Studiu de Caz Privind Obtinerea Energiei Electrice cu Ajutorul Energiei Solare

Introducere

Motivația

Am ales energia solară deoarce ca sursă de energie este gratis, nepoluantă dar și inepuizabilă. Această formă de energie este cea mai pură formă de energie de pe pământ, dar este și cea mai greu de stocat. Datorită faptului că energia solară este formată din radiații luminoase, radiații radio, radiații calorice sau de altă natură, aceste emisii solare stau la baza tuturor proceselor naturale de pe pământ.

Energia solară poate fi utilizată direct sau indirect sub diferite forme, și anume cu ajutorul panourilor fotovoltaice direct sau indirect cu ajutorul panourilor cu tuburi vidate, panouri termice.

Energia electrică poate fi obținută în mod direct convertind radiația solară incidentă în energie electrică prin intermediul celulelor fotovoltaice simple sau complexe, putând fi stocată în acumulatori speciali dar și injectată direct în rețea cu ajutorul transformatoarelor.

Energia termică reprezintă procesul de conversie a radiației incidente în căldură sub diferite forme pentru diverse aplicații.

(http://www.energie-solara.com.ro/energie_regenerabila.html)

(http://www.solara.ro/de-ce-solar.php)

Improtanța

Este foarte important ca să ne putem da seama cât de importantă este energia solară si câte beneficii putem avea de pe urma acesteia. De exemplu poziția geografică a României ne situează în a doua zonă de însorire din Europa, având patru mari zone de la un maxim de radiație solară între 1200- 1600 kWh/ anual.( http://www.solara.ro/de-ce-solar.php)

Interesul global pentru producerea energiei regenerabile este alimentat de mai multe aspecte cum ar fi: epuizarea resurselor globale de combustibili fosili și accentuarea problemelor cauzate mediului datorită efectelor apărute în urma poluării produse de utilizarea acestor combustibili fosili; creșterea costului de exploatare al combustibililor pe măsură ce rezervele se epuizează; datorită energiei regenerabile țărilor mai slab dezvoltate din punct de vedere energetic pot să devină autonome din punct de vedere energetic și să-și scadă cât mai mult dependența de țările atât dezvoltate din punct de vedere energetic cât și de cele exportatoare de petrol și gaze (peste 50% din energia Europei provine din țările aflate în afara Uniunii Europene); dezvoltarea unei industrii energetice regenerabile locale ar fi și un mare generator de locuri de muncă, ajungându-se în timp și la dezvoltarea tehnologiilor de captare și valorificare a radiațiilor solare cu randament ridicat; aceste resurse energetice, precum energia solară poate fi folosită oriunde pe glob dar și oricând.

( http://www.energie-solara.com.ro/energie_regenerabila.html)

Capitolul I Partea teoretica

1.1 Istoric

Masivul potențial al energiei solare este aproape imposibil de înteles, însa motivul valorificării energiei solare pentru anumite scopuri utile și economice a stârnit interesul multor oameni de știință de mii de ani în urmă.

Echipamentele fotovoltaice sunt dispozitive care folosesc efectul fotovoltaic pentru a genera energie electrică de la lumina soarelui. Cunoștințe valoroase în jurul acestui domeniu fotovoltaic au apărut doar în jurul a aproximativ doua secole.

Dar putem vorbii despre energia solară încă din anul 700 i.Hr. când oamenii foloseau ca ustensile pentru a aprinde focul concentrația razei solare cu lupa.

Istorici susțin faptul că Arhimede, un inventator grec, a folosit energia solară i.Hr. 214-212 pentru a distruge cu foc, navele inamice în timpul asediului Siracuzei, acest foc era produs de concentrația razelor solare care se reflecta cu ajutorul mai multor oglinzi direct pe ținte. Veridicitatea acestor povești este incertă, dar în realitate aceste experimente au fost efectuate pentru a se verifica, fenomenele fiind posibile dar faptul că inventatorii antici au folosit aceste metode este puțin probabil.( http://energyinformative.org/the-history-of-solar-energy-timeline/)

Primul cuptor solar a apărut în anul 1767 în anumite părți ale lumii în care accesul la electricitate este destul de limitat, acesta folosește lumina soarelui ca singura sursă de energie pentru a putea încălzi atât produse alimentare cât și băuturi. În zilele noastre aceste cuptoare sunt foarte populare dar și foarte economice. Cel care a inventat acest cuptor solar a fost Horace de Saussure, un fizician elvețian, care, probabil nici măcar nu a avut idee că invenția lui va ajuta omenirea de doua secole și jumătate încoace. (http://energyinformative.org/the-history-of-solar-energy-timeline/ )

Alexandre Edmond Becquerel a descoperit pentru prima dată în anul 1839 efectul fotovoltaic generat prin imersiunea unui electrod într-o soluție conductoare expusă la radiațiile luminii solare, generând un curent electric.

Un inginer englez, Willoughby Smith, a descoperit fotoconducția în seleniu solid în anul 1873.

Bazându-se pe descoperirea lui Smith cu trei ani înainte,in 1876, profesorul William Grylls Adams , însoțit de studentul său, Richard Evans Day, au fost primii care au observat un curent electric atunci când un material a fost expus la lumina soarelui. Ei au folosit doi electrozi amplasați pe o farfurie de seleniu, aceasta fiind expusă la lumina soarelui, observând o cantitate mică de energie electrică.( http://energyinformative.org/the-history-of-solar-energy-timeline/ )

Urmând ca în anul 1883 Charles Fritts să construiască prima celulă solară cu o eficiență de 1%, construind astfel și primul panou fotovoltaic.

Aleksandr Stoletov creează prima celulă solară bazată pe efectul fotoeletric extern între anii 1888-1891.

In anul 1894 va fi patentată celula solară de către Melvin Severy, urmând ca acest efect să fie studiat și expus de Albert Einstein printr-o lucrare prin care definește efectul fotovoltaic, publicată în anul 1904.

Cinzeci și cinci de ani mai târziu Hoffman Electronics creează o celulă cu o eficiență de zece ori mai mare decât cea a lui Charles Fritts, introducând utilizarea unui grill de contact.

Rusia a utilizat pentru prima dată în cadrul proiectului Soyuz 1 din anul 1967 (programul spațial sovietic) o alimentare bazată pe celule solare.

Statele Unite ale Americii urmând să utilizeze celule solare în anul 1973, în cadrul primei stații spațiale construite de NASA numite Skylab.

Acest lucru a dus la înființarea Institutului de Cercetare a Energiei Solare din Golden, Statul Colorado, în anul 1977.

Pentru prima dată în anul 1983 energia fotovoltaică obținută pe plan mondial depașește circa 21,3MW.

Cu toate ca Universitatea din Florida dezvoltă o celulă solară de tip film subțire cu o eficiență de 15,89% în anul 1992, iar puterea mondială de energie fotovoltaică instalată ajunge la 1000 de MW, până în anul 1999 nu reprezintă o pondere de luat în calcul în cadrul energiei electrice de origine regenerabilă. (http://calduravie.ro/evolutia-tehnologiei-solare.html)

Dezvoltarea permanentă a acestui tip de energie cât și a efectelor generate de transformarea ei în curent electric între anii 2002-2003 a adus la o explozie în ceea ce privește utilizarea ei pe plan mondial. În cadrul Uniunii Europene în anul 2003 a fost instalată o putere totală de 562,3MW, astfel distibuția puterii instalate a fost împărțită între țările puternic industrializate prin urmare prima în această ordine a fost Germania cu un aport de 397,6 MW urmată de Olanda cu un aport mult mai mic de aproximativ 48,63MW, Spania cu 27,26 și Italia cu 26,71MW.(Noi surse de energie regenerabile,Volumul 1,ORADEA, 2008-MIRCEA PANTEA)

Astfel s-a ajuns ca în zilele noastre să se producă la scară largă energie electrică cu ajutorul panourilor fotovoltaice, aceastea fiind destul de accesibile financiar.

1.2 Evoluția panourilor fotovoltaice

1,2.1 Energia solară fotovoltaică

Energia solară este una dintre cele mai importante energii regenerabile de pe pământ, pe lângă energia eoliană, hidro, geotermală și energia provenită din biomasă. Aceste energii sunt produse de natură prin interațiunea gravitațională a Soarelui și a Lunii cu mările și oceanele, radiațiile solare și nucleul Pământului.

O cantitate estimativă de energie produsă de Soare ar fi în jur de 1,5 miliarde de milioane de MWh anual. Dezvoltarea acestei tehnologii a prezentat un mare progres în ultima perioadă de timp, astfel încât în viitor se presupune că se va renunța treptat la combustibili fosili, care au efecte secundare aspura mediului înconjurător și asupra resurselor de combustibili fosili care sunt limitate.

Energia solară este de două mari tipuri: energie solară termică și energie solară fotovoltaică.

Energia solară termică este produsă cu ajutorul radiației solare care încălzește o anumită cantitate de apă, folosită în clădiri cu ajutorul unor sisteme de încălzire a mediului ambiant dar și în cazul centralelor termice clasice care funcționează pe baza unor turbine acționate cu ajutorul aburilor, pentru producerea de electricitate. Randamentul acestor centrale termice fiind relativ mic, de 15%, nu sunt atât de mult utilizate și în practică.

Energia solară fotovoltaică se bazează pe producerea directă de energie electrică prin intermediul celulelor cu siliciu. Atunci când condițiile de funcționare sunt favorabile, energia generată este de 1 kW/mp. Panourile fotovoltaice permit conversia a 10-15 % din această putere. Una dintre condițiile de funcționare corectă a panourilor fotovoltaice, este și amplasarea în anumite zone ale lumii, ceea ce determină variația producției de energie. De Exemplu : în zona mediteraneană a Europei este de două ori mai mare decât în Europa de Nord care are 100 kWh.

Datorită disponibilului de putere furnizată destul de ridicat, stocarea acestei forme de energie este foarte greu de realizat, pentru a avea o funcționare autonomă. Un alt impediment care este deocamdată o problemă pentru omenire este faptul că echipamentele necesare la astfel de sisteme sunt destul de scumpe.

Energia solară este o energie nepoluantă și este cu adevărat rentabilă mai ales în zonele ecuatoriale ale Pământului, unde temperatura este constantă în toată perioada anului.

În acest caz, al energiei solare, conversia energiei solare în energie electrică se face în mod direct cu ajutorul celulelor semiconductoare de siliciu, optimizarea acestei conversii este asigurată de un convertor static de putere.

v

Fig.1.1 Conversia energiei fotovoltaice în energie electrică[]

1.2.2. Principiul de funcționare al fenomenului fotovoltaic

Principiul de funcționare al fenomenului fotovoltaic se poate explica pe baza analizei unei joncțiuni de tip p-n, oținută prin doparea a doua probe într-un material semiconductor intrisec cu bor și fosfor.

Siliciu intrinsec a)

Tip-p Tip-n

+ + + – + – + b)

+ + + – +

+ – + – + + – + – + – c)

– + – + – + + – + – + –

– + – + – + – + – + – d)

+ – + – + – + – + – +

V-potențial electric

Figura 1.2 Joncțiunea p-n[]

Astfel se realizează unele sarcini libere în materialul de fosfor ca electroni și goluri în materialul de bor . Acești electroni executa o difuzie în ambele materiale până când are loc un potențial , V, capabil să stopeze difuzia în continuare a sarcinilor. Electronii de fosfor execută o mișcare de la dreapta la stanga, pe când golurile execută o mișcare de la standa la dreapta, macroscopic, acest fenomen creează în joncțiune un câmp electric, fără a fi nevoie din exterior să intervină un alt câmp. Cu cât creșterea dopajului dintre cele două părți până la este mai mare cu atât crește și valoarea potențialului intern V.

Banda de

Eg conducție

-x p n x

Banda de

valență

Figura 1.3 Energetica joncțiunii p-n[]

Când vorbim despre fenomenul fotovoltaic putem spune că doar purtătorii minoritari de sarcină sunt sensibili la acest fenomen, deoarce tendința acestui sistem este de a se deplasa electronii spre stanga și golurile spre dreapta când avem o energie minimă. Electronii mai pot fi numiți și ioni pozitivi de fosfor iar golurile, ioni negativi de bor, energia produsă de electroni crește pe verticală în sus, respectiv pe vertical în jos cea a golurilor.

p

hv

–

a)

n

hv

Mulți fotoni hv +

– – –

p E fotoni – – –

b)

+ + + n E difuzie Mulți fotoni hv

+ + +

P N c)

+ –

+ –

R

Figura 1.4 Efectul fotonilor[]

Cu ajutorul cuantei de lumină hv, a cărei energie este mai mare decât a bandei interzise , aceasta fiind absorbită în totalitate iar ca urmare apare o pereche electron-gol.

Datorită mișcărilor lor trebuie evitată recombinarea perechilor de electron-gol și a separării sarcinilor, durata de viață a purtatorilor minoritari fiind cât mai mare pentru a putea evita recombinarea.

Separarea sarcinilor formează prin acțiunea fotonilor, un câmp numit câmp fotonic care este opus ca direcție față de câmpul de difuzie (care corespunde potențialului V). Ele se anulează reciproc iar pe masura acesteia, traficul de purtători se mișorează până se ajunge în final la un regim de mers în gol al joncțiunii p-n, tensiunea de mers în gol este din ce în ce mai mare cu cât banda interzisă devine mai mare.

1.2.3. Descrierea matematică a fenomenului fotovoltaic

1.1

Un electron trebuie sa aiba o energie de valoarea relației de mai jos, pentru a putea trece de lățimea stratului de baraj:

1.2

; e – sarcina elementară;

Energia este o energie provenită din energia fotonului incident care eliberează un electron formând o pereche electron-gol, pătrunzând în materialul semiconductor de tip “p”.

Energia fotonului trebuie să fie mai mare decât energia rezultată din relația:

1.3

– energia de legatură a unui electron din atomul de origine

m – masa electronului dupa ce a părăsit atomul de origine

v – viteza electronului dupa ce a părăsit atomul de origine

Electronul pentru a trece în regiunea “n” din regiunea “p” trebuie sa aibă o energie cinetică mai mare decât energia , iar odată ajuns în regiunea “n” el va determina o circulație mai mare a sarcinilor electrice negative prin rezistența de sarcină, R, spre acceptatorii ionizați care rămân necombinați din regiunea “p”. Circulația electronilor de mare energie este datorată faptului că aceștia ocupă stările successive de energie potențială minimă, care este într-un echilibru stabil. Pentru a se putea forma curentul fotoelectric, I, durata de viață a perechilor de electroni-goluri trebuie să fie suficient de mare, iar dacă durata de viață a acestora este mai mica, această pereche se recombină și formează în locul curentului fotoelectric, I, un curent intern inutil, .

Curentul este egal cu suma dintre care este curentul determinat de acceptorii din regiunea “p” si care este curentul determinat de donorii din regiunea “n”, prin acest curent se explică fenomenul macroscopic al efectului fotoelectric care se formează. Datorită faptului că masa golurilor este mai mare decât masa electronilor între cei doi curenți amintiți mai sus putem spune că avem relația:

1.4

T- temperatura absolută a celulei

K-constanta lui Boltzmann care

U- tensiunea la bornele celulei fotoelectrice U=RI

Curenții si au sensuri opuse de circulație, dacă avem o iluminare mare atunci , iar dacă este întuneric atunci , pe cand tensiunea U=0.

1.5

1.6

Curentul este curentul sursei determinat de fluxul de N fotoni care trec prin celula fotovoltaică în unitatea de timp.

Relația 1.6 definește schema convertorului fotoelectric (CFE)

I

hv

R

CFE

Figura 1.5 Schema electrică echivalentă a CFE

La funcționarea în gol

Curentul I=0 și atunci avem:

1.7

sau

1.8

De unde rezultă:

1.9

unde avem:

U- tensiunea de mers in gol

– tensiunea termică a CFE

I R

a)

S hv

x

semiconductor“p” semiconductor “n”

I0

Zona de trecere

Distribuția sarcinilor

electrice b)

x

Bariera de potențial

c)

x

BC-banda de conducție

e n

NIVEL d)

FERMI

p BV-banda de valența

L0-lațimea stratului de baraj

Figura 1.6 Efectul fotoelectric

La funcționarea în scurtcircuit

Tensiunea si ;

unde: ,

Obținerea formei caracteristice externe a CFE se reprezintă în figura :

U

Usc

Um Pmax

I

0 Im Isc

Figura 1.7 Caracteristica externă a CFE, Pmax- punct corespunzător puterii maxime

Puterea maximă debitată de CFE rezultă din condiția:

1.10

sau

1.11

Curentul corespunzător puterii maxime poate fii:

1.12

Dar 1.13

De unde rezultă: 1.14

Deci caracterisitica va dezvolta o putere maximă.

, deoarece 1.15

Randamentul CFE este dat de relația:

1.16

și are valori cuprinse între depinzând în mod direct de gradul de iluminare, daca iluminarea crește, crește și randamentul; și tot în mod direct depinde și de temperatură însă în acest caz scade cu cât temperatura este mai mare.

1.2.4 Celulele solare

Celulele solare, numite și celule fotovoltaice sunt acele mici părți ce constituiesc un panou solar. Acestea sunt combinate în legături serie sau paralel în cadrul panourilor solare deoarece individual o singură celulă produce un curent foarte mic din cauza suprafeței mici de care dispune pentru a fi expusă la radiația solară, astfel grupate pot produce curenți suficient de mari pentru a fi folosite în practică.

O celulă solară este constituită din două sau mai multe straturi dintr-un material semiconductor, cel mai des folosit fiind siliciul. Straturile au o grosime cuprinsă între 0,001 și 0,2. Radiația incidentă creează perechi formate dintr-un electron din materialul p și dintr-un gol din matrialul n, între cele două materiale semiconductoare existând o joncțiune (o barieră Schottky). [https://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83]

Structura celulei solare seamănă cu structura unei diode ’’pn”.

Fig. Structura unei celule solare (http://www.art-casa.ro/)

Pentru a avea o funcționare optimă și eficientă de conversie cât mai mare celulele solare trebuie sâ îndeplinească anumite condiții: fotonice și electrice.

Condițiile fotonice au în vedere faptul că fotonii absorbiți trebuie să formeze perechile de electron-gol fără a înregistra pierderi de energie însemnate. Dacă energia hv este mai mică decât lățimea benzii Eg , atunci fotonii sunt pierduți având în vedere producția de electricitate, dar și dacă aceasta este mai mare decât Eg , producându-se un exces, este dat unei rețele și este de asemenea pierdut. Toate aceste probleme depind în mod direct de potrivirea dintre spectrul solar și capul benzii materialului.

Reflexia minimă de pe suprafața frontului este obținută prin micșorarea ariei frontului prin adaugarea unui strat antireflexiv, ceea ce determină o absorție cât mai mare a radiației solare.

Condițiile electrice țin cont de faptul că pentru a putea separa golurile de electroni trebuie să se formeze în jurul acestora un câmp electric al joncțiunii. Purtătorii minoritari sunt colectați, ei aflându-se în interiorul unghiului de difuzie, care este proprietatea materialiului și depinde de calitatea acestuia.

Unghiul de difuzie are relația:

1.17

unde: D-timpul de viață al purtătorilor minoritari

τ- constanta de difuzie

Voltajul circuitului deschis V0c trebuie să fie mărit, ceea ce depinde din nou de gradul benzii materialului dar și de doparea acestuia.

Rezistivitatea electrică trebuie să fie cât mai mică depinzând de rezistivitatea materialului semiconductor, de rezistența contactului metal-semiconductor și de rezistența metalului.[carte]

Clasificarea celulelor solare se face din mai multe puncte de vedere :

Din punct de vedere al grosimii materialului:

Celule cu strat gros;

Celule cu strat subțire;

Din punct de vedere al structurii de bază:

Celule cristaline(monocristaline și policristaline);

Celule amorfe;

Din punct de vedere al materialului :

Celule din material semiconductor;

Celule din material organic;

Celule pe baza de pigmenți organici;

Din punct de vedere al materialului semiconductor :

Celule solare formate prin combinații de semiconductor-CdTe (cadmiu și telur);

Celule solare- GaAs(galiu și arseniu);

Celule solare-CIS(cupru-indiu-seleniu);

Celule solare-CIGS(cupru-indiu-galiu-seleniu);

Cele mai folosite tipuri de celule solare sunt cele pe bază de siliciu. Acestea pot fi:

Celule cu strat gros monocristaline (c-Si) , acestea au un randament ridicat până la 20% . Procesul de fabricație este energofag, ceea ce are o influență negativă asupra perioadei de recuperare (aceasta se referă la timpul în care se recupereaza cantitatea de energie folosită în procesul de fabricație care devine egală cu cantitatea de energie generată de panoul solar).

Celule cu strat gros policristaline (mc-Si), randamentul acestora este un pic mai mic, 16%, în procesul de fabricație se estimează un consum relativ mic de energie, iar raportul dintre preț-performanță este cel mai bun dintre toate.

Celule cu strat subtire, siliciu amorf (a-Si). Acest segment cuprinde cea mai largă extindere pe piața celulelor solare cu strat subțire; acestea au un randament ridicat vizând astfel raportul dintre cantitatea de energie folosită pentru producția în masă și cantitatea de energie generată în parcurile industriale, care este de ordinul TeraWattilor.

Celule cu strat subțire pe bază de siliciu cristalin, numite și microcristale (μc-Si) având aceiași tehnologie de producție precum cele a celulelor cu siliciu-amorf, se face o comparație între cele două tipuri din punct de vedere al randamentului, unde acestea sunt câștigătoare având randamentul mai mare.

Diagrama schematică a unei celule solare din siliciu cristalin

O calitate înaltă a substratului de siliciu cristalin absorbant de energie este așezat peste un strat de semințe ca apoi să fie aplicat peste un substrat ieftin de material semiconductor( sticla de afișare sau folie metalică).NREL

Celulele semiconductoare pe bază de elemente din grupa III-V, numite celule cu GaAs, constituite dintr-o combinație dintre Galiu și Arseniu. Randamentul este mare datorită stabilității la schimbările de temperatură, de exemplu la încălzire înregistrează o pierdere mică de putere dar din punct de vedere al costului, prezintă o tehnologie scumpă, utilizându-se doar în îndustria spațială.

Celulele semiconductoare pe bază de elemente din grupa II-VI, numite celule cu CdTe , combinația fiind facută din teluridă de cadmiu, are un proces tehnologic foarte avantajos determinând controlarea temperaturii și a concentrației de reagent, datorită depunerilor de straturi subțiri pe suprafețe mari în mediu cu pH. Aceste straturi subțiri sunt denumite și straturi tampon, fiind depuse la temperaturi de aproximativ 500-650 0 C. Deoarece stratul de cadmiu și telur este depus peste un strat transparent de conductor industria necesită tipuri alternative de conductor care pot tolera temperaturile folosite în procesul de fabricație.[NREL] Randamentul înregistrat în practică este sub 10%, deși în studiile din laborator s-a atins un randament de 16%.

Ilustrația schematică a celulei de tip CdTe cu super strat subțire. Toate straturile celulei sunt montate peste un strat de sticlă special care permite luminii solare să intre astfel producând curent electric și tensiune în straturile inferioare. Compania NREL CdTe se bazează pe această structură și demonstrează o eficiență de transformare de 17%.

Celulele CIS (cupru-indiu-seleniu sau sulf) sunt comparate cu celulele cu strat gros policristaline din siliciu, având un randament de 11-12 % dar pot atinge și randamente de aprox 20%. Nu doar randamentul contează cel mai mult ci există și alte criterii de luat în calcul precum ar fi costul de producție sau costul materiei prime. Una din proprietățile avantajoase a acestor celule este și faptul că celulele nu necesită un substrat rigid ca de exemplu sticla sau aluminiu.

Celulele CIGS(cupru-indiu-galiu-seleniu) prezintă o eficiență de 13% pe scară largă de comercializare confirmată de mai multe companii. Cele mai multe companii folosesc ideile și proprietățile intelectuale care au fost dezvoltate de către NREL în ultimii 20 de ani de cercetare. Central în întelegerea facută între aceste companii a fost dezvoltarea grupului de ”proces în trei etape” care permite formarea unui strat CIGS film subțire care este de compoziție și structură corespunzatoare pentru a permite electronilor și golurilor să trăiască suficient de mult timp,astfel încât să se poată produce separarea și colectarea lor în fața și în spate.[]NREL]

Ilustrația schematică a celulei de tip CIGS cu super strat subțire.

In acest design, straturile sunt depuse pe o sticla, pe un strat de metal sau un substrat de polimer, astfel ele permit pătrunderea lumii solare prin stratul superior al celulei(oxidul conductor) și produce curent electric și tensiune în stratul inferior. Compania NREL în baza acestei structuri substrat demonstrează o eficiență de transformare de 20%.

La alte tipuri de celule ar mai putea fi amintite celulele cu concentrator unde se economisește suprafața de semiconductor cu ajutorul unor lentile care concentrează radiația solară pe o suprafață mai mică de material semiconductor. La aceste tipuri de celule se folosesc materiale semiconductoare din grupa III-V(GaAs) de multe ori așezate în tandem ( acest procedeu suprapune straturi de celule solare cum ar fi straturi de policristaline și amorfe, unde materialele fiind diferite ele se acordează pe domenii diferite de lungimi de undă a luminii; au un randament mai mare decât cele simple,este normal dar și costurile de fabricație sunt pe măsură.) sau pe trei straturi. Deoarce costul de producție este destul de ridicat se folosesc în combinație cu lentile concentratoare de unde le vine și numele de celule cu concentrator. Pentru a ajunge la randamentul ridicat de care am vorbit aceste celule trebuie să fie orientate în mod continuu perpendicular pe direcția razelor solare.

Celulele solare electrochimice pe bază de pigmenți se mai numesc și Grätzel. La pigmenții organici cum ar fi clorofila, dar aceasta are o durată de viață foarte redusă. Modul de funcționare al acestora este încă greu de explicat iar tehnologia de producție nefiind pusă la punct înca utilizarea comercială nu are loc încă.

Celulele solare pe bază de compuși organici sunt compuse din carbon-hidrogen care au proprietăți semiconductoare. Deoarce aceste materiale semiconductoare au un spectru de lungime de undă foarte restrâns și golurile respectiv electroni sunt excitați în legăturile de valență de către lumina soarelui, se utilizează două tipuri de materiale semiconductoare cu nivele de energie diferite tocmai pentru a împiedica dispariția purtătorilor de sarcină. Randamentul pe o suprafață de 1 cm2 se estimează la maxim 5% (preconizat în anul 2007). https://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83#/media/File:Photovoltaics_cell_production.svg

Grafic istoric al productiei celulelor fotovoltaice

https://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83#/media/File:Photovoltaics_cell_production.svg

http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg

http://energielive.ro/panourile-fotovoltaice-cu-pelicula-subtire-thin-film-in-2015/

1.3. Avantaje și dezavantaje ale panourilor fotovoltaice

România este o țară favorizată atât din punct de vedere climatic cât și din punct de vedere al orientării sale pe glob.

Energia produsă de panourile fotovoltaice prezintă o serie de avantaje de care putem ține cont când ne gândim la producerea de curent electric la scară industrială, acestea ar fi următoarele:

Este cea mai economică formă de energie regenerabilă, deoarece este inepuizabilă și poate fi folosită gratis de oricine, oricănd și oriunde pe glob.

Este o metodă destul de curată pentru că nu contaminează mediul ambiant în niciun fel, nu provoacă ploi acide, nu provoacă eutrofierea apei, nu produce schimbări climatice și nici nu produce gaze toxice de niciun fel (CO2 , SO2, NO2).

Respectă mediul ambiant fiindcă pentru fiecare 100kW de forță solară instalată scutim emisia anuală de gaze de 75000 de kg de CO2.

Echipamentul este rezistent la condițiile climatice adverse: ploi, ninsori, vânt sau grindină.

Costurile de întreținere sunt minime, având un grad de durabilitate destul de ridicat până la 20 de ani și sunt foarte fiabile.

O soluție care ajută țările ce nu au acces la gaze, asigurând încălzirea apei calde sau a caselor, dar și alimentarea cu energie electrică, toate acestea la un cost rezonabil recuperat în timp. [http://www.panosolare.com/avantajele-sistemelor-solare/#more-67 ]

Energia solară oferă numeroase locuri de muncă prin banii investiți în producerea de energie electrică din energia solară cu ajutorul parcurilor industriale construite se creează de doua-trei ori mai multe locuri de muncă decât dacă s-ar investi în cărbune sau gaz natural.

Deși există numeroase avantaje ale folosirii energiei solare există și cateva dezavantaje ale acesteia, cum ar fi:

Primul dezavantaj notabil la care ne putem gândi este faptul că soarele nu strălucește 24 de ore pe zi, iar când acesta apune sau când este umbră puternică, panourile solare fotovoltaice nu produc energie electrică.

Acumulatoarele sunt o soluție la acest dezavantaj, deoarece energia captată pe timpul zilei este destul de mare și necesită stocarea ei, pentru a putea avea și pe timp de noapte energie electrică, dar și aici exista un dezavantaj deoarce deși se poate stoca în acumulatoare este destul de greu de realizat acest lucru pentru funcționarea normală a sistemului energetic.[ http://www.solar-magazin.ro/solare/energia-solara-avantaje-si-dezavantaje.html]

Tehnologia de captare și producere a energiei electrice din energia solară este costisitoare, prețul producerii unui Watt de energie electrică produsă cu ajutorul panourilor solare fotovoltaice este de 6-7 ori mai mare decât a unui Watt produs într-o termocentrală. De aceea investiția făcută într-un astfel de sistem este destul de mare, deși recuprerarea investiției este garantată în timp, precum și profitul este considerabil deoarce un astfel de sistem este în general fiabil și funcționează în jur de 10-25 de ani fără a avea nevoie de mari cheltuieli de întreținere.[ http://www.dual-art.ro/arhitectura/pagina/energie-solara-25]

Unele probleme constituie un mare dezavantaj pentru unuii, iar pentru alții chiar o oportunitate.

2.1. Studiul de caz privind obținerea energiei electrice cu ajutorul energiei solare

În ceea ce privește obținerea energiei electrice cu ajutorul elergiei solare vom lua în calcul o serie de factori geoclimatici, determinant în utilizarea fenomenului de conversie.

Acești factori sunt determinați și în alegerea tuturor caracteristicilor utilizate în proiectarea sistemelor fotovoltaice.

2.1.1 Echilibrul energetic în sistemele fotovoltaice unice

În cadrul eforturilor pentru realizarea sistemelor fotovoltaice unice cel mai important este echilibrul dat de energia electrică produsă în raport cu consumul din sistem.

Pe termen scurt orice dezechilibru în acest raport se compenseaza prin o înmagazionare a energiei electrice în cadrul unor acumulatori electrici reîncărcăbili.

Caracterisiticile legate strâns de acest dezechilibru sunt discutabile în anumiți termini de depozitare a energiei electrice în acumulatori, acest lucru urmând a fi expus în figura de mai jos.

Figura 2.1 Descrierea schematică a caracteristicii timpului ,a echilibrului schematic în sistemele fotovoltaice unice:

(a) curentul stocat de baterie

(b) ciclul zilnic și cel climatic

Echilibrul energetic fiind exprimat de unele variații ciclice produse la un nivel diferit și cu o anumită regularitate.

In aceste variații este predefinit ca în ciclul de zi al acumulatorilor electrici se produce o încărcare, iar în ciclul de seara se produce o descărcare.

Acest fapt este datorat cererii crescute și capacității de producere directă mai scăzută a panoului în acel moment. Referiindu-se la rata de descărcare a acumulatorilor electrici într-un ciclu zilnic variază de la o aplicație la alta iar pentru unele sisteme fără un generator de rezervă situația devine critică și periculoasă.

În ilustrarea fenomenului de distribuție a curentului electric în acumulatori și a căderii de tensiune din și înspre acumulatori vom folosi figura 2.2. .

Figura 2.2

(a)-alimentarea scoasă de la baterie ;

(b)-curentul bateriei într-un sistem fotovoltaic pe parcursul unui ciclu climatic.

(c)-Iradiația in-plan . Fiecare punct corespunde unui interval de măsurători realizat la 5 minute.

Corespondența datelor celei de-a unsprezecea zi din ciclul climatic se referă la un studiu experimental realizat în anul 2002, în sudul Angliei.[1] Unde parametrii sistemului sunt reprezentați de-a lungul suprafeței iradiante a panoului fotovoltaic.

Iar reprezentarea curenților electrici din sistemul fotovoltaic și curenților din acumulatori precum și o încărcare a acestora în timpul acestui ciclu este redat cu ajutorul figurii 2.3. de mai jos.

Fig.2.3

(a)-Alimentarea scoasă de la baterie;

(b)-Curentul bateriei;

(c)-Bateria și curentul de suprafață în timpul ultimelor zile ale unui ciclu climatic.

În cadrul sistemelor unice dimensionarea este dată doar pentru sarcini previzibile iar sarcinile diferite sunt rezultatul unor situații neprevăzute și nedeterminate din cadrul sistemului fotovoltaic.

De ținut cont este faptul că acoperirea necesarului de energie poate fi îmbunătățită doar daca există o capacitate de ajustare a sarcinei existente sau înlocuirea celor care sunt neesențiale.

Determinarea sarcinilor neesențiale se poate aplica cu ajutorul procedurilor de determinare a sarcinii descrisă cu ajutorul unor standarde internationale.

Un astfel de standard ar trebuii să aibă în vedere urmatoarele recomandări:

În intervalul de 24 de ore se urmărește o descriere a sarcinilor de către tensiune și curent pe o perioadă de inceput și sfarșit;

O caracterizare a sarcinilor separate de curent alternativ și o combatere a lor cu ajutorul unui invertor de tensiune;

Se ia în considerare și alte tipuri de sarcină exsitente în cadru sistemului.

Curentul de regim a sistemului poate fi un curent de sarcină stabilă care inițial era considerat curent tranzitoriu, acest fapt fiind generat de:

Curenți paraziți

Perioada relativă a sarcinii

Coincidența sarcinii

Sarcina tensiunii

Există sarcini ce ar trebui să aibă curentul momentan cu durata de sub un minut și un curent de regim de o durată necunoscută. Astfel existândâd mai multe momente din zi acest lucru fiind reprezentat în figura 2.4(a) sau unele sarcini convenționale care să aibă doar un regim de curent și un timp de funcționare precum cel din figura 2.4(b).

Ca urmare sarcinile pot fi coincidente sau noncoincidente în timp, lucru redat de figura 2.4(c)(d).

Figura 2.4

(a)-Sarcina individuală care are curenți momentani și de regim și un număr n de curenți incidenți;

(b)-Sarcina utilizată timp de câteva ore pe zi;

(c)-Sarcini coincidente;

(d)-Sarcini Non-coincidente.

Mai poate să existe și sarcini de profil care necesită o perioadă mai mare de 24 de ore pentru a se putea realiză. În acest caz ar trebui să fie dată o sarcină medie și una maximă zilnică.

Acest tip de informație ar permite o împărțire a profilului sarcinii sau cel puțin sarcina tipica a profilului pe o durată a perioadei de sarcină de 24 de ore.

Lucrul obținut prin înmulțirea fiecărei sarcini a curentului cu perioada și pe urmă adăugării tuturor componentelor pentru a se afla sarcina zilnică amper-oră.

2.1.2 Dinamica consumului zilnic de energie

Necesarul de energie trebuie asigurat în funcție de consumul total al sistemului.

Astfel curentul electric generat poate fi utilizat în alt moment decât cel al produceri lui ca urmare a acestui lucru avem nevoie de o integrare a acumulatorilor electrici pentru a stoca și ulterior injecta această energie produsă.

Pentru a ilustra echilibrul energetic zilnic dintre alimentarea cu energie generata de sistemul fotovoltaic și sarcinile domestice tipice folosim figura 2.5 .

Fig 2.5

(a)-Profilul orar de temperatură;

(b)-Radiația solară pentru o zi tipică a anului în Sacramento USA;

(c)-Un profil tipic al sarcinii pe ore;

(d)-Echilibrul energetic pe ore;

(e)-Echilibrul energetic cumulativ.

In figura 2.5(a) este reprezentată temperatura ambientală iar în figura 2.5(b) se reprezintă datele radiației solare pentru o zi normală în ceea ce privește un sistem fotovoltaic realizat la o înclinație optimă și o latitudine optimă.

În figura 2.5(c) avem o reprezentație a profilului consumului de energie în cadrul unui consumator obișnuit. Daca se alege o rețea astfel încât energia generată de rețea este egală cu energia consumată de sarcină, vom avea un echilibru al curentului pe oră rezultat, similar cu cel din figura 2.5(d). În cazul figurii 2.5(e) vom avea un echilibru energetic cumulativ reprezentat pe număr de oră.

Astfel aceste reprezentări grafice ne indică faptul că deși există un echilibru complet la sfarșitul zilei, există un dezechilibru destul de mare în aprovizionarea cu energie și consum de energie în anumite momente ale zilei și anume atunci când există o cerere mai mare de energie decât posibilitatea sistemului fotovoltaic de a o genera.

Pentru a elimina acest dezechilibru energetic va fi absolute necesar cuprinderea în cadrul rețelei a unui acumulator care să permită stocarea energiei produse în timpul zilei atunci când radiația solară prezintă gradul cel mai ridicat de eficiență.

2.1.3 Dimensionarea sistemelor fotovoltaice unice

În cadrul realizării unor sisteme fotovoltaice unice cel mai important lucru îl reprezintă corectitudinea dimensionării sale.

Prin procedura de dimensionare se va putea determina ratingul rețelei sistemelor fotovoltaice, capacitatea de stocare a energiei cu ajutorul acumulatorilor, deasemenea se va putea lua în calcul și configurația rețelei de distibuție a energiei generate în sistem.

Pentru acest lucru sunt necesari o serie de pași care să asigure un echilibru al energiei zilnice, acesta fiind generat de raportul dintre sarcina zilnică existentă și curentul distribuit de rețea.

În partea de inițiere a intrării în echilibru curentul preconizat a fi produs de către panoul fotovoltaic poate fi generat de către parametrii calculați în funcție de radiația solară și pot fi discutați utilizând conceptual de Ore Solare de Vârf (Peak Solar Hours).

Valoarea (Peak Solar Hours) – PSH-ului ar trebui să fie transpusă în perioada critică a funcționării sistemului, aceasta putând fi luna în care radiația este cea mai mică, fie luna în care sarcina este cea mai ridicată. O astfel de considerație similară poate fi luată în calcul în cazul înclinației panoului.

La valoarea medie anuală a PSH-ului pot fi utilizați “acumulatori sezonieri” dar acest lucru este dat doar atunci când radiația solară zilnică nu variază foarte mult pe parcursul anului.

Un al doilea parametru fundamental fiind cantitatea de sarcină necesară zilnică. Pentru a putea determina acest parametru avem nevoie de cantitatea de energie consumată într-o singură zi, iar aceasta fiind notată cu ,,L”.

Valoarea PSH-ului și a lui ,,L’’ determină echilibrul mediu zilnic al alimentării cu energie și puterea nominală necesară suprafeței fotovoltaice:

2.1

Din formula de mai sus rezultă numărul total de module fotovoltaice N:

2.2

Unde: Pmod – este curentul produs de modul fotovoltaic în condiții ideale

Prin specificarea curentului continuu aceasta procedură de dimensionare va oferii configurația suprafeței, în sensul aflării numărului de module interconectate în serie și în paralel. Argumentul acesta fiind transpus pentru sistemele fără un sistem de urmărire al curentului maxim, unde curentul nominal al acumulatorului este de obicei 12 V (Vacumulator).

Prin urmare factorul de securitate notat FS va fi introdus pentru a permite pierderilor adiționale cum ar fi depunerile de praf pe suprafața panourilor, să crească performanțele sistemului fotovoltaic.

Un astfel de argument independent este utilizat în dimensionarea acumulatorilor. Zilele autonome de funcționare, CS ,pe care sistemul va fi obligat să funcționeze este considerat parametru critic fără a avea sursă de energie. CS va avea strânsă legătură cu capacitatea acumulatorului, notată cu Cn și redată de relația(2.3):

2.3

unde: DODmax – reprezintă nivelul maximal permis de descărcarea acumulatorilor.

Dacă se va introduce un acumulator sezonier la capacitatea acumulatorului Cn, acesta nu va fi transpus în ecuația 2.3 .

În această metodă a bilanțului energetic numărul de zile de autonomie va fi determinat mai ușor din experiența cu câmpuri decât de un argument teoretic.

O altă metodă mai riguroasă a dimensionării acumulatorilor se bazează pe siguranța sursei. Astfel determinarea efectivă a capacității a acumulatorului completează procesul de dimensionare a întregului sistem fotovoltaic, exemplu dat în figura 2.6.

Orele de vârf solar PSH Sarcina totală L Tensiunea de c.c.

Nominală VDC

Curentul de scurtcircuit Curentul de sarcina Factorul de

al unui modul ISC siguranță SF

Numărul de module conectate Numărul de module

în paralel conectate în serie

Figura 2.6 Dimensionarea bazată pe echilibrul energetic

2.1.4 Dimensionarea bazată pe siguranța sursei de alimentare

Un factor esențial în cadrul realizării sistemelor fotovoltaice reflectat și în cadrul unor proceduri de dimensionare îl reprezintă siguranța sursei de curent.

Un astfel de mod de a cuantifica siguranța sursei poate fi exprimat cu ajutorul unui parametru numit ,,probabilitatea pierderii de sarcină” , notată PPS.

Acesta fiind definit cu ajutorul unui raport dintre deficitul de energie estimate și cererea de energie exprimate pe parcursul întregii perioade de instalare.

Aceste metode de dimensionare sunt folosite destul de des în aplicații care necesită o exacticitate strictă. Pentru acest lucru avem nevoie de corelarea de date pe termen lung în ceea ce privește nivelul de radiații solare , acestea putând fi obținute sub formă de date a radiațiilor solare sintetice.

O astfel de abordare, pragmatică specifică în unele cazuri, urmărește să se determine o configurație a întregului sistem ce ar avea să preconizeze și o distribuție a energiei fără întreruperi în unele perioade; pentru aceste configurații se pot folosi simulația de sistem.

Cu toate că există unele discrepanțe între această metodă și metoda PPS.

Rezultatul va fi unul formal.

Tab 2.1

Tab2.2

Rezultatul unei astfel de dimensionări poate fi reprezentat grafic având ca bază în dimensionare siguranța sistemului.

În prezent curentul preconizat a fi produs de sistemul fotovoltaic poate fi exprimat sub formă dimensională cu ajutorul formulei :

2.4

Unde:

– P0 reprezintă puterea nominală a întregi rețele

– CA este curentul preconizat.

2.2 Studiul experimental privind realizarea unui sistem independent pentru un panou solar SOL-5N

În realizarea practică a acestui panou s-a urmărit următoarea structură:

Panou Microcontroler CASA/

fotovoltaic încărcare SISTEM

Acumulator

Figura 2.7 Reprezentarea grafică a unui sistem fotovoltaic

În acest studiu experimental s-a urmărit realizarea unui sistem fotovoltaic independent și capabil să susțină pentru cateva ore funcționarea pe baza energiei obținute și înmagazionate în acumulator.

Vom considera acest sistem alcătuit din:

Microcontroler de încărcare SOL4UCN2;

Convertor de 12 V (DC) in 220 V (AC), de putere 200 W;

Doua siguranțe automate de cca.10 A;

Doua dulii normale (E 27) și doua becuri economice 3,5 W fiecare;

Un întrerupător;

Cablu de 2,5 mm (între invertor și siguranțele automate) cablu de 1,5 mm între celelalte conexiuni;

Un acumulator de 12 V și 5 A/h;

Panou solar SOL-5N.

Pentru aceasta am efectuat o determinare a parametrilor fizici pentru a asigura o dimensionarea orientativă a consumului de energie.

Am realizat acest sistem fotovoltaic pentru a se putea alimenta cu energie electrică un panou demonstrativ care este efectuat cu doi consumatori de 3,5W fiecare.

Figura.2.2.2panoul solar SOL-5N

Caracteristici tehnice ale panoului solar SOL-5N:

Tensiunea de intrare 12 V ();

Tensiunea nominal 14,5 V;

Curentul 125 mA;

Puterea 1,5 W;

Dimensiuni de gabarit 340x120x14 mm;

Greutatea 0,45 Kg;

Figura 2.2.3 Microcontrolerul de încărcare SOL4UCN2

În ceea ce privește microcontrolerul de încărcare:

Este prevăzut cu două intrări, una semnalizată cu un led roșu pentru panoul fotovoltaic iar cea de-a doua intrare este pentru acumulator care este semnalizată cu un led verde;

Avem patru ieșiri:

O ieșire stabilizată în 3 V c.c.;

O ieșire stabilizată în 6 V c.c.;

Două ieșiri de 12 V c.c. și de 4 A/h. (vezi figura 2.2.3)

Iar partea cea care se ocupă cu transformarea curentului continuu respectiv 12 V în curent alternativ 220 V.

Poza cu invertorul

Pentru a putea utiliza acest sistem s-a luat în calcul coordonatele de longitudine și latitudine ale laboratorului.

Partea de iradiere este favorabilă atât Oradei cât și țării noastre, dupa cum se poate observa în cele două hărți de mai jos :

Figura 2.8 Harta Iradiației globale și a potențialului energiei solare.

Montarea pe orizontală a modulelor fotovoltaice

[http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_cmsaf_hor/G_hor_RO.png]

Figura 2.9 Harta Iradiației globale și a potențialului energiei solare.

Înclinația-optimă a modulelor fotovoltaice

[http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_cmsaf_opt/G_opt_RO.png]

Tot cu ajutorul acestui site : Photovoltaic Geographical Information System “ ” care conține un simulator pentru celule fotovoltaice am realizat o simulare pentru sistemul acesta independent care utilizează un singur panou putându-se atașa încă unul.

Performanta solara a sistemului este strict legata de locatia 47o8’11’’ Nord si 22o15’9’’ Est iar elevația de 187 m a.s.l. acestea fiind coordonatele clădirii “V”.

Puterea nominală a sistemului fotovoltaic : 2 W;

Înclinația panoului fotovoltaic : 35 de grade;

Capacitatea bateriei este de 12 V si 5 Ah;

Limita de descărcare a bateriei este de cca. 40%;

Consumul pe zi poate porni de la o singură oră de funcționare a celor două becuri cu led, astfel consumul pe acea zi este de 7 Wh;

Numărul de zile utilizate pentru acest calcul este de 1827;

Procentul de zile cu bacteria încărcată la maxim 20 %;

Energia medie necapturată din cauza bateriei complect încarcată: 2,47 Wh;

Procentul de zile a bateriei când a devenit complet descărcată : 44%;

Media lipsă de energie : 4 Wh.

În tabelul de mai jos este prezentat tabelul eficienței calculate cu ajutorul acestui site, pentru un singur panou (SOL5N), dimensionat ca și sistem independent.

Tab 2.3 Tabelul eficienței calculate pe site

Unde:

– Ed-producția medie de energie pe zi (Wh/zi);

– Ef-procent de zile a bateriei când a devenit complet încărcată (%);

-Ee-procent de zile a bateriei cănd a devenit complet descărcată(%).

După cum se poate observa în tabelul de mai sus utilizarea eficientă a acestui tip de montaj poate fi pornită începând cu luna Aprilie până în luna Septembrie.

Acest montaj fiind usor aplicabil se poate folosi și un alt tip de panou solar de putere mai mare astfel încât să obținem o plajă mai mare a folosirii lui.

În figura de mai jos se pot observa vârfurile folosirii efciente a acestui tip de montaj independent.

Fig 2.10 Producția de energie pe zi

Această figură ne poate lămuri în legătura cu eficiența exprimată pe luni.

După aceasta apare tabelul de mai jos cu statusul de încărcare pentru fiecare oră(%) raportat la un procent de zile cu încărcare.

Tab.2.4 Posibilități de încărcare a bateriei la sfarșitul fiecărei ore

Fig. 2.11 Posibilități de încărcare a bateriei la sfarsitul fiecărei ore

Utilizarea acestui model de sistem fotovoltaic este foarte ușoară fără a avea cunoștințe temeinice în domeniu, se poate adapta pentru nevoile personale.

În realizarea practică a acestui sistem fotovoltaic am avut în vedere în primul rând realizarea unui sistem cu mobilitate ridicată, manevrabilitate ridicată și costuri de producție cât mai mici raportate la puterea acestuia.

La ora actuală au apărut pe piață panouri destul de accesibile la fel și sisteme gata integrate pentru diverse aplicații care pot să fie puse în practică.

Se poate vorbi chiar de sprijinul oferit de stat pentru instalarea acestor tipuri de rețele mici fotovoltaice considerate a fi orientate spre protejarea mediului.

Politica injectării în rețea a curentului produs de către consumatorul casnic urmând să se legifereze mai concret în următorii ani.

Pentru acest montaj s-a urmărit:

– costuri reduse;

– capacitate de dezvoltare ulterioară(alăturarea sau înlocuirea cu panouri fotovoltaice de puteri mai mari);

– mobilitate ridicată;

– aplicabilitate în cadrul diferitelor domenii;

Având în vedere că este un montaj de laborator studiul asupra lui trebuie să poată fi aplicat cât mai ușor.