnicii, printre care, în aviație, în marină, la căile ferate, în stații electrice, la autovehicule, la aparatura de uz casnic, etc. Producția de surse chimice de energie electrică reprezintă una din principalele ramuri ale industriei electrochimice moderne.

Construcția surselor chimice de energie electrică poate fi extrem de variată. În principiu atât elementele galvanice primare cât și pilele de combustie și acumulatorii constau din doi electrozi (anod și catod), sau conductori de ordinul întâi (electronici), separați de unul sau mai multe straturi de de electrolit, adică conductori de ordinul doi (ionici).

Sursele chimice de curent (pilele electrochimice) sunt sisteme ce produc energie electrică din energie chimică. Ele sunt constituite din doi electrozi între care există o diferență de potențial, chiar tensiunea electromotoare a pilei. Atunci când pila funcționează (electrozii sunt scurtcircuitați) în pilă se petrece o reacție chimică a cărei energie generează energie electrică.

Anodul (electrodul negativ) se oxidează și cedează electroni, care sunt consumați în reacția de reducere care se petrece pe catod (electrodul pozitiv), adică electronii se deplasează prin circuitul exterior de la anod la catod, ceea ce corespunde cu sensul convențional al curentului, și anume un curent pozitiv de la catod la anod.

2.1.Clasificarea surselor chimice de curent

Sursele chimice de curent se pot clasifica după mai multe criterii[9-11]. Unul dintre acestea este după reversibilitatea reacția de celulă, generatoare de energie electrică :

-pile clasice (primare sau ireversibile),

-pile reversibile (secundare sau acumulatoare):

Acumulatorul acid cu plumb (-) Pb / H2SO4 / PbO2(+) t.e.m. = 2,1 V

Acumulatorul alcalin (-) Cd / NaOH/ NiOOH (+), t.e.m. =1,35V

Elementele galvanice secundare sau acumulatorii, în principiu, pot servi timp îndelungat, deoarece după descărcare substanțele active pot fi regenerate trecând prin acumulator, în directie inversă, un curent electric continuu de la o altă sursă.. Procesul poartă numele de încărcare.

Cele mai utilizate metode de stocare a energiei electrice sunt metodele de stocare electrochimică din bateriile de acumulatoare.

Se folosesc des bateriile cu plumb și acid sau cele cu nichel și cadmiu, pentru fiabilitatea, accesibilitatea si deoarece se găsesc intr-o serie de mărimi și combinații convenabile. Au totuși un cost ridicat, densitate de energie scăzută și necesită o întreținere atenta. Este nevoie și de un control riguros a încărcării și descărcării, al temperaturii. Numarul de cicluri incarcare-descarcare posibile de-a lungul perioadei de functionare, scade drastic cu descarcarea-figura 6.

Figura 6. Curbe de descarcare ale diferitelor tipuri de acumulaoare in functie de numarul de cicluri de functionare[9-11].

Un control corect al incarcarii si descarcarii presupune existenta unui sistem sofisticat de regulatoare de curent si tensiune. Optimul functionarii pentru controlul incarcarii este nesigur deoarece lipsesc modelele de fiabilitate ale bateriilor.

În prezent au fost dezvoltate celule electrochimice promitatoare, pe bază de Na/Al2O3/S și Zn/ZnBr2/Br2, cu imbunatatiri privind densitatea de energie, autodescarcarea si durata de viata. Bateria cu sodiu-sulf folosește reactanți topiti ce operează la temperaturi de până la 330oC.Este o baterie cu densitate de enrgie si eficienta mari si intretinere usoara, dar cu deyavantajul ca durata de viata este limitata de numarul de cicluri termice.

Bateria cu zinc-brom, dezvoltată în Sua, Japonia și Austria, pare a fi foarte potrivită pentru aplicațiile solare datorită unui ciclu mare de peste 2000 de încărcări.

Tabelul 2 sintetizează valorile densităților de energie, practic și teoretic a câtorva sisteme electrochimice[9-11].

Tabel 2.

2.2.ACUMULATORUL ACID CU PLUMB

Acumulatorul plumb-acid sulfuric a fost descoperit în anul 1859 de către Plante. Celula elementară a unui acumulator plumb-acid sulfuric constă dintr-un electrod negativ de plumb spongios și un electrod pozitiv de bioxid de plumb, având ca electrolit o soluție apoasă de acid sulfuric(anexa 1). O pasta formată din oxid de plumb și acid sulfuric diluat se aplică pe suporți grilă din aliaj metalic de plumb. După uscare se supun procesului de formare (încărcare), în soluție de acid sulfuric, când se produce reducerea pastei de la polul negativ la plumb spongios și oxidarea pastei de la polul pozitiv la bioxid de plumb. Plăcile negative și pozitive sunt izolate una de alta prin straturi izolatoare subțiri și poroase numite separatori [9-11]

Teoria acumulatorului plumb-acid sulfuric[9-11]

Lanțul electrochimic al unui element plumb-acid sulfuric este dat de schema:

In decursul timpului sau propus multe teorii pentru explicarea proceselor de electrod în timpul descărcării și încărcării acumulatorului, dar cea care s-a menținut este cunoscută sub numele de teoria dublei sulfatări.

Conform acestei teorii reacțiile care se petrec la electrodul negativ () și pozitiv (+), la descărcare () și încărcare () pot fi descrise de următoarele echilibre:

(): (1)

(+): (2)

Reacția de celulă, care se petrece în acumulatorul plumb-acid sulfuric obținută prin însumarea proceselor de la electrozi este:

(3)

Reacția (3) este termodinamic reversibilă, și i se poate aplica relația termodinamică dintre tensiunea electromotoare și concentrația reactanților :

(4)

Deoarece, în reacția (3) speciile reactante Pb, PbO2 și PbSO4 sunt faze solide, pentru care activitatea se consideră egală cu unitatea, tensiunea electromotoare (t.e.m.), E, a acumulatorului plumb-acid sulfuric este dată de expresia:

(5)

în care R este constanta universală a gazelor (8,31 jouli / C.mol), F – constanta lui Faraday (96500 C/ echiv.g.), T – temperatura absolută (273+ toC), K șieste t.e.m. standard, dată de diferența potențialelor standard ale reacțiilor (2) și (1):

V

sau calculată din variația standard a entalpiei libere de reacție, G0, a echilibrului (8.3),cu ajutorul relației:

(5)

în care

= 2.193,89 2.56,69 + 2.177,34 + 52.,34 = 94,11 Kcal/mol.g

Introducând această valoare în ecuația (5), se obține:

V

La 25oC, t.e.m. este dată de relația:

(6)

Valoarea t.e.m. calculată cu relația (6) concordă foarte bine cu valoarea experimentală, confirmând astfel, validitatea teoriei dublei sulfatări.

In același sens pledează si valorile concordante ale coeficientului de temperatură al t.e.m., , experimental și calculat din entropia reacției de celulă (3), conform relației:

(7)

în care

= 2.35,2 + 2.16,72 15,5 18,3 2.4,1 = 61,84 Kcal/grad

Inlocuind valoarea entropiei, astfel calculată, în ecuația (8.5) se obține pentru coeficientul de temperatură al t.e.m., valoarea:

V/grad

Valoarea coeficientului de temperatură obținută pentru soluția cu prin extrapolarea datelor experimentale este de 0,00136 V/grad. Valorile foarte apropiate ale coeficientului de temperatură al t.e.m., calculat și experimental susține încă odată pe baze termodinamice teoria dublei sulfatări.

Figura 7. Dependența t.e.m. a acumulatorului de plumb de concentrația acidului sulfuric.

Acumulatoarele acide cu plumb sunt construite din plăci de plumb (anozii) și bioxid de plumb (catozii), imersate într-o soluție de 33 % H2SO4.

Lanțul pilei când aceasta este încărcată și poate furniza energie electrică este :

(-) Pb / H2SO4 / PbO2(+) t.e.m. = 2,1 V

Reacția totală:

-în acest caz reacțiile la electrozi(la descărcare) sunt :

la anod:A(-): PbPb2+ + 2e

la catod:C(+) Pb4+ +2e Pb2+

Plăcile acumulatorului cu plumb (electrozii) se clasifică în două mari grupe: plăci cu mare supraftă (soliditate, durată mare de funcționare, sunt grele, se autodescarcă ușor, folosirea ineficientă a masei active ) și plăci cu pastă, alcătuite dintr-un schelet metalic în care se presează masa activă sub formă de pastă.

Acumulatorul poate fi reîncărcat prin conectarea la o sursă de curent conntinuu.La încărcarea acumulatorului, pe placa negativă se pot desfășura două procese catodice : formarea plumbului și degajarea hidrogenului. Datorită supratensiunii mari de descărcare a hidrogenului pe plumb doar prima reacție are loc. În mod similar, dintre cele două reacții anodice : formarea PbO2 și descărcarea ionilor OH_ ,doar prima are loc, degajarea oxigenului avind loc cu supratensiune mare pe oxidul de Pb.

Capacitatea unui acumulator reprezintă acea cantitate de electricitate furnizată în timpul descărcării până când tensiunea acumulatoruluimscade cu 10%. Ea depinde de o serie de factori:

-cantitatea și porozitatea masei active : coeficientul de folosire al masei active nu este de 100% ci are o valoare cuprinsă între 25-35%. Coeficientul de folosire (deci capacitatea) depinde de grosimea și porozitatea plăcilor. Se recomandă utilizarea de plăci mai groase, cu o porozitate de maxim 50% pentru evitarea desprinderii masei active de pe plăci.

-concentrația acidului sulfuric-capacitatea maximă corespunde unui electrolit cu o concentrație de 30%, deoarece acesta are conductivitate electrică maximă. O concentrația mai mare favorizează difuzia acidului în porii masei active.

-densitatea curentului de descărcare:- capacitatea acumulatoarelor scade cu creșterea densității curentului de descărcare. Acumulatoarele cu plăci cu pastă se descarcă la 0,3-0,8 A/dm2, cele cu plăci la 1,5-3 A/dm2, iar cele de demaraj ajung pînă la 50 A/dm2.

-temperatura-peste 15oC, capacitatea acumulatorului crește cu 1% la ridicarea temperaturii cu un grad. La temperaturi sub 0oC, apa din pori îngheață, chiar dacă electrolitul din bac este în stare lichidă, de aceea se recomandă utilizarea unor electroliți mai concentrați;

Acumulatoarele acide se autodescarcă cu aproximativ 0,5-2% în 24 ore, datorită reacțiilor secundare dintre electrolit și masa activă cu formare de sulfat de plumb.

Durata de funcționare a unui acumulator acid , adică numărul de cicluri încărcare-descărcare este limitată de:

-coroziunea-gratarele plăcilor pozitive se toarnă din plumb aliat cu 5-8% stibiu. Aceste aliaje au proprietăți mecanice și de turnare bune, dar au rezistență scăzută la coroziune: în condițiile funcționării acumulatorului (tensiuni variabile 1,7-2,2V) apar compuși ai plumbului cu grade diferite de oxidare, ceea ce duce la apariția PbO, Pb(OH)2, PbSO4, cu alte cuvinte dizolvarea electrodului. În cazul unor porțiuni ale grătarelor unde apar densități de curent mari, există premizele formării PbO2 insolubil. Deasemenea, coroziunea grătarelor depinde și de structura lor și de conținutul de impurități solubile în acidul sulfuric. O structură mai fină (cristale mai mici) prezintă o rezistență mai bună la coroziune.

-deformarea plăcilor pozitive-produsă de formarea în locul Pb a PbO2, cu volum specific mai mare.

-desprinderea masei active – favorizată de micșorarea concentrației de acid sulfuric, creșterea temperaturii, micșorarea densității curentului de descărcare. Introducerea în electrolit a unor substanțe superficial-active, cum ar fi metavanadatul de amoniu sau bicromatul de amoniu, care în concentrații de numai 0,3 moli/l , dublează durata de lucru a masei active. Ele contribuie la formarea de straturi afînate de sulfat de plumb, care la încărcare se transformă în straturi netensionate, alcătuite din cristale mari de PbO2.

-sulfatarea ireversibilă a plăcilor-reprezintă acea stare a plăcilor care face imposibilă reîncărcarea acumulatorului. Ea se manifestă mai intens la plăcile negative prin formarea pe suprafața acestora a unui strat compact se sulfat de plumb. pentru evitarea sulfatării ireversibile, se recomandă : evitarea descărcărilor exagerate, acumulatorul să nu fie lăsat prea mult în stare descărcată, plăcile să fie menținute tot timpul sub nivelul electrolitului, temperatura de păstrare a acumulatorului să nu depășească 45 oC.

Capitolul III. Caracteristici chimice și electrochimice ale unor materiale pentru industria energetică

Acumulatoarele acide cu plumb sunt construite din plăci de plumb (anozii) și bioxid de plumb (catozii), imersate într-o soluție de 33 % H2SO4.

Lanțul pilei când aceasta este încărcată și poate furniza energie electrică este :

(-) Pb / H2SO4 / PbO2(+) t.e.m. = 2,1 V

Reacția totală:

3.1.Determinarea tensiunii electromotoare

Cea mai importanta caracteristica a unei pile electrochimice este tensiunea electromotoare (t.e.m.), E sau tensiunea de echilibru, data de diferenta dintre potentialul electrodului pozitiv(catodul) si potentialul electrodului negativ (anodul) in cirtcuit deschis.

Determinarea precisa a t.e.m. nu se poate face direct cu un voltmetru obisnuit de rezistenta mica, deoarece, pila debitind curent pe voltmetru, acesta va indica doar tensiunea la borne.

Daca Rv este rezistenta voltmetrului si Rp, rezistenta interioara a pilei si I intensitatea curentului care trece prin circuit, conform legii lui Ohm, tensiunea electromotoare a pilei va fi:

E = I (Rv + Rp)

O parte din aceasta tensiune electromotoare (I Rv) este utilizata pentru trecerea curentului electric prin voltmetru, iar restul (I Rp) pentru a invinge rezistenta interioara a pilei. Voltmetrul va indica numai tensiunea la borne:

V=IxRv

Egalind cele doua relatii, rezulta:

Din aceasta relatie se vede ca V=E numai in cazul cind rezistenta voltmetrului Rv este foarte mare fata de rezistenta interioara a pilei, Rp, care in acest caz devine neglijabila.

Pentru masuratori directe se poate folosi voltmetrul electronic, dar pentru masuratori foarte precise se utilizeaza metoda indirecta, metoda compensatiei.

Metoda compensatiei consta in compensarea tensiunii electromotoare a pilei cercetate prin aplicarea unei tensiuni cunoscute(mai mari decit tem, in cazul de fata 30V).Tensiunea electromotoare a pilei fiind compensata de o alta tensiune electromotoare, pila nu debiteaza curent, ceea ce echivaleaza cu cazul cind circuitul exterior este deschis.

Pentru determinarea t.e.m. prin metoda compensatiei se realizeaza montajul din figura 8.

Figura 8. Schema montajului pentru determinarea t.e.m. prin metoda compensatiei: 1- acumulator, 2-punte cu fir, 3-pila cu t.e.m. necunoscuta, 4-galvanometru, 5-intrerupator.

Acumulatorul acid a carei t.e.m. se masoara, este legat in opozitie cu sursa de curent continuu. Tensiunea debitata de sursa determina o cadere de tendiune constanta de-a lungul punctii cu fir montata potentiometric.

Dupa conectarea sursei la firul potentiometric se deplaseaza cursorul pe punte pina nu mai trece curent prin galvanometru. In acest moment, caderea de tensiune intre punctele A si S este compensata de tensiunea electromotoare Ex, a acumulatorului acid, pentru care este valabil raportul:

unde AB si AS sunt lungimile in mm intre capetele puntii, respectiv capat si pozitia de echilibru.

Pentru o determinare exacta se utilizeaza o pila etalon, cum ar elementul etalon Weston(figura 9), cu lantul electrochimic de mai jos,

(-)Hg-Cd/CdSO4 sat. Cu cristale/HgSO4/Hg(+)

Pentru elementul Weston se aplica aceeasi relatie de mai sus, pozitia de nul finnd insa diferita:

In care Ew este tensiunea electromotoare a pilei Weston egala cu 1,0183 V la 20 oC (scade cu 4×10-5 V/grad). Din egalarea relatiilor de mai sus rezulta:

In urma masuratorilor s-a obtinut:

Valoarea obtinuta este acceptabila, daca tinem cont, ca t.e.m. teoretica a unui element este de 2,1 V.

3.2. Încărcarea și descărcarea acumulatorului

În figura 10 este prezentată o ilustrare schematică a principalelor procese care se petrec la descărcarea și încărcarea acumulatorului, la electrozi și în soluția de electrolit. La închiderea circuitului de descărcare, reacțiile spontane de ionizare a plumbului spongios de la placa negativă și de reducere a bioxidului de plumb de la placa pozitivă determină apariția unui flux de electroni de la anodul acumulatorului la catodul acestuia, prin circuitul exterior, ceea ce este echivalent cu trecerea unui curent electric în sens invers. Produsele active inițiale, Pb, PbO2 și H2SO4 trec în sulfat de plumb și apă. Astfel, în timpul descărcării concentrația acidului sulfuric scade.

Figura 10. Schema reacțiilor de bază care se petrec la descărcare și încărcarea acumulatorului plumb-acid sulfuric.

Refacerea substanțelor active din acumulator se realizează prin transformarea acumulatorului în celulă de electroliză, alimentată cu o sursă de curent continuu de tensiune ceva mai mare decât a acumulatorului, prin așa numitul proces de încărcare.

In procesul de încărcare al acumulatorului, t.e.m. și concentrația acidului sulfuric cresc. În timpul încărcării pe placa negativă se pot desfășura, în principiu, două procese catodice: reducerea sulfatului de plumb la Pb spongios și degajarea hidrogenului. Deși potențialul de echilibru al hidrogenului este mai pozitiv decât al plumbului, ionii de hidrogen nu se descarcă înaintea ionilor Pb2+, datorită supratensiunii ridicate a reacției de reducere a acestora pe plumb. De aceea, în condiții normale de încărcare, degajarea hidrogenului este neînsemnată. Situația este similară și la placa pozitivă. Supratensiunea mare pentru reacția de degajare a oxigenului pe bioxid de plumb, împiedică producerea ei și reacția dominantă este oxidarea sulfatului de plumb la PbO2.

Acumulatorul poate fi reîncărcat prin conectarea la o sursă de curent conntinuu

Incarcarea acumulatorului se va face cu montajul din figura 11. Dupa realizarea montajului se trece la incarcarea acumulatorului timp de 4-6 ore la o intensitate constanta de 2 A.

Figura 11. Figura 12.

Descarcarea acumulatorului se face cu montajul din figura 12, cu un curent de intensitate 2A pina cind tensiunea la borne scade la 1,8 V.

Citirea tensiunii la borne s-a facut din 5 in 5 minute prima ora, apoi din 30 in 30 de minute, atit la descarcare cit si la incarcare. Variația tensiunii la încărcare și descărcare este prezentată in figura13 .

Figura 13. Curbele experimentale de încărcare și descărcare ale unui acumulator plumb-acid sulfuric.

La încărcare, în primele momente, tensiunea crește treptat până la tensiunea 2,2 V. La tensiuni mai mari de 2,2-2,3 V începe degajarea hidrogenului și oxigenului, iar tensiunea atinge rapid valoarea de 2,6 V.

La descărcare, la început tensiunea scade rapid, după care scade lent până la tensiunea de 1,8 V, când acumulatorul este practic descărcat. Dacă se continuă descărcarea, tensiunea scade brusc până aproape de zero.

3.3.Determinarea randamentelor de sarcina electrica,

de energie si de tensiune

Pentru acumulatoare se disting urmatoarele randamente caracteristice:

-randamentul de sarcina(capacitate):

-randamentul de energie:

-randamentul de tensiune:

in care Id,i , Td,i , Ud,i sunt intensitatile, timpii respectiv tensiunile de descarcare si incarcare ale acumulatorului.. Daca descarcarea si incarcarea s-au facut la curent constant(2A), atunci 1=1, iar randamentul de energie devine egal cu cel de tensiune adica 2 =3 =Ud/Ui este dat in functie de timp in tabelul 3.

Tabelul 3. Randamentele acumulatorului masurate din ora in ora.

3.4.Determinarea energiei si puterii debitate de acumulator

Energia pilei este energia debitata in circuit exterior la descarcare si este data de relatia:

Singura marime constanta din ecuatie este curentul de descarcare, Id=2A, celelalte doua fiind variabile.

Determinarea energiei acumulatorului se poate face prin integrarea grafica, din reprezentarea curbei Ud in functie de timp, caz in care integrala din relatia de mai sus reprezinta suprafata de sub curba Ud-f(Td).

S = 15,78 ix iy=15,78 0,5h 0,1V = 0,789 Vh

Puterea pilei- energia debitată în unitatea de timp

3.5. Determinarea capacitatii si a autodescarcarii

Cantitatea de curent furnizată în timpul descărcării până când tensiunea scade cu 10% reprezintă capacitatea acumulatorului. Capacitatea unui acumulator este influențată de următorii factori mai importanți: cantitatea și porozitatea masei active, concentrația electrolitului și condițiile de descărcare.

Daca t.e.m.= 2,043 V, 10% reprezinta 0,204. O scadere de 0,204 V, corespunde unei tensiuni de 1,819 si unui timp de descarcare td =7,75h. In acest caz capacitatea acumulatorului este:

Q1 = Id x td = 2A x 7,75 h = 15,5 Ah = 15,5 x 60 As = 930 C.

Porozitatea practică se situează în jur de 50%, întrucât valori mai mari accentuează procesul de desprindere a masei active de pe plăci. Gradul de folosire al masei active nu atinge niciodată 100%, chiar în cazul unui exces de electrolit.

Se consideră ca un acumulator are capacitatea maximă la o concentrație a acidului sulfuric de 30%, deoarece soluția de electrolit are conductivitatea electrică maximă..

Acumulatoarele cu plăci cu pastă se descarcă la densități de curent cuprinse între 0,3-0,8 A/dm2, iar cele cu plăci de mare suprafață la densități de 1,5-3 A/dm2. Acumulatoarele pentru demaraj pot fi descărcate la densități care ajung până la 50 A/dm2.

Reducerea pasivizării și creșterea gradului de folosire, în cazul electrodului negativ, se poate atinge prin introducerea în masa activă de adaosuri speciale depasivatoare, cum ar fi spre exemplu, sulfatul de bariu și unele substanțe superficial active Aplicarea în producția de acumulatori cu plumb a acidului și lignosulfonic a permis rezolvarea unui șir de probleme

mărirea de 2-3 ori a durata de viață a acumulatorului la temperaturi scăzute;

b) ridicarea concentrației electrolitului și prin aceasta creșterea capacității acumulatorului cu 10-20%;

c) reducerea de 3-6 ori a vitezei de autodescărcare a plumbului spongios în acid sulfuric, scăzând pe această cale și viteza de degajare a gazelor în acumulator, ca urmare a autodescărcării.

Autodescărcarea-pierderea inutilă a capacității pilei în circuit deschis:

unde Q1,2 reprezintă capacitatea pilei înainte și după depozitare

Dupa trasarea curbei de descarcare, acumulatorul a fost din nou incarcat si depozitat timp de 30 de zile, dupa care s-a trasat o noua curba de descarcare, determinindu-se astfel capacitatea dupa depozitare printr-un calcul asemanator celui de mai sus.

Daca t.e.m.= 2,005 V, 10% reprezinta 0,2. O scadere de 0,2 V, corespunde unei tensiuni de 1,805 si unui timp de descarcare td = 6h. In acest caz capacitatea acumulatorului este:

Q2 = Id x td = 2A x 6 h = 12 Ah = 12 x 60 As =720 C

In acest caz, autodescarcarea are valoarea

De obicei valoarea nu trebuie sa depaseasca 15% pentru un acumulator(element) nou. Valoarea mai mare obtinuta indica un oarecare grad de ireversibilitate a reactiei (sulfatare).

Autodescărcarea și degajarea de hidrogen.

Plumbul metalic având un potențial mai electronegativ decât hidrogenul este termodinamic instabil în soluții de acid sulfuric. Supratensiunea ridicată, necesară pentru degajarea hidrogenului pe plumb, frânează acest proces. Insă cu cât este mai mare suprafața plumbului spongios, cu atât se degajă mai mult hidrogen pe ea, la aceeași viteză a procesului pe unitatea de suprafață. De aceea la creșterea porozității plăcii, suprafața reală a plumbului spongios este mai mare, cantitatea totală de plumb care se autodizolvă (se corodează) crește, intensificând și degajarea de hidrogen și auto-descărcarea acumulatorului. Acest proces se accelerează, dacă pe suprafața plumbului spongios se depun metale, pe care supratensiunea hidrogenului este mai mică decât pe plumb.

Autodescărcarea se poate produce și fără degajare de hidrogen, dacă electrolitul conține ionii unor metale cu două valențe, cum ar fi ionii fierului. Ionii bivalenți de fier se oxidează ca urmare a reacției cu PbO2, determinând autodescărcarea plăcii pozitive:

Ionii trivalenți de fier ajung prin difuzie și convecție la placa negativă unde se reduc pe seama dizolvării plumbului, determinând astfel, autodescarcarea electrodului negativ, conform reacției:

Durata de lucru a unui acumulator reprezintă numărul de cicluri (încărcare-descărcare) până la care capacitatea scade sub o anumită valoare. Limitarea duratei de lucru este cauzată de următorii factori: coroziunea și deformarea grătarelor plăcilor pozitive, desprinderea masei active de pe plăcile pozitive și sulfatarea ireversibilă a plăcilor.

Pentru a evita sulfatarea ireversibilă a plăcilor acumulatorului se recomandă: evitarea descărcării exagerate, acumulatorul să nu fie lăsat prea mult timp descărcat, plăcile să fie tot timpul acoperite de electrolit, temperatura de păstrare să nu depășească 45oC.

4.Calculul costului estimativ al acumulatorilor pentru o centrala fotovoltaica de 1 MW

Tinind cont de oferta de pe piata romaneasca de elemente care intra in componenta unei centrale fotovoltaice(anexa 2) se poate face un calcul sumar. In exemplul care urmeaza au fost luate in calcul doar panourile fotovoltaice (necesare pentru o centrala de 1MW) si un numar de acumulatori ce pot stoca timp de o zi, jumatate din cantitatea de energie electrica furnizata de panourile solare.

Tipurile si preturile aferente(in Euro) de panouri si acumulatori au fost alese de pe site/uri romanesti specializate care vind astfel de echipamente(www.lpelectric.ro)-

Seria SOLAR

Bateriile solare Sonnenschein Solar sunt special concepute pentru performanta medie in aplicatile cu energie alternativa. Aceste baterii tip VRLA (ValveRegulated Lead Acid) nu necesita intretinere si sunt realizate in tehnologie dryfit.

Aplicatile tipice : sisteme case de vacanta, sisteme de iluminat stradal, panouri de semnalizare si informatii, parcometre, sisteme telefonice de urgenta, alte echipamente. Sunt concepute pentru a suporta maxim 800 de cicluri cu descarcare 100% , dar pot ajunge sa suporte 3000 de cicluri pentru o descarcare de numai 30%.

2. Seria SOLAR BLOCK

Bateriile tip Sonnenschein Solar Block sunt o gama fiabila pentru a plicatii in conditii dure. Aplicatile tipice includ arii de folosire diversificata. Sunt concepute pentru a suporta maxim 1200 de cicluri cu descarcare 100% , dar pot ajunge sa suporte 4500 de cicluri pentru o descarcare de numai 30%.

Seria SOLAR A600

Bateriile Sonnenschein A600 Solar sunt fabricate pentru aplicatii medii si mari. Sunt fara intretinere de tip VRLA in tehnologie dryfit. Sunt concepute pentru a suporta maxim 1600 de cicluri cu descarcare 100% , dar pot ajunge sa suporte 5800 de cicluri pentru o descarcare de numai 30%.

Panouri fotovoltaice.

Oferta de panouri solare fotovoltaice este destul de mare si in crestere chiar pe piata romaneasca, asa cum se poate observa studiind site/urile firmelor specializate:

www.lpelectric.ro, www.ecosol.ro, www.alfabit.ro , www.romtherm.ro , www.liva.ro

In continuare sunt prezentate cele din oferta lpelectric.

Se aleg urmatoarele elemente:

Pentru o centrala de 1 MW, numarul depanouri de 165 W va fi dat de raportul:

Nr. panouri = 1000.000 W/165 W = 6060,6 ~ 6070 panouri

Energia electrica inmagazinata intr-un acumulator Solar Block:

Ebaterie = U x I x t= U x Q =6V x 330 Ah = 1980 Wh.

Energia furnizata centrala pe timp de vara (12 ore la capacitate maxima):

Ecentrala = 12 h x 1 MW = 12 MWh

Daca centrala ar avea capacitate de stocare a jumatate din aceasta cantitate de energie, numarul de acumulatori va fi dat de relatia:

Nr acumulatori = 12 MWh/1980 Wh = 6050 acumulatori

In tabelul de mai jos, se poate face comparatia dintre pretul panourilor si pretul acumulatoarelor, care se observa ca este destul de mare. Fara a lua in calcul preturile altor echipamente electrice necesare (regulatoare, invertoare, cabluri, etc), se poate estima partial costul unei centrale fotovoltaice(timpul de viata garantat 20 de ani).

5.CONCLUZII

Civilizația modernă este confruntată cu trei probleme majore, corelate între ele: cererea foarte mare de energie, scăderea considerabilă a combustibililor fosili și poluarea intensă a mediului ambiant.

Conversia directă a energiei solare în energie electrică bazată pe efectul fotovoltaic constituie unul dintre mijloacele cele mei atractive de a utiliza energia solară. Un sistem în care fotocelulele acoperă o suprafață de 1 Km2 ar putea produce o putere maximă de 70 MWe, cu un randament global de numai 10%. Conversia directă ar putea contribui substanțial la rezolvarea crizei energetice, cu condiția reducerii suficiente – în primul rănd – a costului celulelor solare. Posibilitatea construirii unor module de la 1mW la 1MW este un avantaj, putîndu-se astfel obține orice configurație necesară.

Un important avantaj al modulelor fotovoltaice este că acestea folosesc atît radiația solară directă, cît și radiația difuză. Insolația necesară amorsării unei instalații este foarte mică: 50W/m2 pentru sisteme fără concentrarea radiației, 100W/2 pentru sisteme cu concentrare ce utilizează suprafețe parabolice și 200W/m2 pentru sistemele cu concentrator ce utilizează numai radiația directă. Datorită construcției lor, modulele se întrțin ușor și, ca exemplu, pentru o centrală de 1MW cu panouri fără concentrator, întrținerea nu necesită mai mult de 11 ore pe lună. Un aspect important al modulelor fotovoltaice este și acela că funcționarea lor nu produce zgomot și nici emisii nocive pentru mediu.

Dificultățile actuale de realizare a unor centrale solare de putere mare, bazate pe conversie fotovoltaică, sunt – în principal – de natură economică, datorită costului celulelor, și rezolvarea problemelor de stocare u nor mari cantități de energie electrică. De aceea, deocamdată, instalațiile de conversie fotovoltaică sunt folosite – în general – pentru alimentarea cu energie electrică a unor consumatori situați în locuri greu accesibile transportului energiei. Astfel, în afara utilizării pe vehiculele spațiale, aceste instalații se folosesc în aplicații terestre ca: alimentarea radioreceptoarelor din locuri izolate, a balizelor de semnalizare, a instalațiilor meteorologice, etc.

Acumulatoarele acide cu plumb se pot utiliza pentru stocarea electrochimică a energiei electrice, stocarea electrochimică a energiei solare prin intermediul celulelor fotoelectrochimice sau a generatoarelor termoelectrice. Stocarea- are însă două dezavantaje importante: densitatea redusă a energiei stocate (cu cca două ordine de mărime mai mică decât în sistemele chimice) și un cost suplimentar.

Primul dezavantaj se poate elimina renunțând la sistemul de depunere a speciilor redox, formate în urma electrolizei. Suprafața electrozilor fiind redusă, capacitatea de încărcare este limitată. Dacă îndepărtăm însă din sistem speciile redox, pe măsură ce se formează, acestea vor putea fi stocate separat, în rezervoare cu capacitate de depozitare mult mai mare și care ulterior se pot recombina, atunci când este necesar, debitând energie electrică.

Acumulatoarele acide – în varianta obișnuită- chiar dacă nu au un randament la fel de bun, ca o pilă de combustie sau avantajele acumulatoarelor alcaline (nu necesită corectarea și și înlocuirea electrolitului, funcționează în orice poziție, sunt de mici dimensiuni, capacitate specifică mai mare, număr de cicluri încărcare -descărcare de aproape 5 ori mai mare) totuși ele prezintă avantajul că sunt simple, rezistent, nu prezintă probleme de etanșare.

In cazul utilizarii acumulatoarelor la stocarea energiei electrice intr-o centrala cu sursa regenerabila, se observa costul destul de ridicat al acestora, ceea ce se reflecta direct in costul energiei furnizate din sursa regenerabila.

B I b l i o g r a f i e

1.Dănescu Al., Bucurenciu S., Petrescu St., Utilizarea energiei solare, Ed. Tehnică, București, 1980

2.C.J.Winter, R.L.Sizmann, L.L. Vant-Hull, Solar Power Plants, Springer Verlag, Berlin, 1991.

3. V.Fara, R.Grigorescu, Conversia energiei solare în energie termică . Editura Științifică și Enciclopedică,București 1982 .

4. C.De Sabata, M.Borneas, B.Rothenstein, A.Munteanu, Bazele fizice ale conversiei energiei solare. Editura Facla , Timișoara 1982 .

5. N.Raboca, Energetica Mondială . Editura Sarmis , Cluj-Napoca, 1995.

6. Mercea F., Mercea R : Economia de energie și proiectarea instalațiilor solare . Editura Dacia , Cuj-Napoca 1983 .

7. C.Țânțăreanu , Revista Energetica ,46 , 6 p.281 , 1998 .

8. http://ecosapiens.ro/forum/topic/harta-potentialului-solar-harta-solara

9. www.lpelectric.ro

10.G.Badea, Surse Electrochimice de Energie Electrica, Ed.Matrixrom, Bucuresti 2005.

11. G.E.Badea, „Chimie si Coroziune”, Ed. Universitatii din Oradea, 2007.

12. G.Ciura. Chimie, Ed. Printech, Bucuresti, 2000.

B I b l i o g r a f i e

1.Dănescu Al., Bucurenciu S., Petrescu St., Utilizarea energiei solare, Ed. Tehnică, București, 1980

2.C.J.Winter, R.L.Sizmann, L.L. Vant-Hull, Solar Power Plants, Springer Verlag, Berlin, 1991.

3. V.Fara, R.Grigorescu, Conversia energiei solare în energie termică . Editura Științifică și Enciclopedică,București 1982 .

4. C.De Sabata, M.Borneas, B.Rothenstein, A.Munteanu, Bazele fizice ale conversiei energiei solare. Editura Facla , Timișoara 1982 .

5. N.Raboca, Energetica Mondială . Editura Sarmis , Cluj-Napoca, 1995.

6. Mercea F., Mercea R : Economia de energie și proiectarea instalațiilor solare . Editura Dacia , Cuj-Napoca 1983 .

7. C.Țânțăreanu , Revista Energetica ,46 , 6 p.281 , 1998 .

8. http://ecosapiens.ro/forum/topic/harta-potentialului-solar-harta-solara

9. www.lpelectric.ro

10.G.Badea, Surse Electrochimice de Energie Electrica, Ed.Matrixrom, Bucuresti 2005.

11. G.E.Badea, „Chimie si Coroziune”, Ed. Universitatii din Oradea, 2007.

12. G.Ciura. Chimie, Ed. Printech, Bucuresti, 2000.