Curbe de Sarcina

CUPRINS

Declarație originalitate

ANEXA 1.1. Consumatori

ANEXA 1.2. Shema elecrică Etaj Depozit Iluminat

ANEXA 1.3. Schema electrică Etaj Depozit Prize

ANEXA 1.4. Scema electrică Parter Birouri iluminat

ANEXA 1.5. Schema electrică Parter Depozit Iluminat

ANEXA 1.6. Schema electrică Parter Depozit Prize

ANEXA 2.1. Calcul energiei consumate în iunie

ANEXA 2.2 Calcul energiei consumate în decembrie

1. SCOPUL LUCRĂRII

Scopul acestui proiect este de a analiza curbele de sarcină, în vederea obținerii celei mai eficiente metode de reducere a costului energiei electrice, atât calitativ cât și economic. În ceea ce privește factorul calitativ am realizat compensarea puterii reactive, cu ajutorul bateriilor de condensatoare, pentru eliminarea plații energiei reactive, iar în privința factorului economic am înlocuit corpurile de iluminat de siguranță incandescente cu cele pe baza LED-urilor obținând astfel un profit considerabil.

În primul capitol am vorbit despre politicile energetice, piața energiei electrice, mecanismele pieței energiei, participanții pieței în România, tarifarea energiei electrice, câteva noțiuni teoretice despre consumatorii de energie electrică, receptoarele electrice, regimurile de funcționare ale acestora, dar și determinarea sarcinilor de calcul.

Cel de-al doilea capitol, și anume, Eficiență energetică, aduce în discuție promovarea eficienței energetice, tehnologiile eficiente de utilizare a energiei și eficiența energiei electrice. Aici am vorbit mai pe larg depre iluminatul electric și despre noile tehnologii aduse în cadrul iluminatului.

În al treilea capitol am redactat noțiuni teoretice despre curbele de sarcină, cum se aplatizează aceste curbe de sarcină, indicatorii de consum care sunt determinați cu ajutorul curbelor de sarcină, aspectele caracteristice curbelor de sarcină la consumatori. Tot aici am adus în discuție și noțiuni legate de circulația puterii reactive, factorul de putere, consecințele defavorabile circulației de putere reactivă și sursele de putere reactivă care au fost folosite pentru compensarea acesteia în cadrul depozitului.

Ultimul capitol a fost realizarea personală, în care am realizat calculele necesare pentru a stabili programul de lucru și consumul ficărui receptor în fiecare oră, timp de o saptămână pentru ca mai departe să pot ridica curbele de sarcină. După aceasta am calculat dacă este profitabil înlocuirea iluminatului incandescent cu cel pe bază de LED-uri. Tot aici am dimensionat instalația de compensare a factorului de putere.

Pentru realizarea acestui proiect am avut la dispoziție datele unei hale industriale, care are ca scop depozitarea produselor farmaceutice.

2. INTRODUCERE

2.1. Politici energetice în România

Intensitatea energetică în România este practic dublă față de aceea din țările dezvoltate economic, ceea ce impune implementarea unor măsuri pentru reducerea sa. Principalele direcții pentru creșterea eficienței energetice sunt:

standardizarea și etichetarea energetică ;

programe de stimulare a producătorilor;

programe de informare a beneficiarilor;

programe de dezvoltare tehnologică.

Programele de stimulare a producătorilor urmăresc dezvoltarea tehnologiilor și produselor cu eficiență energetică ridicată prin scutiri de taxe și impozite, ca și prin alte mijloace de stimulare; prin aceste mijloace, ele asigură menținerea interesului producătorilor pentru inovarea permanentă.

Informarea beneficiarilor în scopul selectării celor mai eficiente soluții energetice dintre tehnologiile disponibile are un rol important în creșterea eficienței energetice a tehnologiilor și a produselor de pe piață; lipsa cererii va determina eliminarea produselor sau tehnologiilor cu eficiență energetică redusă.

Dezvoltarea tehnologică are o pondere majoră în reducerea consumului de energie, fiind un atribut esențial al societății moderne.

2.2. Tarifarea energiei electrice

În procesul alimentării cu energie electrică a consumatorilor, între furnizor și consumator se creează relații reciproce constând din cerințe și obligații din partea fiecăruia, care se stipulează în contractul de furnizare a energiei electrice.

Astfel, consumatorul solicită:

asigurarea puterii necesare, ceea ce implică dimensionarea corespunzătoare a instalațiilor de producere, transport și distribuție ale furnizorului;

livrarea energiei electrice necesare pentru realizarea întregii producții a consumatorului;

calitate corespunzătoare pentru energia electrică livrată (frecvența curentului și tensiunea de alimentare în limitele admisibile);

asigurarea continuității în alimentare corespunzător cerințelor diferitelor categorii de receptoare.

Furnizorul are următoarele cerințe față de consumator:

plata energiei electrice livrate la termenele stabilite prin contractul de furnizare a energiei electrice;

realizarea unei curbe de sarcină cât mai aplatizate;

obținerea unui factor de putere cât mai mare (factor de putere neutral stabilit prin normative, sau factor de putere optim determinat prin calcule tehnico-economice);

prevederea unor instalații de protecție prin relee care, în cazul producerii unor deranjamente în instalațiile consumatorului, să limiteze efectele la nivelul întreprinderii, fără să afecteze furnizorul;

luarea de măsuri pentru încadrarea în limitele admisibile a efectelor perturbatoare determinate de funcționarea receptoarelor sale (șocuri de sarcină, armonici superioare de current, etc).

Sistemul de tarife și prețuri unitare este astfel conceput, încât costul de revenire al energiei electrice consumate să fie cu atât mai mic, cu cât regimul de consum este mai rațional, având următoarele caracteristici:

prețurile unitare sunt diferențiate după nivelul tensiunii de alimentare, joasă, medie sau înaltă tensiune;

prețurile unitare sunt diferențiate după natura consumatorilor sau consumurilor;

la marea majoritate a consumatorilor se pot aplica fie tarife de tip monom (preț unic pentru energia consumată în lei/kWh), fie tarife de tip binom (preț pentru energia electrică consumată în lei/kWh, combinat cu prețul aplicat pentru puterea maximă absorbită în lei/kW);

prețurile unitare pentru energie ca și cele pentru putere, pot fi diferențiate după perioada de consum (zi, noapte, la vârf, în afara vârfului de sarcină a sistemului electroenergetic);

consumatorii sezonieri care nu iau parte la vârful de iarnă al sistemului electroenergetic, consumatorii tampon, etc, beneficiază de reduceri substanțiale de prețuri;

în afara energiei electrice active se plătește și energia electrică reactivă, dacă consumatorul nu realizează un factor de putere cel puțin egal cu factorul de putere neutral (cos ϕ = 0,912);

în cazul depășirii puterii absorbite la vârful de sarcină a sistemului electroenergetic, ca și a cantității de energie electrică contractate, dacă este cazul, se plătesc penalități.

Câteva tipuri de tarife:

Tariful paușal:

Tariful paușal constă dintr-o sumă fixă ce reprezintă costul estimativ al energiei electrice consumate pe o perioadă de timp determinată (lună, trimestru sau an) care se plătește în condițiile stabilite prin contract, fără a se evidenția energia consumată cu ajutorul unui echipament de măsurare.

Tariful monom simplu:

Tariful monom simplu are expresia:

C =pWa , (2.1)

unde C este costul energiei electrice livrate, exprimat în lei;

p – prețul unitar de vânzare a energiei electrice, dependent de tensiunea de alimentare;

Wa – energia electrică activă consumată.

Se poate aplica tuturor categoriilor de consumatori și consumuri, indiferent de tensiunea de alimentare. Este foarte răspândit în cazul consumatorilor casnici, foarte numeroși dar care consumă cantități mici de energie electrică.

Tariful monom pe tranșe:

Structura tarifului monom pe tranșe este de forma:

C =p1Wa1 + p12Wa12 + p3Wa3 , (2.2)

unde p1, p12, și p3 sunt prețuri unitare de vânzare a energiei electrice, în sistem monom diferențiat pe trei tranșe, a căror mărime este prestabilită;

Wa1 – energia electrică activă corespunzătoare primei tranșe;

Wa12 – energia electrică activă corespunzătoare tranșei a doua;

Wa3 – restul energiei electrice consumate.

Se aplică consumatorilor casnici, irigațiilor, etc., atunci când se dorește stimularea consumului de energie electrică (p1 > p12 > p3 ) sau din contră descurajarea lui (p1 < p12 < p3 ).

Avantajul tarifului monom constă în simplitatea sa și în faptul că necesită, ca echipament de măsurare, un simplu contor de energie electrică activă, în schimb nu stimulează consumatorul să utilizeze în mod rațional energia electrică.

Tariful monom diferențiat “zi-noapte”:

Acest tarif are consumul de energie electrică defalcat pe perioada de zi, respectiv de noapte, expresia sa fiind:

C =pzWaz + pnWan , (2.3)

unde pz și pn sunt prețurile unitare de vânzare a energiei electrice consumate ziua Waz, respectiv consumate noaptea Wan.

Tariful se poate aplica tuturor categoriilor de consumatori sau consumuri, indiferent de tensiunea de alimentare. El stimulează consumul energiei electrice în timpul nopții, întrucât pz > pn . Echipamentul de măsurare a energiei electrice constă dintr-un contor de energie electrică activă cu dublu cadran, având ca accesoriu un ceas de comutare, corespunzător perioadelor de consum de zi, respectiv de noapte.

Tariful binom simplu:

Tariful este constituit din doi termeni, unul proporțional cu energia consumată, iar celălalt proporțional cu puterea maximă absorbită de consumator:

C =pWa + rPmax , (2.4)

unde p este prețul unitar de vânzare a energiei electrice;

Wa – energia electrică activă consumată;

r – prețul unitar pentru puterea maximă absorbită;

Pmax – puterea activă maximă de durată.

Este cel mai utilizat tarif în țara noastră, în cazul consumatorilor industriali și similari (exclusiv irigațiile), indiferent de tensiunea de alimentare.

Echipamentul de măsurare, pe lângă contoarele de energie electrică activă și reactivă, mai conține și un dispozitiv pentru înregistrarea energiei electrice active maxime pe o durată de 15 minute (puterea maximă de durată), numit maxiprint.

Prețul unitar mediu al energiei electrice consumate în cazul acestui tarif este:

pmed =, (2.5)

adică, constituit dintr-un termen constant și unul variabil, invers proporțional cu coeficientul de aplatizare kap al curbei de sarcină.

Aplatizarea curbei de sarcină are drept consecință micșorarea prețului unitar mediu al energiei electrice consumate.

Energia electrică reactivă se plătește separat, cu un preț unitar mai mic decât cel pentru energia electrică activă, numai dacă factorul de putere mediu realizat de consumator are o valoare mai mică decât cea a factorului de putere neutral.

Tariful binom stimulează consumatorul în a utiliza rațional energia electrică (aplatizarea curbei de sarcină și realizarea unui factor de putere cât mai ridicat).

Și tariful binom poate prezenta o serie de variante când atât energia consumată, cât și puterea maximă absorbită, sunt defalcate pe perioade de consum de zi sau noapte, la vârful sau în afara vârfului de sarcină a sistemului electroenergetic, variante care sunt mai stimulative pentru consumator.

În țări ca Franța sau Italia tariful binom este aplicat și consumatorilor casnici, de peste câteva decenii, cu rezultate deosebit de bune.

Taxa de putere se percepe pentru puterea maximă contractată , care este controlată, pentru a nu fi depășită, printr-un disjunctor electromagnetic, care întrerupe alimentarea consumatorului la depășirea puterii contractate. Întreruperea în alimentare poate fi înlăturată prin reanclanșarea, de către consumator, a disjunctorului cu condiția ca, în prealabil, să fie redus consumul sub puterea conar mediu al energiei electrice consumate în cazul acestui tarif este:

pmed =, (2.5)

adică, constituit dintr-un termen constant și unul variabil, invers proporțional cu coeficientul de aplatizare kap al curbei de sarcină.

Aplatizarea curbei de sarcină are drept consecință micșorarea prețului unitar mediu al energiei electrice consumate.

Energia electrică reactivă se plătește separat, cu un preț unitar mai mic decât cel pentru energia electrică activă, numai dacă factorul de putere mediu realizat de consumator are o valoare mai mică decât cea a factorului de putere neutral.

Tariful binom stimulează consumatorul în a utiliza rațional energia electrică (aplatizarea curbei de sarcină și realizarea unui factor de putere cât mai ridicat).

Și tariful binom poate prezenta o serie de variante când atât energia consumată, cât și puterea maximă absorbită, sunt defalcate pe perioade de consum de zi sau noapte, la vârful sau în afara vârfului de sarcină a sistemului electroenergetic, variante care sunt mai stimulative pentru consumator.

În țări ca Franța sau Italia tariful binom este aplicat și consumatorilor casnici, de peste câteva decenii, cu rezultate deosebit de bune.

Taxa de putere se percepe pentru puterea maximă contractată , care este controlată, pentru a nu fi depășită, printr-un disjunctor electromagnetic, care întrerupe alimentarea consumatorului la depășirea puterii contractate. Întreruperea în alimentare poate fi înlăturată prin reanclanșarea, de către consumator, a disjunctorului cu condiția ca, în prealabil, să fie redus consumul sub puterea contractată. Disjunctorul servește în același timp și pentru deconectarea automată în caz de defect.

2.3. Piața energiei electrice în România [9]

Sistemul energetic românesc a trecut prin numeroase modificări de-a lungul timpului. În prezent există un sistem descentralizat in care producția, transportul, distribuția si furnizarea sunt activități distincte, iar interfața pentru client este reprezentată de furnizor.

Participanții la piața de energie electrică sunt acreditați de catre A.N.R.E. ( Autoritatea Natională de Reglementare în domeniul Energiei), aceștia fiind:

Producătorii / autoproducătorii;

Operatorul de transport și sistem;

Operatorii de distribuție;

Furnizorii.

Tranzacția energiei electrice pe piața din Romania se realizează pe două segmente de piață:

piața reglementată;

piața concurențială.

Piața reglementată de energie electrică funcționează prin contracte reglementate de A.N.R.E.

Piața concurențială conform legislației secundare, emise de A.N.R.E. este destinată tranzacționării energiei electrice prin:

contracte bilaterale ale furnizorului cu producătorii interni, încheiate în vederea asigurarii consumului aferent consumatorilor eligibili;

contracte de import ale producătorilor interni, pentru asigurarea obligațiilor din contractele de portofoliu;

contracte de import ale furnizorilor;

contracte de export;

contracte ale furnizorilor, alții decât cei care vând la tarife reglementate consumatorilor captivi;

contracte negociate ale producătorilor independenți și autoproducătorilor, alții decât cei deținători de contracte de portofoliu;

tranzacții pe piața spot, la prețul marginal de sistem.

2.4. Mecanismul pieței de energie electrică [9]

Energia electrică produsă este transportată de la locul de producere către consumatori prin rețelele electrice de transport, proprietate Transelectrica și prin rețelele electrice de distribuție ale companiilor de distribuție.

Companiile de distribuție poartă întreaga responsabilitate pentru continuitatea alimentării cu energie electrică și pentru calitatea acesteia.

Energia electrică este cumpărată de la producători, de la un alt furnizor sau din import și este vândută consumatorilor de către furnizorii de energie electrică.

Activitatea de furnizare/vânzare a energiei electrice include o serie de servicii precum citire, facturare, încasare, intermediere relație client-operator de rețea, încheiere contract de furnizare și derulare contract conform prevederilor legale, investigare și soluționare în termen a sesizărilor și reclamațiilor primite de la clienți, informarea acestora în cazul unor modificări ale cadrului legislativ aplicabil, consultanță.

În procesul de liberalizare a pieței de energie electrică au apărut furnizorii de energie electrică și două segmente mari ale pieței: piața angro, în cadrul căreia aceste societăți achiziționează energie electrică și piața cu amănuntul ce permite acestor societăți să revândă consumatorilor energia, folosind serviciile operatorilor de rețea.

2.5. Participanții la piața de energie electrică [9]

Producătorii, sunt cei care produc energia electrică și o vând:

La bursa de energie electrică – OPCOM;

Furnizorilor consumatorilor eligibili prin contracte bilaterale negociate sau încheiate în urma desfășurării de licitații pe piețe centralizate;

Furnizorilor consumatorilor captivi prin contracte reglementate de ANRE.

Operatorii de distribuție energie electric: 

În România sunt 8 operatori majori de distribuție a energiei electrice, în funcție de zonele țării (Banat, Dobrogea, Muntenia Sud, Muntenia Nord, Moldova, Oltenia, Transilvania Sud, Transilvania Nord). 

Acești operatori sunt societăți, titulare ale unei licențe de distribuție, care preiau energia de la societatea de transport, Transelectrica, sau de la producători aflați în rețeaua de distribuție și o distribuie până la consumatorul final.

 Ei gestionează/răspund de operarea, întreținerea și dezvoltarea rețelei electrice de distribuție în zonele lor geografice; achiziționează energie pentru acoperirea pierderilor prin contracte reglementate de ANRE. 

Furnizorii de energie electric:

În România sunt peste 130 de furnizori de energie electrică. 

Aceștia sunt persoane juridice, deținătoare de licență de furnizare, care comercializează energia electrică clienților fără a avea și activități de transport și distribuție a energiei electrice.  

Vând energia electrică pe care o achiziționează la bursa de energie electrică sau prin contractele bilaterale (licitații, negocieri, import-export) clienților de pe piața liberă și/sau reglementată.

2.6. Liberalizarea pieței de energie electrică [9]

Atât piața de energie electrică din România, cât și din celelalte țări membre ale Uniunii Europene este liberalizată în totalitate. 

De la 1 iulie 2007 toți consumatorii, inclusiv cei casnici, își pot alege liber furnizorul/ furnizorii de energie electrică, odată cu deschiderea integrală a pieței de energie electrică. 

În acest fel, consumatorii pot alege ofertele de energie care se potrivesc cel mai bine exigențelor și profilului lor de consum. 

Scopul principal al liberalizării: scăderea prețului de furnizare a energiei electrice și oferirea unor servicii mai bune consumatorilor, îmbunătățirea raportului preț/calitate servicii. 

Schimbarea furnizorului de energie electrică nu implică și schimbarea calității și continuității alimentării cu energie electrică. 

Procesul de schimbare a furnizorului nu presupune plata niciunei taxe.

Indiferent de furnizorul ales, nu se schimbă:

operatorul de distribuție din zona în care se găsește consumatorul;

continuitatea în alimentare și calitatea tehnică a energiei electrice. Aceastea sunt dependente de rețeaua electrică la care este racordat consumatorul;

serviciul de remediere în cazul întreruperilor în alimentarea cu energie electrică sau al calității necorespunzătoare.

2.7. Consumatori electrici

Prin consumator de energie electrică se înțelege ansamblul instalațiilor electrice de distribuție și utilizare dispuse pe un teritoriu determinat și care se alimentează dintr–o rețea electrică. Consumatorul poate fi o persoană fizică (consumatorul casnic) sau poate fi o persoană juridică (instituție, societate comercială, fabrică, atelier, etc).

Furnizorul de energie electrică cuprinde ansamblul instalațiilor de producere, transport și distribuție a energiei electrice. Furnizorul, care este o persoană juridică, se ocupă cu distribuția și vânzarea energiei electrice. Sunt situații când furnizorul nu dispune de instalații de producere a energiei electrice, el primind, la rândul său, energia de la producătorul de energie electrică.

Energia electrică se transmite, de la furnizor la consumator, printr-un punct de livrare, care după natura și importanța consumatorului poate fi o stație de transformare, un punct de alimentare, un post de transformare sau un tablou de distribuție general. Punctul de livrare se mai numește și punct de primire a energiei electrice.

Punctul de separație dintre instalațiile furnizorului și consumatorului este denumit punct de delimitare și este situat în locul de montare al echipamentului de măsurare în punctul de livrare. Delimitarea instalațiilor electrice, din punctul de vedere al proprietății, se face în raport cu punctul de livrare: în amonte, în aval sau în cadrul punctului de livrare. Instalațiile din amonte de punctul de delimitare aparțin furnizorului, iar cele din aval, consumatorului. Punctul de delimitare se stabilește la un element fizic, care permite realizarea efectivă a separării instalațiilor furnizorului de cele ale consumatorului (borne, izolatoare de trecere, etc.). Două puncte de livrare a energiei electrice se consideră distincte dacă prin fiecare din ele se poate asigura integral puterea necesară consumatorului, în caz de dispariție a tensiunii în celălalt punct. Punctele de livrare sunt distincte dacă sunt alimentate din:

centrale sau stații electrice diferite;

secții de bare colectoare distincte ale centralei sau stației electrice.

Totalitatea instalațiilor înseriate între nodurile sursă ale sistemului electroenergetic și punctul de livrare constituie o cale de alimentare . Ea se numește branșament la joasă tensiune și racord la medie și înaltă tensiune.

Două căi de alimentare se consideră independente dacă un defect unic sau lucrările de reparații și întreținere la elementele unei căi nu conduc la scoaterea din funcțiune a celeilalte căi. Alimentarea cu energie electrică a consumatorilor se poate face de la una din următoarele categorii de surse:

sursă de bază care asigură alimentarea cu energie electrică a receptoarelor consumatorului în regim normal de funcționare;

sursă de rezervă care asigură alimentarea tuturor receptoarelor consumatorului în cazul indisponibilității sursei de bază;

sursă de intervenție (sursă independentă de sistemul electroenergetic) care la indisponibilitatea sursei de bază și a celei de rezervă, asigură alimentarea cu energie electrică a unui grup restrâns de receptoare, deosebit de sensibile la întreruperea alimentării cu energie electrică, care condiționează securitatea instalațiilor și a personalului. Ea poate fi realizată sub forma unei centrale electrice proprii, cu generatoare sincrone antrenate de motoare Diesel cu pornire automată sau sub forma bateriilor de acumulatoare.

După natura consumului de energie electrică consumatorii se împart în următoarele categorii:

consumatori casnici care folosesc energia electrică pentru iluminat și receptoare electrocasnice necesare în propria locuință;

consumatori industriali și similari care folosesc energia electrică în domeniul extragerii și prelucrării de materii prime, prelucrării produselor agricole, fabricării mijloacelor de producție și a bunurilor de consum;

consumatori terțiari, restul consumatorilor care nu fac parte din categoriile menționate mai sus.

În funcție de mărimea puterii maxime absorbite de durată, consumatorii se împart în mici consumatori, ce absorb puteri de până la 100 kW și mari consumatori cu puteri absorbite de 100 kW sau mai mari.

În funcție de puterea maximă absorbită de durată și de condițiile de continuitate cerute de receptoare, alimentarea consumatorilor din sistemul electroenergetic se poate realiza la următoarele niveluri de siguranță:

nivelul 1: prin două căi de alimentare independente și două puncte de primire distincte, fiecare cale fiind dimensionată la întreaga putere cerută de consumator. Realimentarea consumatorului, în caz de avarie a unei căi, se prevede a se realiza prin comutarea automată a consumului pe calea neavariată, cu o discontinuitate de maximum 3 secunde;

nivelul 2: prin două căi de alimentare care nu sunt în mod obligatoriu independente și printr-un punct de primire. Realimentarea consumatorului, în caz de avarie a unei căi, se poate face numai după identificarea defectului și efectuarea unor manevre manuale de izolare a acestuia, întreruperea putând fi cuprinsă între 30 minute și 16 ore;

nivelul 3: printr-o singură cale de alimentare. Realimentarea consumatorului, în caz de avarie, se poate face numai după repararea sau înlocuirea elementelor defecte.

După locul de amplasare consumatorii pot fi consumatori urbani și consumatori rurali.

Creșterea nivelului de siguranță în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor se poate realiza prin rezervarea în alimentare, care poate fi o rezervare totală sau parțială. Rezervarea totală constă în prevederea unei căi de alimentare de rezervă, dimensionată la întreaga putere cerută de consumator, iar cea parțială prin dublarea numai a unor elemente ale căii de alimentare cu probabilitate de defectare mai mare.

Rezervarea se poate asigura prin surse de rezervă, linii electrice de rezervă alimentate din aceeași sursă sau surse diferite, transformatoare de rezervă aflate în rezervă „caldă” sau „rece”, buclarea rețelelor, dublarea sau secționarea sistemului de bare colectoare și prevederea de instalații automate de anclanșare a rezervei (AAR), pe medie sau joasă tensiune.

2.8. Receptoare electrice

Instalațiile care absorb energie electrică și o transformă în alte forme de energie sunt denumite receptoare electrice.

Prin receptor electric se înțelege ansamblul format din echipamentul electric și utilajul tehnologic deservit de acesta. De multe ori, un utilaj tehnologic are mai multe echipamente electrice (motoare electrice). În acest caz receptorul este constituit din ansamblul utilaj tehnologic – echipamente electrice.

Din punct de vedere al modului de utilizare a energiei electrice absorbite și transformate în alte forme de energie, receptoarele se clasifică în:

receptoare electrice pentru iluminat;

receptoare electromecanice pentru acționări;

receptoare electrotermice;

receptoare electrochimice.

În funcție de natura și intensitatea efectelor dăunătoare care le poate provoca întreruperea alimentării cu energie electrică, receptoarele se clasifică în patru categorii (Reglementările în vigoare nu mai prevăd această clasificare a receptoarelor pe categorii, dar ea este încă foarte utilizată) :

Categoria zero cuprinde receptoarele pentru care întreruperea alimentării cu energie electrică poate duce la declanșarea de incendii sau explozii, avarii sau distrugeri de utilaje importante, sau poate pune în pericol viața oamenilor. Funcționarea lor neîntreruptă este absolut necesară pentru a asigura, pe cât posibil, continuitatea producției, chiar la parametri mai scăzuți, sau oprirea lor fără avarii și fără accidentarea personalului. Exemple de receptoare din categoria zero: iluminatul de siguranță pentru continuarea lucrului, instalațiile de ventilație și evacuarea gazelor nocive sau a amestecurilor explozive, pompele de răcire ale furnalelor și cuptoarelor pentru elaborarea oțelului, calculatoarele de proces, etc.

Categoria I cuprinde receptoarele a căror nefuncționare are ca efecte: dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu, necesitând perioade lungi pentru reluarea activității la parametrii calitativi și cantitativi existenți în momentul întreruperii, la rebuturi importante de materii prime, materiale auxiliare, scule, la pierderi materiale importante prin nerealizarea producției planificate și imposibilitatea recuperării acesteia sau la dezorganizarea activității sociale și culturale în centrele urbane. Exemple: linii tehnologice pentru producții de mare serie în flux continuu, instalații de prelucrare de mare precizie cu comenzi numerice, laminoare, transporturi electrificate urbane, redacții importante de ziare, studiouri de radio și televiziune, etc.

Categoria II cuprinde receptoare pentru care întreruperea alimentării cu energie electrică are ca efect nerealizarea unei producții, practic proporțională cu durata întreruperii, iar producția nerealizată poate fi recuperată. În această categorie se încadrează majoritatea receptoarelor din industria constructoare de mașini, din industria lemnului, alimentară, textilă, etc.

Categoria III cuprinde receptoarele care nu se încadrează în categoriile precedente, a căror nefuncționare, datorită întreruperii alimentării, nu are consecințe însemnate. Din această categorie fac parte: receptoarele atelierelor de întreținere și proiectare, încăperilor administrative, depozitelor, fermelor zootehnice etc.

Pentru receptoarele de categoria zero, pe lângă sursa de bază, obligatoriu se va prevedea și o sursă de intervenție. Natura sursei și forma de energie utilizată se vor stabili în funcție de puterea cerută de receptoarele respective, de durata critică de realimentare a întreprinderii și de caracteristicile procesului tehnologic.

Sursele de intervenție pot fi:

baterii de acumulatoare;

grupuri acționate de motoare Diesel cu pornire automată;

centrală electrică proprie;

acționare alternativă cu turbine de gaze sau abur.

Numărul căilor de alimentare a acestor receptoare din sursa de bază, se va stabili în funcție de condițiile locale, dar nu mai puțin de 9 căi de alimentare independente, racordate în puncte distincte ale sistemului intern.

Pentru receptoarele de categoria I se vor prevedea 9 căi de alimentare distincte, pentru cele de categoria a II-a se va adopta o singură cale de alimentare, a doua cale și modul de racordare a acesteia urmând a fi justificate tehnico – economic, iar pentru receptoarele de categoria a III–a se prevede o singură cale de alimentare.

2.9. Regimurile de funcționare și sarcinile receptoarelor electrice

Regimul de funcționare a unui receptor este definit prin ansamblul mărimilor electrice și mecanice care caracterizează funcționarea receptorului la un moment dat.

Regimul de lucru nominal definește funcționarea receptorului în condiții specificate, mărimile electrice și mecanice luând valorile indicate de constructor pe plăcuța de date sau cartea tehnică a mașinii.

Regimul de mers în gol corespunde funcționării mașinii cu viteza corespunzătoare regimului nominal, fără însă a furniza putere utilă.

Regimul de repaus înseamnă absența completă a oricărei alimentări cu energie electrică, a oricărei acționări mecanice, a oricărei mișcări.

Se deosebesc următoarele regimuri de lucru ale receptoarelor electrice:

Regimul de lungă durată corespunde funcționării cu parametri constanți sau puțin variabili în jurul valorii nominale, un timp suficient de lung, încât echilibrul termic să fie atins.

Regimul de scurtă durată corespunde funcționării receptorului cu parametri constanți, un timp mai mic decât cel necesar atingerii echilibrului termic, urmat de un repaus cu o durată suficientă pentru ca receptorul să revină la temperatura mediului ambiant.

Regimul intermitent periodic constă dintr–o succesiune de cicluri identice, fiecare ciclu conținând un timp de funcționare ta cu parametri constanți și un timp de repaus tp , durata ciclului tc nedepășind 10 minute. Un astfel de regim este caracterizat prin durata activă relativă a ciclului.

DA = . (2.6)

Sarcina electrică reprezintă puterea activă, reactivă sau aparentă debitată sau absorbită de un echipament electric generator, transmițător sau receptor de energie electrică.

Sarcina maximă este definită ca cea mai mare dintre sarcinile medii care pot apărea, într-un interval de timp specificat, numit interval de cerere. Orice referire la sarcina maximă trebuie urmată de precizarea intervalului de cerere la care se referă. Sarcinile maxime pot fi de lungă sau scurtă durată.

Sarcinile maxime de lungă durată având o durată a intervalului de cerere de 15, 30 sau 60 minute servesc pentru dimensionarea echipamentelor și elementelor rețelelor electrice, pentru a satisface condiția de stabilitate termică la încălzire în regim permanent și pentru calculul pierderilor de tensiune, putere și energie.

Sarcinile maxime de scurtă durată sau de vârf se referă la intervale de cerere cu o durată de 1 la 10 secunde și servesc la calculul fluctuațiilor de tensiune în rețea, alegerea siguranțelor fuzibile, reglajul maximal al instalațiilor de protecție și la verificarea pierderilor de tensiune în condiții speciale, ca de exemplu, pornirea și autopornirea motoarelor electrice.

Puterea instalată este puterea activă nominală a receptorului menționată pe plăcuța indicatoare sau cartea tehnică cu următoarele precizări:

pentru majoritatea receptoarelor electrochimice, electrotermice și de iluminat puterea instalată este puterea absorbită de receptor la tensiunea și frecvența nominală;

pentru motoarele electrice puterea în kW, înscrisă pe plăcuță, reprezintă puterea mecanică dezvoltată la arbore (puterea electrică absorbită din rețea se obține împărțind puterea nominală la randamentul nominal);

pentru transformatoarele cuptoarelor electrice

Pn = Sn cos ϕn , (2.7)

unde Sn este puterea nominală aparentă, iar cosϕn – factorul de putere nominal ;

pentru receptoarele cu regim de lucru intermitent periodic, puterea nominală în regim de scurtă durată se raportează la funcționarea în regim de lungă durată cu ajutorul relației:

Pn = Pn ip, (2.8)

unde Pn ip este puterea nominală în regim periodic intermitent; DA – durata activă relativă a ciclului;

pentru transformatoarele de sudare puterea nominală raportată la regimul de lungă durată are expresia :

Pn = Sn cos ϕn . (2.9)

Puterea instalată a unui grup de receptoare este suma puterilor instalate raportate la regimul de lungă durată (DA=1) a tuturor receptoarelor ce pot funcționa simultan (nu se iau în considerare receptoarele de rezervă) .

. (2.10)

La determinarea puterilor instalate, receptoarele monofazate repartizate uniform pe faze se consideră receptoare trifazate. În cazul în care încărcarea unei faze depășește cu 15 % încărcarea celorlalte faze, puterea instalată trifazată a rețelei se calculează cu relația:

, (2.11)

undeeste puterea instalată pe faza cea mai încărcată.

2.10. Determinarea sarcinilor de calcul

Determinarea sarcinilor electrice ale unei întreprinderi noi, cu profil stabilit, se poate face prin metode globale și prin metode analitice. În acest scop sunt necesare o serie de informații, de volumul și precizia acestora depinzând metoda aleasă, dar și precizia rezultatelor.

În fazele preliminare de proiectare se cunosc, de regulă, numai tipul produselor fabricate și volumul producției planificate, precum și date statistice privind întreprinderi similare existente cum ar fi: timpul de utilizare a puterii instalate și a puterii maxime, factorul de putere, etc., ceea ce conduce la aplicarea unor metode globale.

În fazele mai avansate de proiectare se cunosc: structura receptoarelor electrice ( tipul, numărul, puterea instalată, etc. ), regimurile de funcționare preconizate, condițiile de exploatare, cerințele de continuitate în alimentare, etc. În această fază de proiectare pot fi utilizate atât metode globale cât și metode analitice.

În cazul unor consumatori a căror sarcină are un caracter permanent variabil, aleatoriu (cuptoare electrice cu arc, laminoare, tracțiune electrică) determinarea puterii de calcul se poate face numai pentru anumite niveluri de încredere, utilizând metode statistice și de calcul a probabilităților.

Puterea electrică activă absorbită de o instalație având un anumit regim de funcționare se numește putere de calcul, când se face referire la o instalație ce urmează a fi proiectată și putere cerută în cazul unei instalații electrice existente.

Puterea de calcul reprezintă o putere electrică activă, convențională, constantă în timp, cu ajutorul căreia se dimensionează o instalație electrică care în realitate absoarbe o putere

variabilă în timp. Puterea de calcul trebuie astfel aleasă încât solicitările termice și mecanice să nu aibă valori periculoase, dar în același timp dimensionarea să fie economică, adică materialele să fie cât mai bine utilizate.

În cele ce urmează se prezintă principalele metode utilizate în practică pentru determinarea sarcinilor de calcul, în ordinea exactității rezultatelor și a volumului de informații necesare.

1) Metoda consumului specific de energie electrică

Pentru consumatorii având un regim de funcționare cu sarcină relativ constantă în timp, cu variații reduse, sarcina de calcul, într-o primă aproximație, se poate considera egală cu sarcina medie.

Cunoscând consumul specific de energie electrică și producția planificată pentru diversele categorii de produse ce urmează a fi fabricate se poate determina energia electrică necesară realizării producției anuale.

Puterea de calcul se determină cu relația:

Pc ≈ Pmed =. (2.12)

Consumul specific de energie electrică este prezentat în diverse lucrări de specialitate. Valorile respective au un caracter orientativ, deoarece ele nu rămân constante în timp. Modernizarea proceselor tehnologice are drept rezultat scăderea consumurilor specifice, în cazul creșterii randamentului agregatelor, dar și creșterea lor în situațiile în care energia electrică înlocuiește alte forme de energie.

Pentru consumatorii având un regim de lucru cu sarcină variabilă puterea de calcul se consideră egală cu puterea maximă de durată:

Pc ≅ Pmax =, (2.13)

unde: ku max este coeficientul de utilizare a puterii maxime; Tu max – timpul de utilizare a puterii maxime.

Această metodă aproximativă se utilizează, de regulă, numai pentru o primă determinare a puterii cerute și dă rezultate satisfăcătoare pentru întreprinderile cu producție de serie mare și cu o diversitate redusă a produselor.

2) Metoda sarcinii specifice pe unitatea de suprafață

În cazul în care se cunosc date referitoare la puterea electrică activă specifică de calcul pe unitatea de suprafață p0 [ kW/m11 ], puterea de calcul rezultă din relația:

Pc = p0 S, (2.14)

unde S este suprafața pe care sunt dispuse receptoarele.

Metoda este recomandată, în special, pentru halele de producție cu un număr mare de receptoare.

3) Metoda coeficientului de cerere

Puterea de calcul pentru un grup de receptoare, care în acest caz reprezintă puterea maximă de durată (cea mai mare putere medie cu o durată de 15, 30 sau 60 minute ), se determină din puterea instalată a receptoarelor cu ajutorul coeficientului de cerere definit astfel:

kc =, (2.15)

unde kc este coeficientul de cerere;

Pc – puterea cerută sau de calcul;

Pmax – puterea maximă de durată absorbită de grupul de receptoare;

Pi – puterea instalată a grupului de receptoare;

kui =Pmed /Pi – coeficientul de utilizare a puterii instalate;

kumax = Pmed /Pmax – coeficientul de utilizare a puterii maxime;

kap = kumax – coeficientul de aplatizare a graficului de sarcină;

ks = Pif / Pi – coeficientul de simultaneitate;

ki = Pmed / Pif – coeficientul de încărcare.

Metoda este utilizată pentru determinarea puterii de calcul a unui număr mare de receptoare, cum ar fi puterea cerută de o întreprindere, secție, atelier, etc.

Metoda se bazează pe utilizarea valorilor coeficienților de cerere și a factorilor de putere stabiliți experimental pentru diversele categorii de receptoare de același tip, cu un regim de funcționare asemănător.

Pentru exemplificarea metodei coeficientului de cerere se consideră un consumator având n receptoare ce pot fi împărțite în p grupe de receptoare cu regim asemănător de funcționare.

O grupă oarecare k va cuprinde nk receptoare, iar puterea activă cerută de această grupă va fi:

Pck=kck Pik , (2.16)

unde kck este coeficientul de cerere al receptoarelor din grupa k iar Pik – puterea instalată a receptoarelor grupei k calculate cu relația:

Pik =, (2.17)

Puterea reactivă cerută de receptoarele grupei k va fi:

Qck = Pck tg ϕk , (2.18)

tg ϕk fiind, de asemenea, dată în tabele.

Puterile cerute totale: activă, reactivă și aparentă vor fi date de relațiile:

Pc =; Qc =; Sc =, (2.19)

iar factorul de putere mediu natural se determină cu ajutorul expresiei:

cos ϕmed =. (2.20)

Dacă numărul receptoarelor ce fac parte dintr-o grupă este mai mic de 50, nk < 50 , în acest caz este necesar a corecta coeficientul de cerere al grupei respective cu ajutorul relației:

, (2.21)

unde k’ck este coeficientul de cerere corectat al grupei k;

kck – coeficientul de cerere tabelat;

ka – coeficient de corecție ce ține cont de numărul receptoarelor nk al grupei k.

În cazul în care numărul receptoarelor este mai mic decât 4, nk < 4, rezultă ka = 1 și k’kc=1, adică puterea cerută este egală cu suma puterilor instalate a receptoarelor.

Dacă numărul receptoarelor dintr-o grupă este mai mare de 50, coeficientul de corecție ka are valori mai mari ca 10 și se obține k’ckkck.

4) Metoda formulei binome

Se utilizează pentru determinarea puterii de calcul a unor grupuri restrânse de receptoare, cum este, spre exemplu, cazul receptoarelor alimentate dintr-un tablou de distribuție, conducând la valori acoperitoare pentru puterile cerute.

Ca și în cazul metodei coeficienților de cerere receptoarele se împart pe categorii de receptoare cu regim asemănător de funcționare.

Puterea activă cerută de cele nk receptoare ale grupei k este dată de relația:

Pck = ak Pixk + bk Pik , (2.22)

unde ak și bk sunt coeficienții formulei binome caracteristici categoriei de receptoare.

Pixk =, (2.23)

este puterea instalată a primelor x receptoare din grupa k, așezate în ordinea descrescătoare a puterilor instalate, iar Pik – puterea instalată a receptoarelor din grupa k.

Puterea reactivă cerută de receptoarele grupei k va fi:

Qck = Pck tg ϕk. (2.24)

Puterile totale activă, reactivă și aparentă cerute de cele n receptoare au expresiile:

Pc = ( ak Pixk )max +; Sc =, (2.25)

(ak Pixk)max fiind cel mai mare dintre termenii de forma ak Pixk , iar p – numărul grupurilor de receptoare.

5) Metoda analizei directe

Această metodă este recomandată pentru determinarea puterii de calcul a unor grupuri restrânse de receptoare, motoare electrice sau corpuri de iluminat, alimentate din:

tablourile de utilaj;

tablourile de distribuție secundare sau principale cu plecări puține;

tablourile generale cu un număr redus de plecări la subconsumatori de mică putere, la care puterea instalată a receptoarelor pentru iluminat, reprezintă mai mult de 60 – 75% din întreaga putere instalată.

Metoda constă în determinarea directă a coeficientului de cerere a cărui expresie, în această situație, este dată de relația:

, (2.26)

în care ks este coeficientul de simultaneitate;

ki – coeficientul de încărcare;

ηr – randamentul rețelei cuprinsă între receptoarele considerate și tabloul de distribuție din care se alimentează;

ηmed – randamentul mediu al receptoarelor în funcțiune exprimat de relația:

ηmed = , (2.27)

unde Pij este puterea instalată a receptoarelor în funcțiune;

ηj – randamentul nominal;

n – numărul receptoarelor.

Pentru receptoarele la care puterea instalată este chiar puterea absorbită (corpuri de iluminat) randamentul se consideră egal cu unitatea, ηj= 1.

Randamentul rețelei se calculează ținând seama de pierderile de putere; în mod obișnuit ηr =0,98 – 1,0 .

Coeficienții de încărcare pentru receptoarele de iluminat sunt egali cu unitatea, întrucât puterea instalată este chiar puterea absorbită, care este constantă în timp, iar pentru motoarele electrice se consideră ki =0,90 – 0,95.

Puterea activă cerută se obține, în acest caz, cu ajutorul coeficientului de cerere și a puterii instalate:

Pc = kc Pi . (2.28)

Pentru calculul puterii reactive cerute este necesară cunoașterea factorului de putere mediu a receptoarelor, cos ϕmed. Acesta se determină din condiția de egalitate a puterii aparente absorbite de cele n receptoare cu puterea aparentă absorbită de un receptor echivalent, ceea ca conduce la relația:

cos ϕmed = . (2.29)

Puterea reactivă cerută se determină cu relația:

Qctg ϕmed =, (2.30)

iar puterea aparentă cerută:

Sc . (2.31)

6) Metoda probalistică

Caracterizarea funcționării receptoarelor a căror sarcină variază frecvent și rapid, în limite largi, cum ar fi cuptoarele cu arc, laminoarele, tracțiunea electrică necesită o prelucrare statistică a unui mare număr de date experimentale pe baza cărora să se determine :

legea de variație a sarcinii în timp;

valoarea medie a sarcinii;

valoarea sarcinii pentru diferite niveluri de risc de depășire.

Este preferabil ca pentru obținerea datelor experimentale să se utilizeze aparate înregistratoare cu viteză mărită de înregistrare, care să permită determinări la intervale de 10 – 15 secunde.

Determinarea legii de repartiție a sarcinii se face prin aplicarea unor teste de concordanță a distribuțiilor empirice, obținute din datele înregistrate, cu cele mai uzuale funcții teoretice de repartiție. Odată stabilită funcția de repartiție a sarcinii se determină: valoarea medie, dispersia, valoarea corespunzătoare nivelului de încredere considerat, precum și durata probabilă a sarcinii de calcul adoptată.

Pentru legea de repartiție, cea mai des întâlnită, legea normală Gauss – Laplace, expresia funcției de repartiție este:

F (P) =, (2.32)

în care :

, (2.33)

este puterea medie aritmetică, iar :

, (2.34)

este abaterea medie pătratică.

Pe baza legii normale de repartiție se pot determina limitele de variație ale sarcinii de calcul PcT pentru intervalul de timp T, în funcție de sarcina medie și abaterea medie pătratică, pentru diferitele niveluri de încredere.

, (2.35)

unde β este variabila standard a funcției normale de repartiție:

. (2.36)

Pentru nivelul de încredere foarte acoperitor de 0,99 (probabilitate de 1% ca să apară o sarcină mai mare decât PcT) rezultă β = 11,3115 și sarcina de calcul are expresia:

Pmax T= Pmed +11,3115σT . (2.37)

Pentru un nivel de încredere de 0,95 , satisfăcător în majoritatea cazurilor, β = 1,645 .

3. EFICIENȚĂ ENERGETICĂ

3.1. Promovarea eficienței energetice

Sectorul energetic are o importanță vitală pentru dezvoltarea economică și socială și pentru îmbunătățirea calității vieții populației. Asigurarea alimentării cu energie în volum suficient și accesul larg la serviciile energetice este o exigență de bază în numeroase țări. Obiectivul strategic general al ramurii energiei electrice și termice este satisfacerea imediată și pe termen lung a cererii de energie electrică și termică, la un preț cât mai scăzut, în condiții de calitate și siguranță, cu limitarea impactului instalațiilor energetice asupra mediului. Principalele obiective sunt:

asigurarea necesarului de energie pentru activități social-economice, care să facă posibilă stabilizarea și relansarea activităților economico-productive eficiente;

folosirea cu prioritate a resurselor interne de energie primară (cărbune, potențial hidroenergetic, combustibil nuclear);

reducerea costurilor prin optimizarea producției și transportului de energie electrică, îmbunătățirea performanțelor tehnice, reducerea consumurilor specifice și a consumurilor proprii, creșterea productivității și îmbunătățirea managementului;

tarifarea corespunzătoare a energiei electrice și termice, astfel încât să fie stimulată utilizarea eficientă a energiei, să asigure acoperirea costurilor și să genereze surse de finanțare pentru reabilitări și dezvoltări de noi capacități;

promovarea concurenței în domeniul producerii energiei electrice și termice, prin încurajarea apariției producătorilor independenți, în special prin investiții cu capital străin;

reducerea impactului asupra mediului și alinierea la standardele și normele tehnice de protecție a mediului, având în vedere condițiile impuse de asociere la Uniunea Europeană;

promovarea exportului de energie electrică în condiții de eficiență economică;

realizarea unui cadru legislativ adecvat economiei de piață, care să încurajeze investițiile și să asigure premisele unei activități corespunzătoare, în condițiile aderării la Uniunea Europeană și la prevederile Tratatului Cartei Energiei;

realizarea unei structuri organizatorice adecvate, bazate pe centre de cost și profit, rezultată ca optimă pe baza studiilor ce se efectuează în prezent, inclusiv cu firme străine de consultanță.

Eficiența energetică are un impact esențial asupra competitivității economice, ameliorarea ei impunând adoptarea unui program complex, care să promoveze instrumentele economice adecvate și, totodată, sensibilizarea consumatorilor de energie pentru ințelegerea superioară a conceptului și implementarea lui voluntară.

Obiectivul general al strategiei sectorului energetic, pentru perioada 2007-2020, îl constituie satisfacerea necesarului de energie atât în prezent, cât și pe termen mediu și lung, la un preț cât mai scăzut, adecvat unei economii moderne de piață și a unui standard de viață civilizat, în condiții de calitate, siguranță în alimentare, cu respectarea principiilor dezvoltării durabile.

Printre direcțiile de acțiune ale strategiei energetice a României pentru perioada 2007-2020, convergente cu cele ale politicii energetice a Uniunii Europene, în condițiile în care România trebuie să recupereze decalajul de performanță economică față de țările dezvoltate se regăsesc:

creșterea siguranței în alimentarea cu energie atât din punct de vedere al mixului de combustibili cât si al infrastructurii de rețea;

dezvoltare durabilă, prin creșterea eficienței energetice pe tot lanțul resurse, producere, transport, distribuție, consum;

promovarea utilizării resurselor energetice regenerabile, în conformitate cu practicile din Uniunea Europeană;

creșterea competitivității economice;

reducerea impactului asupra mediului.

O contribuție majoră la realizarea obiectivului strategiei o reprezintă creșterea eficienței energetice, unul dintre elementele prioritare ale politicii energetice românești, în concordanță cu politica UE. O eficiență energetică sporită poate aduce contribuția decisivă pentru obținerea durabilității, competitivității și a securității aprovizionării.

Economia de energie obținută prin eficiența energetică este resursa cea mai ieftină de energie și cea mai avantajoasă pentru mediu înconjurător, comparativ cu resursele de energie regenerabilă sau de combustibili fosili.

Prin acțiunile întreprinse în domeniul eficienței energetice România va contribui la limitarea cresterii previzionate a temperaturii globale, respectiv a emisiilor de gaze cu efect de seră. Aceste acțiuni vor contribui atât la reducerea impactului negativ asupra mediului, cât și la creșterea securității în alimentare, diminuând gradul de dependență a României de importurile de energie.

In conformitate cu Noua Politică Energetică a Uniunii Europene (UE) elaborată în anul 2007, energia este un element esențial al dezvoltării la nivelul Uniunii. In ceea ce privește dezvoltarea durabilă, trebuie remarcat faptul că, în anul 2007, sectorul energetic era, la nivelul UE, unul din principalii producători de gaze cu efect de seră. In cazul neluării unor măsuri drastice la nivelul UE, în ritmul actual de evoluție a consumului de energie si la tehnologiile existente în anul 2007, emisiile de gaze cu efect de seră vor crește la nivelul UE cu circa 5% și la nivel global cu circa 55% până în anul 2030.

Comisia Europeană a propus în setul de documente care reprezintă Noua Politică Energetică a UE următoarele obiective:

reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră cu 20% până în anul 2020, în comparație cu cele din anul 1990;

creșterea ponderii surselor regenerabile de energie în totalul mixului energetic de la mai puțin de 7% în anul 2006, la 20% din totalul consumului de energie al UE până în 2020;

creșterea ponderii biocarburanților la cel puțin 10% din totalul conținutului energetic al carburanților utilizați în transport în anul 2020;

reducerea consumului global de energie primară cu 20% până în anul 2020.

Măsurile de îmbunătățire a eficienței energetice incluse în primul Plan Național de Acțiune în domeniul Eficienței Energetice (PNAEE) se înscriu în următoarele categorii:

Reglementări;

Informare și măsuri legislative (campanii de informare, audit energetic);

Acorduri voluntare și instrumente de cooperare (companii industriale, acorduri pe termen lung);

Servicii energetice pentru economii de energie (finanțare cu a treia parte, contracte de performanță energetică);

Mecanisme de eficiență energetică și alte combinații între celelalte subcategorii (fonduri de eficiență energetică);

Instrumente financiare (subvenții, scutirea de taxe la eliberarea autorizației de construire pentru efectuarea lucrărilor de reabilitare termică, cofinanțarea lucrărilor).

Pentru realizarea țintelor de eficiență energetică se vor avea în vedere următoarele măsuri:

Creșterea eficienței în utilizarea energiei electrice și a gazelor naturale în industrie, prin realizarea unor proiecte demonstrative pentru atragerea de investiții destinate modernizării echipamentelor și utilajelor tehnologice;

Continuarea investițiilor pentru reabilitarea sistemelor de alimentare centralizată cu energie termică din orașe și reducerea pierderilor de energie;

Realizarea Programului național de reabilitare termică a clădirilor de locuit existente, aprobat de Guvern;

Susținerea Programului național de creștere a eficienței energetice pentru perioada 2006- 2010, asociat cu un mecanism de acordare a sprijinului financiar de la bugetul de stat și bugetele locale;

Impunerea unor standarde de eficiență energetică în industrie, transporturi, construcții, agricultură, servicii și în sectorul rezidențial;

Susținerea programelor de eficiență energetică prin alocare de fonduri de la Fondul Român pentru Eficiența Energetică;

Cofinanțarea de la buget a proiectelor vizând creșterea gradului de utilizare a resurselor regenerabile;

Realizarea de proiecte și zone demonstrative de eficiență energetică;

Crearea cadrului legislativ necesar dezvoltării pieței concurențiale de servicii energetice;

Promovarea tranzacționării certificatelor albe pentru stimularea investițiilor în creșterea eficienței energetice;

Acordarea de stimulente fiscale și financiare pentru realizarea proiectelor de creștere a eficienței energetice, cu respectarea condițiilor legale privind ajutorul de stat;

Finanțarea investițiilor care au ca obiectiv principal creșterea eficienței energetice se pot realiza:

de la bugetul de stat și bugetele locale;

pe baza unui contract de performanță încheiat cu terți;

prin utilizarea mecanismului de finanțare prin a 3-a parte;

pe baza unui contract de performanță încheiat cu o Companie de servicii energetice (ESCO);

prin credite bancare obținute de la organisme finanțatoare externe (BM, BERD, BEI, JBIC) sau de la banci comerciale.

Directiva Europeană Eco-design pentru produsele ce consumă energie este o directivă cadru pentru o varietate largă de grupe de produse. Ea stabilește obiective obligatorii prin directivele de implementare, luând în considerare impactul asupra mediului ambiant pe întregul ciclu de viață al produsului.

Este de așteptat ca eficiența energetică să joace rolul dominant în cadrul Eco-design, dar alte impacturi asupra mediului trebuie considerate de asemenea. Directivele de implementare țintesc produse precum:

Motoare electrice;

Echipamente de birou;

Produse pentru iluminat;

Produse electronice de larg consum;

Sisteme comerciale de climatizare;

Echipamente electrocasnice.

3.2. Tehnologii eficiente de utilizare a energiei și eficiența energiei electrice

Utilizarea rațională a energiei este impusă de creșterea costurilor purtătorilor de energie determinată de efortul tot mai mare pentru extragerea surselor, dar și de necesitatea limitării efectelor conexe energiei asupra mediului ambiant. Se pot pune în evidență trei modalități diferite de realizare a acesteia:

economisirea energiei – măsură care trebuie să constituie preocuparea oricărui bun manager;

folosirea eficientă a energiei – ansamblu de măsuri pe care le ia orice manager inteligent;

folosirea eficientă a energiei și dezvoltarea surselor regenerabile – preocupare permanentă a unui bun manager, inteligent și responsabil.

Procesele de extracție, prelucrare, transport, transformare și utilizare finală a diferitelor forme de surse energetice sunt însoțite de importante efecte asupra mediului ambiant. Din această cauză, utilizarea rațională a energiei trebuie să reprezinte un obiectiv important, în special, pentru organismele cu responsabilități privind viitorul, în primul rând fiind guvernele.

Utilizarea rațională a energiei reprezintă un proces de evaluare a necesarului de energie pentru realizarea unui produs sau unui serviciu și a metodelor pentru reducerea consumului, fără a afecta calitatea produsului sau serviciului. În general, interesul operatorilor din domeniul energiei pentru o utilizarea rațională a acesteia este scăzut, în măsura în care are ca efect reducerea cantității de energie necesară pieții și, deci, la reducerea profitului. Pe de altă parte, numeroși consumatori sunt încă puțin interesați de aceasta deoarece costurile cu energia consumată au o pondere redusă în prețul produsului final.

Utilizarea rațională a energiei electrice este corelată cu eforturile privind creșterea generală a eficienței energetice în procesele utilizatorilor finali, având în vedere faptul că eficiența energetică poate fi considerată ca cea mai usor disponibilă, cea mai puțin poluantă și cea mai ieftină resursă, dintre toate resursele existente.

Eficiența energetică defineste un concept care se referă la preocupările pentru reducerea energiei folosite pentru realizarea unui produs, serviciu sau proces. În cele mai multe cazuri, eficiența energetică poate fi cuantificată prin compararea consumurilor specifice de energie, pentru același produs, serviciu sau proces, realizate în aceleași condiții. Reducerea consumurilor, fără a afecta calitatea produsului, serviciului sau procesului, asigură creșterea eficienței energetice.

Standardele de eficiență energetică sunt proceduri și reglementări ce prescriu performanța energetică a produselor manufacturate, uneori interzic vânzarea produselor ce sunt mai puțin eficiente decât norma minimă impusă de standard. Ele pot fi de trei tipuri:

standarde prescriptive: impun ca toate produsele noi să aibă o anumită caracteristică sau să conțină un anumit dispozitiv;

standarde de performanță energetică minimă (MEPS): indică eficiența minimă pe care producătorii trebuie să le obțină pentru fiecare produs. Aceste standarde specifică performanța energetică dar nu impun detalii tehnologice sau de proiectare pentru produsule respective;

standarde medii de clasă: specifică eficiența medie a unui produs, permițând fiecărui producător să aleagă nivelul de eficiență pentru fiecare model, astfel încât media generală să fie obținută.

3.3. Iluminat electric

Realizarea lămpii cu incandescență de către Edison în anul 1879 a reprezentat un foarte important salt în progresul civilizației umane. S-a realizat astfel o sursă de lumină artificială care a permis desfășurarea eficientă a activităților și în lipsa luminii solare.

În prezent, circa 5% din energia electrică generată este consumată în instalații de iluminat electric. Caracterizat de o eficiență redusă, acest consumator are un important potențial de economisire, oferit de introducerea tehnologiilor noi de realizare a luminii artificiale. În acest sens, se consideră că, până în anul 2015, este posibilă o reducere cu 30% a consumului actual de energie electrică pentru iluminat, iar până în 2025 cu 50%, fără a scădea fluxul luminos necesar desfășurării activităților în absența luminii naturale. Eficiența luminoasă extrem de mică a lămpilor cu incandescență (8-20 lm/W) a stimulat numeroase căutări pentru realizarea unor sisteme noi de iluminat artificial. Sursele actuale cu eficiență ridicată (până la 120 lm/W) se bazează pe descărcarea electrică la înaltă frecvență, în vapori metalici de joasă presiune (tuburi fluorescente) sau de înaltă presiune (lămpi de înaltă presiune) (Tab.3.).

Reproiectarea sistemelor de iluminat pe baze moderne, folosind surse eficiente și un management performant al sistemelor de iluminat, care poate conduce la reducerea consumului de energie electrică, fără a afecta confortul vizual; reducerea nivelului de luminanță odată cu scăderea traficului este o soluție care trebuie avută în vedere încă din faza de proiectare, astfel încât să se asigure condiții acceptabile în cazul unui trafic redus. În concluzie, se poate considera că realizarea unui mediu luminos confortabil, cu un consum minim de energie, cu utilizarea cât mai intensă a iluminatului natural și cu o investiție minimă reprezintă grila de apreciere a unui sistem de iluminat modern și eficient. Utilizarea eficientă a iluminatului natural este principalul mijloc prin care se poate face o importantă economie de energie electrică pentru iluminatul artificial.

Tab.3.

3.4. Tehnologii noi în iluminat

Analiza performanțelor surselor electrice de lumină care se produc în prezent evidențiază că noile generații de produse asigură, pentru același nivel de iluminare pe suprafața de lucru, economii energetice de 10 – 35%.

Una dintre soluțiile care ar putea să deschidă noi direcții de dezvoltare în acest domeniu este utilizarea diodelor luminiscente – LED. O caracteristică deosebită a surselor bazate pe LED este durata de viață foarte ridicată (50000 ore) ceea ce le face deosebit de atractive, mai ales acolo unde costurile de înlocuire și mentenanță au importanță.

LED-urile de putere pot fi considerate ca o nouă generație de surse de lumină datorită calităților lor (eficiență luminoasă ridicată, nepoluante, durată mare de viață, etc.). Pe masura perfecționării tehnologiilor de fabricație a LED-urilor de putere acestea vor fi introduse într-o tot mai largă gamă de aplicații inclusiv în iluminatul de uz general. Se preconizează că iluminatul pe bază de semiconductoare va înlocui complet tehnologiile tradiționale de iluminat. In anul 2012 iluminatul cu LED-uri va depași și din punctul de vedere al costului iluminatul tradițional cu lămpi fluorescente și cu lămpi HID. Toate soluțiile eficiente în iluminatul electric nu pot fi implementate fară aportul electronicii de putere. Toate aceste surse de lumină nu pot funcționa dacă sunt alimentate direct din rețeaua electrică. Lămplile cu descărcare în gaze, după amorsare, au impedața negativă și pentru funcționarea corectă este necesar controlul curentului cu ajutorul unui balast conectat în serie cu ele. Pentru a crește randamentul lămpilor cu descărcare în gaze balastul magnetic tradițional a fost înlocuit cu un balast electronic mult mai eficient. Introducerea balastului electronic a însemnat și o reducere semnificativă a volumului și greutații precum și o creștere a performanțelor lămpilor.

Funcționarea la frecvență ridicată permite amorsarea rapidă și sigură a lămpii, elimină zgomotul acustic și efectul de flicker (pâlpâire). Introducerea electronicii de putere a permis reglarea fluxului luminos (dimming) și a făcut posibil un management inteligent al energiei consumate. Eficiența de conversie a substanțelor fosforescente depuse pe pereții tubului este și ea marită la frecvențe de peste 20kHz. Pentru lămpile HID metoda de funcționare cu impulsuri dreptunghiulare de joasă frecvență este preferabilă pentru că elimină apariția rezonanțelor acustice care produc fluctuația radiației luminoase. La puteri de peste 25W, în scopul încadrarii în prevederile standardelor referitoare la compatibilitatea electromagnetică este necesar un corector activ al factorului de putere (PFC) care nu se poate realiza fară aportul electronicii de putere.

Pentru o funcționare corectă și protecția împotriva fluctuațiilor de tensiune LED-urile necesită reglarea curentului care se face cu convertoare electronice. Pentru ca LED-urile să poată înlocui becurile incandescente, convertoarele care comadă LED-urile trebuie să aiba un randament ridicat , volum redus și fiabilitate comparabilă cu cea a LED-urilor.

Eficiența energetică bună, estimată pentru sistemele de iluminat cu diode luminiscente, va asigura reducerea consumurilor de energie electrică. Deși, în prezent, eficiența luminoasă a LED este încă mică, se consideră că, până în anul 2020, ea va putea atinge 180 lm/W. Potențialul important al acestor categorii de surse permite să se considere că, în viitor, ele vor înlocui cu succes lămpile cu descărcări în vapori metalici.

În Figura 3.1. este prezentată schema unei lămpi cu puterea normată de 40 W, cuprinzând 30 LED-uri cu curentul nominal de 350 mA și o tensiune de 4V. Sursa D include un transformator coborâtor 230/18 V și un redresor.

Figura 3.1. Schema de principiu a unei lămpi electrice cu LED-uri

Limitarea deformării curbei curentului electric absorbit din circuit și problemele de compatibilitate electromagnetică sunt rezolvate cu ajutorul circuitului de corecție a formei

curentului electric, a factorului de putere PFC (Power Factor Corrector) și a circuitului EMC

(Electromagnetic Compatibility). Se asigură astfel realizarea unui factor de putere practic unitar (λ > 0,95) și o redusă deformare a curentului electric absorbit din circuit (THDI < 7%).

În general, eficiența luminoasă și energetică a sistemului de iluminat depinde, în bună măsură, de calitatea energiei electrice în circuitul de alimentare. Pe de altă parte, sistemele de

iluminat conduc la apariția de perturbații electromagnetice în rețeaua electrică de alimentare și, deci, pot afecta calitatea energiei electrice livrată altor consumatori din zonă.

Conectarea sistemelor de iluminat în instalații de alimentare în care tensiunea prezintă variații relativ dese, fluctuații care determină efect de flicker (variații ale fluxului luminos emis) cu efecte importante asupra calității iluminatului realizat. În cazurile practice se consideră că variațiile de tensiune sunt acceptabile dacă sunt inferioare curbei de iritabilitate.

Conform normelor actuale, îi revine furnizorului de energie electrică obligația de a asigura în circuitul de alimentare un nivel de fluctuații ale tensiunii de alimentare care să producă un flicker inferior curbei de iritabilitate. Pe de altă parte, instalațiile de iluminat pot introduce în rețeaua electrică de alimentare importante perturbații electromagnetice:

armonici ale tensiunii de alimentare, determinate de caracteristica neliniară a descărcării electrice;

nesimetrii, datorate faptului că lămpile electrice sunt conectate pe fază;

perturbații de înaltă frecvență, în cazul balasturilor electronice;

căderi de tensiune datorate necesarului de putere reactivă (prezența balastului inductiv la lămpile cu descărcare electrică).

Perturbațiile determinate de iluminatul electric trebuie reduse sub limitele acceptate și, în acest sens, furnizorul de energie electrică are posibilitatea monitorizării acestor perturbații și adoptarea, împreună cu consumatorul, a măsurilor necesare pentru limitarea nivelului acestora.

Nesimetriile determinate de sistemele de iluminat pot fi rezolvate, în cazul general, printr-o judicioasă conectare a surselor de lumină pe cele trei faze în cazul în care racordul la consumator este trifazat. În cazul racordurilor monofazate, obligația de a rezolva problemele de nesimetrie revine furnizorului de energie electrică.

Este cunoscut faptul că lumina naturală este cea mai confortabilă sursă de iluminat ambiental. Potențialul de utilizare a luminii naturale trebuie determinat încă din faza de proiectare a unui spațiu, printr-o atentă studiere a gradului de vitrare. De asemenea, iluminatul pe cale naturală poate fi realizat și cu ajutorul unor soluții moderne care folosesc tuburi de lumină. Acestea permit transferul luminii naturale de pe acoperiș sau din spațiile deschise în interiorul clădirilor.

Pentru obținerea unui confort vizual și termic optim trebuie luată în considerare lumina solară directă care pătrunde prin ferestre, precum și aportul de căldură vara sau pierderea de căldură pe durata iernii, realizată prin ferestrele insuficient izolante termic.

Utilizarea unor sisteme „inteligente” de reglaj continuu al iluminatului artificial în funcție de iluminatul natural, conduce la economii importante de energie, reducerea pierderilor în sistemele de iluminat și un confort sporit al utilizatorilor.

Managementul inteligent al sistemelor de iluminat electric, cu utilizarea eficientă a iluminatului natural și limitarea iluminatului artificial la durata strict necesară realizării funcțiilor sale, permite reducerea importantă a consumului de energie electrică și, în consecință, a pierderilor de energie. Nivelul economiilor realizate prin utilizarea de sisteme

adaptate la nivelul de iluminare necesar este indicat în Figura 3.2.

Figura 3.2. Nivelul economiilor realizate prin controlul iluminatului interior

Un potențial important de economisire a energiei electrice îl are iluminatul public prin folosirea completă a iluminatului natural și gestionarea adecvată a iluminatului artificial.

Nivelul iluminatului public reprezintă unul dintre criteriile de calitate ale civilizației moderne. Realizarea unui iluminat corespunzător determină reducerea cheltuielilor indirecte, reducerea riscului de accidente rutiere, reducerea numărului de agresiuni contra persoanelor, reducerea numărului de accidente pe timp de noapte, îmbunătățirea climatului social și cultural prin creșterea siguranței activităților pe durata serii.

Iluminatul public trebuie să îndeplinescă o serie de condiții lumino-tehnice, fiziologice, de norme tehnice, de siguranță a circulației și de estetică arhitectonică în condițiile reducerii costului investițiilor, a cheltuielilor anuale de exploatare a instalațiilor și a utilizării raționale a energiei electrice. Se apreciază că pentru un oraș mediu consumul de energie electrică pentru iluminat se repartizează astfel: 86% reprezintă iluminat stradal, 11% semnalizări rutiere și 3% iluminat arhitectural și publicitate.

Experiența arată că, pe durata nopții, riscul de accidente este de 1,6 ori mai mare față de zi și cu o gravitate mult mai mare (numărul de morți de 5,4 ori, iar numărul de răniți de 2,1 ori mai mare față de lumina naturală). Creșterea luminanței în intervalul 0,5 – 2 cd/m2 cu 1 cd/m2 determină reducerea cu 35 % a numărului de accidente. Se consideră că asigurarea unui iluminat corespunzător poate conduce la o reducere cu circa 40% a numărului de accidente.

În vederea reducerii consumurilor de energie electrică în iluminatul public pot fi luate în considerație următoarele două aspecte principale:

utilizarea surselor noi și cu eficiență luminoasă ridicată, în special a lămpilor cu vapori de sodiu de joasă și înaltă presiune, în locul celor cu vapori de mercur de înaltă presiune: pentru zone cu cerințe reduse de redare a culorilor (parcări, tunele subterane) se utilizează lampa cu vapori cu sodiu de joasă presiune; pentru sistemele uniform distribuite, lampa cu vapori de sodiu și balon opal asigură cea mai bună repartiție a intensităților luminoase, iar pentru sistemele concentrate, lampa cu vapori de sodiu tubulară constituie o soluție eficientă;

reproiectarea sistemelor de iluminat pe baze moderne, folosind surse eficiente și un management performant al sistemelor de iluminat, care poate conduce la reducerea consumului de energie electrică, fără a afecta confortul vizual (realizarea unui sistem de iluminat secționat poate determina reduceri importante ale consumurilor de energie electrică); reducerea nivelului de luminanță (iluminare) odată cu scăderea traficului

este o soluție care trebuie avută în vedere încă din faza de proiectare, astfel încât să se asigure condiții acceptabile în cazul unui trafic redus.

În concluzie, se poate considera că realizarea unui mediu luminos confortabil, cu un consum minim de energie, cu utilizarea cât mai intensă a iluminatului natural și cu o investiție

minimă reprezintă grila de apreciere a unui sistem de iluminat modern și eficient. Utilizarea eficientă a iluminatului natural este principalul mijloc prin care se poate face o importantă economie de energie electrică pentru iluminatul artificial.

4. CURBE DE SARCINĂ

4.1. Generalitați ale curbelor de sarcină

Curba de sarcină sau graficul de sarcină repezenintă variația în timp, pe o perioadă determinată, a sarcinii electrice a unui receptor sau a unui grup de receptoare, reprezentată grafic. Graficele de sarcină pot fi, deci, individuale sau de grup.

Pentru sistemul electroenergetic, importanța curbelor de sarcină este deosebită, datorită

corelării foarte rigide a producției cu consumul de energie electrică, în absența unor instalații de stocare adecvate. Din curbele de sarcină ridicate pentru un anumit interval de timp, se poate constata că fiecare consumator prezintă un consum maxim de putere (sau vârf de sarcină), care poate apărea o singură dată în intervalul ales (într-o anumită zi și la o anumită oră) sau care se poate repeta, cu aceeași valoare, de mai multe ori în timpul perioadei considerate . Acest vârf de sarcină reprezintă o mărime importantă pentru dimensionarea instalațiilor de alimentare cu energie electrică a unui consumator.

Curbele de sarcină se întocmesc la diferite niveluri în cadrul sistemului energetic: pentru un agregat, secție, unitate economică, nod al sistemului sau pe ansamblul sistemului energetic. La acest ultim nivel, curba de sarcină a surselor de energie diferă de aceea a consumatorilor numai în măsura în care există instalații de stocare.

Curbele de sarcină se pot clasifica după felul sarcinii, durata perioadei de observație a variației sarcinii și proveniență. După felul sarcinii se evidențiază curbe de sarcină activă și curbe de sarcină reactivă.

După durata perioadei de observație a variației sarcinii, curbele de sarcină pot fi:

zilnice, la care durata perioadei de observație este de 24 de ore, dintre care două curbe de sarcină sunt mai importante, cea caracteristică pentru o zi de vară (în intervalul 18-25 iunie) și cea pentru o zi de iarnă (18-25 decembrie);

anuale la care perioada de observație este de 8760 ore (12 luni sau 365 zile).

După proveniență se deosebesc următoarele curbe de sarcină:

trasate direct de către aparatele înregistratoare (wattmetre, varmetre, sau ampermetre înregistratoare);

experimentale, obținute în urma citirii aparatelor indicatoare la intervale de timp egale (10, 15, 30 sau 60 minute);

tip, obținute prin generalizarea curbelor de sarcină experimentale, specifice unor anumiți consumatori (întreprinderi metalurgice, constructoare de mașini cu unul, două sau trei schimburi ).

În funcție de modul de reprezentare a variației sarcinii în timp, există:

curbe de sarcină în timp real;

curbe clasate de sarcină.

În cazul curbelor de sarcină în timp real, puterea debitată (consumată) este reprezentată în modul cronologic de variație; asemenea curbe se pot obține direct, prin înregistrarea consumului în funcție de timp. Curbele de sarcină clasate se obțin prin prelucrarea curbei în timp real, rezultând graficul de variație a puterii în ordinea strict descrescătoare a mărimii acesteia, păstrându-se aceeași durată totală de cerere a fiecărei valori a puterii în intervalul considerat(Fig.4.1.).

Fig.4.1. Curbe de sarcină: a – în timp real; b – clasată

La nivelul sistemului energetic, curba zilnică de sarcină se împarte în zone orizontale, în

funcție de regimul de funcționare al surselor care participă la acoperirea cererii (Fig.4.2.):

zona de vârf (V), situată deasupra nivelului PGZ al puterii la minim de zi;

zona de bază (B), situată sub nivelul PGN.

Fig.4.2. Curbă de sarcină zilnică

Modul de funcționare al surselor în funcție de încadrarea în aceste zone este diferit:

în zona de bază, funcționare neîntreruptă, sarcină constantă;

în zona de semibază, funcționare cu o pornire și o oprire zilnică;

în zona de vârf, funcționare cu două porniri și două opriri zilnice.

Fiecare din zone este acoperită prin participarea simultană a mai multor surse, astfel încât fiecare dintre ele poate avea intervale de funcționare cu sarcină constantă, chiar și în zonele de vârf și semivârf ale graficului.

Frecvent, trasarea curbelor de sarcină zilnice se face după indicațiile contoarelor citite la intervale de timp egale. Pe intervalul de timp considerat, puterea se admite constantă și egală cu puterea medie.

Pmed = . (4.1)

În acest caz curba de sarcină rezultă în trepte.

Curbele de sarcină se caracterizează prin valori maxime și minime al căror număr, poziție și durată diferă de la consumator la consumator, funcție de caracterul producției, de numărul de schimburi, de ora începerii și terminării acestora .

În Figura 4.3. se prezintă curba de sarcină zilnică pentru un consumator casnic. Se constată prezența a două vârfuri de sarcină, unul de dimineață și altul ceva mai mare de seară, vârfuri datorate în special consumului pentru iluminatul electric și a două goluri de sarcină unul de noapte și altul de zi. Se mai constată că vârfurile de sarcină pentru o zi de iarnă sunt mai mari și au o durată mai mare decât pentru o zi de vară, din cauza perioadei mai lungi a întunericului.

Fig. 4.3. Curba zilnică de sarcină activă pentru un consumator casnic :

a) – zi de iarnă; b) – zi de vară.

Curbele de sarcină prezintă un deosebit interes pentru producătorul de energie electrică, care trebuie să fie pregătit pentru a produce la un moment dat puterea electrică necesară.

4.2. Aplatizarea curbelor de sarcină

Costul specific al energiei electrice produse în centralele sistemului electroenergetic este cu atât mai mic cu cât durata de utilizare a puterii instalate este mai mare. De asemenea pierderile de energie în rețelele electrice, adică consum tehnologic, sunt proporționale cu pătratul coeficientului de formă a curentului electric care le străbate.

Valorile duratei de utilizare a puterii instalate cât și a coeficientului de formă depind de forma graficelor de sarcină ale consumatorilor, ele fiind optime în cazul graficelor la care puterea este constantă în timp.

Ansamblul măsurilor care se iau pentru diminuarea variațiilor de putere în producția centralelor sistemului electroenergetic constituie acțiunea de aplatizare a curbei de sarcină a sistemului electroenergetic.

Aplatizarea curbei de sarcină a unui sistem electroenergetic se poate realiza prin două feluri de măsuri:

măsuri aplicate direct în instalațiile de producere a energiei electrice;

măsuri aplicate la consumatori care sunt de fapt măsuri organizatorice.

Din prima categorie de măsuri fac parte:

Realizarea de amenajări hidroelectrice cu acumulare prin pompare care în timpul golurilor de sarcină pompează apa într-un bazin de acumulare, pe care o utilizează apoi pentru producerea de energie electrică în timpul vârfului de sarcină a sistemului electroenergetic;

Introducerea orei de vară prin decalarea în avans a orei oficiale, adică adoptarea pe timpul verii a orei fusului orar răsăritean vecin;

Prevederea de consumatori tampon alimentați cu energie electrică în afara vârfului de sarcină. Consumatorii tampon sunt instalații care, încă de la proiectare, au fost supradimensionați în vederea realizării producției planificate în cazul funcționarii numai în afara vârfului de sarcină, cum sunt, spre exemplu, instalațiile pentru irigații.

Măsurile organizatorice ce se pot lua de către consumatorii de energie în vederea aplatizării curbelor de sarcină sunt:

Echilibrarea schimburilor de lucru, în special încărcarea schimbului de noapte care are cel mai important efect;

Programarea proceselor discotinue cu consum important de energie electrică, numai în schimbul de noapte, cum ar fi: stocarea apei în rezervoarele tampon, încărcarea bateriilor de acumulatoare pentru electrocare, sablajul etc;

Evitarea pornirii în perioada de vârf, precum și a pornirii simultane, a motoarelor de puteri importante;

Utilizarea în orele de vârf a acționărilor de rezervă neelectrice;

Programarea operațiunilor de revizie a aparatelor și utilajelor în timpul vârfurilor de sarcină;

Eșalonarea pauzelor pentru masă.

Măsurile organizatorice, aplicate corect și consecvent, conduc la aplatizarea curbelor de sarcină cu efecte avantajoase atât pentru sistemul electroenergetic cât și pentru consumator, care beneficiază de un cost al energiei electrice mai scăzut.

4.3. Indicatori de consum

Consumul de energie electrică poate fi caracterizat printr-o serie de mărimi numite indicatori de consum ce pot fi determinate din curbele de sarcină.

Energia electrică activă se determină cu ajutorul relației:

Wa =, (4.2)

unde P(t) este puterea activă absorbită, iar T – intervalul de timp de observație. Ea este reprezentată de aria suprafeței cuprinse între curba de sarcină și axa timpului ( Fig. 4.4.).

Fig. 4.4. Fig. 4.5.

Dacă graficul de sarcină este în trepte, energia activă se calculează cu relația :

Wa =, (4.3)

în care Pk este puterea activă medie corespunzătoare intervalului de timp dintre două citiri tk, iar n – numărul treptelor (Fig.4.5.). În ipoteza că duratele treptelor sunt egale, tk = T /n , energia activă devine:

Wa =. (4.4)

Puterea medie este dată de raportul dintre energia activă consumată și durata intervalului de timp considerat.

Pmed =, (4.6)

respectiv,

Pmed =. (4.7)

Puterea medie pătratică se definește cu ajutorul relațiilor:

=, (4.8)

respectiv,

Pmed p =, (4.9)

pentru graficele de sarcină în trepte.

În caz că treptele au durate egale, puterea medie pătratică are expresia:

Pmed p =. (4.10)

Coeficientul de formă reprezintă raportul dintre puterea medie pătratică și puterea medie.

kf =. (4.11)

El caracterizează neuniformitatea graficului în timp, valoarea sa minimă, egală cu unitatea, corespunde unei sarcini constante în timp.

Durata de utilizare a puterii instalate se exprimă prin raportul dintre energia electrică activă consumată și puterea instalată a receptorului sau grupului de receptoare.

Tui =. (4.12)

Coeficientul de utilizare a puterii instalate reprezintă raportul dintre puterea medie absorbită și puterea instalată.

kui= . (4.13)

Pentru un grup de receptoare, coeficientul de utilizare a puterii instalate se poate exprima cu ajutorul produsului:

kui =ks ki , (4.14)

unde ks este coeficientul de simultaneitate, definit ca raportul dintre puterea instalată a receptoarelor în funcțiune și puterea instalată a tuturor receptoarelor, exclusiv a celor aflate în rezervă:

ks = ; Pif ≤ Pi ; (4.15)

ki – coeficientul de încărcare dat de raportul dintre puterea medie absorbită de receptoarele în funcțiune pe durata de timp considerată și puterea instalată a acestor receptoare:

ki =. (4.16)

Durata de utilizare a puterii maxime:

Tu max =. (4.17)

Coeficientul de utilizare a puterii maxime:

ku max = . (4.18)

Coeficientul de aplatizare a curbei de sarcină, numit și coeficient de umplere, reprezintă raportul dintre puterea medie și puterea maximă absorbită. El este identic cu coeficientul de utilizare a puterii maxime fiind definit cronologic înaintea acestuia din urmă :

kap= (4.19)

Coeficientul de uniformizare a graficului de sarcină este dat de relația:

. (4.20)

Între valorile caracteristice ale puterii active instalată, maximă, medie și minimă, există relațiile de inegalitate:

Pmin < Pmed < Pmax ≤ Pi. (4.21)

Coeficientul de participare la vârful de sarcină pentru un grup de receptoare se definește ca fiind raportul dintre sarcina maximă a grupului de receptoare și suma sarcinilor maxime individuale ale receptoarelor.

. (4.22)

Durata pierderilor maxime sau durata pierderilor definite cu ajutorul relației:

(4.23)

reprezintă o durată convențională în decursul căreia receptorul, funcționând la sarcină maximă, consumă o aceeași energie ca și în cazul real de funcționare cu sarcină variabilă pe durata perioadei de timp considerate.

Factorul de putere se definește în cazul curentului alternativ sinusoidal atât ca valoare momentană cât și ca valoare medie pentru un anumit interval de timp, cu ajutorul relațiilor:

cosϕ , (4.24)

unde P , Q și S sunt puterile activă, reactivă și aparentă, iar ϕ – unghiul de defazaj între tensiune și curent, respectiv:

cosϕmed =, (4.25)

Wa și Wr fiind energiile electrice activă și reactivă măsurate cu ajutorul contoarelor electrice.

În cazul în care curentul conține și armonici superioare, factorul de putere momentan, este dat de relația:

, (4.26)

respectiv factorul de putere mediu:

, (4.27)

unde D este puterea deformantă, iar Wd – energia deformantă.

Consumul specific de energie electrică reprezintă raportul dintre energia electrică activă, consumată într-un interval de timp , de obicei un an, pentru realizarea unui anumit produs și volumul producției realizate în intervalul de timp considerat.

[kWh / u.m. produs] (4.28)

Dacă o întreprindere produce mai multe feluri de produse, consumul anual total de energie electrică a acelei întreprinderi, în ipoteza cunoașterii consumurilor specifice și a volumului producției realizate pentru diversele produse, se poate determina cu relația:

, (4.29)

în care wr reprezintă consumul specific exprimat în kW/lei pentru restul produselor, pentru care nu se pot stabili consumuri specifice individuale; Π- rest producție exprimat in lei.

4.4. Aspecte caracteristice curbelor de sarcină la consumatori

Curbele de sarcină sunt grafice care reprezintă modul de variație în funcție de timp al unei mărimi electrice, care exprimă evoluția consumului de energie electrică într-un anumit punct al instalațiilor electroenergetice. Consumul respectiv poate corespunde cerințelor unui singur receptor de energie electrică sau diferitelor grupuri de receptoare corespunzător modului de organizare a consumatorilor respectivi în întreprinderile industriale.

Mărimile care se reprezintă cu prioritate sunt puterea activă si reactivă, deoarece astea conțin multe elemente importante privind puterile preluate din rețea, putându-se determina și

anumite caracteristici ale consumului. Toate acestea sunt deosebit de utile pentru a putea examina și cunoaște puterile și energiile necesare și modul de gospodărire ale acestora.

Trasarea curbelor de sarcină se face pe baza măsurătorilor efectuate în instalații existente în funcțiune, iar rezultatele obținute, prin forma și caracteristicile curbelor, pun în evidență consumul de putere și energie electrică, caracterizând totodată și funcționarea tehnologică a consumatorilor pentru care se analizează diferite probleme. Dintre cele două categorii de puteri, de importanță deosebită este curba de sarcină pentru puterea activă; pentru completarea imaginii consumului total sunt însă necesare și curbele pentru puterea reactivă, respectiv factorul de putere.

Aparatele cu care se măsoară valorile puterilor sunt, în general, contoarele de energie activă și reactivă; datele se citesc sau se transmit automat, la anumite intervale de timp, personalului de specialitate pentru a fi analizate. Pentru redarea cât mai fidelă a variației în timp și obținerea unor valori medii cât mai apropiate de cele reale variabile în timp, este necesar ca înregistrările(transmise de contoarele cu impulsuri sau rezultate din citirile efectuate de personalul de exploatare) să fie pentru intervale cât mai scurte de timp. În general, se caută să se renunțe la aportul factorului uman, care prin erorile obiective și mai ales subiective (de exemplu, nerespectarea termenelor de citire, citire aproximativă) conduc la valori care pot diferi mult de cele reale.

Aparatele moderne permit calcularea unor valori medii la intervale dorite de timp; dacă se folosesc datele furnizate de către personalul de serviciu, citirile se fac, de obicei, o dată pe

oră. Curbele de sarcină care se obțin astfel sunt grafice în trepte, fiecare palier având durata de un sfert de oră, o jumătate de oră sau, în cazul citirilor executate de personalul de exploatare, de o oră; Fig. 4.6. prezintă o curbă de sarcină zilnică pentru puterea activă, iar Fig.4.7. o curbă de sarcină zilnică pentru puterea reactivă.

Fig.4.6. Fig.4.7.

Pentru consumul de putere reactivă se pot determina un număr de trei curbe de sarcină

reactivă; una dintre acestea se referă la variația puterii reactive solicitată de consumatori conform valorilor factorului de putere natural (curba 1 în Fig. 4.7.), aceasta reprezentând de fapt variația în timp a consumului real de putere reactivă pentru toate receptoarele. A doua curbă de putere reactivă este cea corespunzătoare puterii debitate de bateriile de condensatoare, iar cea de a treia, rezultată din diferența primelor două curbe, exprimă variația puterii reactive preluată din sistemul energetic.

De fapt măsurătorile care se fac, în principiu, pentru punctul în care se măsoară puterea

activă, reprezintă variația puterilor reactive corespunzător curbei 3 din Fig.4.7. În ceea ce privește forma acestei curbe, se poate afirma că ea nu poate fi caracterizată prin anumite mărimi adimensionale, așa cum este cazul curbei de sarcină activă sau al curbei 1 din Fig.4.7.

Curbele de sarcină pentru puterea reactivă corespunzătoare factorului de putere natural sunt folosite numai pentru stabilirea măsurilor de compensare în scopul realizării factorului de putere neutral. De fapt, este totuși posibil pentru fiecare din cele trei curbe de sarcină reactivă să se determine și anumite mărimi caracteristice, fără ca acestea să prezinte un interes practic deosebit.

Pentru curba de sarcină activă se calculează următoarele mărimi caracteristice:

energia activă totală pentru o zi primită de consumatorii respectivi din sistemul energetic:

(4.30)

Energia totală poate fi defalcată pe diferite zone (de exemplu, schimburi) în funcție de specificul consumatorilor respectivi. Pe curba de sarcină se pot determina patru valori caracteristice pentru puterea absorbită, și anume:

Pv.s, reprezentând cea mai mare valoare (puterea maximă absorbită), la vârful de sarcină de seară;

Pv.d, reprezentând puterea la vârful de dimineață;

Pgp, puterea corespunzătoare golului de prânz;

Pgn, puterea corespunzătoare golului de noapte, reprezentând puterea minimă.

puterea medie corespunzătoare curbei de sarcină zilnice Pmed, care se calculează cu expresia:

(4.31)

coeficientul de aplatizare al curbei de sarcină:

, (4.32)

având valori subunitare. Este cu atât mai mare, cu cât curba de sarcină are vârfuri de consum doar pentru perioade scurte.

coeficientul de formă:

(4.33)

Dacă se împarte curba de sarcină pe mai multe intervale de timp egale (n) și se iau în considerare energiile consumate în fiecare interval de timp, (Eai) se obține pentru coeficientul de formă expresia:

(4.34)

Pentru curbele de sarcină frecvent întâlnite la întreprinderile industriale:

(4.35)

durata de utilizare a puterii maxime, TM:

(4.36)

Valoarea lui TM este o mărime caracteristică importantă pentru întreprinderile industriale, privind numărul de schimburi, astfel pentru:

întreprinderi cu programul într-un schimb TM = 2000 ÷ 2500 ore/an ;

întreprinderi ce lucrează în două schimburi TM = 4000 ÷ 4500 ore/an ;

întreprinderi care lucrează în trei schimburi TM = 5500 ÷ 6500 ore/an; întreprinderi cu program în flux continuu, TM = 6500 ÷ 7000 ore/an, în acest caz sarcinile sunt apropiate de cele ale întreprinderilor în trei schimburi.

4.5. Circulația puterii reactive. Factorul de putere

În orice rețea de curent alternativ care conține pe lângă elemente active (rezistențe) și elemente reactive (inductanțe și capacități), simultan cu circulația de putere activă are loc și o circulație de putere reactivă. Expresiile puterilor activă și reactivă, în curent alternativ trifazat, vehiculate în rețea sunt:

; , (4.37)

unde U este tensiunea rețelei (tensiunea de linie);

I – curentul de sarcină;

ϕ – unghiul de defazaj dintre tensiune și curent care poate fi pozitiv sau negativ.

Un receptor de energie electrică are un caracter inductiv, curentul de sarcină fiind defazat în urma tensiunii. În acest caz se consideră, convențional, că unghiul de defazaj este pozitiv, puterea reactivă rezultă pozitivă, iar receptorul absoarbe putere reactivă.

În cazul receptoarelor capacitive curentul absorbit este defazat înaintea tensiunii, unghiul de defazaj se consideră negativ, puterea reactivă rezultă negativă, iar receptoarele respective sunt considerate, convențional, surse de putere reactivă.

Relația dintre puterile activă și reactivă poate fi caracterizată de factorul de putere, care în curent alternativ sinusoidal, este egal cu cosinusul unghiului de defazaj dintre tensiune și curent, exprimat prin relația:

(4.38)

Expresia definește factorul de putere instantaneu obținut, prin măsurarea simultană a puterilor activă și reactivă.

Având în vedere că sarcina unui consummator este variabilă în timp se definește un factor de putere mediu pe o anumită perioadă de timp, pe baza consumului de energie electrică activă Wa și energie electrică reactivă Wr,

, (4.39)

care servește la aprecierea caracterului receptoarelor consumatorului, precum și la tarifarea energiei electrice consumate.

Factorul de putere este de două feluri:

natural, când el este determinat neluânduse în considerare instalațiile de producere locală a energiei reactive;

îmbunătățit, când se determină cu luarea în considerare și a energiei reactive produsă local.

Se numește factor de putere neutral, factorul de putere mediu pentru care nu se tarifează energia reactivă consumată. Valoarea sa, în rețelele de joasă tensiune este stabilită, prin normele din țara noastră, la 0,92.

Factorul de putere servește ca măsură a puterii reactive transportate în rețea (diferența dintre puterea absorbită și cea produsă local) în raport cu puterea activă cerută de consumatori. În felul acesta reducerea consumului și circulației de putere reactivă este, în general, echivalentă cu îmbunătățirea factorului de putere.

4.6. Consecințe defavorabile ale circulației de putere reactivă

Tranzitarea unor puteri reactive importante prin elementele rețelei electrice, de la surse la consumatori, conduce la înrăutățirea indicatorilor tehnico – economici, dintre care cel mai important este factorul de putere, având o serie de consecințe defavorabile:

Creșterea pierderilor de putere activă.

În cazul transportului puterilor activă și reactivă pierderile de putere activă au următoarea structură:

. (4.40)

Componenta ΔPr , care reprezintă pierderile de putere activă datorită tranzitării puterii reactive, este proporțională cu rezistența electrică a elementului de rețea și cu pătratul puterii reactive și poate reprezenta între 5 și 40% din totalul pierderilor de putere activă.

Creșterea pierderilor de tensiune.

Așa cum s-a arătat, pierderea de tensiune are expresia:

. (4.41)

Pierderea de tensiune, datorită puterii reactive tranzitate ΔUr, este direct proporțională cu reactanța X a elementului de rețea și cu puterea reactivă Q.

Diminuarea capacității de transport a rețelei.

Întrucât, din considerente de încălzire, mărimea caracteristică a generatoarelor, transformatoarelor și linilor de transport și distribuție este puterea aparentă, circulația puterii reactive duce la diminuarea încărcării cu putere activă.

(4.42)

Creșterea încălzirii căilor de curent ale elementelor rețelei electrice.

Circulația puterii reactive, pe lângă a celei active, duce la creșterea curentului electric și în consecință a încălzirii căilor de curent.

(4.43)

4.7. Surse de putere reactivă

Compensarea puterii reactive în aceast depozit s-a realizat cu ajutorul bateriilor de condensatoare.

Condensatoarele destinate producerii energiei reactive sunt constituite din unități monofazate sau trifazate, având puteri nominale cuprinse între 10 și 200 kVAr, caracterizate prin:

dielectricul utilizat, care poate fi hârtie sau hârtie – propilenă impregnată în ulei mineral sau sintetic, acesta din urmă fiind neinflamabil și având pierderi mai reduse;

greutate specifică 0,35 – 1,5 kg/kVAr;

pierderi specifice de putere activă 2,5 -4,5 W/kVAr;

durata de viață 25-30 ani.

Puterea reactivă generată de condensatoare este proporțională cu pătratul tensiunii rețelei electrice:

. (4.44)

Utilizarea pe scară largă a bateriilor de condensatoare ca surse de putere reactivă în rețele de distribuție se explică prin următoarele avantaje:

investiții reduse;

pierderi mici de putere activă;

exploatare simplă, fiind aparate statice;

fiabilitate ridicată.

Printre dezavantajele condensatoarelor se enumeră:

puterea reactivă produsă depinde de tensiunea de alimentare, fiind proporțională cu pătratul acesteia;

reglajul puterii reactive produse este posibil numai în trepte;

în rețelele ce alimentează consumatori deformanți condensatoarele accentuează deformarea undei de tensiune și favorizează fenomenele de rezonanță.

5. CALCULUL PROPRIU

În realizarea acestui proiect am luat în considerare o hală industrială, care este un depozit farmaceutic și care are în componența sa receptoare de fortă cât și de iluminat conform Anexei 1.1.:

iluminat birouri format din: corp de iluminat tip spot pentru căi de circulație, corp iluminat tip spot cu protectie, corp iluminat grup sanitar, corp iluminat liniar, corp iluminat casetat și iluminat de siguranță, cu o putere instalată de 43,252 kW;

iluminat depozit compus din: corp iluminat depozit 1×250, corp iluminat 2×58 W, corp iluminat grup sanitar tip spot, corp iluminat liniar sanitar, corp iluminat casetat 4×18, proiector copertină, iluminat exterior pe hală și iluminat siguranță, cu o putere instalată de 134,423 kW;

climatizare birouri format din: chiller (circuit A, B și C), ventiloconvector, modul aer prospăt, ventilator acoperiș, ventilator WC, ventilator cameră tablouri, ventilator cameră medie tensiune, ventilator cameră trafo, agregate climatizare server și centrală termică, cu o putere instalată de 305,453 kW;

climatizare depozit compus din: roof top, chiller, ventiloconvector, aerotermă perete, modul aer proaspăt, ventilator acoperiș, condensator și centrală termică, cu o putere instalată de 463,997 kW;

stație pompe formată din: pompe ape meteorice, stație epurare, foraj, pompe golire rezervor base, pompe incendiu sprinkler, pompe incendiu hidranți, pompe apă potabilă și instalații diverse, cu o putere instalată de 88,69 kW;

consumatori diverși precum: tablou cabină poartă, centrală incendiu și efracție, tablouri trape desfumare depozit, trape pentru birouri, tablouri conveyoare, iluminat perimetral exterior pe hală, instalații de comunicație, uscător de mâini, boilere, niveleur, uși glisante, degivrare, perdea aer și camere frigorifice, cu o putere instalată de 89,497 kW;

data center compusă din: TE servere, active rețea post de lucru tip A și B, cu o putere instalată de 323,015 kW;

prize pentru uz general precum: prize încărcare acumulatori, prize trifazate încarcare acumulatori și prize monofazate diverse, cu o putere instalată de 64,043.

Puterea totală activă instalată este de 1512,369 kW, cea reactivă este 927,237 kVAr, iar puterea aparentă totală instalată este 1781,947 kVA.

Pentru a putea realiza acest proiect am mai avut la dispoziție și schemele de amplasare ale corpurilor de iluminat și prize pe planul halei, și anume Anexa 1.2., Anexa 1.3., Anexa 1.4., Anexa 1.5. și Anexa 1.6.

5.1. Ridicarea curbelor de sarcină

Pentru a ridica curba de sarcină s-a organizat activitatea în două schimburi astfel: de la ora 5:00 până la 13:00 cu pauză la 9:00, iar cel de-al doilea schimb de la ora 13:00 la 21:00 cu pauză la ora 17:00, de luni până vineri, iar sambăta doar un schimb de la 5:00 la 13:00. Seful vine la birou la ora 8:00 și pleacă la ora 16:00, de luni până vineri, conform Anexei 2.1. pentru luna iunie și Anexei 2.2. pentru luna decembrie. Am calculat energia consumată de receptoare pe ore, timp de o saptamână. Din aceste calcule mi-a rezultat curbele de sarcină pe o zi (Fig.5.1.) și pe o saptamână (Fig.5.2.) pentru iunie și pe o zi (Fig.5.3.) și pe o săptămână (Fig.5.4.) pentru decembrie.

Fig.5.1. Curbă sarcină în ziua de luni în luna iunie

Fig.5.2. Curbă sarcină pe o săptămână în luna iunie

Fig.5.1. Curbă sarcină în ziua de luni în luna decembrie

Fig.5.4. Curbă sarcină pe o săptămână în luna decembrie

5.2. Înlocuirea iluminatului

Pentru reducerea cosumului din iluminat am luat în calcul înlocuire iluminatului de siguranță incandescent cu cel pe baza de LED-uri. Am avut în vedere faptul că un bec incandescent are o durată de viață de 1000 ore, unul flurescent 8000 ore, iar unul cu LED 50000 de ore, adică 5,7 ani.

Pentru a calcula necesarul de becuri incandescente într-un an am folosit formula:

(5.1)

În cei 5,7 ani avem nevoie de 3995 becuri, iar prețul acestora fiind:

(5.2)

Energia consumată de aceste becuri incandescente in 5,7 ani este:

(5.3)

Am ales corp de iluminat pentru interior și exterior cu LED Indus 70 cu o putere de 8 W la un preț de 153 Ron, prețul total al celor 80 de bucați care trebuie înlocuite este:

(5.4)

Energia consumată de aceste corpuri de iluminat pe întreaga lor durată de viața este:

(5.5)

Energia economisită prin utilizarea acestor corpuri de iluminat este:

(5.6)

Am considerat un preț mediu estimativ pe oră al energiei electrice de 86 lei/MWh conform Operatorului Pieței de energie din România și am calculat costul energiei consumate în cei 5,7 ani:

pentru iluminatul cu incandescență:

(5.7)

pentru iluminatul cu LED:

(5.8)

Comparând costurile totale rezultă un profit de 9468.8 Ron în cei 5,7 ani, din cele două moduri:

prin prețul achiziționarii corpurilor de iluminat cu LED și prin schimbatul becurilor incandescente rezultă o economie de 3628,8 lei;

prin prețul energiei consumate rezultă o economie de 5840.04 lei.

Aceste calcule au fost facute în xl conform Tab.5.1., iar pe lânga aceste calcule am mai înlocuit și alte corpuri de iluminat fluorescente.

Tab.5.1.Calculu iluminatului

5.3. Dimensionarea instalației de compensare a factorului de putere

Pentru a calcula necesarul de putere reactivă care trebuie compensată trebuie sa realizăm urmatorii pași:

Puterea activă cerută este: Pc = 1512,369 kW

Puterea reactivă cerută este: Qc = 927,237 kVAr

Puterea aparentă ceruă este: Sc = 1781,947 kVA

Factorul de putere calculat este:

(5.9)

Factorul de putere neutral este:

(5.10)

Puterea reactivă necesară bateriei de condensatoare este:

(5.11)

Pentru a alege bateria de condensatoare calculăm capacitatea bateriei de condensatoare pentru conexiunea în triunghi, deoare în joasă tensiune solicitarea dielectrică a condensatoarelor nu este critică:

(5.12)

Se alege condensatoare de tipul BACD 400 V /320 kVAr de la Electrotehnica la 50 Hz, Qb = 320 KVAr, Un = 400 V, In = 462 A în șapte trepte.

Pentru descărcarea bateriei de condensatoare se vor monta rezistențe de descarcare, care trebuie să asigure la borne o tensiune nepericuloasă de 42 V în mai puțin de un minut, dimensionate astfel:

(5.13)

Cablurile pentru alimentarea bateriei de condensatoare se dimensionează pentru un curent maxim egal cu 1,4 ori curentul nominal al bateriei, curent ce se calculează astfel:

(5.14)

5.4. Concluzii

În concluzie prin înlocuirea iluminatului de siguranță incandescent cu cel pe bază de LED-uri este un lucru benefic deoarece pe lângă amortizarea investiției în cei 5,7 ani rezultă și un profit de 9468.8 lei. Pentru un profit mult mai bun putem înlocui și celelalte corpuri de iluminat fluorescente.

Pentru a elimina plata energiei reactive am ales să montez bateri de condensatoare, și am dimensionat întreaga instalație necesară pentru aceasta.

Am avut în vedere și montarea panourilor fotovoltaice pentru acoperirea vârfurilor de sarcină datorate consumului realizat de birouri, dar nu este rentabil deorece prețul de achiziție este ameliorat în toată durata de viață fără a rezulta profit.

6. BIBLIOGRAFIE

Cărți:

[1] – Cilinghir V., “Alimentarea cu energie electrică a întreprinderilor”, vol I, Ed. Univ. Transilvania, Brașov, 2000 și vol II, 2002;

[2] – Nicolae Mirea, “Instalați electrice industriale” Ed. Didactica și Pedagogica Bucuresti, 1988

[3] – Albert H., Florea I.: Alimentarea cu energie electricǎ a întreprinderilor industriale, editura tehnicǎ, București, 1987.

[4] – D. Comsa, “Proiectarea instalațiilor electrice industriale”, Editura Didactica și Pedagogica, Bucuresti, 1983

[5] – Nicolae Mirea : „Instalați electrice industriale” Ed. Didactica si Pedagogica Bucuresti, 1988

[6] – “Manualul instalațiilor electrice – Schneider Electric”, București 1999.

[7] – Suport Curs “Utilizarea eficintă a energiei electrice”,   Petre Scortaru

[8] – Suport curs “Instalații la consumatori”, Iulian Lucian

Resurse Web:

[9] – http://www.enel.ro/ro/clienti/lumea/piata_energiei/htm

[10] – http://www.anre.ro

[11] – http://www.opcom.ro

[12] – http://www.electricafmn.ro

BIBLIOGRAFIE

Cărți:

[1] – Cilinghir V., “Alimentarea cu energie electrică a întreprinderilor”, vol I, Ed. Univ. Transilvania, Brașov, 2000 și vol II, 2002;

[2] – Nicolae Mirea, “Instalați electrice industriale” Ed. Didactica și Pedagogica Bucuresti, 1988

[3] – Albert H., Florea I.: Alimentarea cu energie electricǎ a întreprinderilor industriale, editura tehnicǎ, București, 1987.

[4] – D. Comsa, “Proiectarea instalațiilor electrice industriale”, Editura Didactica și Pedagogica, Bucuresti, 1983

[5] – Nicolae Mirea : „Instalați electrice industriale” Ed. Didactica si Pedagogica Bucuresti, 1988

[6] – “Manualul instalațiilor electrice – Schneider Electric”, București 1999.

[7] – Suport Curs “Utilizarea eficintă a energiei electrice”,   Petre Scortaru

[8] – Suport curs “Instalații la consumatori”, Iulian Lucian

Resurse Web:

[9] – http://www.enel.ro/ro/clienti/lumea/piata_energiei/htm

[10] – http://www.anre.ro

[11] – http://www.opcom.ro

[12] – http://www.electricafmn.ro