Aleea Lt. Av. Gh. Stâlpeanu 11, sector 1 [620304]
Aleea Lt. Av. Gh. Stâlpeanu 11, sector 1
Bucure ști 011481
Reg. Com. J40/4279/2003
Cod Unic de Înregistrare:15327036
Tel/fax: (021)-665 73 96
Mobil: 0727 147 057
E-mail: [anonimizat]
Contract nr. 154/21.10.2008
Solutii de realizare a unei ferme cu panouri fotovo ltaice si evacuarea
energiei electrice produse la serviciile interne al e statiei electrice
400/220/110 kV Brazi Vest
Director programe,
prof.dr.ing. Bogdan Nicoar ă
Noiembrie 2008
2
Cuprins
CAP.1. SURSE REGENERABILE DE ENERGIE 2
CAP. 2 SOARE.ENERGIE SOLARA 9
CAP.3 SOLUTII TEHNOLOGICE IN ENERGETICA SOLARA 15
CAP.4. EFECTUL FOTOVOLTAIC 20
CAP.5. CELULA SOLARA 26
CAP.6. SISTEME FOTOVOLTAICE 44
CAP.7. ALIMENTAREA SERVICIILOR INTERNE ALE UNEI STATII UT ILIAND
PANOURI CU CELULE FOTOVOLTAICE. STATIA 400/220/110 kV BRAZI VEST 51
CAP.8. CALCULUL PUTERILOR 62
CAP.9. DIMENSIONAREA SISTEMULUI FOTOVOLTAIC. RULAJE PROGRA M
SUNNY 70
CAP.10. CONCLUZII 85
3 CAP.1. SURSE REGENERABILE DE ENERGIE
1.Generalit ăti
Energia regenerabil ă se refer ă la forme de energie produse prin transferul energetic al energiei
rezultate din procese naturale regenerabile. Astfel, energia luminii s olare, a vânturilor, a apelor
curg ătoare, a proceselor biologice și a c ăldurii geotermale pot fi captate de c ătre oameni utilizând
diferite procedee. Sursele de energie ne-reînnoibile includ energia nuclear ă precum și energia
generat ă prin arderea combustibililor fosili, a șa cum ar fi /uni0163i/uni0163eiul, cărbunele și gazele naturale.
Aceste resurse sunt, în chip evident, limitate la existen /uni0163a z ăcămintelor respective și sunt considerate
în general (a se vedea teoria academicianului român Ludovic Mrazec de formare anorganic ă a
/uni0163i/uni0163eiului și a gazelor naturale) ne-regenerabile. Dintre sursele regenerabile de energie fac parte:
• energia eolian ă
• energia solar ă
• energia apei
• energia hidraulic ă
• energia mareelor
• energia geotermic ă
• energie derivata din biomasa: biodiesel, bioetanol, biogaz
Toate aceste forme de energie sunt valorificate pentru a servi la gener area curentului electric, apei
calde, etc.
Investi /uni0163iile globale anuale în energia regenerabil ă au crescut în ultimii ani de la 39 de miliarde de
dolari în 2005 la 55 de miliarde de dolari în 2006. Pentru anul 2007 investi /uni0163iile vor atinge un nivel
de 100 miliarde dolari.
Conform unei directive a Uniunii Europene, statele membre trebuie s ă amestece treptat
combustibilul tradi /uni0163ional utilizat în transport cu biocombustibil, astfel încât, pân ă în 2010,
biodieselul s ă reprezinte 5,75% din motorina de pe pia /uni0163ă , urmând ca, în 2020, ponderea s ă creasc ă
la 20%.
2. Potential tehnic si economic amenajabil al SRE in Romania
2.1. Potential solar
In privin /uni0163a radia /uni0163iei solare, ecartul lunar al valorilor de pe teritoriul României atinge valori
maxime în luna iunie (1.49 kWh/ m2/zi) și valori minime în luna februarie ( 0.34 kWh/ m 2/zi).
2.1.1 Potential solar-termal
Sistemele solar-termale sunt realizate, in principal, cu c aptatoare solare plane sau cu tuburi vidate, in
special pentru zonele cu radia /uni0163ia solara mai redusa din Europa.
In evaluarile de potential energetic au fost luate in considerare aplicatiile care privesc
incalzirea apei sau a incintelor/piscinelor (apa calda menaj era, incalzire etc.).
POTENTIAL ENERGETIC SOLAR-TERMAL
Parametru UM Tehnic Economic
Putere termica MW t 56000 48570
GWh/an 40 17 Energie termica
TJ/an 144000 61200
Suprafata de captare m2 80000 34000
Sursa: ANM, ICPE, ICEMENERG, 2006
2.1.2 Potential solar-fotovoltaic
S-au avut in vedere atit aplicatiile fotovoltaice cu cuplare l a retea, cat si cele autonome
(neracordate la retea) pentru consumatori izolati.
4 POTENTIAL ENERGETIC SOLAR-FOTOVOLTAIC
Parametru UM Tehnic Economic
Putere de varf MW p 6000 4000
Energie electrica TWh/an 6,0 4,8
Suprafata ocupata km2 60 (3m 2/loc) 40 (2m 2/loc)
2.2. Potential eolian
In strategia de valorificare a surselor regenerabile de ene rgie, poten/uni0163ialul eolian declarat este de
14.000 MW (putere instalat ă), care poate furniza o cantitate de energie de aproximativ
23.000 GWh/an. Aceste valori reprezint ă o estimare a poten /uni0163ialului teoretic, și trebuie nuan /uni0163ate în
func/uni0163ie de posibilită/uni0163ile de exploatare tehnic ă și economică.
Pornind de la poten /uni0163ialul eolian teoretic, ceea ce intereseaz ă îns ă prognozele de dezvoltare energetic ă
este poten/uni0163ialul de valorificare practic ă în aplica /uni0163ii eoliene, poten /uni0163ial care este mult mai mic
decât cel teoretic, depinzând de posibilit ă/uni0163ile de folosire a terenului și de condi /uni0163iile pe pia/uni0163a
energiei.
De aceea poten /uni0163ialul eolian valorificabil economic poate fi apreciat num ai pe termen mediu, pe baza
datelor tehnologice și economice cunoscute ast ăzi și considerate și ele valabile pe termen mediu.
S-a ales calea de evaluare a poten /uni0163ialului valorificabil al /uni0163ă rii noastre cea macroeconomic ă, de tip
top-down, pornind de la urm ătoarele premise macroeconomice:
– condi /uni0163iile de poten /uni0163ial eolian tehnic (viteza vântului) în România care sunt apropiate de
media condi /uni0163iilor eoliene în ansamblul teritoriului Europei;
– politica energetic ă și pia /uni0163a energiei în România vor fi integrate în politica european ă și
pia /uni0163a european ă a energiei si in concluzie indicatorii de corelare macroeconomic ă a
poten /uni0163ialul eolian valorificabil pe termen mediu si lung (2030-2050) trebuie s ă fie
apropia /uni0163i de indicatorii medii europeni.
Ca indicatori macroecomici s-au considerat:
– Puterea instalat ă (sau energia produs ă) în instala /uni0163ii eoliene în corela /uni0163ie cu PIB pe cap de
locuitor –indicatorul Peol/PIB/loc sau Eeol/PIB/loc
– Energia electric ă produs ă în instala /uni0163ii eoliene în corela /uni0163ie cu consumul brut de
energie electric ă- indicatorul (cota) Eeol/ Eel.
Datele de potential tehnic si economic eolian sunt urmatoarele:
POTENTIAL ENERGETIC EOLIAN
Parametrul UM Tehnic Economic
(2030 -2050)
Putere nominala MW 3600 2400
Energie electrica TWh/an 8,0 5,3
Sursa: ANM, ICEMENERG, 2006
De asemenea în strategie se propune instalarea a 120 MW pân ă în anul 2010 și a înc ă 280 MW
pân ă în anul 2015.
Conform acestei evolutii, energia electrica produsa din surse eol iene ar asigura cca 1,6 % din
consumul brut de energie electrica in anul 2010. Raportat la cantitate a de energie prevazuta
din surse regenerabile fara hidro de mare putere, energia eolian a ar asigura12,3% din aceasta
cantitate.
5 Reanalizând datele din strategie, consider ăm că exista rezerve suficiente pentru o
dezvoltare si mai importanta a aplicatiilor eoliene decat cea prevazut a.
Fata de un potential tehnic amenajabil de 3600 MW (8000 GWh/an), cotel e tinta pentru
aplicatiile eoliene, pot fi pana in 2015 de 200 MW in 2010 si de 600 MW in 2015.
2.3 Potential biomasa
Din punct de vedere al potentialului energetic al biomasei, teritor iul Romaniei a fost impartit in
opt regiuni si anume:
1. Delta Dunarii – rezervatie a biosferei
2. Dobrogea
3. Moldova
4. Muntii Carpati (Estici, Sudici, Apuseni)
5. Platoul Transilvaniei
6. Campia de Vest
7. Subcarpatii
8. Campia de Sud
Potentialul de biomasa pe sorturi, regiuni si total, este prezentat in tabelul de mai jos.
Nr Regiune Biomasa
forestiera
mii t / an TJ Deseuri
lemnoase
mii t / an
TJ Biomasa
agricola
mii t / an
TJ Biogaz
ml.mc/an
TJ Deseuri
urbane
miit/ an
TJ TOTAL
TJ
– – – – – I Delta
Dunarii – – – – – –
54 19 844 71 182 I
I Dobrogea
451 269 13.422 1.477 910 29.897
166 58 2.332 118 474 II
I Moldova
1.728 802 37.071 2.462 2.370 81.357
1.873 583 1.101 59 328 IV Carpati
19.552 8.049 17.506 1.231 1.640 65.415
835 252 815 141 548 V Platoul
Transilvaniei 8.721 3.482 12.956 2.954 2.740 43.757
347 116 1.557 212 365 VI Campia de
Vest 3.622 1.603 24.761 4.432 1.825 60.906
1.248 388 2.569 177 1.314 VII Subcarpatii
13.034 5.366 40.849 3.69 3 6.570 110.198
204 62 3.419 400 1.350 VIII Campia de
Sud 2.133 861 54.370 8.371 6.750 126.639
4.727 1.478 12.637 1.178 4.561 TOTAL
49.241 20.432 200.935 24.620 22.805 518.439
Asa cum rezulta din acest tabel, potentialul energetic tehnic al biomasei este de cca. 518.400
TJ.
Luind ca referinta pentru potentialul economic amenajabil anul 2030 rez ulta urmatoarele valori
de potential:
POTENTIAL ENERGETIC AL BIOMASEI
6
Parametru UM Tehnic Economic
a) Biomas a vegetala
TJ/an 471000 289500 Energie termica/electrica
b) Biogaz
TJ/an 24600 14800 Energie termica/electrica
c) Deseur i urbane
TJ/an 22800 13700 Energie termica/electrica
TJ/an 518400 318000 TOTAL
Sursa: INL, ICEMENERG, 2006
2.4 Potentialul microhidroenergetic
Resursele de ap ă datorate râurilor interioare sunt evaluate la aproximativ 42 mil iarde m3/an, dar în
regim neamenajat se poate conta numai pe aproximativ 19 milioane m3/an, din cauza fluctua /uni0163iilor de
debite ale râurilor.
Resursele de ap ă din interiorul /uni0163ării se caracterizeaz ă printr-o mare variabilitate, atât în
spa /uni0163iu, cât și în timp. Astfel, zone mari și importante, cum ar fi Câmpia Român ă, podișul
Moldovei și Dobrogea, sunt s ărace în apă. De asemenea apar varia /uni0163ii mari în timp a
debitelor, atât în cursul unui an, cât și de la an la an. În lunile de prim ăvară (martie-iunie) se
scurge peste 50% din stocul anual, atingându-se debite maxime de sut e de ori mai mari decât
cele minime. Toate acestea impun concluzia necesit ă/uni0163ii realizării compensării debitelor cu
ajutorul acumul ărilor artificiale.
În tabelul de mai jos se indic ă valorile poten /uni0163ialului hidroenergetic de precipita /uni0163ii Ep, de
scurgere, teoretic liniar considerat la debitul mediu și tehnic amenajabil, pentru câteva din
bazinele cursurilor de ap ă mai importante din /uni0163ara noastr ă.
Poten /uni0163ial hidroenergetic
De precipit. De scurgere Teoretic Tehnic
Bazinul
Suprafa /uni0163a
km 2
GWh/an GWh/an % Ep TWh/an TWh/an
Som eș 18.740 23.000 9.000 39 4,20 2,20
Cri șuri 13.085 10.500 4.500 43 2,50 0,90
Mure ș 27.842 41.000 17.100 42 9,50 4,30
Jiu 10.544 13.000 6.300 48 3,15 0,90
Olt 24.507 34.500 13.300 38 8,25 5,00
Arge ș 12.424 12.500 5.000 40 3,10 1,60
Ialomi/uni0163a 10.817 8.500 3.300 39 2,20 0,75
Siret 44.993 44.500 16.700 37 11,10 5,50
Total râuri
interioare
237.500
230.000
90.000
39
51,50
24,00
Dun ăre – – – – 18,50 12,00
Total
România
237.500
230.000
90.000
39
70,00
36,00
În ceea ce prive ște poten /uni0163ialul hidroenergetic al /uni0163ă rii noastre se apreciaz ă c ă poten /uni0163ialul
teoretic al precipita /uni0163iilor este de circa 230 TWh/an, poten /uni0163ialul teoretic al apelor de scurgere de
aproximativ 90 TWh/an, iar poten /uni0163ialul teoretic liniar al cursurilor de ap ă este de
7 70TWh/an.
Poten /uni0163ialul teoretic mediu al râurilor /uni0163ă rii, inclusiv partea ce revine României din poten /uni0163ialul
Dun ării,se ridic ă la 70 TWh/an, din care poten /uni0163ialul tehnic amenajabil reprezint ă 40 TWh/an (2/3 dat
de râurile interioare și 1/3 de Dun ăre).
Ca și în cazul aplica /uni0163iilor eoliene, poten /uni0163ialul hidroenergetic tehnic amenajabil este mai mic decât cel
teoretic și în acest sens estim ăm o valoare de cca. 1 100 MW și o produc /uni0163ie de3 600 GWh/an.
Pentru MHC economicitatea depinde de :
• amplasamentul și investi /uni0163ia aferentã (inclusiv cheltuielile administrative)
• puterea instalatã și produc/uni0163ia de energie probabilã (regimul debitelor, cãderi)
• distan /uni0163a fa /uni0163ã de re /uni0163ea
• necesitã /uni0163ile de între /uni0163inere (gradul de automatizare, exploatarea de la distan /uni0163ã fãrã personal,
fiabilitatea)
• condi /uni0163iile financiare și tariful de valorificare al energiei produse.
• Evaluarea potentialului economic amenajabil a avut in vedere:
• Reabilitarea MHC aflate în func /uni0163iune:200 MW / 600 GWh/an
• MHC aflate în construc /uni0163ie: 125 MW / 400 GWh/an
• MHC noi (de sistem si autonome): 75 MW / 100 GWh/a
In concluzie, in ceea ce priveste micropotentialul hidroenergetic ( grupuri sub 10 MW)
valorile sunt prezentate in tabelul de mai jos.
POTENTIALUL MICROHIDROENERGETIC
Parametru UM Tehnic Economic
Putere nominala MW 1100 400
TWh/an 3,6 1,2 Energie electrica
mi i tep/an 310 103
Sursa: UPB, Hidroelectrica, ENERO, 2006
2.5 Potentialul energetic geotermal
Pe teritoriul Romaniei, un numar de peste 200 foraje pentru hidrocarburi au intalnit l a
adancimi situate intre 800 si 3500 m resurse geotermale de joasa si medie ental pie (40-120 oC).
Exploatarea experimentala a circa 100 de foraje in cursul ultimilor 25 ani a per mis realizarea
unor evaluari a potentialului energetic al acestui tip de resursa.
Tabelul de mai jos prezinta o sinteza a principalilor parametrii din perimet rele geotermale importante
din Romania, inclusiv a potentialului energetic teoretic.
Utilizarea enegiei geotermice extrase este folosita in proportie de 37% pentru incalzire,
30% pentru agricultura (sere), 23% in procese industriale, 7% in alte scopuri.
Dintr-un numar de 14 sonde geotermale sapate in intervalul 1995-2000 la adancimi
de1500-3000 m, numai doua sonde au fost neproductive, inregistrandu-se o rata de suces de 86%.
Aria
estimat ă Nr. de
sonde Adâncime a
de fare Debitul
exploatabil Tempera –
tura
resursei Energia
teoretic ă*
poten /uni0163ial ă Nr. crt. Sistemul geotermal
km2 m l· s-1
m3·h -1 °C MW t
8 1. Cri șul Negru- Some ș
Săcuieni, Marghita ,
Ciumeghiu, Salonta –
jude/uni0163ele Bihor și Satu-
Mare 3570 18 1500 148
533 77 29,14
2. Bor ș
Ora șul Bor ș – jude /uni0163ul
Bi hor 13 4 2800 30
108 100 8,79
3. Oradea
Municipiul Oradea –
jude /uni0163ul Bihor 77 12 2800 151,5
545,4 83,8 34,1
4. Mure ș – Crișul Negru
Curtici, Macea,
Municipiul Arad –
jude /uni0163ul Arad 1060 113) 1500 79
285 58 9.3
5. Banatul de Vest
Nădlac, Sânnicolau
Mare,
Săravale,Tomnatic,
Lovrin, Jimbolia,
Periam, Teremia
Mare, Comlo șu
Mare, Grabat,
Beregsăul Mic –
jude/uni0163ele Arad și
Timiș 2790 20 2000 318
1144,8 77 62,75
Not ă: * – calculat ă considerând c ă apa geotermal ă se răce ște pân ă la 30 °C.
Sinteza potentialului geotermal al Romaniei este prezentata in tabelul de mai jos:
POTENTIAL ENERGETIC GEOTERMAL
Parametru UM Tehnic Economic
Putere nominala MW t 480 375
Energi e electrica TJ/an 9000 7000
3. Mecanisme pentru promovarea surselor regenerabile de energie
Creșterea ponderii E-SRE pe pia/uni0163a internă reprezintă prima ac /uni0163iune concretă a Uniunii Europene
de atingere a obliga/uni0163iilor de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră rezultate în urma
ratificării Protocolului de la Kyoto. Directiva 2001/77/CE stabile ște pentru statele membre UE
/uni0163inte care trebuie atinse la nivelul anului 2010, respectiv ponderi ale E-SRE din consumul
intern brut de energie electrică. Atingerea acestor /uni0163inte este posibilă numai în condi/uni0163iile
dezvolt ării unor sisteme de promovare a producerii de E-SRE, știut fiind că această energie este
mai scumpă decât cea ob/uni0163inută utilizând combustibili conven/uni0163ionali.
Statele membre au avut posibilitatea dezvolt ării propriilor sisteme de sprijin, acestea
nefiind încă armonizate la nivel european.
Mecanismele de promovare a SRE sunt următoarele:
9 • sprijin direct prin pre /uni0163urile practicate la fiecare tip de energie regenerabil ă;
• ajutor acordat pentru investi/uni0163ii;
• doptarea de măsuri fiscale de promovare;
• sprijin pentru activitatea de cercetare-dezvoltare;
• ajutor indirect pentru dezvoltarea diferen/uni0163iată pe fiecare tip de sursă de energie.
Dintre acestea, cele mai eficiente s-au dovedit mecanismele de promovare a E-SRE prin
pre/uni0163uri, care se împart în dou ă categorii: Sistemul PF și sistemul CO.
Este evident că fiecare dintre acestea prezint ă atât avantaje, cât și dezavantaje.
La ora actuală, majoritatea /uni0163ărilor UE a optat pentru sistemul PF, iar situa/uni0163ia existentă în /uni0163ările
UE-15 de- monstrează prin cifre că sistemul de promovare a E- SRE cu cele mai bune rezultate
este sistemul PF. Siguran/uni0163a pe care acest sistem o oferă investitorilor, privind re- cuperarea
investi /uni0163iei prin tarif, conduce la realizarea unei capacită/uni0163i importante instalate în aplica/uni0163ii E-
SRE. Cu toate acestea, situa/uni0163ia Germaniei și Danemarcei, unde în ultima perioad ă se
implementează un număr tot mai redus de proiecte E-SRE, dă motive pentru a con-sidera că
sistemul PF nu e recomandabil pe termen lung. Pre /uni0163urile pe termen lung pentru energia
“verde” nu vor rămâne la fel de ridicate. În acest sens, sistemul din Spania, în care tarifele sunt
modificate periodic de c ătre autorit ă/uni0163i, este mai logic, deoarece costurile de investi /uni0163ii devin din
ce în ce mai mici, fapt acceptat pe pia /uni0163a de capital.
În cazul aplic ării sistemului CO se impune existen /uni0163a unor /uni0163inte suficient de ambi /uni0163ioase pentru a crea
finan /uni0163a- torilor un sentiment de siguran /uni0163ă în ceea ce prive ște pre /uni0163ul certificatelor verzi pe
termen lung. În toate ca- zurile, indiferent de tipul de reglementare utilizat, e necesară
existen/uni0163a unui cadru de reglementare stabil pe termen lung, de exemplu 15–20 de ani.
10 CAP. 2 SOARE.ENERGIE SOLARA
1. Prezentare general ă
Energia solara ar putea deveni principala sursa de electricitate la nive l mondial pana la sfarsitul
secolului, rolul acestei resurse fiind neglijat pana in prezent pentru ca producat orii asteapta scaderea
costurilor de productie pana la nivelul celor ale combustibililor fosili.
Utilizarea energiei solare ca principala sursa de electricitate este pe punctul de a deveni realitate.
Asta este concluzia la care au ajuns cercetatorii de la Institutul de Te hnologie din Massachusetts
(MIT), care au dezvaluit ca au dezvoltat un sistem ce va revolutiona felul in care folosim energia,
noteaza Computerworld.com.
Problemele energetice ale lumii ar putea fi rezolvate printr-o corec ta utilizare a potentialului urias pe
care il are energia solara, a declarat Daniel Nocera, profesor la MIT . Potrivit studiilor, lumina solara
care ajunge pe pamant intr-o singura ora poate asigura cantitatea de ene rgie necesara planetei intr-un
an. Ramane in continuare problema modului prin care aceasta caldura solara poate fi t ransformata in
energie si utilizata mai departe.
Cercetatorii care au lucrat la proiect spun ca acesta va revolutiona tehnologi a producerii de energie,
reducandu-se in acest fel dependenta fata de combustibilii traditionali si contribuind partial la
rezolvarea problemei incalzirii globale.
Daniel Nocera crede ca in numai 10 ani nu vom mai fi nevoiti sa ne alimentam cas ele cu
electricitatea transmisa printr-un fir de la o singura sursa centrala . In locul acestui sistem, proprietarii
isi vor putea alimenta casele cu energia solara in timpul zilei, in timp ce, pe parcursul noptii, vor
utiliza energia depozitata cu ajutorul noului sistem.
Pana la noua descoperire, cea mai mare problema cu energia provenita de la soa re erau costurile
exorbitante pe care le presupunea tehnologia mentinerii si utlizarii energi ei solare si pe timpul noptii.
Una dintre principalele probleme pe care le ridica utilizarea puterii sol are
pentru obtinerea energiei era reprezentata de faptul ca sistemul putea functiona numai pe timpul zilei.
Amenajarea unor sisteme capabile sa stocheze aceasta
energie s-au dovedit a fi scumpe si ineficiente.
Insa cercetatorii si-au dat seama de curand ca stocarea energiei sola re de peste zi nu este un proces
chiar atat de complicat, cu atat mai mult cu cat mijloacele sunt la indeman a si se gasesc in natura.
In acest proces vor fi utilizate materiale care se gasesc din abundent a, non-toxice, pentru a utiliza
eficient cea mai potenta sursa de energie nepoluanta: soarele.
Cercetatorii care au elaborat acest sistem s-au inspirat din procesul f otosintezei plantelor. Energia
solara va fi folosita pentru a separa hidrogenul si oxigenul gazos din apa, cu ajut orul unor noi
catalizatori. Ulterior, oxigenul si hidrogenul vor fi reunite in interiorul unei c elule de combustibil,
creand electricitate fara emisii de carbon, care va putea fi folosita or icand ziua si noaptea.
2. Soarele. Generalit ăti
Soarele este centrul sistemului solar. Masa lui este de aproximativ 740 de or i mai mare decat masa
tuturor planetelor. Imensa sa masa creaza gravitatia care atrage celelalte obiecte din jurul sau.
Soarele emana continuu energie in cateva forme: vizibil – lumina, invizibil – raze infrarosii,
ultraviolete, X si gamma, unde radio si plasma. Curgerea de energie care devine parte a mediului
interplanetar si este preluata de sistemul solar, este numita vant solar. S uprafata Soarelui se schimba
continuu, pete luminoase si intunecate se formeaza frecvent si dispar. Deseori din s uprafata
explodeaza violent gaze.
11
Intre sursele inepuizabile, cu o mare putere energetica, cu mari posibilita ti de a fi utilizate pe
teritoriul tarii este si soarele. Energia solara incidenta la suprafat a Pamantului se regaseste sub forma
de energie luminoasa, posibil de transformat in energie termica si in energi e electrica. Anual, Soarele
transmite Pamantului o energie considerabila de circa 450.000 mld. tcc, din care: 180.000 mld. tcc de
reflecta la nivelul straturilor atmosferei si norilor, 45.000 mld. tcc se refl ecta la nivelul solului,
75.000 mld. tcc se absorb de catre atmosfera (din care circa 20.000 mld. tcc generea za vant), 80.000
mld. tcc produc evaporarea apelor si 75.000 mld. tcc reprezinta energia solara inci denta la suprafata
Pamantului (incluzand si procesele de fotosinteza) adica de 3000 ori consumul energe tic al omenirii
in anul 2000.
O cantitate imensa de energie solara ajunge la suprafata pamantului in f iecare zi. Aceasta energie
poate fi captata, si folosita sub forma de caldura in aplicatii termo-solar e, sau poate fi transformata
direct in electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice(CF) .
Cum produce soarele energie
Soarele este o sfera cu diametrul de aproximativ 1.4 milioane de km, formata din gaze cu temperaturi
foarte mari(temperatura interiora a soarelui este de aproximativ 15 mi lioane grade Kelvin). Aceasta
temperatura imensa, combinata cu o presiune de 70 miliarde de ori mai mare dec at aceea a atmosferei
Pamantului creeaza conditiile ideale pentru reactiile de fuziune. Radiati ile migreaza din centrul spre
exteriorul sferei solare, reactioneaza cu diferite elemente din inter iorul soarelui si se transforma in
radiatii cu energie mica. Soarele a produs in acest fel energie timp de aproximativ 5 miliarde ani, si
va continua sa faca la fel pentru inca 4-5 miliarde.
Mi șcarea Soarelui
Cantitatea de energie radiant ă transmis ă de soare variaz ă în spa /uni0163iu și timp (odat ă cu
schimbarea anotimpurilor). Cantitatea de energie captat ă la orice loca /uni0163ie dat ă depinde de unghiul de
eleva /uni0163ie ( α) și de unghiul de azimut ( Φ) din acel loc și din acel moment, vezi Figura 1. Unghiul de
eleva /uni0163ie este cel mai ridicat în timpul solsti /uni0163iului de var ă și cel mai sc ăzut în timpul solsti /uni0163iului de
iarn ă.
12
Unghiul de azimut indic ă direc /uni0163ia soarelui în plan orizontal fa /uni0163ă de
o direc/uni0163ie de referin/uni0163ă (de obicei fa /uni0163ă de sud).
Figura 1 Elevatia și unghiul de azimuth
Intensitatea radia /uni0163iei solare variaz ă de asemenea odat ă cu grosimea masei de aer pe care radia /uni0163ia
trebuie s ă o traverseze. Dac ă soarele este vertical la prânz, atunci aceast ă distan /uni0163ă are
valoarea minim ă, în timp ce dac ă soarele este înclinat (eleva /uni0163ie) cu doar 30ș, distan /uni0163a de str ăbătut
este dubl ă.
Cu cât suntem mai la nord, cu atât eleva /uni0163ia este mai mic ă mai ales în timpul lunilor de iarn ă.
Latitudinea și condi /uni0163iile climatice determin ă un anumit num ăr de ore pe an în care soarele este
vizibilpe bolta cereasc ă și iradia /uni0163ia anual ă (m ăsurat ă în kWh/m2). Iradia /uni0163ia anual ă care sose ște
pe o suprafa /uni0163ă orizontal ă descrește cu latitudinea dup ă cum se poate vedea în Figura 2.
Figura 2 Iradia /uni0163ia globală
Schimbarea pozi /uni0163iei soarelui pe cer de la or ă la oră și de la zi la zi poate fi determinat ă pe o
diagramă a traiectoriei soarelui (Figura 3). Pozi /uni0163ia soarelui în raport cu orizontul este exprimat ă
prin unghiul de azimut (axa orizontal ă) și unghiul de eleva /uni0163ie (axa vertical ă).
13
Figura 3: Diagrama traiectoriei soarelui
Pozi/uni0163ia zilnică a soarelui pe cer aproximativ în ziua 21 a fiec ărei luni este indicat ă cu ajutorul a
șapte curbe orizontale. Cea mai de sus corespunde lunii iunie (solsti /uni0163iu de vară), iar cea de
jos lunii decembrie (solsti /uni0163iu de iarn ă). Celelalte cinci corespund fiecare la dou ă luni; de
exemplu, linia pentru 20 martie este aceea și cu cea pentru 23 septembrie. Liniile verticale
împart curbele desenate în ore corespunz ătoare întregii zile.
Relieful și obstacolele de pe suprafa /uni0163a pământului vor reduce de asemenea intensitatea energiei
radiante în anumite momente și în anumite anotimpuri. Pentru a cunoa ște poten /uni0163ialul energetic al
unui loc trebuie desenat ă o linie a orizontului pe diagrama traiectoriei soarelui.
Dispozitivul de m ăsură utilizat pentru construiea unei astfel de linii se nume ște clinometru.
El măsoar ă unghiul unei raze solare deasupra sau dedesubtul orizontului (vezi Acti vită/uni0163ile 10.1 și
10.2).
3.Zonarea energetica solara. Harta solara a Romaniei
Pornind de la datele disponibile s-a intocmit harta cu distributia in teritoriu a r adiatiei solare in
România. Harta cuprinde distributia fluxurilor medii anuale ale energie i soiare incidente pe
suprafata orizontala pe teritoriul Romaniei.
Sunt evidentiate 5 zone, diferentiate prin valorile fluxurilor medii anuale al e energiei solare
incidente. Se constata ca mai mult de jumatate din suprafata tarii benefi ciaza de un flux de energie
mediu anual de 1275 kWh/m 2.
Harta solara a fost realizata prin utilizarea si prelucrarea datel or furnizate de catre: ANM
precum si NASA, JRC, Meteotest. Datele au fost comparate si au fost excl use cele care
14 aveau o abatere mai mare decat 5% de la valorile medii. Datele sunt exprimate in
kWh/m 2/an, in plan orizontal, aceasta valoare fiind cea uzuala folos ita in aplicatiile
energetice atat pentru cele solare fotovoltaice cat si termice.
Zonele de interes (areale) deosebit pentru aplicatiile electroenergeti ce ale energiei solare in tara
noastra sunt:
• Primul areal, care include suprafe /uni0163ele cu cel mai ridicat poten /uni0163ial acoperă Dobrogea și o
mare parte din Câmpia Român ă
• Al doilea areal, cu un poten /uni0163ial bun , include nordul Câmpiei Române, Podi șul Getic,
Subcarpatii Olteniei și Munteniei o bun ă parte din Lunca Dun ării, sudul și centrul
Podi șului Moldovenesc și Câmpia și Dealurile Vestice și vestul
Podi șului Transilvaniei, unde radia /uni0163ia solar ă pe suprafa /uni0163ă orizontal ă se
situeaz ă între 1300 și1400 MJ / m2.
• Cel deal treilea areal, cu poten /uni0163ialul moderat, dispune de mai pu /uni0163in de 1300 MJ / m2 și
acoper ă cea mai mare parte a Podi șului Transilvaniei, nordul Podi șului Moldovenesc și
Rama Carpatic ă.
Indeosebi în zona montan ă varia/uni0163ia pe teritoriu a radia /uni0163iei solare directe este foarte mare,
formele negative de relief favoriz ănd persisten /uni0163a ce /uni0163ii si diminuând chiar durata posibil ă de
strălucire a Soarelul, în timp ce formele pozitive de relief, în f unc/uni0163ie de orientarea în raport
cu Soarele și cu direc/uni0163ia dominantă de circula /uni0163ie a aerului, pot favoriza creșterea sau,
dimpotriv ă determina diminuarea radia /uni0163iei solare directe.
15 CAP.3 SOLUTII TEHNOLOGICE IN ENERGETICA SOLARA
3.1 Tehnologii si echipamente de valorificare a radiatiei solare
Folosirea radia /uni0163iei solare pentru producerea de energie electric ă se poate face prin mai multe
metode:
3.1.1 Sisteme fotovoltaice (PV)
( Sursa: ICPE,ICEMENERG, 2005)
Generatorul fotovoltaic este organizat in spatiu, pe o suprafata, incluzînd t oate elementele de
interconectare (cablaj), protec /uni0163ie (diode antiretur sau de bypass) și/sau subansamble
specifice (mecanisme de ac /uni0163ionare în cazul panourilor mobile, dispozitive de orientare automat ă
etc.).
Fig. 4.1 Panou fotovoltaic (PV)
Sursa: UE, ICEMENERG, 2005
Există, în principal, dou ă tipuri de func /uni0163ionare:
• Func /uni0163ionare fără stocaj (cu racordare la retea)
• Func /uni0163ionare cu stocaj (sistem autonom)
In cazul realizarii unor sisteme de alimentare autonome care valorifica atit enegia solara cit si
cea eoliana, solutia tehnologica propusa va include o structura hibri da fotovoltaic- eoliana.
(PV/EOL).
Colectorul solar este principalul element al unei instalatii pentru utilizrea e nergiei solare in scopul
producerii de caldura.
16 Colectori cu taler plat
Colectorii cu taler plat transfera caldura soarelui catre apa fie direct, fie cu ajutorul altor lichide si a
unui sistem de schimbare a caldurii.
Componentele unui colector cu taler plat
Colectorul este acoperit cu un material transparent folosit pentru a mentine caldura solara. Exista
trei tipuri de sisteme termo-solare de incalzire a apei si anume : sistemul format dintr-o pompa, un
colector si un bazin de stocare; sistemul format dintr-un colector ce are si rol de bazin de stocare;
sistemul format dintr-un colector si un bazin de stocare a apei.
Principiul de functionare al colectoarelor solare este simplu -a cela al serei- si consta in faptul ca se
utilizeaza o suprafata care sa asigure absorbtia unei cantita ti cat mai mari a radiatiei solare sis a
reduca la minim radiatiile infrarosii remise de aceasta supr afata. Radiatiile care se situeaza in
lungimile de unda vizibile si infrarosii apropiate (intre 300-3000 mm) sunt absorbite de suprafata
absorbanta de culoare inchisa, mata (negru, verde, rosu sau albastru). Astfel, cel mai simplu
colector consta dintr-o placa de metal innegrita, acoperita cu ung eam. Exista o mare varietate de
colectoare de la cele mai simple pana la cele mai complic ate sisteme la care sunt posibile
numeroase ameliorari tehnice.
Randamentul acestor colectoare este dat de urmatoarea relatie:
η= H/G = (G−L)/G= 1−L/G
unde:G reprezinta radiatia incidenta totala;
L reprezinta pierderile de energie.
H reprezinta energia utila cedata in sistemul de incalzire;
Randamentul depinde de numerosi factori cum ar fi: variatia lui G in cursul anului si al zilei,
temperature fluidului utilizat, viteza vantului, temperature exterioara et c.
Pentru a exprima eficienta instalatiilor de incalzire solara se folos este urmatoarea relatie:
ES=H S/C S#
unde: E S este eficienta instalatiei de incalzire solara;
HS este valoarea energiei primare economisite pentru incalzire prin util izara energiei solare;
CS este costul instalatiei de incalzire solara.
O noua etapa o reprezinta folosirea siliconului.
Siliconul s-a dovedit a fi fluidul ideal de transmitere a caldurii in cazul unei instalatii de apa calda
pentru gospodarii cu energie solara.
Siliconul este incalzit in colectoarele solare si se scurge intr-un rezervor de apa, cu o capacitate de
545 l, prevazut cu un schimbator de caldura.Un dispozitiv de comanda regleaz a temperature
siliconului si temperature apei la baza rezervorului, unde este ampl asata admisia apei reci. Agentul
de transmitere a caldurii este circulat prin rezervor daca t emperature lui este mai mare decat aceea
de la baza rezervorului; cand temperaturile se apropie la cate va grade una de alta, pompa electrica
este intrerupta.Instalatia este proiectata sa furnizeze apa fier binte la 160−170˚F.
17
O instalatie de incalzire solara se compune in general din trei parti: ca ptare, stocare si distribuire.
Captarea este realizata, in general, cu insolatoare plane I (vezi figura de mai jos) cu efect de sera.
Stocarea se face intr-un rezervor de apa R care este legat prin conducte bine isolate de sistemul de
captare. Apa calda obtinuta, fiind mai usoara decat cea rece, se acumuleaza in partea superioara.
Rezervorul se aseaja, in general, vertical, conducta de iesire pentru apa calda D, fiind plasata sus,
iar cea de alimentare cu apa rece A este situata in partea inferioara. Di stributia este, in general,
aceeasi ca la instalatiile uzuale.
Astazi, in incalzitoarele solare, se foloseste un fluid primar care circula intre insolatorul I si
schimbatorul de caldura E plasat in rezervorul de stocare.
Fluidul primar care transmite caldura trebuie sa fie un lichi d care sa nu lase depozite pe peretii
conductelor, sa nu congeleze in timpul iernii si sa nu se transforme in vapori la temperaturile pe
care le poate atinge prin incalzire.
In instalatiile curente, circulatia fluidului este asigurata prin termosifon si, in momentul in care
temperatura apei din rezervorul de stocare este egala cu temper atura apei din rezervorul de stocare
este egala cu temperatura apei din circuitul primar, se opreste automat. Instalatiile mari se foloseste
o pompa cu circulare.
Pentru a prevenii situatiile nefavorabile in care Soarele nu pe rmite incalzirea apei la temperatura
convenabila, sistemul de incalzire este combinat cu o incalzire auxiliar a (de exemplu electric.
Transformarea energiei termo-solare in energie electrica
Centralele electrice termo-solare produc electricitate fol osind o turbina alimentata cu aburii produsi
cu ajutorul radiatiilor soarelui.
18 Sisteme de captare a energiei termo-solare
Centralele electrice termo-solare folosesc mai multe metode pent ru captarea razelor de soare:
1. Sisteme cu receptor central – aceste sisteme concentrea za razele de soare spre un
colector central cu ajutorul unor oglizi plasate radial.
2. Sisteme cu albii – albiile sunt formate din oglinzi curbate c e concentreaza razele
soarelui pe niste tevi umplute cu un lichid. Acest lichid poate ati nge temperaturi
foarte mari,de exemplu in centralele din Sudul Californiei poate aj unge pana la 400
grade C.
3.Sisteme cu parabola – folosesc o parabola ce concentreaza radiatiile sol are spre un
colector montat in punctul focal al acesteia.
O alt ă cale de captare a radia /uni0163iei solare o constituie concentratorii parabolici (Fig. 4.3)
19
Sursa: UE, OVM, 2005
Fig.4.3 Captator solar cu concentrator parabolic
20
CAP.4. EFECTUL FOTOVOLTAIC
Fenomenul generarii unui curent electric intr-un circuit sub actiunea lum inii prin efect fotovoltaic a
fost descoperit de fizicianul francez Becquerel in anul 1839.
Acesta a observat ca, daca unul dintre electrozii circuitului el ectric este cufundat intr-o solutie de
electrolit iluminat, in circuit apare un curent electric.
Ulterior Frenkel (1935), Landau(1936) si alti fizicieni au descoperi t ca, prin iluminarea anumitor
jonctiuni semiconductoare, intre capetele semiconductorului apare o diferenta de pot ential.
Acest fenomen a fost pus in evidenta cu ajutorul unui semiconductor pre vazut cu doi electrozi
metalici, conectati la un galvanometru.
Daca iluminam o regiune din suprafata semiconductorului, iar ceala lta regiune ramane neluminata,
acul indicator al galvanometrului va indica prezenta unui curent electric in semiconductor.
Se cunoaste ca, lumina este alcatuita din particule, fotoni.
Fiecare foton are o anumita energie caracteristica nivelului energetic al invelisului electronic al
atomului de unde provine.
Acesti fotoni sunt fotoni electronici termici:
– infrarosii
– vizibili
– ultravioleti.
La interactiunea fotonilor electronici cu substanta-materia se produc urmato arele procese:
– un foton electronic poate fi absorbit de un electron situat pe o orbita e nergetica
fundamentala inferioara din invelisul electronic al atomului, electr onul va trece pe o
orbita superioara, aici electronul nu are o situatie stabila datori ta energiei absorbite, va
reveni pe orbita fundamentala inferioara de unde a plecat initial, emitand fotonul si
energia absorbita
– un foton electronic smulge un electron din invelisul electronic al at omului consumandu-
si complet energia, electronul eliberat se numeste fotoelectron.
– un foton electronic se ciocneste cu un electron din invelisul electroni c al atomului pe
care il smulge din atom, caruia ii transmite numai o parte din energia sa, fotonul este
deviat de la directia sa initiala si are o frecventa mai mi ca (E = h ν) decat cea pe care a
avut-o inaintea ciocnirii cu electronul, iar electronul smuls din invel isul electronic al
atomului se numeste electron Compton.
Daca un astfel de foton intra in sectiunea p a semiconductorului, el poate fi absorbi t aici.
Intr-un corp solid atomii au o configuratie caracteristica fiecarui mater ial.
O configuratie care se repeta periodic in volumul materialului formeaza o re tea cristalina.
In nodurile retelei cristaline se afla atomii, iar legaturil e dintre acestia sunt realizate cu ajutorul
electronilor care au sarcina electrica negativa si graviteaza in jur ul nucleelor incarcate pozitiv.
Daca electronii se deplaseaza liberi in reteaua cristalina, corpurile sunt bune conductoare de
electricitate, iar daca electronii nu se pot deplasa liberi in reteaua cristalina corpurile nu sunt bune
conductoare de electricitate.
Metalele sunt bune conductoare de electricitate, iar izolatori nu sunt buni conductori de
electricitate.
Semiconductori se situeaza din punct de vedere al conductiei electrice intre m etale si izolatori.
Semiconductorii sunt buni conducatori de electricitate in momentul in c are materialului i se
transmite energie din exterior, iluminare sau incalzire.
Sub interactiunea energiei primite din exterior, electronii ies din starea in care se aflau initial in
reteaua cristalina si se deplaseaza liberi in retea.
21 Energia de activare a electronilor este produsa prin iluminare sau incalzi re.
In semiconductori exista doua tipuri de purtatori de sarcini, electr onii purtatori de sarcini negative
si ioni pozitivi sau goluri purtatori de sarcini pozitive.
Un gol sau o sarcina pozitiva ia nastere in momentul in care unui electron ii s-a comunicat energia
de activare si paraseste atomul care devine, ion pozitiv.
Daca un camp electric exterior obliga electronii sa se deplas eze ordonat, locurile ramase goale se
deplaseaza in sens contrar miscarii electronilor.
Semiconductorul in care numarul sarcinilor negative, electronii este egal cu numarul sarcinilor
pozitive, goluri se numeste semiconductor intrinsec.
O data cu comunicarea energie de activare, in material va cre ste numarul purtatorilor de sarcini
negative si pozitive in mod egal, deoarece la smulgerea unui ele ctron din legatura sa atomica apare
simultan si un gol, se genereaza o pereche electron-gol.
In felul acesta creste conductivitatea electrica a semiconductorilor.
Conductivitatea semiconductorilor creste foarte mult cand acestia contin im puritati.
Daca in reteaua cristalina a siliciului care are patru ele ctroni de valenta, introducem un atom de
arsen care are cinci electroni de valenta, unul din electronii de va lenta ai arsenului este in plus fata
de numarul de electroni de valenta ai siliciului, iar in raport d e satisfacerea legaturilor de valenta
siliciu-arsen, electronul in plus este slab legat de atomul de arsen si devine li ber.
In acest caz atomul de arsen devine ion pozitiv.
Siliciul impurificat cu arsen (electroni) este un semiconductor d e tip n, iar arsenul este o impuritate
care doneaza electroni. Daca in reteaua cristalina a siliciul ui care are patru electroni de valenta,
introducem un atom de galiu care are trei electroni de valenta.
Electronii de valenta ai galiului au in minus un electron fata de nu marul de electroni de valenta ai
siliciului, iar in raport de satisfacerea legaturilor de val enta siliciu-galiu, apare un gol legat de
atomul de galiu.
Daca iluminam semiconductorul siliciu-galiu, un electron de valenta din retea va completa
electronul lipsa, iar atomul de galiu devine ion negativ.
Siliciul impurificat cu galiu (goluri) este un semiconductor de ti p p, iar galiu este o impuritate
acceptoare de electroni.
Semiconductoare impurificate controlat sunt semiconductoare extrinseci.
Semiconductoarele de tip n care au un exces de sarcini negative, electroni se numesc purtatori de
sarcini majoritare.
In aceste semiconductoare de tip n exista si purtatori de sarci ni pozitive (goluri), dar in numar
foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare.
Prin iluminare semicondutoarelor de tip n le comunicam energia de activare care duce la aparitia de
perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip n exista deja foarte multi electroni liberi,
numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de e lectroni.
Semiconductoarele de tip p care au un exces de sarcini pozitive ( goluri) se numesc purtatori de
sarcini majoritare.
In aceste semiconductoare de tip p exista si purtatori de sarc ini negative (electroni), dar in numar
foarte mic se numesc purtatori de sarcini minoritare.
Prin iluminare semicondutoarelor de tip p le comunicam energia de activare care duce la aparitia de
perechi electron-gol, dar fiindca in semicondutorul de tip p exista de ja foarte multe goluri libere,
numarul electronilor nou creati va fi foarte mic fata de numarul initial de goluri.
De aici, putem trage concluzia ca, prin iluminarea semiconductoar elor extrinseci se afecteaza doar
numarul purtatorilor de sarcini minoritare, iar numarul purtatorilor de sarcini majoritare raman
aproape neschimbate.
In prezent, se utilizeaza semiconductori in care fenomenul conversi ei fotovoltaice are loc la
contactul intim dintre doi semiconductori, unul de tip n si altul de tip p, adica o jonctiune p-n.
22 Semiconductori de acest tip se pot realiza din doi semiconductori rea lizati din bucati de materiale
diferite sau din acelasi material.
In ambele cazuri contactul lor se realizeaza mecanic.
In cazul utilizarii unor bucati diferite de material pentru real izarea semiconductoarelor, de exemplu
semiconductor din siliciu de tip n si semiconductor din germaniu de ti p p, sau invers, jonctiunea
dintre cei doi semiconductori se numeste heterojonctiune.
In cadrul aceluiasi semiconductor putem realiza doua sectiuni, una de tip n si ce alalta de tip p.
Astfel, in semiconductoarele de siliciu in care avem doua secti uni interiore adiacente, una de tip n
si alta de tip p, jonctiunea obtinuta se numeste homojonctiune.
In cazul sectiunii n a semiconductorului se afla mai multi elect roni (majoritari) si foarte putine
goluri (minoritari), iar in sectiunea p se afla mai multe gol uri (majoritari) si foarte putini electroni
(minoritari).
Electronii majoritari din sectiunea n sunt foarte inghesuiti si tind sa paraseasca sectiunea n si sa
treaca in sectiunea p.
Electronii liberi in stare de inghesuiala din sectiunea n const ranse sa stea intr-un domeniu finit, trec
in sectiunea p in mod liber, poarta denumirea de difuzie.
Daca nu intervine nici o alta cauza din exterior asupra acestei difuzii, ea continua pana ce numarul
de particule se egaleaza intre cele doua sectiuni care refle cta principiul de energie minima si sileste
atomii din material sa ocupe pozitii bine determinate in reteaua cristali na.
Deplasarea electronilor din sectiunea n in p, in zona I raman ionii pozitivi, golurile, iar deplasarea
golurilor din sectiunea p in regiunea n, in zona II raman ionii negativi, electroni i.
O trecere ulterioara a electronilor din zona I in zona II va f i franata de prezenta sarcinilor negative,
electroni care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc .
O trecere ulterioara a golurilor din zona I in zona II va fi f ranata de prezenta sarcinilor pozitive,
goluri care au aceeasi sarcina electrica, se resping reciproc.
Concentratiile de electroni si goluri nu vor putea sa se uniformize ze in cele doua sectiuni n si p, ci
se va stabili o situatie de echilibru pentru deplasarea electr onilor si separat o situatie de echilibru
pentru deplasare golurilor din aceleasi zone.
In cazul acesta rezulta, sarcini pozitive +, necompensate in zona I si sarcini negative -,
necompensate in zona II.
In prezenta jonctiunii n-p si a fenomenului de difuzie s-au separat sa rcinile pozitive de cele
negative din sectiunile cu care ele se compensau initial.
Ca atare, va apare un camp electric E intern si corespunzator o tensiune U int ern in zonele I si II.
Pe ansamblul celor doua sectiuni n si p sarcina negativa va echilibr a sarcina pozitiva, pe ansamblu
semiconductorul isi pastreaza neutralitatea electrica.
Aceasta a fost comportarea unei jonctiuni p-n in echilibru termic fara actiuni perturbatoare
exterioare.
Daca supunem aceasta structura echilibrata intern actiunii luminii va ave a loc o perturbatie externa.
Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea p a semiconductorului, ei sunt absorbiti a ici.
Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de acti vare, va genera perechi perechi electroni-
goluri, iar daca energia fotonului este mica, el va trece prin s emiconductor cedandu-si energia
partial sau total retelei cristaline care se va incalzi fara a putea insa produce perechi de purtatori.
Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiuni i p prin fenomenul de difuzie.
Electronii ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de sarcina pozitiva a zonei I s i vor trece jonctiunea.
Golurile vor fi respinse de zona I si sunt nevoite sa ramana in sectiunea p.
Astfel apare o separare a purtatorilor de sarcina nou creati si prezenta campului electric E intern la
jonctiune, ca urmare in sectiunea p apare o sarcina necompensabila pozitiva.
Daca lumina-fotonii va cadea pe sectiunea n a semiconductorului, ei sunt absorbiti a ici.
23 Daca energia fotonilor este mai mare decat energia de acti vare, va genera perechi perechi electroni-
goluri.
Electronii si golurile nou create se misca liber in interiorul sectiuni i p prin fenomenul de difuzie.
Golurile fiind in exces ajung la jonctiune unde vor fi atrasi de s arcina negativa a zonei II si vor
trece jonctiunea.
Electronii vor fi respinsi de zona I si sunt nevoite sa ramana in s ectiunea n, ca atare in aceasta
sectiune n apare o sarcina necompensata negativa.
Deci, in urma interactiunii fotonilor cu semiconductorul, in interiorul acestuia apar sarcini electrice
pozitive in sectiunea p si sarcini electrice negative in sect iunea n si a unui camp electric E foto cu
sensul opus campului E intern.
Daca numarul de fotoni este suficient cele doua campuri se anuleaza reciproc si nu mai poate exista
camp intern care sa separe purtatorii de sarcina.
Aceasta este conditia ce determina tensiunea in gol a homojonctiunii U intern.
Daca inchidem circuitul pe o rezistenta de sarcina E prin acest a va trece un curent, deci se consuma
o energie electrica ce reprezinta o fractiune din energia fotonilor inci denti.
Fractiunea de energie a fotonilor incidenti se numeste randament n si caracterizeaza un anumit tip
de fotoconvertor.
Pana in prezent s-au realizat celule fotovoltaice cu un randament de aproxima tiv 11%.
1. Descrierea fenomenului fizic
Efectul fotovoltaic const ă în apari /uni0163ia unei tensiuni electromotoare într-un semiconductor
iluminat. Interac /uni0163iunea dintre un solid și undele electromagnetice determin ă, printre alte fenomene,
absorb/uni0163ia radia/uni0163iei incidente. În cazul semiconductorilor, unul din mecanismele absorb /uni0163iei constă în
tranzi/uni0163ia unui electron din banda de valen /uni0163ă în banda de conduc /uni0163ie (în urma absorb /uni0163iei unui
foton). În consecin /uni0163ă num ărul purt ătorilor de sarcin ă liberi crește, ceea ce determin ă creșterea
conductivit ă/uni0163ii electrice, fenomen numit fotoconductibilitate (sau efect fotoelectric intern).
Generarea perechilor electron-gol sub sec /uni0163iunea luminii este o condi /uni0163ie necesară pentru producerea
efectului fotovoltaic dar nu și suficientă. Noii purt ători de sarcină trebuie să se redistribuie,
determinând apari /uni0163ia unei diferen /uni0163e de poten/uni0163ial între suprafa /uni0163a iluminată și cea neiluminat ă.
Redistribuirea poate fi determinat ă de:
1) generarea neuniform ă a purtătorilor de sarcin ă într-un semiconductor omogen (efectul
Dember);
2) un câmp intern local din semiconductor care poate fi realizat prin doparea
diferită a semiconductorului (jonc /uni0163iune p-n);
3) un gradient al timpului de via /uni0163ă al purt ătorilor de sarcin ă;
4) prezen/uni0163a unui câmp magnetic (efectul fotoelectromagnetic), etc.
Într-un semiconductor intrinsec, banda de conduc /uni0163ie este nepopulat ă la 0K și este separată printr-
o band ă interzis ă Eg de banda de valen /uni0163ă ocupat ă. Diferen/uni0163a dintre valoarea maxim ă a
energiei în banda de valen /uni0163ă și valoarea minim ă în banda de conduc /uni0163ie determin ă valoarea minim ă
a intervalului de energie interzis.
Într-un semiconductor extrinsec, nivelele energetice ale impuri tă/uni0163ilor se găsesc în zona interzis ă,
mai aproape de marginea inferioar ă a zonei de conduc /uni0163ie pentru atomii donori și în vecinătatea
marginii superioare a zonei de valen /uni0163ă pentru atomii acceptori. Deoarece diferen /uni0163a de energie
dintre nivelele impurit ă/uni0163ilor și marginea zonei de valen /uni0163ă sau de conduc /uni0163ie este mică (≈0,01 eV)
chiar la temperatura camerei, energia termic ă este suficientă pentru ionizarea acestor atomi. Acest
lucru explică creșterea conductibilit ă/uni0163ii electrice determinate de impurit ă/uni0163i.
Pentru majoritatea semiconductorilor intervalul de energie interz is Eg are valori între 0,2 și 2,3 eV.
Deci vor produce tranzi /uni0163ia electronului din B.V. în B.C. fotonii cu frecven /uni0163e de cel pu /uni0163in:
ν = E e/h (1)
24 Intervalului energetic 0,2 – 2,3 eV îi corespunde intervalul de lungimi de und ă 6,2 – 0,5 µm, deci
fotonii din domeniul vizibil și infraro șu sunt cei ce determin ă tranzi /uni0163ia.
Dac ă not ăm cu n 0 și p 0 concentra /uni0163iile electronilor și golurilor în lipsa ilumin ării și la
echilibru termic, sub ac /uni0163iunea unui câmp electric E apare un curent de conductie cu densitatea:
j= j n+ j p= n 0eνn + p 0eνp (2)
/uni0162inând cont de leg ătura dintre vitezele vn și vp și mobilit ă/uni0163ile µn și µp ( νn = µn E, νp = µp E ) , se obtine:
j = e(n 0µn + p 0µp) E = σ0 E (3)
deci:
σ0 = e(n 0µn + p 0µp) (4)
Dac ă în urma ilumin ării concentra/uni0163iile electronilor și golurilor se modific ă cu ∆n și ∆p,
schimbarea conductivit ă/uni0163ii va fi:
∆σ/σ0 = (∆nµn + ∆pµp)/(n 0µn + p 0µp) = [(1+b) ∆n]/(n 0b + p 0) (5)
În rela/uni0163ia (5) s-a notat b = µ/µp.
Notăm cu α coeficientul de absorb /uni0163ie definit ca raportul dintre cantitatea de energie a bsorbită
de unitatea de volum în unitatea de timp și energia incident ă pe unitatea de suprafa /uni0163ă în
unitatea de timp. Se poate ar ăta că atunci când αd<<l (unde d – grosimea stratului
semiconductor) intensitatea radia /uni0163iei este uniform ă în prob ă și deci ∆n și ∆p nu variază în prob ă.
Dacă îns ă αd>>l , intensitatea radia /uni0163iei la distan/uni0163a z în prob ă este:
I ( z) = I 0 ( 1 − β)e − αz (6)
unde β este coeficientul de reflexie la suprafa /uni0163a iluminată. În consecin/uni0163a va apare un gradient
deconcentra/uni0163ie care va determina apari /uni0163ia unor curen /uni0163i de difuzie pentru goluri și
electroni. Considerând o varia /uni0163ie liniară a concentra/uni0163iei, densit ă/uni0163ile curen/uni0163ilor de difuzie sunt:
j n = eD n ( ∂n/ ∂z ) (7)
j p = – eD p ( ∂p/ ∂z ) (8)
unde Dn și Dp sunt coeficien/uni0163i de difuzie. Curentul total va fi suma dintre curentul de drift (3) în
prezen/uni0163a ilumin ării și cel de difuzie:
jz = e(n µn + p µp)E z + e[D n ( ∂n/ ∂z ) – D p ( ∂p/ ∂z )] (9)
/uni0162inând cont că: n = n0 + ∆n , p = p0 + ∆p si ∆n = ∆p, rezulta :
jz = e(n µn + p µp)E z + e( D n − Dp )( ∂∆n/ ∂z ) (10)
Așadar, în circuit deschis ( jz=0)între fa/uni0163a iluminată și cea neiluminat ă apare un câmp electric:
Ez = [ ( D n − Dp )( ∂∆n/ ∂z )]/(n µn + p µp) (11)
și deci o diferen /uni0163ă de poten /uni0163ial V. Dac ă Dn=D p (atunci când µn = µp) atunci Ez=0 și V=0.
Într-o jonc/uni0163iune p-n, ca urmare a difuziei electronilor din domeniul n în domeniul p și difuziei
25 golurilor în sens invers apare un camp electric in stratul de baraj si core spunzator o diferenta de
potential( fig. 1 ). Acest camp electric impiedica continuarea difuziei si in acelasi timp duce la
aparitia unor curenti de drift care se opun celor de difuzie. In stare de echili bru, curentii de difuzie
vor fi egali cu cei de drift , astfel incat curentul rezultant va fi nul.
Daca jonctiunea p-n este iluminata se vor crea perechi electron gol in ex ces. Daca ad>>1, fluxul
de fotoni va varia exponential cu adancimea, comform relatiei 6 . Electronii in exce s creati in
regiunea p pot difuza prin jonctiune si coboara bariera de potential spre zona n. Golur ile in exces
create in zona n pot difuza si ele prin jonctiune. Apare astfel o sarcina pozitiva pe fa ta p si una
negativa pe fata n. Aceste densitati de sarcina micsoreaza diferenta de pot ential de la j 0 la j 0 – V.
Ecuatia de curent tensiune este:
j= j 0[ exp(eV/kT) -1] + j L (12)
unde: j0 – densitatea curentului invers la satura /uni0163ie în absen/uni0163a ilumin ării, V – tensiunea aplicat ă
jonc/uni0163iunii, k – constanta lui Boltzmann, jL – curentul de generare independent de V și direct
propor/uni0163ional cu intensitatea ilumin ării (determinat de perechile electron-gol generat ă de lumina
incident ă).
Rela/uni0163ia (12) este ilustrat ă în fig. 2, pentru ilumin ări diferite ale jonc /uni0163iunii. Pentru j=0 se ob /uni0163ine din
rela/uni0163ia (12) tensiunea în circuit deschis Voc :
V OC = (kT/e)ln( 1- j L/j 0) (13)
Curentul de scurt circuit se obtine punand conditia V=0 in rela tia 13 .Rezulta :
j sc = j L (14)
26
CAP.5 CELULA SOLARA
O celul ă solar ă const ă din dou ă sau mai multe straturi de material semiconductor, cel mai întâlnit
fiind siliciul. Aceste straturi au o grosime cuprins ă între 0,001 și 0,2 mm și sunt dopate cu anumite
elemente chimice pentru a forma jonc /uni0163iuni „p” și „n”. Aceast ă structur ă e similar ă cu a unei diode.
Când stratul de siliciu este expus la lumin ă se va produce o „agita /uni0163ie” a electronilor din material și
va fi generat un curent electric.
O celul ă solar ă tipic ă
Celulele, numite și celule fotovoltaice , au de obicei o suprafa /uni0163ă foarte mic ă și curentul generat de o
singur ă celul ă este mic dar combina /uni0163ii serie, paralel ale acestor celule pot produce curen /uni0163i suficient
de mari pentru a putea fi utiliza /uni0163i în practic ă. Pentru aceasta, celulele sunt încapsulate în panouri
care le ofer ă rezisten /uni0163ă mecanic ă și la intemperii.
Panou solar
Celulele solare pot fi clasificate dup ă mai multe criterii. Cel mai folosit criteriu este dup ă grosimea
stratului materialului. Aici deosebim celule cu strat gros și celule cu strat sub /uni0163ire.
Un alt criteriu este felul materialului: se întrebuin /uni0163eaz ă, de exemplu, ca materiale semiconductoare
combina /uni0163iile CdTe, GaAs sau CuInSe, dar cel mai des folosit este siliciul.
Dup ă structur ă de baz ă deosebim materiale cristaline(mono-/policristaline) respectiv a morfe.
În fabricarea celulelor fotovaltaice pe lâng ă materiale semiconductoare, mai nou, exist ă posibiltatea
utiliz ării și a materialelor organice sau a pigmen /uni0163ilor organici.
1. Celule pe baz ă de siliciu
o Strat gros
/square4 Celule monocristaline (c-Si)
randament mare – în produc /uni0163ia în serie se pot atinge pân ă la peste 20 %
randament energetic, tehnic ă de fabrica /uni0163ie pus ă la punct; totu și procesul de
fabrica /uni0163ie este energofag, ceea ce are o influen /uni0163ă negativ ă asupra periodei de
27 recuperare (timp în care echivalentul energiei consumate în procesul de
fabricare devine egal cantitatea de energia generat ă).
/square4 Celule policristaline (mc-Si)
la produc /uni0163ia în serie s-a atins deja un randament energetic de peste la 16 %,
cosum relativ mic de energie în procesul de fabrica /uni0163ie, și pân ă acum cu cel
mai bun raport pre /uni0163 – performan /uni0163ă .
o Strat sub /uni0163ire
/square4 Celule cu siliciu amorf (a-Si)
cel mai mare segment de pia /uni0163ă la celule cu strat sub /uni0163ire; randament energetic
al modulelor de la 5 la 7 %; nu exist ă strangul ări în aprovizionare chiar și la
o produc /uni0163ie de ordinul TeraWatt
/square4 Celule pe baz ă de siliciu cristalin, ex. microcristale (µc-Si)
în combina /uni0163ie cu siliciul amorf randament mare; tehnologia aceea și ca la
siliciul amorf
2. Semiconductoare pe baz ă de elemente din grupa III-V
o Celule cu GaAs
randament mare, foarte stabil la schimb ările de temperatur ă, la înc ălzire o pierdere
de putere mai mic ă decât la celulele cristaline pe baz ă de siliciu, robust vizavi de
radia /uni0163ia ultraviolet ă, tehnologie scump ă, se utilizeaz ă de obicei în industria spa /uni0163ial ă
(GaInP/GaAs, GaAs/Ge)
3. Semiconductoare pe baz ă de elemente din grupa II-VI
o Celule cu CdTe
utilizeaz ă o tehnologie foarte avantajoas ă CBD(depunere de staturi sub /uni0163iri pe
suprafe /uni0163e mari în mediu cu pH , temperatur ă și concentra /uni0163ie de reagent controlate) ;
în laborator s-a atins un randament de 16 %, dar modulele fabricate pân ă acum au
atins un randament sub 10 %, nu se cunoa ște fiabilitatea. Din motive de protec /uni0163ia
mediului este improbabil ă utilizarea pe scar ă larg ă.
4. Celule CIS, CIGS
CIS este prescurtarea de la Cupru -Indiu -Diselenid produs în sta /uni0163ie pilot la firma Würth
Solar în Marbach am Neckar, respectiv Cupru-Indiu-Di sulfat la firma Sulfurcell în Berlin,
iar CIGS pentru Cupru-Indiu- Galiu -Diselenat produs în sta /uni0163ie pilot în Uppsala/Suedia.
Produc ătorii de mai sus promit trecerea la produc /uni0163ia în mas ă în anul 2007.
5. Celule solare pe baz ă de compu și organici
Tehnologia bazat ă pe chimia organic ă furnizeaz ă compu și care pot permite fabricarea de
celule solare mai ieftine. Prezint ă, totu și, un impediment faptul c ă aceste celule au un
randament redus și o durat ă de via /uni0163ă redus ă (max. 5000h). Înc ă (ianuarie 2007) nu exist ă
celule solare pe baz ă de compu și organici pe pia /uni0163ă .
6. Celule pe baz ă de pigmen /uni0163i
Numite și celule Grätzel utilizeaz ă pigmen /uni0163i naturali pentru transformarea luminii în energie
electric ă; o procedur ă ce se bazeaz ă pe efectul de fotosintez ă. De obicei sunt de culoare
mov.
7. Celule cu electrolit semiconductor
De exemplu solu /uni0163ia: oxid de cupru/NaCl. Sunt celule foarte u șor de fabrict dar puterea și
siguran /uni0163a în utilizare sunt limitate.
8. Celule pe baz ă de polimeri
Deocamdat ă se afl ă doar în faz ă de cercetare.
28
Rezervele de materia prim ă
Ca materie prim ă de baz ă siliciul este disponibil în cantit ă/uni0163i aproape nelimitate. Pot apare îns ă
strangul ări în aprovizionare datorate capacit ă/uni0163ilor de produc /uni0163ie insuficiente și din cauza tehnologiei
energofage.
La celulele solare ce necesit ă materiale mai speciale cum sunt cele pe baz ă de indiu, galiu, telur și
seleniu situa /uni0163ia se prezint ă altfel. La metalele rare indiu și galiu consumul mondial (indiu cca. 850 t,
galiu cca. 165 t) dep ăș ește deja de mai multe ori produc /uni0163ia anul ă (USGS Minerals Information).
Deosebit de critic ă este situa /uni0163ia datorit ă cre șterii accentuate a consumului de indiu în form ă de indiu
– oxid de zinc în ecranele cu cristale lichide și cele cu LED organic, precum și utiliz ării de galiu și
indiu în produc /uni0163ia diodelor luminiscente (LED) care se comercializeaz ă în surse de lumin ă cu
consum mic de energie respectiv ca surs ă de lumin ă de fundal în televizoare cu ecran plat.
Rezervele de indiu, estimate la 6000 tone(economic exploatabile 2800 tone), se presupune c ă se vor
epuiza deja în aceast ă decad ă (Neue Zürcher Zeitung 7. Dezember 2005) (reserve de indiu conform
USGS Mineral Commodity Summaries (2006)).
La seleniu și telur, care e și mai greu de g ăsit, situa /uni0163ia pare mai pu /uni0163in critic ă, deoarece ambii
metaloizi se reg ăsesec în cantit ă/uni0163i mici în n ămolul anodic rezultat în urma procesului de electroliz ă
a cuprului iar produc ătorii de cupru utilizeaz ă doar o parte din n ămolul rezultat pentru extragerea
de telur și seleniu. Rezervele exploatabile economic la seleniu se estimeaz ă totu și la doar 82000
tone, iar la telur la doar 43000 tone, vizavi de cupru unde se estimeaz ă la 550 milioane tone!
Multe procese de produc /uni0163ie utilizeaz ă galiu, indiu, seleniu și telur în mod neeconomic.
Spre deosebire de cupru, unde procesul de reciclare este pus la punct, la galiu, indiu, s eleniu și telur
procesul de reciclare nu este posibil deoarece aceste elemente se g ăsesc incluse în structuri
multistrat foarte fin distribuite de unde recuperarea, se pare, nici în viitor nu va fi posibil ă.
Moduri de construc /uni0163ie
Pe lâng ă materia prim ă o importan /uni0163ă mare prezint ă tehnologia utilizat ă. Se deosebesc diferite
structuri și aranjamente în care se depun electrozii de acoperire transparen /uni0163i a c ăror rezisten /uni0163ă nu
este deloc neglijabil ă.
Alte tehnici vizeaz ă m ărirea eficien /uni0163ei asigurând absorb /uni0163ia unui spectru de frecven /uni0163ă cât mai larg
prin suprapunerea mai multor materiale cu diferite caracteristici de absorb /uni0163ie . Se încearc ă selectarea
materialelor în a șa fel încât spectrul luminii naturale s ă fie absorbit la maximum.
Actualmente celulele solare pe baz ă de materiale semiconductoare cele mai des comercializate sunt
cel pe baz ă de siliciu .
Celulele solare pe baz ă de materiale semiconductoare utilizate pentru producerea de energie
electric ă sunt legate în module. Pe un modul se afl ă mai multe rânduri de celule solare conectate în
serie între ele pe fa /uni0163a și pe reversul modulului permi /uni0163ând, datorit ă tensiunii însumate, utilizarea unor
conductori cu sec /uni0163iune mai mic ă decât la legarea în paralel. Pentru protejarea unei celule solare
împotriva efectului de avalan șă în jonc /uni0163iune , datorat ă poten /uni0163ialului mai mare (ap ărut ă de exemplu la
umbrirea par /uni0163ial ă a modulului), trebuie incorporate paralel cu celulele solare diode de
protec /uni0163ie(bypass).
Sistemele de panouri solare sunt înzestrate uneori cu mecanisme de orientare, panoul fiind în
permanen /uni0163ă direc /uni0163ionat pentru a exploata la maximum energia solar ă incident ă.
Randamentul termodinamic maxim teoretic pentru producerea de energie din lumi na solar ă este de
85 %. Acesta se calculeaz ă din temperatura suprafe /uni0163ei soarelui(5800 °K), temperatura maxim ă de
absorb /uni0163ie(<2500 °K, tempertura de topire a materialelor greu fuzibile) și temperatura mediului
înconjur ător(300 °K).
Dac ă se utilizeaz ă doar o por /uni0163iune din spectrul luminii solare, valoarea teoretic ă se reduce în func /uni0163ie
de lungimea de und ă, pân ă la 5-35 %. Neutilizarea spectrului complet este una din dezavantajele
celulelor solare fa /uni0163ă de centralele solare termice.
29
Absorb /uni0163ia radia /uni0163iei solare de c ătre Siliciu (mono- si policristalin)
Absorb /uni0163ia radia /uni0163iei solare de c ătre Gallium-Antimonat
Principiu de func /uni0163ionare
Principiul de func /uni0163ionare a celulei solare cu semiconductori: Fotoni incidenti elibereaz ă
electroni și goluri, care se vor separa în câmpul electric al zonei de sarcin ă spa /uni0163ial ă a jonc /uni0163iunii p-n
30
Structura unei celule solare simple cu impurificare pin – positive intrinsic negative.
Celulele solare pe baz ă de materiale semiconductoare în principiu sunt construite ca ni ște fotodiode
cu suprafa /uni0163ă mare care îns ă nu se utilizeaz ă ca detectoare de radia /uni0163ii ci ca surs ă de curent.
Interesant la acest tip de semiconductoare este c ă prin absorb /uni0163ie de energie (c ăldur ă sau lumin ă)
elibereaz ă purt ători de sarcin ă (electroni și goluri). Este nevoie de un câmp electrostatic intern
pentru ca din ace ști purt ători s ă se creeze un curent electric dirijându-i în direc /uni0163ii diferite.
Acest câmp electric intern apare în dreptul unei jonc /uni0163iuni p-n. Pentru c ă intensitatea fluxului
luminos scade exponen /uni0163ial cu adâncimea, aceast ă jonc /uni0163iune este necesar s ă fie cât mai aproape de
suprafa /uni0163a materialului și s ă se p ătrund ă cât mai adânc. Aceast ă jonc /uni0163iune se creeaz ă prin
impurificarea controlat ă. Pentru a realiza profilul dorit, în mod normal se impurific ă „n” un strat
sub /uni0163ire de suprafa /uni0163ă și „p” stratul gros de dedesubt în urma c ăruia apare jonc /uni0163iunea. Sub ac /uni0163iunea
fotonilor apar cupluri electron-gol în jonc /uni0163iune, din care electronii vor fi accelera /uni0163i spre interior, iar
golurile spre suprafa /uni0163ă . O parte din aceste cupluri electron-gol se vor recombina în jonc /uni0163iune
rezultând o disipare de c ăldur ă, restul curentului putând fi utilizat de un consumator, înc ărcat într-
un acumulator sau prin intermediul unui invertor livrat în re /uni0163eaua public ă. Tensiunea electromotare
maxim ă la bornele unei celule solare (de exemplu la cele mai utilizate, cel ulele de siliciu cristaline)
este de 0,5 V.
Structura celulelor solare se realizeaz ă în a șa mod încât s ă absoarb ă cât mai mult ă lumin ă și s ă
apar ă cât mai multe sarcini in jonc /uni0163iune. Pentru aceasta electrodul de suprafa /uni0163ă trebuie s ă fie
transparent ă, contactele la acest strat s ă fie pe cât posibil de sub /uni0163iri, pe suprafa /uni0163ă se va aplica un
strat antireflectorizant pentru a mic șora gradul de reflexie a luminii incidente. Acestui strat
antireflectorizant i se atribuie culoare negru-alb ăstruie a celulelor solare care f ără aceasta ar avea o
culoare gri-argintie.
La celulele solare moderne se ob /uni0163ine din nitrat de siliciu prin procedeul PE-CVD(pe o suprafa /uni0163ă
înc ălzit ă se depun în urma unei reac /uni0163ii chimice componente extrase dintr-o faz ă gazoas ă) un stratul
antireflectorizant de cca 70 nm grosime (sfert de lungime de und ă la un coeficient de refrac /uni0163ie de
2,0). Se mai utilizeaz ă straturi reflectorizante din SiO2 și TiO2 ce se depun prin procedeul AP-
CVD.
Grosimea stratului influen /uni0163eaz ă culoarea celulei (culoarea de interferen /uni0163ă ). Grosimea stratului
trebuie s ă fie cât se pote de uniform ă, deoarece abateri de câ /uni0163iva nanometri m ăresc gradul de
reflexie. Celulele î și datoreaz ă culoarea albastr ă realiz ării unei grosimi ce corespunde lungimii de
und ă a culorii ro șii, culorea cea mai bine absorbit ă de siliciu. În principiu îns ă în acest mod se pot
realiza celule ro șii, galbene, sau verzi la cerin /uni0163e arhitectonice deosebite, dar vor avea un randament
mai slab. În cazul nitratului de siliciu și a bioxidului de siliciu stratul antireflectorizant mai are și un
rol de a reduce viteza de recombinare superficial ă.
31 Celule solare pe baz ă de siliciu
Celul ă solar ă multicristalin ă
Materialul cel mi utilizat pentru fabricarea de celule solare pe baz ă de semiconductori este Siliciul.
Dac ă la început pentru producerea celulelor solare se utilizau de șeuri rezultate din alte procese
tehnologice pe baz ă de semiconductori, ast ăzi se apeleaz ă la materiale special în acest scop
fabricate. Pentru industria semiconductorilor siliciul este materialul apr oape ideal. Este ieftin, se
poate produce întru-un singur cristal la un înalt grad de puritate, și se poate impurifica(dota) în
semiconductor de tip “n” sau “p”. Prin simpla oxidare se pot crea straturi izol atoare sub /uni0163iri. Totu și
lărgimea zonei interzise fac siliciul mai pu /uni0163in potrivit pentru exploatarea direct ă a efectului
fotoelectric . Celule solare pe baz ă pe siliciu cristalin necesit ă o grosime de strat de cel pu /uni0163in 100
µm sau mai mult pentru a pute absorbi lumina solar ă eficient. La celulele cu strat sub /uni0163ire de tip
semiconductor direct ca de exemplu GaAs sau chiar siliciu cu structura cri stalin ă puternic
perturbat ă, sunt suficiente 10 µm.
În func /uni0163ie de starea cristalin ă se deosebesc urm ătoarele tipuri de siliciu:
• Monocristaline Celulele rezult ă din a șa numitele Wafer (pl ăci de siliciu dintr-un cristal).
Aceste cristale reprezint ă materia de baz ă pentru industria de semiconductori și sunt destul
de scumpe.
• Policristaline Celulele sunt din pl ăci care con /uni0163in zone cu cristale cu orient ări diferite.
Acestea pot fi fabricate de exemplu prin procedeul de turnare, sunt mai ieftine și ca atare
cele mai r ăspândite în produc /uni0163ia de dispozitive fotovoltaice. Deseori ele se numesc și celule
solare policristaline.
• Amorfe Celulele solare constau dintr-un strat sub /uni0163ire de siliciu amorf (f ără cristalizare) și
din aceast ă cauz ă se numesc celule cu strat sub /uni0163ire. Se pot produce de exemplu prin
procedeul de condensare de vapori de siliciu și sunt foarte ieftine, dar au un randament
sc ăzut în spectru de lumin ă solar ă, totu și au avantaje la lumin ă slab ă. De aceea se utilizeaz ă
în calculatoare de buzunar și ceasuri.
• Microcristaline Acestea sunt celule cu strat sub /uni0163ire cu structur ă microcristalin ă. Au un
randament mai bun decât celulele amorfe și nu au un strat atât de gros ca cele policristaline.
Se utilizeaz ă par /uni0163ial la fabricarea de panouri fotovoltaice , dar nu sunt atât de r ăspândite.
• Celule solare tandem sunt straturi de celule solare suprapuse, deobicei o combina /uni0163ie de
straturi policristaline și amorfe. Straturile sunt din materiale diferite și astfel acordate pe
domenii diferite de lungimi de und ă a luminii. Prin utilizarea unui spectru mai larg din
lumina solar ă, aceste celule au un randament mai mare decât celulele solare simple. Se
utilizeaz ă par /uni0163ial la fabricarea de panouri solare dar sunt relativ scumpe. O ieftinire
apreciabil ă se va ob /uni0163ine prin utilizarea în combina /uni0163ie cu sisteme de lentile, a șa numitele
sisteme de concentrare.
Fabrica /uni0163ia având la baz ă blocuri sau bare de siliciu
Celulele solare obisnuite pot fi confec /uni0163ionate dup ă mai multe metode de fabrica /uni0163ie.
32
Monocristal de siliciu utilizat la fabricarea pl ăcilor de siliciu dup ă procedeul Czochralski
Materia prim ă siliciu este al doilea element chimic din compozi /uni0163ia scoar /uni0163ei terestre în privin /uni0163a
cantitat ă/uni0163ii. Se reg ăse ște în compu și chimici cu alte elemente formând silicate sau cuar /uni0163. Siliciul
brut numit și siliciu metalurgic se ob /uni0163ine din quar /uni0163 prin topire în furnal.Reducera siliciului se
petrece cu ajutorul carbonului la o temperatura de cca 1700 °C, rezultând la fiecare t on ă de siliciu
metalurgic de puritate de cca 98-99 % în jur de 1,5 T de CO2. Prin acest procedeu în 2002 s- au
produs 4,1 T siliciu. Mare parte din acesta este utilizat de industrie la fabric are a o /uni0163elului și în
industria chimic ă și numai o mic ă parte în microelectronic ă și la fabricarea de celule fotovoltaice.
Din siliciul brut printr-un proces de fabrica /uni0163ie în trepte bazat pe triclorsilan se ob /uni0163ine siliciul
policristalin de cea mai mare puritate.
Pân ă în prezent (2006) în produc /uni0163ie se recurge la o tehnologie Siemens bazata pe un procedeu de tip
CVD condensare de vapori de siliciu, procedeu elaborat și optimizat pentru ramura de
microelectronic ă. În microelectronic ă cerin /uni0163ele de calitate sunt total diferite de cele din fabricarea
de celule fotovoltaice. Pentru fabricarea de celule solare este foarte i mportant ă puritatea pl ăcii de
siliciu în toat ă masa ei pentru a asigura o cât mai mare durat ă de via /uni0163ă pentru purt ătorii de sarcin ă,
pe când în microelectronic ă cerin /uni0163a de foarte înalt ă puritate se rezum ă în principiu la stratul
superior pân ă la o adâncime de 20-30 µm. Deoarece între timp consumul de siliciu de înalt ă
puritate pentru fabricarea de celule fotovoltaice a întrecut pe cel pentru micr oelectronic ă,
actualmente se fac cercet ări intense pentru elaborarea de procedee de fabricare speciale mai ief tine
optimizate pentru celule solare.
Cu toate c ă procesul de produc /uni0163ie a siliciului pur este foarte energofag, energia consumat ă la
fabricareaa celulelor solare, în func /uni0163ie de tehnologia utilizat ă, se poate recupera în 1,5 pân ă la 7 ani.
Dac ă se ia în considerare c ă durata de via /uni0163ă a panourilor solare este de peste 20 ani bilan /uni0163ul
energetic rezultat este pozitiv.
Siliciul pur în continuare poate fi prelucrat în mai multe feluri. Pentru c elule policristaline amintim
procedeele de turnare Bridgman și EVG, pe când pentru cele monocristaline procedeul Czochralski.
În fiecare din acestea în procesul fabricare a blocurilor sau barelor se fa ce simultan și impurificare
cu Bor (vezi mai jos).
Procedeul de turnare
Acesta se utilizeaz ă la fabricarea siliciului policristalin. Siliciul pur se tope ște într-un cuptor cu
induc /uni0163ie dup ă care se toarn ă într-un recipient de form ă pătrat ă în care se supune la un proces de
răcire cât mai lent posibil în cursul c ăruia vor apare cristale cât mai mari posibil. Recipientul are
dimensiunile 50*50 cm, masa solidificat ă având în ăl/uni0163imea de 30 cm. Blocul astfel solidificat se taie
în mai multe blocuri mai mici cu lungimea de 30 cm. Un alt mod reprezint ă turnare continu ă,
procedeu prin care materialul este turnat direct pe support la dimensiunile c erute. Avantajul const ă
în eliminare pierderilor rezultate din t ăiere.
33 Un alt mod reprezint ă turnarea continu ă, procedeu prin care materialul este turnat direct pe support
la dimensiunile cerute. Avantajul const ă în eliminare pierderilor rezultate din t ăiere.
Procedeul Bridgman
Procedeul numit dup ă Percy Williams Bridgman este aplicat tot în procesul de fabricare a s iliciului
policristalin. Siliciul pur se tope ște tot într-un cuptor cu induc /uni0163ie dar procesul de r ăcire în urma
căruia în masa topit ă se formeaz ă mari zone ocupate de câte un cristal are loc chiar în cuptor.
Materialul se supune unei înc ălziri progresive pornind de la baz ă astfel încât în momentul topirii
stratului superior, la baz ă deja se produce înt ărirea materialului. Dimensiunile blocurilor ob /uni0163inute
sunt mai mari (60*60 cm –70*70 cm) cu în ăl/uni0163imea de 20-25 cm, și se procedeaz ă la t ăierea lor în
blocuri mai mici având lungimea de 20-25 cm.
Procedeul Czochralski
Este utilizat la fabricarea de bare lungi monocristaline. Înainte de t ăierea pl ăcilor necesare
celulelor, barele cilindrice rezultate se ajustaeaz ă astfel încât s ă prezinte o sec /uni0163iune p ătrat ă.
Procedeul de topire zonal ă
Se mai nume ște și procedeu Float-Zone și se aplic ă tot la producerea monocristalelor de siliciu sub
form ă de bar ă. Puritatea materialului ob /uni0163inut fiind superioar ă celei necesitate în confec /uni0163ionarea
celulelor solare, și costurile fiind mari, prodedeul este rar utilizat. Singura firm ă ce utilizeaz ă acest
procedeul este SunPower din Statele Unite.
Fabricare de waferi (discuri/pl ăci sub /uni0163iri de siliciu)
Din barele de cristal vor fi sec /uni0163ionate pl ăcu /uni0163e(wafer) cu un fier ăstr ău special constând dintr-o sârm ă
lung ă pe care s-au aplicat particule de diamant și care este înf ăș urat ă pe cilindri ce se rotesc. Un
bloc este complet sec /uni0163ionat în pl ăcu /uni0163e de cca 0,18…0,28 mm la o singur ă trecere. Praful rezultat în
urma debit ării este inutilizabil și reprezint ă pân ă la 50 % din material.
Pentru ob /uni0163inerea de pl ăcu /uni0163e de siliciu la început se utiliza materia prim ă excedentar ă rezultat ă din
fabricarea de circuite integrate, care nu corespundea calitativ dar era potrivit ă pentru fabricarea
celulelor solare. Datorit ă cererii mult crescute a produc /uni0163iei de panouri solare , aceast ă surs ă are o
importan /uni0163ă nesemnificativ ă.
Celulele monocristaline prezint ă o suprafa /uni0163ă omogen ă, pe când la celulele policristaline se pot
deosebi zone distincte cu cristale având orient ări diferite, ceea ce creeaz ă o imagine asem ănătoare
florilor de ghea /uni0163ă .
În stadiul de pl ăcu /uni0163ă (wafer) fa /uni0163a și reversul pl ăcu /uni0163ei nu se deosebesc.
Prelucrarea pl ăcilor de siliciu
Pl ăcile debitate vor fi trecute prim mai multe b ăi de sp ălare chimic ă pentru a înl ătura defectele de
debitare și a preg ăti o suprafa /uni0163ă potrivit ă capt ării luminii. Pentru aceasta s-au elaborat diferite
procedee utilizate de fabrican /uni0163i.
În mod normal în aceast ă faz ă pl ăcile sunt deja impurificate cu bor. Aceasta înseamn ă c ă se g ăse ște
deja un surplus de goluri care pot capta electroni deci avem o impurificare ti p “p”. Pe parcursul
procesului de fabricare a celulei solare pentru crearea unei jonc /uni0163iuni “p-n” este necesar s ă
impurific ăm suprafa /uni0163a ei cu impurit ă/uni0163i de tip “n” ceea ce se poate realiza într-un cuptor într-o
atmosfer ă de fosfor. Atomii de fosfor p ătrund în suprafa /uni0163ă și vor crea o zon ă de cca 1 µm cu un
surplus de electroni.
Pasul urm ător va consta în ad ăugarea unui electrod transparent din SiN x sau TiO 2 .
Urmeaz ă imprimarea zonelor de conact și a structurii necesare pentru colectarea curentului generat.
Fa /uni0163a celulei este prev ăzut ă de cele mai multe ori cu dou ă benzi pe care ulterior se vor fixa leg ăturile
34 dintre mai multe celule. În afar ă de aceasta se va aplica o gril ă conductoare foarte sub /uni0163ire , care pe
de o parte deranjeaz ă foarte pu /uni0163in intrarea luminii, pe de alt ă parte mic șoreaz ă rezisten /uni0163a electric ă a
electrodei. Reversul pl ăcii de regul ă este complet acoperit cu un material bun conductor de
electricitate.
Dup ă procesare, celulele vor fi clasificate dup ă propriet ă/uni0163ile lor optice și electrice, mai apoi sortate
și asamblate în panouri solare .
Fabricarea pl ăcilor semiconductoare în mod direct
În dorin /uni0163a de a se evita deta șarea pl ăcilor din blocuri , se g ăsesc diferite alte modalit ă/uni0163i ce permit
fabricarea celulelor solare.
Procedeul EFG
EFG este prescurtarea de la Edge-defined Film-fed Growth. Prin aces t procedeu dintr-o cad ă de
grafit înc ălzit ă electric se trag în sus tuburi octogonale de cca 6 pân ă la 7 m cu o vitez ă de cca 1
mm/s. L ă/uni0163imea unei fe /uni0163e este de 10-12.5 cm, iar grosimea peretelui atinge cca 280 µm. Apoi
tuburile vor fi t ăiate de-a lungul canturilor cu un laser NdYAG, dup ă care fiecare fa /uni0163et ă pe baza
unei grile de-a latul. Astfel se pot realiza celule cu diferite dimens iuni (de exemplu 12.5*15 cm sau
12.5*12.5 cm). În acest fel se ob /uni0163ine o întrebuin /uni0163are de 80 % a materialului disponibil. Celulele
astfel realizate sunt deobicei policristaline, care la vedere se deosebe sc clar de cele debitate, printre
altele suprafa /uni0163a lor este mai ondulat ă. Acest procedeu se mai nume ște și procedeu octagonal sau de
extrudare.
Procedeul EFG este utilizat de firma Schott Solar în Germania și afost dezvoltat de firma ASE
Solar din Statele Unite.
Procedeul String-Ribbon
Mai exist ă un procedeu dezvoltat de firma Evergreen Solar din Statele Unite care const ă în tragerea
cu ajutorul a dou ă fire a unei pelicule din siliciul topit. În cursul acestui proces rezult ă mai pu /uni0163ine
de șeuri ( șpan ce trebuie înl ăturat) ca la procedeele uzuale.
Procedeul cu transfer de strat
La acest procedeu direct pe un substrat (corp sub /uni0163ire solid, deobicei cu o orientare cristalin ă
predefinit ă) se cre ște un monocristal de siliciu sub forma unui strat de cca 20 µm grosime. Ca
material purt ător se pot utiliza substraturi ceramice, sau siliciu supus unui tratatament super ficial.
Placa(wafer) format ă ca fi deprins ă de stratul purt ător care în continuare va putea fi reutilizat ă.
Avantajele procedeului constau în consumul de siliciu semnificativ redus datorit ă grosimii mici, și
lipsa de șeurilor din debitare (pas ce nu mai mai apre în acest procedeu). Randamentul ati ns este
mare și se situeaz ă în domeniul celulelor monocristaline.
Celule din siliciu „murdar“
Procesul de topire și impurificare zonal ă se poate aplica și în cazul suprafe /uni0163elor plate/straturi.
Principiul const ă în faptul c ă impurificarea, prin tratamentul termic (multipl ă retopire prin
deplasare lateral ă de exemplu cu ajutorul unui fascicol laser) al siliciului, poate fi concentrat ă în
câteve locuri.
35 Alte tipuri de celule solare
Celule solare cu strat sub /uni0163ire
Celule solare cu strat sub /uni0163ire din siliciu amorf pe sticl ă, 4 celule pe rând
Vedere din spate (din partea stratului, l ăcuit maro)
Celulele solare cu strat sub /uni0163ire se g ăsesc în diferite variante dup ă substrat și materialul condensat
având o varietate a propriet ă/uni0163ilor fizice și a randamentului pe m ăsur ă. Celulele solare cu strat
sub /uni0163ire se deosebesc de celulele tradi /uni0163ionale (celule solare cristaline bazate pe pl ăci de siliciu)
înainte de toate în tehnologia de fabrica /uni0163ie și grosimea stratului materialului întrebuin /uni0163at.
Propriet ă/uni0163ile fizice ale siliciului amorf, care se deosebesc de cele ale s iliciului cristalin determin ă
propriet ă/uni0163ile celulelor solare. Anumite propriet ă/uni0163i nu sunt înc ă pe deplin clarificate din punct de
vedere teoretic.
Chiar și la celulele solare cristaline lumina este absorbit ă deja într-un strat superficial (de o
adâncime de cca 10 µm). Ar fi deci de preferat s ă se fabrice celulele solare cu un strat foarte
sub /uni0163ire. În compara /uni0163ie cu celulele din pl ăci de siliciu cristalin celule cu strat sub /uni0163ire sunt de 100 de
ori mai sub /uni0163iri. Celulele cu strat sub /uni0163ire se ob /uni0163in de cele mai multe ori prin condensarea din faz ă
gazoas ă direct pe un material purt ător care poate fi sticl ă, folie metalic ă, material sintetic, sau alt
material. Procesul costisitor de debitare a blocurilor de siliciu descris în c apitolul anterior poate fi
deci eliminat.
Cel mai întrebuin /uni0163at material pentru celulele cu strat foarte sub /uni0163ire este siliciul amorf (a-Si:H).
Modulele cu celule de acest tip au o durat ă de via /uni0163ă lung ă. Testele confirm ă un randament stabil pe
o perioad ă de mai mult de 10 ani.
Alte materiale ce se mai pot întrebuin /uni0163a sunt siliciul microcristalin (µc-Si:H), arseniura de galiu
(GaAs), teluriura de cadmiu (CdTe) sau leg ături cupru-indiu-(galiu)-sulf-seleniu, a șa numitele
celule CIS, respective celule CIGS unde în func /uni0163ie de tip S poate însemna sulf sau seleniu.
Modulele pe baz ă de celule cu strat sub /uni0163ire CIS au atins deja un randament de 11-12 % egal cu cel
al modulelor multicristaline cu siliciu.
Pentru producerea de curent electric este de dorit un randament mai mare, pe care par /uni0163ial îl pot oferi
și celulele cu strat sub /uni0163ire. Se pot atinge randamente în jur de 20 % (de exemplu 19,2 % cu cellule
CIS ).
Totu și randamentul nu este singurul criteriu în alegere, de multe ori mai important e sunt costurile la
care se poate produce curent cu ajutorul panourilor solare , iar acestea sunt determinate de procedeul
de fabrica /uni0163ie utilizat și de pre /uni0163ul materiei prime.
Una din propriet ă/uni0163ile avantajoase a celulelor cu strat sub /uni0163ire const ă în fapul c ă nu necesit ă un
substrat rigid ca de exemplu sticl ă sau aluminiu. La celulele solare flexibile ce pot fi fixate pe
rucsac sau cusute pe hain ă, se accept ă un randament mai sc ăzut deoarece factorul greutate este mai
important decât transformarea optim ă a luminii în energie electric ă.
36 O alt ă proprietate avantajoas ă a celulelor cu strat sub /uni0163ire, mai ales al celor din siliciu amorf este c ă
ele au un mod de fabrica /uni0163ie mai simplu și pot avea o suprafa /uni0163ă efectiv ă mai mare. Din acest motiv
ele au un segment de pia /uni0163ă semnificativ.
Utilajele de fabrica /uni0163ie par /uni0163ial sunt identice cu cele utilizate în fabricarea de ecrane plate, și se pot
ob /uni0163ine straturi cu o suprafa /uni0163ă de peste 5 m². Cu procedeul de fabrica /uni0163ie bazat pe siliciu amorf se pot
produce și straturi sub /uni0163iri din siliciu cristalin, a șa numitul siliciu microcristalin combinînd
propriet ă/uni0163ile siliciului cristalin ca material pentru celule solare cu avantaje le metodelor utilizate în
tehnica filmului sub /uni0163ire. Prin combinarea siliciului amorf și a celui microcristalin au fost ob /uni0163inute
măriri substan /uni0163iale de randament în ultimul timp.
Un procedeu de producere a celulelor cu strat sub /uni0163ire din siliciu este CSG (Crystalline Silicon
on Glass); prin acesta se depune un strat sub /uni0163ire de mai pu /uni0163in de 2 µm direct pe o suprafa /uni0163ă de
sticl ă; dup ă un tratament termic se ob /uni0163ine structura cristalin ă. Circuitele pentru curentul electric se
aplic ă cu ajutorul tehnicii laser și celei utilizate în imprimantele cu jet de cerneal ă. Pe baza acestei
tehnologii se construie ște o fabric ă în Germania, care ar trebui s ă produc ă primele module în 2006.
(Sursa: CSG Solar)
Celule cu concentrator
La acest tip de celul ă se economise ște suprafa /uni0163ă de material semiconductor prin faptul c ă lumina
este concentrat ă pe o suprafa /uni0163ă mai mic ă prin utilizarea lentilelor, acestea fiind mult mai ieftine
decât materialul semiconductor. În mare parte la acest tip de celule se utilizeaz ă semiconductori pe
baz ă de elemente din grupa III-V de multe ori aplicate în tandem sau pe trei st raturi. Din cauza
utiliz ării lentilelor, panourile cu acest tip de celule trebuie orientate incontinuu perpe ndicular pe
direc /uni0163ia razelor solare.
Celule solare electrochimice pe baz ă de pigmen /uni0163i
Acest tip ce cellule se mai numesc și celule Grätzel. Spre deosebire de celulele prezentate pîn ă
acum la celule Grätzel curentul se ob /uni0163ine prin absorb /uni0163ie de lumin ă cu ajutorul unui pigment ,
utilizându-se oxidul de titan ca semiconductor. Ca pigmen /uni0163i se utilizeaz ă în principiu leg ături
complexe al metalului rar ruthenium, dar în scop demonstrativ se pot utiliza și pigmen /uni0163i organici,
de exemplu clorofila, sau anthocian (din mure) (dar au o durat ă de via /uni0163ă foarte redus ă). Modul de
func /uni0163ionare al acestui tip de celule nu este înc ă pe deplin clarificat; este foarte probabil ă utilizarea
comercial ă, dar tehnologia de produc /uni0163ie nu este pus ă la punct.
Celule solare din compu și organici
Celule solare din compu și organici utilizeaz ă leg ături carbon-hidrogen care au propriet ă/uni0163i
semiconductoare. În ace ști semiconductori lumina excit ă goluri/electroni din leg ăturile de valen /uni0163ă ,
care îns ă au un spectru de lungime de und ă destul de restrâns. De aceea deseori se utilizeaz ă dou ă
materiale semiconductoare cu nivele de energie pu /uni0163in diferite pentru a împiedica dispari /uni0163ia acestor
purt ători. Randamentul pe o suprafa /uni0163ă de 1cm² se cifreaz ă la maximal 5 % (situa /uni0163ia la nivel de
ianuarie 2007).
Celule bazate pe fluorescen /uni0163ă
Este vorba de celule solare, care mai întâi produc lumin ă de lungime de und ă mai mare prin
fenomenul de fluorescen /uni0163ă , ca mai apoi s ă o transforme la marginile pl ăcii.
Istoric
Deja și în Grecia antic ă se știa c ă energia luminii se poate utiliza, astfel se pare c ă la asediul
Siracuzei în anul 212 înaintea erei noastre grecii au concentrat lumina solar ă cu oglinzi și au
îndreptat-o c ătre flota asediatoare a romanilor, incendiind-o. În 1839 Alexandre Edmond Becquerel
a descoperit c ă o baterie expus ă la soare produce mai mult curent electric decât una neexpus ă.
37 Pentru acest experiment a m ăsurat diferen /uni0163a de poten /uni0163ial dintre doi electrozi de platin ă situa /uni0163i unul
pe fa /uni0163a luminat ă și cel ălalt pe fa /uni0163a umbrit ă a recipientului și scufunda /uni0163i într-o baie de solu /uni0163ie
chimic ă acid ă . Când a expus aceast ă construc /uni0163ie la soare a observat trecerea unui curent printre
electrozi. A șa a descoperit efectul fotoelectric pe care îns ă nu îl putea explica înc ă. M ărirea
conductivit ă/uni0163ii seleniului a fost demonstrat ă în 1873. Zece ani mai târziu a fost confec /uni0163ionat prima
celul ă fotoelectric ă “clasic ă”. Dup ă înc ă zece ani în 1893 a fost confec /uni0163ionat prima celul ă solar ă
care producea electricitate. În 1904 fizicianul german Philipp Lenard a de scoperit c ă lumina
incident ă pe anumite suprafe /uni0163e metalice elibereaz ă electroni din suprafa /uni0163a acestuia și astfel a oferit
prima explica /uni0163ie referitoare la efectul fotoelectric. Totu și el nu știa înc ă de ce și la care metale se
produce acest efect. Cu toate acesta pentru aceast ă descoperire el a ob /uni0163inut premiul Nobel pentru
fizic ă în anul 1905. Rezolvarea problemei a venit de la Albert Einstein în 1905 când cu ajutorul
teoriei cuantice a explicat dualitate luminii ea fiind prezent ă în acela și timp și ca particul ă și ca
und ă. Pân ă atunci se credea c ă lumina este doar energie cu diferite lungimi de und ă. Einstein în
experimentele sale a constatat c ă lumina în unele situa /uni0163ii se comport ă ca o particul ă, și c ă energia
fiec ărei particule sau foton depinde doar de lungimea de und ă. El a descris lumina ca o serie de
gloan /uni0163e ce ating suprafa /uni0163a materialului. Dac ă aceste gloan /uni0163e au suficient ă energie, un electron liber
din metalul atins de foton se va elibera din structura acestuia. Totodat ă a constatat c ă energia
cinetic ă maxim ă a electronului este independent ă de intensitatea luminii și depinde doar de energia
fotonului care l-a eliberat. Aceast ă energie depinde totodat ă numai de lungimea de und ă respectiv
frecven /uni0163a luminii. Pentru lucr ările sale privind fenomenul fotovoltaic, a ob /uni0163inut premiul Nobel
pentru fizic ă în anul 1921. Descoperirea în anul 1949 a jonc /uni0163iunii p-n de c ătre William B. Shockley,
Walther H. Brattain și John Bardeen a fost înc ă un pas mare în direc /uni0163ia celulelor. Dup ă aceast ă
descoperire fabric ării celulei solare în forma cunoscut ă ast ăzi nu îi mai sta nimic în cale. Fabricarea
primei celule solare în 1954 în laboratoarele firmei americane Bell se dator eaz ă totu și unei
întâmpl ări fericite. Angaja /uni0163ii firmei sub conducerea lui Morton Price au observat cînd cercetau un
redresor cu siliciu, c ă acesta producea mai mult curent cînd era expus la soare. Ca urmare firma
Bell prin contribu /uni0163ia domnilor Chapin, Fuller și Pearson a dezvoltat în 1953 primele celule solare
din siliciu impurificate cu arsen dar care aveau un randament de doar 4 % care a fost m ărit la 6 %
prin schimbarea impurific ării. În 1958 au fost testate celule solare pentru prima dat ă pe sateliul
Vanguard I dotat cu un panou solar având 108 celule solare pe baz ă de siliciu. Rezultetele ob /uni0163inute
au fost peste a ștept ări – pân ă în ziua de azi sondele spa /uni0163iale pân ă dincolo de marte sunt alimentate
cu curent produs de celulele solare, iar în anul 2011 se va lansa sonda spa /uni0163ial ă Juno care va fi prima
sond ă spa /uni0163ial ă spre Jupiter alimentat ă cu curent produs de celule solare. S-au atins în spa /uni0163iu
randamente de pân ă la 10,5 %. Aceste rezultate nu se puteau realiza pe p ămînt și datorit ă
condi /uni0163iilor diferite din spa /uni0163iu unde nu se reg ăse ște ritmul zi-noapte și lumina natural ă nu este
absorbit ă par /uni0163ial de atmosfer ă și nori, totodat ă radia /uni0163iile cosmice conduc la o îmb ătrânire mai rapid ă
a celulelor solare decât pe p ământ. De aceea industria și cercetarea încearc ă ob /uni0163inerea unor
randamente tot mai mari în paralel cu prelungirea duratei de via /uni0163ă . Randamentul teoretic pentru
celule solare pe baz ă de siliciu se consider ă a fi de 29 % pentru condi /uni0163iile de iradia /uni0163ie pe spectrul
din zona de mijloc. Mandelkorn și Lamneck au m ărit durata de via /uni0163ă a celulelor solare în 1972
printr-o reflectare a purt ătorilor de sarcin ă minoritari dup ă ce au introdus un strat numit black
surfaces field (BSF) în stratul impurificat “p”. În 1973 Lindmayer și Ellison au confec /uni0163ionat a șa
numita celul ă mov ce avea un randament de 14 %. Prin reducerea reflexiei în 1975 s-a m ărit
randamentul la 16 %. Aceste celule s-au numit celule CNR (Comsat Non Reflect ion; Comsat =
Telefonsatelit ) și au fost concepute pentru sateli /uni0163i Criza de la începutul anilor 70 a condus la
cre șterea pre /uni0163urilor produselor petroliere având ca rezultat cre ștere pre /uni0163ului energiei. Acest lucru a
impulsionat cercet ările în domeniul celulelor solare. În 1980 s-a început organizarea de concursuri
de automobile ac /uni0163ionate cu energie electric ă ob /uni0163inut ă de la module solare. În 1981 un avion ac /uni0163ionat
de energie solar ă a traversat Canalul Mânecii. Între timp Green precum și speciali știi de la
Universitatea Stanford și cei de la Telefunken au dezvoltat cellule solare cu un randament în jur de
20 %.
38 Forme și m ărimi
La începutul comercializ ării panourilor solare, celulele aveau o form ă rotund ă, p ăstrând forma
barelor de siliciu din care au fost debitate. Aceast ă form ă azi este rar utilizat ă locul ei fiind preluat
de formele dreptunghiulare de cele mai multe ori p ătrate având col /uni0163urile mai mult sau mai pu /uni0163in
te șite. Pân ă la sfâr șitul anilor 1990 celulele solare aveau cel mai des m ărimea de fabrica /uni0163ie de
100*100 mm (în jargonul de specialitate numite celule de 4 /uni0163oli). Dup ă aceea au fost introduse pe
scar ă tot mai larg ă celulele cu latura de 125 mm, și de prin anul 2002 și celulele cu latura de 150
mm se utilizeaz ă tot mai des în modulele standard și se prevede c ă nici celulele de 200*200 nu vor
fi o raritate în viitor.
În procesul debitare rezult ă și pl ăci de dimensiuni mai mici, care pot genera aceea și tensiune doar
cu un curent mai mic datorit ă suprafe /uni0163ei mai mici, și care î și g ăsesc aplica /uni0163ia în aparatele cu consum
mic.
Prin procedeul EFG rezult ă și patrulatere cu laturi de lungimi diferite.
Îmb ătrânirea
Prin îmb ătrânire în /uni0163elegem modificarea parametrilor de func /uni0163ionare a elementelor semiconductoare
a celulelor solare în timp. În cazul de fa /uni0163ă în special sc ăderea randamentului pe parcursul vie /uni0163ii
acestora.
Perioada luat ă în considerare este de cca 20 ani, În condi /uni0163ii de utilizare terestr ă, randamentul scade
cu cca 10 %, pe când în spa /uni0163iu acest procent se atinge într-un timp mult mai scurt datorit ă
câmpurilor de radia /uni0163ii mult mai puternice.
Pierdere de randament în utilizare se datoreaz ă în multe cazuri unor cause banale independente de
celulele solare. Aici enumer ăm murd ărirea suprafe /uni0163elor sticlei de protec /uni0163ie a modulelor, muceg ăirea
pornind de la rama modulului, umbrirea modulelor de c ătre vegeta /uni0163ia din jur crescut ă între timp,
ing ălbirea polimerilor care constituie materialul de contact între celul ă și sticl ă.
Celule solare cristaline
La celulele solare actuale randamentul este de cca 12 – 17 %. Adesea fabric antul acord ă o garan /uni0163ie
la randament de 80 – 85 % (la puterea de vârf) dup ă 20 ani.Rezult ă deci dup ă un timp de utilizare
îndelungat pierderi destul de limitate, ceea ce îndrept ă/uni0163ește utilizarea sistemelor cu panouri solare.
Pentru îmb ătrânirea propriu-zis ă a celulelor solare r ăspunz ător sunt defecte provenite din
recombinare, ceea ce reduce durata de via /uni0163ă a purt ătorilor de sarcin ă cu cca 10 % fa /uni0163ă de valoarea
ini /uni0163ial ă. În celulele fabricate dup ă procedeul Czochralski îmb ătrânire este produs ă de crearea de
compu și complec și cu bor-oxigen.
Celule solare amorfe
Aceste celulea ating un grad avansat de îmb ătrânire de pân ă la 25 % în primul an de
func /uni0163ionare de aceea pentru acest tip de panouri solare în caracteristicile te hnice din documentele
de înso /uni0163ire nu se d ă puterea atins ă la fabrica /uni0163ie ci puterea de dup ă procesul de îmb ătrânire. Ca
urmare acest tip de panouri au caracteristici mai bune la cump ărare decât cele din documente.
Îmb ătrânirea se produce sub ac /uni0163iunea luminii și este rezultatul a șa numitului effect Staebler-
Wronski(SWE). În cadrul acestuia siliciul hidrogenat amorf (a-Si: H) metastabil trece printr-o faz ă
de cre ștere concentra /uni0163iei defectelor cu un ordin de m ărime, paralel cu sc ăderea conductivit ă/uni0163ii și
deplasarea nivelului Fermi c ătre mijlocul distan /uni0163ei dintre banda de valen /uni0163ă și banda de conduc /uni0163ie.
Dup ă cca 1000 ore de expunere la soare, celulele de siliciu amorf ating un grad de sat urare stabil.
Caracteristici tehnice
Parametrii tehnici ai celulelor solare sunt da /uni0163i pentru condi /uni0163ii standard (STC, Standard Test
Conditions).:
• Intensitate luminoas ă de 1000 W/m 2 în zona panoului,
• Temperatura celulei solare constant 25 °C,
• Spectrul luminii AM 1,5 global; DIN EN 61215, IEC 1215, DIN EN 60904, IEC
904.
39 AM 1,5 global indic ă sl ăbirea luminii solare la suprafa /uni0163a p ământului în func /uni0163ie de latitudine datorit ă
parcurgerii unei mase mai mari de aer propor /uni0163ional cu latitudinea (în acest caz se consider ă
latitudinea de 50°). Aceasta corespunde condi /uni0163iilor de var ă din Europa central ă din nordul Italiei
pân ă în centrul Suediei. În iarn ă condi /uni0163iile corespund unor valori de AM 4 pân ă la AM 6. Prin
absorb /uni0163ie atmosferic ă și spectrul luminii ce cade pe panou se deplaseaz ă. Global indic ă faptul c ă
lumina este compus ă atât din lumina difuz ă cât și din cea direct ă.
Este de remarcat c ă în realitate îndeosebi vara la prânz, temperatura celulelor solare (în func /uni0163ie de
pozi /uni0163ie, condi /uni0163ii de vânt etc.) poate atinge 30 pân ă la 60 °C ceea ce are ca urmare o sc ădere a
randamentului. Din acest motiv se ia în calcul un alt parametru, P NOCT care indic ă puterea la
temperatura de func /uni0163ionare normal ă (normal operating cell temperature).
Caracteristica current-tensiune a unei cellule solare, luminat și neluminat
Prescurt ări utilizate:
• SC: Short Circuit – scurtcircuit
• OC: Open Circuit – mers în gol
• MPP: Maximum Power Point – punctul de putere maxim ă
• PR: Performance Ratio Qualitätsfaktor Factor de performan /uni0163ă , indic ă por /uni0163iunea în care
panoul furnizeaz ă curentul la valori nominale.
Caracteristicile unei celule solare sunt:
• Tensiunea de mers în gol U OC (auch V OC )
• Curentul de scurtcircuit I SC
• Tensiunea în punctul optim de func /uni0163ionare U MPP (auch V MPP )
• Curentul în punctual de putere mazim ă IMPP
• Puterea maxim ă estimat ăPMPP
•
• Factor de umplere
• Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei
Randamentul celulei solare la o suprafa /uni0163ă iluminat ă A și intensitate luminoas ă Popt
Celulele solare deci pot ceda o putere de 160 W/ m². Incluse în module puterea pe supraf a /uni0163ă va fi
mai sc ăzut ă pentru c ă între celule și marginea modulului este o distan /uni0163ă .
Randamentul este raportul dintre puterea debitat ă de panou și putere con /uni0163inut ă în lumina incident ă
total ă. Semiconductoare cu zona interzis ă stabil ă utilizeaz ă doar o parte a luminii solare.
Randamentul teoretic maxim ce poate fi atins în acest caz este de 33 %, pe câ nd randamentul
40 teoretic maxim la sistemele cu mai multe benzi interzise care reac /uni0163ioneaz ă la toate lungimile de
und ă a luminii solare este de 85 %.
Material Randament(AM1,5) Durat ă de via /uni0163ă Costuri [4]
Siliciu amorf 5-10 % < 20 ani
Siliciu policristalin 10-15 % 25-30 ani 5 EUR/W
Siliciu monocristalin 15-20 % 25-30 ani 10 EUR/W
Arseniura de galiu (monostrat) 15-20 %
Arseniura de galiu (doua straturi) 20 %
Arseniura de galiu (trei straturi) 25 % (30% la AM0) >20 ani 20-100 EUR/W
Randamentul celulelor solare comerciale este de cca 20 %, iar modulele co nstruite cu acestea ating
un randament de cca 17 %. Recordul pentru celulele fabricate în condi /uni0163ii de laborator este de
24,7 % (University of New South Wales, Australia), din care s-au confec /uni0163ionat panouri cu un
randament de 22 %. Pre /uni0163ul acestor module fabricate prin procedeul de topire zonal ă este de cca 200
Euro pe celul ă la o suprafa /uni0163ă a celulei de 21,6 cm 2, corespunzând unui cost de 5-10 Euro/W.
Sistemele GaAs au costuri de 5 pân ă la 10 ori mai mari.
Îmb ătrânirea conduce la sc ăderea randamentului cu cca 10 % în 25 ani. Fabrican /uni0163ii dau garan /uni0163ii pe
cel pu /uni0163in 80 % din puterea maxim ă în 20 ani.
În spa /uni0163iu constanta solar ă este mai mare decât iluminarea global ă pe p ămînt, totodat ă celulele solare
îmb ătrânesc mai repede. Panourile pentru sateli /uni0163i ating momentan (2005) un randament de 25 % la
o durat ă de via /uni0163ă de 15 ani [5] .
CELULE FOTOVOLTAICE PULVERIZABILE
Materialul plastic incorporeaza prin nanotehnologie primele celule fotovolta ice care pot sa
absoarba lumina infrarosie a soarelui, invizibila ochiului uman. In urma descoperir ii, specialistii
considera ca celulele fotovoltaice ar putea ajunge la randamente de 5 ori mai mari decat azi.
Ca si vopseaua, amestecul poate fi pulverizat pe alte materiale si folosit c a sursa portabila de
electricitate. Un pulover vopsit cu astfel de materiale ar putea aliment a un telefon mobil sau alte
aparate fara fir. O masina cu combustibil hidrogen, vopsita cu acest film, ar putea converti destula
energie in electricitate, pentru a-si reincarca bateria in mod constant.
Cercetatorii isi imagineaza chiar adevarate “ferme solare” din ac est material plastic, construite in
deserturi si producand destula energie pentru a alimenta intreaga planeta.
41 Puterea infrarosie
Celulele fotovoltaice din plastic nu sunt noi. Dar materialele existente nu pot de cat sa absoarba
lumina vizibila a soarelui, in timp ce jumatate din energia solara se gase ste in spectrul vizibil,
cealalta jumatate se afla in spectrul infrarosu.
Noul material, in care cercetatorii au combinat nanoparticule speciale nu mite “puncte cuantum” cu
un polimer, este primul de acest fel, ce poate sa absoarba portiunea infrarosie di n spectrul solar.
Alte variante iau in calcul aplicarea pe acoperisurile cladirilor a unor m ateriale care ar asigura
nevoia de incalzire a locuintei prin conversia energiei luminoase in energie t ermica, precum si
mini-panouri fotovoltaice lipite pe geamuri, care sa asigure astfel ele ctricitate pentru aparatele
electrocasnice.
In ultima instanta, o mare parte din energia radianta a soarelui ar putea f i transformata in
electricitate in “ferme solare”.
In Japonia, cel mai mare producator mondial de energie solara, guvernul se astea pta ca 50% din
energia electrica consumata in zonele rezidentiale sa provina din energ ie solara pana in 2030,
crescand de la 1% azi.
Cel mai mare impediment in acest moment este eficienta costului. L a costul de 25 pana la 50 de
centi pe kilowatt-ora, energia solara e mult mai scumpa decat energi a conventionala. In SUA,
costul mediu este mai mic de 10 centi pe kilowatt-ora.
Viitorul energiei solare este unul optimist: celulele voltaice cu eficie nta ridicata vor reduce costul
energiei electrice produsa cu ajutorul luminii solare, pana la un nivel competiti v.
Sistemele care concentreaza energia solara au fost studiate de unitat ea pentru cercetari in domeniul
energiei solare de la Serviciul Public Arizona (APS). Celulele de concentrare fotovoltaica (PV) sunt
foarte diferite fata de modulele fotovoltaice plate din silicon, care au o eficienta de circa 13%.
Concentratorii PV au capacitati mai mari de producere a energiei, de l a 20 pana la 35 de kW
fiecare, se orienteaza dupa soare in timpul zilei si sunt mult mai potriviti pe ntru constructii de mari
dimensiuni.
In mod normal, modulele solare plate au intreaga suprafata utila acoperita cu ce lule fotovoltaice din
silicon, foarte costisitoare, si sunt asezate intr-o pozitie fixa fata de s oare. In contrast cu acestea,
sistemele Amonix reduc costurile de productie prin introducerea de lentile Fr esnel plate – produse
din plastic si practic necostisitoare – ca intermediare intre celule si Soare. Aceste lentile
concentreaza lumina solara de aproximativ 250 de ori intr-o zona mica a celulei . Prin aceasta
concentrare, suprafata necesara acoperita cu silicon se reduce de aproxima tiv 250 de ori, iar astfel
se inlocuieste siliconul – foarte scump – cu lentile de plastic ieftine.
“Am inregistrat deja un progres in tehnologia concentrarii cu ajutorul PV” , explica Herb Hayden,
coordonator al Programului Solar la APS. “Deja lucram cu celule multij unctionale PV avansate,
care au o eficienta apropiata de 38%, in timp ce o eficienta si mai mare e posibila pe viitor. Telul
nostru e sa instalam sisteme de concentrare PV la 3$ pe Watt, ceea ce se poate intampla curand la
productii de 10 MW pe an. Odata ce atingem acest prag, treptele mai inalte vor f i usor de realizat.”
Scheme de conectare
Schem ă de conectare și schem ă echivalent ă a unei celule solare
Semnul conven /uni0163ional pentru o celul ă solar ă indic ă asem ănător unei diode sau fotodiode prin
interediul unei s ăge /uni0163i sensul curentului pentru conectare. Caracteristica unei celule solare s e
42 deosebe ște totu și de cea a unei fotodiode ideale. Pentru a modela aceste diferen /uni0163e, exist ă mai multe
scheme echivalente.
Schem ă echivalent ă simplificat ă
Schema este compus ă dintr-o surs ă de curent legat ă în paralel cu o diod ă ideal ă. Aceast ă surs ă
produce un curent dependent de intensitatea luminii și este modelat de fotocurentul I Ph . La valoare
curentului total contribuie și curentul prin diod ă ID
.
Schem ă echivalent ă extins ă (Model cu una sau dou ă diode)
Model de celulul ă solar ă cu o diod ă
Schema extins ă /uni0163ine cont de parametrii reali ai elementelor componente care apar în proce sul de
fabrica /uni0163ie. Prin aceasta se încearc ă modelarea cît mai exact ă din punct de vedere electric a celulei
solare.
Fa /uni0163ă de schema echivalent ă simplificat ă la cea extins ă cu o diod ă, schema se întrege ște cu o
rezisten /uni0163ă legat ă în parallel și una legat ă în serie.
• Rezistan /uni0163a în paralel Rp ia în considerare defectele de cristal, impurific ări neomogene și
defecte de material prin care apar curen /uni0163i de pierdere care traverseaz ă jonc /uni0163iunea p-n. La
celule solare bine construite aceast ă rezisten /uni0163ă este relativ mare.
• Cu rezisten /uni0163a în serie Rs se iau în considerare efectele în urma c ărora cre ște rezisten /uni0163a total ă
a elementelor componente. Acestea sunt în principal rezisten /uni0163a semiconductorului,
rezisten /uni0163a contactelor și a leg ăturilor. La celulele solare aceast ă rezisten /uni0163ă trebuie s ă fie cât
se poate de mic ă.
Formula pentru curentul total în acest model este o func /uni0163ie recursiv ă și arat ă astfel:
Model cu dou ă diode cu surs ă cu limitare de tensiune la efectul de avalan șă la tensiune invers ă.
Fa /uni0163ă de cea anterioar ă aceastei scheme i se mai adaug ă o diod ă cu al /uni0163i parametri pentru a eviden /uni0163ia
func /uni0163ionarea în regim de tensiune invers ă. Formulele pentru aceast ă schem ă con /uni0163in referiri la
conductivitatea g b, tensiunea de str ăpungere U b și coeficientul exponen /uni0163ial de avalan șă și arat ă
astfel: n b:
43
Amortizarea energetic ă și eficien /uni0163a energetic ă
Amortizarea energetic ă este momentul în care energia consumat ă pentru fabricarea celulei
fotovoltaice este egalat ă de cea produs ă în timpul exploat ării. Cel mai bine se prezint ă din acest
punct de vedere celulele cu strat sub /uni0163ire. Un panou solar (f ără cadru) cu astfel de celule se
amortizeaz ă în 2-3 ani, Celulele policristaline necesit ă pân ă la amortizare cca 3-5 ani, pe când cele
monocristaline 4-6 ani. Deoarece un sistem cu panouri solare include și supor /uni0163ii de montare,
invertor etc. durata de amortizare energetic ă se m ăre ște cu cca 1 an. [6]
Protec /uni0163ia mediului
În fabricarea de celule solare se utilizeaz ă par /uni0163ial și materiale d ăun ătoare s ănătă/uni0163ii și mediului.
Exemplu în acest sens prezint ă celulele cu strat sub /uni0163ire CdTe și arseniura de galiu și mult
discutatele celule solare de tip CIS și CISG. Produc /uni0163ia în mas ă și utilizarea pe suprafe /uni0163e extinse a
acestora trebuie bine cânt ărit ă. Dar și produc /uni0163ia de celule cu siliciu tradi /uni0163ionale ascunde pericole
pentru mediu. Pentru persoane neavizate aceste riscuri ce sunt legate de proces ul de fabrica /uni0163ie nu
sunt vizibile. Aici intervine cerin /uni0163a de a promova selectiv tehnologiile de fabricare a celulelor
solare ce nu distrug mediul și care pe baza progreselor tehnologice promit avantaje concuren /uni0163iale.
44 CAP.6 SISTEME FOTOVOLTAICE
Fig. 1
6.1. Module solare
Realizarea modulelor solare
Dupa ce pastilele de silicon au fost taiate, se fixeaza contacte pe parte a superioara si inferioara
împreuna cu o banda cositorita. Contactul partii inferioare acopera întreaga suprafata a celulei, în
timp ce contactul partii superioare este în forma de pieptene, permitând lumini i sa cada pe suprafata
de silicon. În final, un învelis anti-reflexie este aplicat partii superioa re. Acesta asigura patrunderea
a cât mai multa lumina pe suprafata de silicon. Ultimul pas este controlul ca litatii.
Asamblarea unui modul
În primul rând se leaga conductoare de contactele celulei solare. Depinzând de putere si tensiune,
ele vor fi legate în serie sau paralel. Siliciul este casant si se rupe usor, d e aceea celulele solare vor
fi puse într-un suport de plastic. Acest plastic nu are voie sa îmbatrâneasca si trebuie sa fie rezistent
la deteriorarea prin raze ultraviolete. De asemenea, sticla acoperitoa re trebuie sa satisfaca anumite
conditii. Sticla, partea din spate a modulului si plasticul vor forma în final o sing ura unitate. Astfel,
celulele nu mai pot fi separate fara a fi distruse. Ca ultim pas, tot modulul es te montat într-o rama de
aluminiu si se fixeaza doza de legatura a modulului.
Acoperirea unui modul
Apar probleme daca, la legarea în serie a celulelor într-un modul, una dintre ele es te acoperita de
exemplu, cu o frunza. Sa analizam cazul cel mai critic: modulul furnizeaza curent acumulatorului.
Celula acoperita devine consumatoare de energie. Celulele ramase libere c analizeaza curentul prin
celula acoperita. Drept rezultat, energia pusa la dispozitie de modul este tra nsformata în caldura de
celula acoperita. Aceasta energie poate distruge celula. Acest inconveni ent poate fi evitat prin
legarea antiparalel a unei diode (dioda bypass). Aceasta nu permite trecere a curentului prin celula
acoperita. Ideal ar fi legarea la fiecare celula a unei diode bypass. În practica, este suficienta legarea
unei diode bypass la fiecare 15-20 celule solare. Aceasta dioda se încorporea za în doza de legatura a
fiecarui modul. De obicei, legarea a 2 diode bypass protejeaza împotriva pericol ului acoperirii
45 celulelor.
Conectarea modulelor
Cablurile de interconectare trebuie sa fie rezistente la raze ultraviol ete si umezeala (apa). Scaderea
tensiunii la invertor nu trebuie sa depaseasca 1 % -3 %. Problema care se pune este , daca
convertorul poate functiona corect si în cazul caderii tensiunii. Cablurile spre i nvertor trebuie
protejate împotriva scurtcircuitului. De obicei se folosesc cabluri solare s peciale simple sau duble.
Problema generala a generatoarelor solare este ca, curentul la scur tcircuit este doar cu 10 % mai
mare decât valoarea nominala. O siguranta normala, în acest caz, nu va fi acti vata si de aceea arcul
electric va putea continua sa arda.
Generatoare solare
Pentru constructia unor sisteme fotovoltaice mai mari, se leaga în serie s au paralel mai multe
module solare, obtinându-se un generator solar. Pentru obtinerea tensiunii alese a si stemului se
leaga mai multe module în serie. Prin legarea în paralel a mai multor s isteme modulare legate în
serie, se poate obtine puterea dorita a sistemului. În figura 2 este prezentat un generator solar. Figura
1.5 Ramele metalice ale modulelor trebuie conectate la sistemul de prot ectie împotriva fulgerelor,
adica la paratraznetul deja existent. Pentru protectia împotriva focului, se folosesc varistoare,
raportate la cea mai ridicata tensiune posibila la functionarea în gol, si m ontate în locatii rezistente
la foc.
Fig. 2
Ramele metalice ale modulelor trebuie conectate la sistemul de prote ctie împotriva fulgerelor, adica
la paratraznetul deja existent. Pentru protectia împotriva focului, se folose sc varistoare, raportate la
cea mai ridicata tensiune posibila la functionarea în gol, si montate în locat ii rezistente la foc.
46 6.2. Sisteme de utilizare a energiei electrice ob /uni0163inute prin efect fotovoltaic
Posibilit ă/uni0163ile de utilizare a energiei electrice ob /uni0163inute prin conversia energiei solare, folosind
efectul fotovoltaic sunt multiple, iar în continuare sunt prezentate câteva ase menea sisteme tehnice
care înglobeaz ă panouri fotovoltaice.
6.2.1. Sistem pentru producerea și utilizarea curentului continuu
În figura 3 este prezentat un sistem de producere și utilizare a curentului continuu cu ajutorul
panourilor fotovoltaice.
Fig. 3. Sistem cu panou fotovoltaic pentru producerea curentului continuu
Acest tip de aplica /uni0163ie poate s ă permit ă de exemplu asigurarea iluminatului electric, cu becuri de
curent continuu, în imobile situate în zone izolate și neelectrificate.
Se observ ă c ă panoul fotovoltaic nu este singurul component al sistemului. Deoarece momentul î n
care este nevoie de energie electric ă, nu coincide cu cel în care este prezent ă radia /uni0163ia solar ă, energia
electric ă furnizat ă de panou este acumulat ă într-una sau mai multe baterii pentru a fi utilizat ă la
nevoie. Între panoul fotovoltaic și baterie este intercalat un regulator de înc ărcare deoarece
parametrii curentului electric la ie șirea din panou sunt variabili, în func /uni0163ie cel pu /uni0163in de intensitatea
radia /uni0163iei solare, iar parametrii curentului electric utilizat la înc ărcarea bateriei trebuie s ă fie
constan /uni0163i.
Consumatorii alimenta /uni0163i cu curent continuu, sunt conecta /uni0163i tot la bornele de ie șire ale ale
regulatorului, pentru a fi alimenta /uni0163i cu curent electric având parametrii constan /uni0163i.
6.2.2. Sistem pentru producerea simultan ă a curentului continuu și altenativ
În figura 4 este prezentat un sistem de producere și utilizare simultan ă a curentului continuu și
alternativ cu ajutorul panourilor fotovoltaice.
47
Fig. 4. Sistem cu panouri fotovoltaice pentru producerea simultan ă a curentului continuu și
alternativ
Având în vedere c ă un asemenea sistem are nevoie de o putere electric ă mai mare, specific ă de
regul ă consumatorilor de curent continuu, este nevoie de utilizarea unui num ăr mai mare de panouri
fotovoltaice, iar num ărul bateriilor este de asemenea mai mare, pentru ca sistemul s ă poat ă asigura
puterea electric ă maxim ă, pentru un timp cât mai lung, înainte ca bateria s ă se descarce.
Trebuie men /uni0163ionat ă prezen /uni0163a obligatorie într-un asemenea sistem a unui echipament denumit
invertor, care transform ă curentul continuu în curent alternativ.
6.2.3. Sistem fotovoltaic hibrid
În figura 5. este prezentat un sistem hibrid pentru producerea și utilizarea simultan ă a curentului
continuu și alternativ cu ajutorul panourilor fotovoltaice.
48
Fig.5. Sistem hibrid cu panouri fotovoltaice pentru producerea simultan ă a curentului continuu și
alternativ
Fa /uni0163ă de sistemul prezentat anterior, acest sistem hibrid are în componen /uni0163ă și un generator electric
ac /uni0163ionat de un motor cu ardere intern ă de tip Diesel. Acest generator, care poate s ă produc ă atât
curent continuu cât și curent alternativ, are rolul de a asigura puterea electric ă necesar ă în
perioadele de vârf de sarcin ă, sau în perioadele în care radia /uni0163ia solar ă nu este suficient de intens ă.
6.2.4. Sistem fotovoltaic racordat la re /uni0163ea
În figura 6 este prezentat un sistem pentru producerea și utilizarea curentului alternativ cu ajutorul
panourilor fotovoltaice, racordat la re /uni0163eaua local ă de alimentare cu energie electric ă.
49
Fig. 6. Sistem fotovoltaic pentru producerea curentului electric alternativ, r acordat la re /uni0163ea
Un asemenea sistem pentru producerea curentului electric alternativ, cu a jutorul panourilor
fotovoltaice, permite utilizarea direct ă a curentului electric produs de sistemul fotovoltaic, dar și
furnizarea acestuia în re /uni0163eaua local ă de alimentare cu energie electric ă, acest sistem fiind furnizor
de energie electric ă. Consumatorii prev ăzuti cu un asemenea sistem de alimentare cu energie
electric ă, trebuie s ă fie prev ăzuti cu câte un dispozitiv de m ăsur ă care s ă contorizeze energia
electric ă furnizat ă în re /uni0163ea, dar și energie electric ă absorbit ă din re /uni0163ea.
De regul ă, în /uni0163ă rile în care se încurajea ă utilizarea energiilor regenerabile, cum este Germania de
exemplu, pre /uni0163ul cu care este cump ărat ă energia electric ă furnizat ă de acest sistem este mult mai
mare decât pre /uni0163ul de vânzare a energiei electrice.
50
CAP.7. ALIMENTAREA SERVICIILOR INTERNE ALE UNEI STATII UTILIA ND
PANOURI CU CELULE FOTOVOLTAICE. STATIA 400/220/110 kV BRAZI VEST
7.1. Generalit ăti ptivind serviciile interne. Schema monofilar ă de alimemntare a serviciilor
interne ale statiei
ITI – Panouri Servicii Interne c.a. statie 400/220kV BRAZI VEST
I. Domeniul de aplicare
Prezenta instructiune descrie “Panouri Servicii Interne 0,4kV din statia 400/220kV Brazi Vest”.
II. Generalitati
Serviciile Interne 0,4kV ale statiei 400/220kV Brazi Vest sunt alimentate din 2(doua) posturi de
transformare: PT1 20/0,4kV–T11 630kVA si PT2 6/0,4kV–T12 630kVA; iar in caz ul disparitiei
tensiunii din sistem serviciile interne sunt alimentate de la grupul electrogen Diesel de 500kVA
(400kW). In curs de realizare se mai afla o legatura de ajutor intre serviciile interne 0,4kV statie
110kV si serviciile interne statie 400/220kV, cu 2 cable in paralel t ip CYAbY3×150+70mmp, ce
fac legatura intere panoul 8PSIca (unde se va monta un intrerupat or automat tripolar debrosabil de
500A – Q102) si dulapul =NE01+B05 (unde se va monta in partea din spate un intrerupator
automat tripolar debrosabil de 500A – Q280).
Postrile de transformare PT1 si PT2 sunt realizate in anvelopa metalica din Al, si cuprind celulele
de MT, transformatorii, echipamentele de JT si contorii electronic i pentru stabilirea consumului de
energie electrica pe serviciile interne 0,4kV.
Legatura de la trafo servicii interne T11 pe partea de 0,4kV p ana la dulapul =NE01+B02
intrerupatorul automat Q101 – 1250A Sectia 1 – 0,4kV se face cu 3 cable tip
CYAbY3×185+95mmp, iar de la trafo servicii interne T12 pana la dulapul =NE01+B04
intrerupatorul automat Q101 – 1250A sectia 2 – 0,4kV se face tot cu 3 cabl e tip
CYAbY3×185+95mmp. Legaturra de la grupul electrogen intrerupatorul automa t NS 800 Q201
pana la dulapurile de servicii interne, se face cu 2 cable legat e in paralel tip CYAbY-
F3×240+120mmp pina la secta 1- 0,4kV dulapul =NE01+B03, intrerupatorul automat tripolar Q104
si sectia 2-0,4kV acelas dulap, intrerupatorul automat tripolar Q105.
III Descriere Servicii Interne 0,4kV
Bara de 0,4kV de la Serviciile Interne este simpla sectionata prin cupla longitudinala.
Serviciile Interrne de c.a. sunt realizate din 6(sase) dulapuri =NE01+B01÷=NE01+B06, amplasate
in corpul nou de comanda al statiei 400/220kV, in camera de SIca, care au urmatoar ea destinatie:
sectia 1 – 0,4kV:
– dulapul =NE01+B01 alimenteaza radial consumatorii vitali;
– dulapul =NE01+B02 alimenteaza radial consumatorii vitali, nevitali prin intrerupator ul
tripolar automat Q106, soseste alimentarea 0,4kV de la T11 20/0,4kV 630kVA la
intrerupatorul Q101, este realizata masura tensiunii si curentului pe faze pe T11 si
contorizarea energiei electrice active;
– dulapul =NE01+B03 de cupla 0,4kV cu intrerupatorul Q103, alimenteaza radia l
consumatorii vitali, soseste alimentarea de la grupul electro gen la cele doua sectii de bare
(sectia 1 la intrerupatorul Q104 si sectia 2 la intrerupatorul Q 105) si este realizata masura
tensiunii pe cele doua sectii de bare, masura tensiunii si curentului pe faze grup electrogen
Diesel;
sectia 2 – 0,4kV:
– dulapul =NE01+B04 alimenteaza radial consumatorii vitali, nevitali prin intrerupator ul
tripolar automat Q107, soseste alimentarea 0,4kV de la T12 6/0,4kV 630kV A la
intrerupatorul Q102, este realizata masura tensiunii si curentului pe faze pe T12 si
contorizarea energiei electrice active;
51 – dulapul =NE01+B05 alimenteaza radial consumatorii vitali;
– dulapul =NE01+B06 cuprinde numai instalatia de automatizare AAR 0,4kV c are este
realizata din doua parti astfel:
/uni25CF “AAR pricipal” care este pus în func /uni0163iune prin intermediul comutatorului cu came S501 (alegere
regim AAR principal) cu urm ătoarele pozi /uni0163ii:
1 – Selectare de la distanta regim AAR și comand ă manual ă;
2 – AAR scos din func /uni0163iune și comand ă manual ă local ă;
3 – AAR T11 → T12 (T11 în func /uni0163iune și T12 în rezerv ă cald ă, cupla închis ă);
4 – AAR T12 → T11 (T12 în func /uni0163iune și T11 în rezerv ă cald ă, cupla închis ă);
5 – AAR cupl ă 0,4kV (T11 și T12 în func /uni0163iune, cupla deschis ă).
/uni25CF „AAR Diesel” care este pus în func /uni0163iune prin intermediul comutatorului cu came S502 (alegere
regim AAR – Diesel) cu urm ătoarele pozi /uni0163ii:
1 – Selectare de la distan /uni0163ă regim AAR Diesel și comanda manual ă;
2 – AAR Diesel scos din func /uni0163iune și comanda manual ă local ă;
3 – AAR Diesel în func /uni0163iune.
Regimurile susmen /uni0163ionate se pot selecta local, prin comutatoarele S501, S502 și de la distan /uni0163ă ,
din camera de comand ă a sta /uni0163iei, prin calculatorul sistemului local de conducere HMI 1,2 sau de l a
dispecer.
La realizarea celor dou ă instala /uni0163ii de AAR s-au avut în vedere urm ătoarele:
– cele trei surse de alimentare nu pot fi puse în paralel;
– schimbarea regimurilor de AAR, atât local cât și de la distan /uni0163ă se efectueaz ă numai cu
scoaterea din func /uni0163iune a instala /uni0163iei (ca o prim ă manevr ă) și realizarea schemei primare
corespunz ătoare noului regim;
– comanda voit ă (închidere/deschidere) a întreruptoarelor (Q101 ÷ Q107) și pornire/oprire grup
Diesel se face numai cu scoaterea din func /uni0163iune a ambelor instala /uni0163ii de AAR;
– AAR Diesel pe o singur ă sec /uni0163ie de bare (cealalt ă fiind indisponibil ă) se face numai cu
debro șarea întreruptorului cuplei;
– întreruptoarele Q104 și Q105 nu pot fi închise simultan, fiind interblocate electric;
– schema nu ac /uni0163ioneaz ă (se blocheaza) în cazul func /uni0163ion ării protec /uni0163iilor proprii ale întreruptoarelor
implicate în ac /uni0163iunea AAR și nici la deschiderea întreruptoarelor care alimenteaz ă releele de
sesizare a prezen /uni0163ei / lipsei de tensiune;
– toate regimurile sunt reversibile, la revenirea tensiunii pe sursa normal ă de alimentare (baza),
instala /uni0163ia de AAR asigur ă restabilirea schemei primare normale de func /uni0163ionare.
/uni25AA In afara de dulapurile mentionate mai sus, in camera dulapurilor de protectie elemente de 400kV
si 220kV, se afla amplasat un dulap de SIca folosit pentru utilitat ile in c.a. =NK03+B01 – CA
alimentat atat din sectia I – 0,4kV =NE01+B02, cat si din sectia II -0,4kV =NE01+B04, prin
separatoare de interior cu In=80A interblocate mecanic pentru a nu se putea face cupla prin
intermediul acestora.
Functiile asigurate de Serviciile Interne c.a.:
– transferul energiei electrice de la transformatoarele de S ervicii Interne T11 20/0,4kV
630kVA; T12 6/0,4kV 630kVA si de la grupul electrogen Diesel 500kVA, la
consumatorii de JT;
– protectia echipamentelor de JT, precum si a cablurilor de sosire si de plecar e;
– masura energiei electrice active, masura locala si trans mitere la distanta valori ale
tensiune de JT, transmitere la distanta a starilor elementelor de comutati e.
52 IV CONTINUTUL INSTRUCTIUNII
Alimentarea consumatortilor de curent alternativ se face radia l din dulapurile de SIca =NE01+B01
÷ =NE01+B05 si dulapul de utilitati =NK03+B01-CA, prin intrerupatoare a utomate dupa cum
urmeaza:
Dulap SIca =NE01+B01 Sectia 1 – 0,4kV:
/uni25CF intrerupatoare automate tripolare
– Q141 – LEA 220kV Targoviste 1 alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q142 – LEA 220kV Targoviste 2 alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q143 – LEA 220kV Teleajen alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q144 – LEA 220kV Fundeni 2 alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q145 – LEA 220kV Fundeni 1 alm. 1 Iu/It=160/50A
– Q146 – Cupla 220kV alim. 1 Iu/It=160/50A;
– Q147 – AT1 – 220kV alim. 1 Iu/It=160/50A;
– Q148 – AT2 – 220kV alim. 1 Iu/It=160/50A;
– Q149 – AT3 – 220kV alim. 1 Iu/It=160/50A;
– Q150, Q154, Q156 – Rezerve Iu/It=160/50A;
– Q151 – AT1 – 220kV Racire alim. 1 Iu/It=160/160A;
– Q152 – AT2 – 220kV Racire alim. 1 Iu/It=160/160A;
– Q153 – Rezerva Iu/It = 160/100A;
– Q158 – AT1 – 220kV Reglaj In/It = 25/25A;
– Q159 – Rezerva In/It = 25/25A
/uni25CF intrerupatoare automate monopolare
– Q155 – Cutii conexiuni TT – 220kV In/It = 16/16A;
– Q157 – Rezerva In/It = 16/16A;
Dulap SIca =NE01+B02 Sectia 1 – 0,4kV:
/uni25CF intrerupatoare automate tripolare
– Q101 – Trafo S.P. – T11 20/0,4kV Iu/It = 1250/1000A (cu motor de armare);
– Q106 – Consumatori nevitali Sectia 1 c.a. Iu/It = 320/320A (cu motor de armare);
– Q130 – Prize, iluminat bloc c-da si iluminat exterior Iu/It = 160/100A;
– Q131 – Rezerva Iu/It = 160/100A;
– Q132 – Rezerva Iu/It = 160/63A;
– Q111 – AT3 – 400kV alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q112 – LEA 400kV Darste alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q113 – Cupla 400kV alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q114 – LEA 400kV Domnesti alim. 1 Iu/It = 160/50A;
– Q115, Q116, Q117 – Rezerve Iu/It = 160/50A;
– Q118 – AT3 – 400kV Racire alim. 1 Iu/It = 160/100A;
– Q119 – AT3 – 400kV Reglaj In/It = 25/25A;
– Q120 – Rezerva Iu/It = 160/160A;
– Q121 – Redresor nr. 1 – 220V Iu/It = 160/160A;
– Q122 – Dulap alimentare 1 camera c-da +NK03+B01-CA Iu/It = 160/50A;
– Q129 – Conditionare bloc c-da si iluminat perimetral Iu/It = 160/63A;
– Q133 – Rezerva Iu/It = 160/100A;
– Q136, Q137 – Rezerve Iu/It = 160/63A;
53 – Q172 – Masura tensiunii T11 (contor, voltmetru, traductoare putere activa si tensiune) , In/It
= 10/10A;
– Q175 – AAR 0,4kV prezenta tensiune T11 In/It = 10/10A.
/uni25CF intrerupatoare automate monopolare
– Q123 – PT1 – Actionare si incalzire In/It = 25/25A;
– Q124 – PT2 – Actionare si incalzire In/It = 25/25A;
– Q125 –Bucla utilitati dulapuri Baterie 1 =NK01+B01 (corpuri de iluminat , rezistente
incalzire, prize monopolare dulapuri) In/It = 16/16A;
– Q126, Q135 – Rezerve In/It = 16/16A;
– Q127 – Echipamente antiefractie In/It = 16/16A;
– Q128 – Echipamente antiefractie In/It = 16/16A;
– Q134 – Rezerva In/It = 25/25A;
– Q138 – Redresor Diesel In/It = 16/16A.
/uni25CF alte aparte
– S651 – Comutator voltmetric “Masura tensiunii T11” pe faze si intre faze;
– P201 – Voltmetru 0-400V “Tensiune 0,4kV trafoT11”
– P101, P102, P103 – Ampermetre 0-1kA “fazele L1, L2, L3 tafo T11”;
– P501 – Contor energie activa Sectia 1 c.a. SAE 13000 ABB;
– S101 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q101 – T11”;
– S201 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q101 – T11”;
– H301 – Lampa “Deconectare prin protectie Q101 – T11”;
– S106 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q106 consumatori nevitali S-1”;
– S206 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q106 consumatori nevitali S-1”;
– H306 – Lampa “Deconectare prin protectie Q106 consumatori nevitali S-1”;
– U601, U602, U603 – Traductoare tensiune tip CC-U/V (tensiunea de faza – T11);
– U613 – Traductor putere activa VUW2.0 – T11;
– T101, T102, T103 – Reductori de curent de trecere 1000/5A.
Dulap SIca =NE01+B03 Cupla 0,4kV:
/uni25CF intrerupatoare automate tripolare
– Q103 – Cupla Sectia 1-2 Iu/It = 1250/1000A (cu motor de armare);
– Q104 – Alimentare Sectia 1 de la grupul Diesel Iu/It = 800/800A;
– Q105 – Alimentare Sectia 2 de la grupul Diesel Iu/It = 800/800A;
– Q139 – Redresor nr. 3 – 220V Iu/It = 160/160A;
– Q171 – Masura bare Sectia 1 ( voltmetru, traductoare tensiune si frecventa), In/ It = 10/10A;
– Q174 – AAR 0,4kV supraveghere tensiune bare Sectia 1 In/It = 10/10A;
– Q239 – Rezerva Iu/It = 160/160A;
– Q271 – Masura bare Sectia 2 ( voltmetru, traductoare tensiune si frecventa), In/ It = 10/10A;
– Q274 – AAR 0,4kV supraveghere tensiune bare Sectia 2 In/It = 10/10A;
/uni25CF intrerupator automat monopolar
– Q173 – Alimentare voltmetru grup Diesel In/It = 10/10A;
/uni25CF alte aparte
– S652 – Comutator voltmetric “Masura tensiuni Sectia 1 c.a.” pe faze si intre faz e;
– P202 – Voltmetru 0-400V “Tensiune 0,4kV Sectia 1”
– S654 – Comutator voltmetric “Masura tensiuni Sectia 2 c.a.” pe faze si intre faz e;
– P204 – Voltmetru 0-400V “Tensiune 0,4kV Sectia 1”
54 – P104, P105, P106 – Ampermetre 0-800A “fazele L1, L2, L3 grup Diesel”;
– P205 – Voltmetru 0-400V “Tensiune 0,4kV grup Diesel”
– S103 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q103 – cupla 0,4kV”;
– S203 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q103 – cupla 0,4kV”;
– H303 – Lampa “Deconectare prin protectie Q103 – cupla 0,4kV”;
– S104 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q104 – grup Diesel Sectia 1”;
– S204 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q104 – grup Diesel Sectia 1”;
– H304 – Lampa “Deconectare prin protectie Q104 – grup Diesel Sectia 1”;
– S105 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q105 – grup Diesel Sectia 2”;
– S205 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q105 – grup Diesel Sectia 2”;
– H305 – Lampa “Deconectare prin protectie Q105 – grup Diesel Sectia 2”;
– H301 – Indicator de pozitie pentru intrerupatorul Q201 – grup Diesel;
– U604, U605, U606 – Traductoare tensiune tip CC-U/V (tensiunea de faza – Sectia 1);
– U614 – Traductor de frecventa tip FU2.0 Sectia 1;
– U616 – Traductor de frecventa tip FU2.0 Sectia 2;
– U610, U611, U612 – Traductoare tensiune tip CC-U/V (tensiunea de faza – Sectia 2);
Dulap SIca =NE01+B04 Sectia 2 – 0,4kV:
/uni25CF intrerupatoare automate tripolare
– Q102 – Trafo S.P. – T12 6/0,4kV Iu/It = 1250/1000A (cu motor de armare);
– Q107 – Consumatori nevitali Sectia 2 c.a. Iu/It = 320/320A (cu motor de armare);
– Q230 – Centrala termica Iu/It = 160/100A;
– Q231, Q232 – Rezerva Iu/It = 160/160A;
– Q211 – AT3 – 400kV alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q212 – LEA 400kV Darste alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q213 – Cupla 400kV alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q214 – LEA 400kV Domnesti alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q215, Q216, Q217 – Rezerve Iu/It = 160/50A;
– Q218 – AT3 – 400kV Racire alim. 2 Iu/It = 160/100A;
– Q219 – Rezerva In/It = 25/25A;
– Q220 – Rezerva Iu/It = 160/63A;
– Q221 – Redresor nr. 2 – 220V Iu/It = 160/100A;
– Q222 – Dulap alimentare 2 camera c-da +NK03+B01-CA Iu/It = 160/63A;
– Q229 – Conditionare bloc c-da si iluminat perimetral Iu/It = 160/50A;
– Q233 – Rezerva Iu/It = 160/63A;
– Q236 – Rezerva Iu/It = 160/50A;
– Q237 – Rezerva Iu/It = 160/100A;
– Q272 – Masura tensiunii T12 (contor, voltmetru, traductoare putere activa si tensiune) , In/It
= 10/10A;
– Q275 – AAR 0,4kV prezenta tensiune T12 In/It = 10/10A.
/uni25CF intrerupatoare automate monopolare
– Q223 – PT1 – Actionare si incalzire In/It = 25/25A;
– Q224 – PT2 – Actionare si incalzire In/It = 25/25A;
– Q225 –Bucla utilitati dulapuri Baterie 2 =NK02+B01 (corpuri de iluminat , rezistente
incalzire, prize monopolare dulapuri) In/It = 16/16A;
55 – Q226 – Bucla utilitati c.a. (corpuri de iluminat, rezistente incal zire, prize monopolare
dulapuri) In/It = 16/16A;
– Q227 – Echipamente antiefractie In/It = 16/16A;
– Q228 – Echipamente antiefractie In/It = 16/16A;
– Q234 – Rezerva In/It = 25/25A;
– Q235, Q238 – Rezerve In/It = 16/16A;
/uni25CF alte aparte
– S653 – Comutator voltmetric “Masura tensiunii T12” pe faze si intre faze;
– P203 – Voltmetru 0-400V “Tensiune 0,4kV trafoT12”
– P107, P108, P109 – Ampermetre 0-1kA “fazele L1, L2, L3 tafo T12”;
– P502 – Contor energie activa Sectia 2 c.a. SAE 13000 ABB;
– S102 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q102 – T12”;
– S202 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q102 – T12”;
– H302 – Lampa “Deconectare prin protectie Q102 – T12”;
– S107 – Buton cu lampa verde “Deconectare locala Q107 consumatori nevitali S-2”;
– S207 – Buton cu lampa rosie “Conectare locala Q107 consumatori nevitali S-2”;
– H307 – Lampa “Deconectare prin protectie Q107 consumatori nevitali S-2”;
– U607, U608, U609 – Traductoare tensiune tip CC-U/V (tensiunea de faza – T12);
– U615 – Traductor putere activa VUW2.0 – T12;
– T107, T108, T109 – Reductori de curent de trecere 1000/5A.
Dulap SIca =NE01+B05 Sectia 2 – 0,4kV:
/uni25CF intrerupatoare automate tripolare
– Q241 – LEA 220kV Targoviste 1 alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q242 – LEA 220kV Targoviste 2 alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q243 – LEA 220kV Teleajen alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q244 – LEA 220kV Fundeni 2 alim. 2 Iu/It = 160/50A;
– Q245 – LEA 220kV Fundeni 1 alm. 2 Iu/It=160/50A
– Q246 – Cupla 220kV alim. 2 Iu/It=160/50A;
– Q247 – AT1 – 220kV alim. 2 Iu/It=160/50A;
– Q248 – AT2 – 220kV alim. 2 Iu/It=160/50A;
– Q249 – AT3 – 220kV alim. 2 Iu/It=160/50A;
– Q250, Q254, Q256 – Rezerve Iu/It=160/50A;
– Q251 – AT1 – 220kV Racire alim. 2 Iu/It=160/160A;
– Q252 – AT2 – 220kV Racire alim. 2 Iu/It=160/160A;
– Q253 – Alimentare priza trifazica platforma GIS Iu/It = 160/100A;
– Q258 – AT2 – 220kV Reglaj In/It = 25/25A;
– Q259 – Rezerva In/It = 25/25A
/uni25CF intrerupatoare automate monopolare
– Q255, Q257 – Rezerve In/It = 16/16A;
Dulap Utilitati c.a. =NK03+B01 – CA:
/uni25CF intrerupatoar automat tripolar si separatoare tripolare
– Q371 – Monitorizare tensiune bara c.a. In/It = 10/10A;
– Q431 – Separator tripolar In = 80A “Alimentare de la Sectia 1c.a. =NE01+B02”;
– Q432 – Separator tripolar In = 80A “Alimentare de la Sectia 1 c .a. =NE01+B02”
(Q432 este interblocat mecanic cu Q431);
56 /uni25CF intrerupatoare automate monopolare
– Q311 – =C02+R01/AT3 400kV Comanda si protectie gr. 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q312 – =C02+R11/AT3 220kV Comanda si protectie gr. 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q313 – =C02+R02/AT3 400kV Protectie gr. 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q314 – =C03+R01/LEA 400kV Darste Comanda si protectie gr. 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q315 – =C03+R02/LEA 400kV Darste Protectie gr. 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q316 – =C04+R01/Cupla 400kV Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/16A;
– Q317 – =C05+R01/LEA 400kV Domnesti Comanda si protectie gr. 1 Utili tati In/It =
16/16A;
– Q318 – =C05+R02/LEA 400kV Domnesti Protectie gr. 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q319 – =C00+BB1/PDB + DRRI (1) 400kV In/It = 16/16A;
– Q320 – =C00+BB2/PDB + DRRI (2) 400kV In/It = 16/16A;
– Q321 – =C01/Rezerva 400kV gr.1 In/It = 16/16A;
– Q322 – =C01/Rezerva 400kV gr.2 In/It = 16/16A;
– Q323 – =C06/Rezerva 400kV gr.1 In/It = 16/16A;
– Q324 – =C06/Rezerva 400kV gr.2 In/It = 16/16A;
– Q325 – =C07/Rezerva 400kV gr.1 In/It = 16/16A;
– Q326 – =C07/Rezerva 400kV gr.2 In/It = 16/16A;
– Q327 – =D01+R01/LEA 220kV Targoviste 1 Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/ 16A;
– Q328 – =D02+R01/LEA 220kV Targoviste 2 Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/ 16A;
– Q329 – =D03+R01/LEA 220kV Teleajen Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/16A ;
– Q330 – =D04+R01/LEA 220kV Fundeni 2 Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/16A;
– Q331 – =D05+R01/LEA 220kV Fundeni 1 Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/16A;
– Q332 – =D06+R01/Cupla 220kV Comanda si protectie Utilitati In/It = 16/16A;
– Q333 – =D07+R01/AT1 220/110kV Comanda si protectie gr. 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q334 – =D07+R01/AT1 220/110kV Protectie gr. 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q335 – =D08+R01/AT2 220/110kV Comanda si protectie gr. 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q336 – =D08+R02/AT2 220/110kV Protectie gr. 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q337 – =D00+BB1/PDB + DRRI (1) 220kV Utilitati In/It = 16/16A;
– Q338 – =D00+BB2/PDB + DRRI (2) 220kV Utilitati In/It = 16/16A;
– Q339 – =D11/Rezerva 220kV In/It = 16/16A;
– Q340 – =Z00+C01/Semknalizari generale Utilitati In/It = 16/16A;
– Q341 – =C00+TF/Contoare 400kV Utilitati In/It = 16/16A;
– Q342 – =D00+TF/Contoare 220kV Utilitati In/It = 16/16A;
– Q343 – =Y00+RT01/RTU Utilitati In/It = 16/16A;
– Q344 – =X01+C01/Sistem de conducere Server 1 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q345 – =X01+C01/Sistem de conducere Server 2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q346 – =X01+O01/Sistem de conducere Pupitru 3 In/It = 16/16A;
– Q347 – =X01+U01/Pupitru Protectii In/It = 16/16A;
– Q348 – =X01+U02/Pupitru Contorizare In/It = 16/16A;
– Q349 – =X01+O02/Sistem de conducere Pupitru 2 In/It = 16/16A;
– Q350 – =Z00+C02/Monitorizare AT1/AT2/AT3 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q351 – =Z01+C03/Conducere celule 110kV AT1 si AT2 Utilitati In/It = 16/16A;
– Q352 – Rezerva /(Monitorizare AT4) Utilitati In/It = 16/16A;
57 – Q353 – =C03+R20/Teleprotectii LEA 400kV Darste In/It = 16/16A;
– Q354 – =C05+R20/Teleprotectii LEA 400kV Domnesti In/It = 16/16A;
– Q355 – =C06+R20/Rezerva Teleprotectii In/It = 16/16A;
– Q356- =C07+R20/Rezerva Teleprotectii In/It = 16/16A;
– Q357 – =D01+R20/Teleprotectii 220kV Targoviste 1,2 In/It = 16/16A;
– Q358 – =D03+R20/Teleprotectii 220kV Teleajen In/It = 16/16A;
– Q359 – =D04+R30/Teleprotectii 220kV Fundeni 2 In/It = 16/16A;
– Q360 – =D05+R30/Teleprotectii 220kV Targoviste 1 In/It = 16/16A;
– Q361 – =D11+R20/Rezerva Teleprotectii 220kV In/It = 16/16A;
– Q362 – Utilitati dulap =NK03+B01 – CA (corp de iluminat, rezistenta inc alzire, priza
monopolara) In/It = 16/16A;
– Q363 – =C01/Rezerva 400kV In/It = 16/16A;
– Q364, Q365, Q366, Q367, Q368 – Rezerve In/It = 16/16A;
/uni25CF alte aparte
– K703 – Releu minimal de tensiune tip CM-PBM “Supraveghere tensiune 400/230Vca”
♦ La punctul central de comanda HMI1,2 se transmit masuri, semnalizari de la dulapurile de
Servicii Interne 0,4kV iar de la acestea se transmit comen zi de conectare si deconectare
intrerupatoare in felul urmator :
– Grup Diesel – tensiune intre fazele R-S;
– Grup Diesel – frecventa;
– Grup diesel – curent faza R;
– Grup diesel – curent faza S;
– Grup diesel – curent faza T;
– Statie 400kV – Declansare automate c.a. partea de control protectie – Alarm a generala;
– Statie 220kV – Declansare automate c.a. partea de control protectie – Alarm a generala;
– Lipsa tensiune c.a. – Alti consumatori – Alarma generala;
– Lipsa tensiune c.a. relee de minima tensiune bara 1, 2;
– Declansare automat tensiune bara 0,4kV;
– Intrerupator Q201 grup Diesel conectat;
– Intrerupator Q201 grup Diesel deconectat;
– Intrerupator Q201 grup Diesel declansat;
– T11- intrerupator 0,4kV Q101 conectat;
– T11- intrerupator 0,4kV Q101 deconectat;
– T11- intrerupator 0,4kV Q101 declansat;
– T12- intrerupator 0,4kV Q102 conectat;
– T12- intrerupator 0,4kV Q102 deconectat;
– T12- intrerupator 0,4kV Q102 declansat;
– Intrerupator cupla 0,4kV Q103 conectat;
– Intrerupator cupla 0,4kV Q103 deconectat;
– Intrerupator cupla 0,4kV Q103 declansat;
– Grup Diesel – conectat la bara 1;
– Grup Diesel – deconectat la bara 1;
– Grup Diesel – declansat la bara 1;
– Grup Diesel – conectat la bara 2;
– Grup Diesel – deconectatla bara 2;
58 – Grup Diesel – declansat la bara 2;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 1 Q106 conectat;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 1 Q106 deconectat;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 1 Q106 declansat;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 2 Q107 conectat;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 2 Q107 deconectat;
– Consumatori nevitali – intrerupator bara 2 Q107 declansat;
– T11 – intrerupator 0,4kV Q101 comanda deconectare;
– T11 – intrerupator 0,4kV Q101 comanda conectare;
– T12 – intrerupator 0,4kV Q102 comanda deconectare;
– T12 – intrerupator 0,4kV Q102 comanda conectare;
– Cupla 0,4kV Q103 – comanda deconectare;
– Cupla 0,4kV Q103 – comanda conectare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q104 bara 1 – comanda deconectare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q104 bara 1 – comanda conectare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q105 bara 2 – comanda deconectare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q105 bara 2 – comanda conectare;
– Consumatori nevitali sectia 1 c.a. Q106 – comanda declansare;
– Consumatori nevitali sectia 1 c.a. Q106 – comanda anclansare;
– Consumatori nevitali sectia 2 c.a. Q107 – comanda declansare;
– Consumatori nevitali sectia 2 c.a. Q107 – comanda anclansare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q201 – comanda deconectare;
– Grup Diesel intrerupator 0,4kV Q201 – comanda conectare;
– Automate c.a. Q111÷Q117 S.B.1 alimentare panouri statie 400kV – declans ate (semnal
general);
– Automate c.a. Q118, Q119 S.B.1 alimentare servicii proprii AT3 – declansate;
– Automat c.a. Q120 S.B.1 alimentare servicii proprii AT4 – declansat;
– Automat c.a. Q121 S.B.1 redresor 1 – declansat;
– Automat c.a. Q122 S.B.1 alimentare panou cc/ca =NK03+B01 – declansat;
– Automate c.a. Q123, Q124 S.B.1 alimentare post trafo 20kV si/sau 6kV – de clansate
(semnal general);
– Automate c.a. Q125÷Q138, Q171, Q172, Q173 S.B.1 alimentare statie 400kV –
declansate (semnal general);
– Automat c.a. Q139 S.B.1 redresor 3– declansat;
– Automate c.a. Q141÷Q150 S.B.1 alimentare panouri camera c-da statie 220k V –
declansate (semnal general);
– Automat c.a. Q151 S.B.1 alimentare servicii proprii AT1 – declansat;
– Automat c.a. Q152 S.B.1 alimentare servicii proprii AT2 – declansat;
– Automate c.a. Q153÷Q157 S.B.1 alimentare cutii de conexiuni si alti cons umatori –
declansate (semnal general);
– Panou de contorizre a energiei 1 =C00+TF – Lipsa tensiune c.a.;
– Panou de contorizre a energiei 2 =D00+TF – Lipsa tensiune c.a.;
– DAC2- Lipsa tensiune c.a. panou =X01+C02;
– Automate c.a. Q211÷Q217 S.B.2 alimentare panouri statie 400kV – declans ate (semnal
general);
59 – Automate c.a. Q218, Q219 S.B.2 alimentare servicii proprii AT3 – declansate;
– Automat c.a. Q220 S.B.2 alimentare servicii proprii AT4 – declansat;
– Automat c.a. Q221 S.B.2 redresor 2 – declansat;
– Automat c.a. Q222 S.B.2 alimentare panou cc/ca =NK03+B01 – declansat;
– Automate c.a. Q223, Q224 S.B.1 alimentare post trafo 20kV si/sau 6kV – de clansate
(semnal general);
– Automate c.a. Q225÷Q239, Q271, Q272 S.B.2 alimentare diversi consumatori –
declansate (semnal general);
– Automate c.a. Q241÷Q250 S.B.2 alimentare panouri camera c-da statie 220k V –
declansate (semnal general);
– Automat c.a. Q251 S.B.2 alimentare servicii proprii AT1 – declansat;
– Automat c.a. Q252 S.B.2 alimentare servicii proprii AT2 – declansat;
– Automate c.a. Q253÷Q257 S.B.2 alimentare cutii de conexiuni si alti cons umatori –
declansate (semnal general);
– Sectia Bara 1 0,4kV – Tensiune faza R (U R-O);
– Sectia Bara 1 0,4kV – Tensiune faza S (U S-O);
– Sectia Bara 1 0,4kV – Tensiune faza T (U T-O);
– Sectia Bara 1 0,4kV – frecventa;
– Sectia Bara 2 0,4kV – Tensiune faza R (U R-O);
– Sectia Bara 2 0,4kV – Tensiune faza S (U S-O);
– Sectia Bara 2 0,4kV – Tensiune faza T (U T-O);
– Sectia Bara 2 0,4kV – frecventa;
– Dulap servicii proprii 1 =Z00+C01 – Lipsa tensiune c.a.;
– Dulap servicii proprii 2 =Z00+C02 – Lipsa tensiune c.a.;
– Dulap servicii proprii 3 =Z00+C03 – Lipsa tensiune c.a.;
– Gateway panel =Y00+RT01 / Lipsa tensiune c.a.;
– Station computer Panel A =X01+C01 / Lipsa tensiune c.a.;
– Teleprotection =Y00+R20 / Lipsa tensiune c.a.;
V Exploatare Servicii Interne 0,4kV
Exploatarea si intretinerea Serviciilor Interne 0,4kV se face de catre personal autorizat, bine instruit
si insarcinat cu asemenea atributii, care trebuie sa aplice prevederile urmatoarelor regulamente:
– PE 126/82 (cu modificarile din 1985) – Regulament de exploatare tehnica a echipamentelor din
distributia primara;
– PE 118/92 – Regulament general de manevre in instalatiile electrice;
– NSPM 65/2002 – Norme specifice pentru securitatea muncii pentru t ransportul si distributia
energiei electrice;
– PE 506/83 – Regulament de exploatare tehnica a instalatiilor de circuite secundare ;
– PE 016-8-1999 – Normativ privind lucrarile de mentenanta la instalatiile de transport a energiei
electrice;
– PE 504 /96– Sisteme de protectie si automatizari;
– PE 023/85 – Regulament privind indatoririle personalului de deservire oper ativa in tura, din
centrale si retele electrice.
NOTA:
Intrerupatoarele automate tripolare manuale se comanda din parghia din m ijloc si anume:
– Parghie ridicata pe pozitia I – ON / intrerupator inchis;
60 – Parghie cazuta pe pozitia O – OFF / intrerupator deschis;
– Parghie la mijloc pe pozitie intermediara galben – verde, intr erupatorul a lucrat prin
protectia proprie, iar pentru a putea sa-l manevram se aduce cheia pe pozitia O – OFF, iar
apoi se poate inchide pe pozitia I – ON.
Disjunctoarele monopolare, bipolare si tripolare se comanda din parghia de la mijl oc:
– Parghie ridicata pe pozitia ON – disjunctor inchis
– Parghie cazuta pe pozitia OFF – disjunctor deschis
Intrerupatoarele automate tripolare cu motoras de armare resoa rte se pot comanda de la fata locului
de pe fata dulapurilor prin butoanele de comanda si de la distanta astfel:
– Butonul rosu apasat se inchide intrerupatorul ON;
– Butonul verde apasat se deschide intrerupatorul OFF;
– Daca este indisponibil circuitul de armare automata (motoras), ar marea se poate face
manual prin folosirea parghiei de armare mecanica aflata la partea superioara a
intrerupatorului;
– Intrerupatoarele tripolare automate cu motoras de armare se vor comanda numai din
butoanele de pe fata panourilor sau de la distanta prin SCADA;
– In situatia cand un intrerupator tripolar automat cu motor de armare lucreaza prin protectia
proprie, cheia de manevrare trece pe pozitia intermediara din mij loc galben – verde, iar
pentru a putea fi manevrat, cheita de la blocaje se trece de pe pozitia automat pe pozitia
manuala si se face armarea intrerupatorului din parghia de ar mare, prin manevre repetate,
pana indicatorul “armare resoarte” vine pe galben si scrie “cha rges” (incarcare), se
elibereaza maneta, dupa care se apasa butonul verde – push ON pentru a inchide
intrerupatorul, iar pentru deschidere manuala se apasa butonul rosu – push O FF. Comenzile
intrerupatorului se pot bloca trecand cheita pe pozitia “lacat” si astfel se poate pune lacat
pentru blocarea acestuia, sau prin cheia de yala de pe fata intreruparorului .
– In cazul intrerupatoarelor tripolare automate de 800A ( de pe grupul electrogen) si 1250A
(de pe trafo servicii interne T11, T12 si cupla 0,4kV) pentru actionare manuala dupa o
declansare prin protectia proprie, se actioneaza butonul alb de la p artea superioara dreapta
care se trece pe pozitie manuala din dreapta, apoi se armeaza r esoartele manual prin parghia
de armare prin miscari concomitente rapide jos – sus, cand resoar tele sunt armate parghia
de actionare a intrerupatorului ajunge pe pozitia de jos O – OFF. A cum se poate manevra –
anclansarea din butonul alb de sus dreapta prin inpingerea spre stang a in sensul sagetii I alb
pe fond verde. In caz de avarie se apasa butonul rosu O de deschidere.
61 CAP.8. CALCULUL PUTERILOR
Calculele sunt facute pe baza datelor furnizate de beneficar, corespunzat or perioadei 29.07.2008 –
03.08.2008. Sunt luate in calcul numai serviciile interne pentru 220 + 400 kV.
8.1. Puteri comnsumate în orele cu soare
ZIUA1
ZIUA2
ZIUA3
62
ZIUA4
ZIUA5
ZIUA6
63
ZIUA7
TOATE ZILELE
64 TABEL CU PUTERILE CONSUMATE ÎN ORELE CU SOARE + MEDIA LO R
28.07.2008-3.08.2008 kWh-220+400
DATA ORA T 11 Energie T 12 Energie Media
6 18309 1884.20 32.5
7 18309 0 1884.35 30
8 18309 0 1884.50 30
9 18309 0 1884.65 26
10 18309 0 1884.78 28
11 18309 0 1884.92 36
12 18309 0 1885.10 36
7/28/2008 13 18309 0 1885.21 36
14 18309 0 1885.39 30
15 18309 0 1885.54 32
16 18309 0 1885.70 32
17 18309 0 1885.86 28
18 18309 0 1886.00 28
19 18309 0 1886.17 26.8
20 18309 0 1886.30 34
21 18309 0 1886.47 38.8
6 18309 1888.10
7 18309 0 1888.27 33.2
8 18309 0 1888.43 29.6
9 18309 0 1888.58 32
10 18309 0 1888.74 32
11 18309 0 1888.90 40
12 18309 0 1889.10 40
7/29/2008 13 18309 0 1889.25 38
14 18309 0 1889.44 34
15 18309 0 1889.61 36
16 18309 0 1889.79 24
17 18309 0 1889.91 18
18 18309 0 1890.00 18
19 18309 0 1890.10 32
20 18309 0 1890.26 38
21 18309 0 1890.45 38
6 18309 1892.20
7 18309 0 1892.35 30
8 18309 0 1892.50 30
9 18309 0 1892.65 26
10 18309 0 1892.78 34
11 18309 0 1892.95 30
65 12 18309 0 1893.10 30
7/30/2008 13 18309 0 1893.28 36
14 18309 0 1893.46 36
15 18309 0 1893.64 38
16 18309 0 1893.83 37
17 18309 0 1894.02 37
18 18309 0 1894.20 37
19 18309 0 1894.40 20
20 18309 0 1894.50 40
21 18309 0 1894.70 20
6 18309 1896.40
7 18309 0 1896.55 30
8 18309 0 1896.70 20
9 18309 0 1896.80 20
10 18309 0 1896.90 40
11 18309 0 1897.10 40
12 18309 0 1897.30 40
7/31/2008 13 18309 0 1897.47 33.2
14 18309 0 1897.63 31.6
15 18309 0 1897.79 34.8
16 18309 0 1897.96 33.2
17 18309 0 1898.13 34
18 18309 0 1898.30 34
19 18309 0 1898.43 25.4
20 18309 0 1898.56 27.8
21 18309 0 1898.70 26.6
6 18309 1900.50
7 18309 0 1900.68 36
8 18309 0 1900.86 36
9 18309 0 1901.04 38
10 18309 0 1901.23 36
11 18309 0 1901.41 38
12 18309 0 1901.60 38
8/1/2008 13 18309 0 1901.77 33.2
14 18309 0 1901.93 33.2
15 18309 0 1902.10 32.8
16 18309 0 1902.26 37.6
17 18309 0 1902.45 30
18 18309 0 1902.60 30
19 18309 0 1902.73 26.6
20 18309 0 1902.87 24.8
21 18309 0 1902.99 26
6 18309 1904.60
66 7 18309 0 1904.73 26
8 18309 0 1904.86 26
9 18309 0 1904.99 28
10 18309 0 1905.13 26
11 18309 0 1905.26 28
12 18309 0 1905.40 28
8/2/2008 13 18309 0 1905.58 36
14 18309 0 1905.76 36
15 18309 0 1905.94 38
16 18309 0 1906.13 34
17 18309 0 1906.30 40
18 18309 0 1906.50 40
19 18309 0 1906.70 40
20 18309 0 1906.90 50
21 18309 0 1907.15 30
6 18309 1908.80
7 18309 0 1908.97 32.8
8 18309 0 1909.13 32
9 18309 0 1909.29 34
10 18309 0 1909.46 34
11 18309 0 1909.63 34
12 18309 0 1909.80 34
8/3/2008 13 18309 0 1909.96 30
14 18309 0 1910.11 32
15 18309 0 1910.27 38
16 18309 0 1910.46 34
17 18309 0 1910.63 34
18 18309 0 1910.80 34
19 18309 0 1910.98 29.4
20 18309 0 1911.13 36
21 18309 0 1911.31 40
67 8.2. PUTERI CONSUMATE NOAPTEA
GRAFIC PUTERI NOAPTEA
TABEL CU PUTERILE CONSUMATE NOAPTEA
Data Ora T 11 Energie T 12 Energie
0 18309 1882.90
1 18309 0 1883.11 43.2
2 18309 0 1883.33 42
3 18309 0 1883.54 43.2
4 18309 0 1883.75 43.2
5 18309 0 1883.97 46.4
22 18309 0 1886.66 37.2
23 18309 0 1886.85 30 28/07/08
24 18309 0 1887.00 30
1 18309 0 1887.18 36.6
2 18309 0 1887.37 36.6
3 18309 0 1887.55 36.6
4 18309 0 1887.73 36.6
5 18309 0 1887.92 36
22 18309 0 1890.64 38
23 18309 0 1890.83 34 29/07/08
24 18309 0 1891.00 34
1 18309 0 1891.20 40
2 18309 0 1891.40 40
3 18309 0 1891.60 38
4 18309 0 1891.79 40
5 18309 0 1891.99 38.8
22 18309 0 1894.80 40 30/07/08
23 18309 0 1895.00 20
68 24 18309 0 1895.10 20
1 18309 0 1895.32 43.2
2 18309 0 1895.53 43.2
3 18309 0 1895.75 46.4
4 18309 0 1895.98 40
5 18309 0 1896.18 37
22 18309 0 1898.83 25.6
23 18309 0 1898.96 28 31/07/08
24 18309 0 1899.10 28
1 18309 0 1899.33 50
2 18309 0 1899.58 58
3 18309 0 1899.87 60
4 18309 0 1900.17 32
5 18309 0 1900.33 38
22 18309 0 1903.12 28
23 18309 0 1903.26 28 01/08/08
24 18309 0 1903.40 28
1 18309 0 1903.60 40
2 18309 0 1903.80 60
3 18309 0 1904.10 40
4 18309 0 1904.30 40
5 18309 0 1904.50 38
22 18309 0 1907.30 60
23 18309 0 1907.60 20 02/08/08
24 18309 0 1907.70 20
1 18309 0 1907.88 38
2 18309 0 1908.07 38
3 18309 0 1908.26 36
4 18309 0 1908.44 36
5 18309 0 1908.62 42
22 18309 0 1911.51 42
23 18309 0 1911.72 30 03/08/08
24 18309 0 1911.87 30
69 CAP.9. DIMENSIONAREA SISTEMULUI FOTOVOLTAIC.
RULAJE PROGRAM SUNNY
Au fost proiectate mai multe variante corespunzatoare cazurilor:
1) Acoperirea P max.ziua = 50 kW (puterea maxima consumat ă în timpul zilei)
2) Acoperirea P med ziua = 33 kW (puterea medie consumat ă în timpul zilei)
3) Acoperirea P max.noaptea + P max.ziua = 110 kW
1) Pentru puterea maxima consumat ă în timpul zilei: Pmax.ziua = 50 kW
VARIANTA 1
Modul PV(fotovoltaic)
Advent Solar;
Advent 240
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 23 x 9
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Număr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 49,68 kW
Num ărul total de module : 207
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 349,8 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,6 %
Raportul puterii ( Nominal power ratio) : 211 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie Y * : 49258 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 78 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 992 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
* Not ă important ă: calculul produc /uni0163iei se bazeaz ă pe valori estimate și modele matematice.
VARIANTA 2
Modul PV(fotovoltaic)
Aimex Solar;
70 Ganymed M240
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 20 x 10
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC: 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 48,00 kW
Num ărul total de module : 200
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 338,0 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 91,0 %
Raportul puterii nominale Nominal power ratio) : 219 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 49706 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 82 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1036 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 3
Modul PV(fotovoltaic)
PVflex Solar GmbH;
GK1-110P (105W)
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 36 x 13
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC r: 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Putere maxim ă CA: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 49,14 kW
Num ărul total de module : 468
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 435,5 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
71 Puterea maxim ă în CA a invertorului: 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 91,3 %
Raportul puterii Nominal power ratio) : 214 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 47844 kWh
Factorul de utilizare : 99,0 %
Randament * : 77 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 974 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 4
Modul PV(fotovoltaic)
Solar-Fabrik AG;
SF 150/10A-165
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 18 x 16
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC: 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 47,52 kW
Num ărul total de module : 288
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 374,4 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului: 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,5 %
Raportul puterii : 221 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 46778 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 78 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 984 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 5
Modul PV(fotovoltaic)
SolarTec AG;
ST 175 W
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 19 x 15
72 Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC: 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf: 49,88 kW
Num ărul total de module : 285
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 370,7 m²
Num ărul de invertoare: 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,6 %
Raportul puterii : 211 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 50415 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 80 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1011 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 6
Modul PV(fotovoltaic)
Solarstocc AG;
X 160
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 15 x 20
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă:: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 48,00 kW
Num ărul total de module : 300
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 382,8 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 91,1 %
Raportul puterii nominale : 219 %
73 Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 48593 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 80 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1012 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 7
Modul PV(fotovoltaic)
Solea AG;
SM170 (180 W)
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 19 x 14
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf: 47,88 kW
Num ărul total de module : 266
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 346,0 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,4 %
Raportul puterii nominale : 219 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 48193 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 79 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1007 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 8
Modul PV(fotovoltaic)
Thyssen-Solartec;
L/T/S 128 W
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 16 x 24
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
74 Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re/uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 49,15 kW
Num ărul total de module : 384
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 1202,9 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 91,1 %
Raportul puterii nominale : 214 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 46969 kWh
Factorul de utilizare : 99,3 %
Randament * : 75 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 956 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 9
Modul PV(fotovoltaic)
Viessmann;
Vitovolt 300 (320 W)
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri : 9 x 16
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 46,08 kW
Num ărul total de module : 144
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 395,9 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,3 %
Raportul puterii nominale : 228 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 45379 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 78 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 985 kWh/kWp
75 Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 10
Modul PV(fotovoltaic)
Würz Energy;
STC 175-35M5-E
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 17 x 16
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 47,60 kW
Num ărul total de module : 272
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 353,8 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 90,6 %
Raportul puterii nominale : 221 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 47388 kWh
Factorul de utilizare : 99,8 %
Randament * : 78 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 996 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
2) Puterea medie consumat ă în timpul zilei Pmed ziua = 33kW
VARIANTA 1
PV-module
Advent Solar;
Advent 240
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 23 x 6
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
76 Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 33.12 kW
Num ărul total de module : 138
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 233.2 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 87.5 %
Raportul puterii nominale : 317 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 31641 kWh
Factorul de utilizare : 99.5 %
Randament * : 75 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 955 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 2
PV-module
Aimex Solar;
Ganymed M240
Angle of inclination: 30°
Azimuth angle: Tracking
Module x String : 19 x 7
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 31.92 kW
Num ărul total de module : 133
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 224.8 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 88.1 %
Raportul puterii nominale : 329 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 31905 kWh
Factorul de utilizare : 99.5 %
Randament * : 79 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 992 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
77
VARIANTA 3
Modul PV(fotovoltaic)
Solar-Fabrik AG;
SF 150/10A-165
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 15 x 13
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maximă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 32.17 kW
Num ărul total de module : 195
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 253.5 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 87.9 %
Raportul puterii nominale : 326 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 30635 kWh
Factorul de utilizare : 99.4 %
Randament * : 75 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 952 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 4
PV-module
Solartec
SG 72-160/24
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 15 x 13
Invertior
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 31.20 kW
78 Num ărul total de module : 195
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 278.5 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 87.7 %
Raportul puterii nominale : 337 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 30285 kWh
Factorul de utilizare : 99.5 %
Randament * : 77 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 971 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 5
PV-module
Thyssen-Solartec;
L/T/S 128 W
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 16 x 16
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 32.77 kW
Num ărul total de module : 256
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 801.9 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 88.0 %
Raportul puterii nominale : 320 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 30172 kWh
Factorul de utilizare : 99.0 %
Randament * : 73 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 921 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 6
Modul PV(fotovoltaic)
Viessmann;
79 Vitovolt 300 (320 W)
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 9 x 11
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 31.68 kW
Num ărul total de module : 99
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 272.2 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 87.3 %
Raportul puterii nominale : 331 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 30061 kWh
Factorul de utilizare : 99.5 %
Randament * : 75 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 949 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 7
Modul PV(fotovoltaic)
Würz Energy;
STC 175-35M5-E
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 18 x 10
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 31.50 kW
Num ărul total de module : 180
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 234.1 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
80 Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 87.2 %
Raportul puterii nominale : 333 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 30071 kWh
Factorul de utilizare : 99.5 %
Randament * : 75 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 955 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
3) Pmax NOAPTEA + Pmax ZIUA= 110 kW
VARIANTA 1
Modul PV(fotovoltaic)
Aimex Solar;
Ganymed M240
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 20 x 22
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă) de vârf : 105.60 kW
Num ărul total de module : 440
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 743.6 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.6 %
Raportul puterii nominale : 99 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 112579 kWh
Factorul de utilizare : 99.9 %
Randament * : 84 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1066 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 2
Modul PV(fotovoltaic)
Advent Solar;
Advent 240
Unghi de înclinare: 30°
81 Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 22 x 20
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf : 105.60 kW
Num ărul total de module : 440
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 743.6 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.3 %
Raportul puterii nominale : 99 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 108015 kWh
Factorul de utilizare: 100.0 %
Randament * : 81 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1023 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 3
Modul PV(fotovoltaic)
Solar-Fabrik AG;
SF 150/10A-165
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri : 15 x 42
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf: 103.95 kW
Num ărul total de module : 630
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 819.0 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.8 %
82 Raportul puterii nominale : 101 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 106036 kWh
Factorul de utilizare : 99.8 %
Randament * : 80 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1020 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 4
Modul PV(fotovoltaic)
Solarstocc AG;
S 160
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 15 x 45
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf : 108.00 kW
Num ărul total de module : 675
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 865.0 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.9 %
Raportul puterii nominale : 97 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 110974 kWh
Factorul de utilizare : 99.9 %
Randament * : 81 %
Spec. energy yield * : 1028 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 5
Modul PV(fotovoltaic)
Thyssen-Solartec;
L/T/S 128 W
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 16 x 53
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
83 Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf: 108.54 kW
Num ărul total de module : 848
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 2656.4 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.8 %
Raportul puterii nominale : 97 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 106845 kWh
Factorul de utilizare : 99.3 %
Randament * : 78 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 984 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 6
Modul PV(fotovoltaic)
Viessmann;
Vitovolt 300 (320 W)
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 9 x 35
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf : 100.80 kW
Num ărul total de module : 315
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 866.1 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 93.3 %
Raportul puterii nominale : 104 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 102745 kWh
Factorul de utilizare : 100.0 %
Randament * : 80 %
84 Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 1019 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
VARIANTA 7
PV-module
Würth Solar;
WS 11006
Unghi de înclinare: 30°
Unghi de azimut:prin urm ărire continu ă
Module x șiruri: 12 x 180
Invertor
Sunny Central SC 100 Outdoor (EVR)
Num ăr de unit ă/uni0163i: 1
Eficien /uni0163a maxim ă: 96,7 %; Eficien /uni0163ă EU( : 96,2 %
Putere maxim ă CC : 105 kW; Putere maxim ă CA: 100 kW
Tensiune/frecven /uni0163ă re /uni0163ea: 400 V / 50 Hz
Date tehnice
Putere PV(fotovoltaic ă de vârf : 92.88 kW
Num ărul total de module : 2160
Suprafa /uni0163a generatorului PV (fotovoltaic) : 1199.0 m²
Num ărul de invertoare : 1
Puterea maxim ă în CC a invertorului : 105,00 kW
Puterea maxim ă în CA a invertorului : 100,00 kW
Eficien /uni0163a invertorului : 92.4 %
Raportul puterii nominale : 113 %
Produc /uni0163ia anual ă de energie * : 14424 kWh
Factorul de utilizare: 15.4 %
Randament * : 12 %
Produc /uni0163ia specific ă de energie * : 155 kWh/kWp
Pierderi în cabluri (% din energia PV-fotovoltaic ă) : neglijat ă
CALCULUL SUPRAFETEI DISPONIBILE PENTRU AMPLASAREA P ANOURILOR
FOTOVOLTAICE
Suprafetele disponibile in cadrul incintei statiei electrice 400/220/110 kV Br azi Vest sunt
dispuse in trei zone, dupa cum urmeaza:
S1 = 3357 m2 S2=551 m2 S3= 2386 m2
85
10. CONCLUZII
In cadrul lucrarii au fost prezentate urmatoarele aspecte:
– surse regenerabile de energie
– soare, energie solara
– solutii tehnologice in energetica solara
– efectul fotovoltaic
– celula solara
– sisteme fotovoltaice
– alimentarea serviciilor interne ale unei statii utiliand panouri cu cel ule fotovoltaice ( sudiu
de caz statia 400/220/110 kV Brazi Vest)
– calculul puterii absorbite de serviciile interne, partea de 220 kV + 400 kV
– dimensionarea sistemului fotovoltaic
Au fost proiectate mai multe variante corespunzatoare cazurilor:
1) Acoperirea P max.ziua = 50 kW (puterea maxima consumat ă în timpul zilei)
2) Acoperirea P med ziua = 33 kW (puterea medie consumat ă în timpul zilei)
3) Acoperirea P max.noaptea + P max.ziua = 110 kW
Numarul modulelor si suprafata ocupata depinde de tipul acestora.
De exemplu, pentru cazul 1) rezulta circa 250 module ce ocupa aprox. 375 m 2 . Pentru
celelalte cazuri se poate aplica, pentru estimari, regula de trei sim pla.
Nu se pune problema utilizarii bateriilor de acumulatori pentru stocarea ene rgiei solare in
vederea utilizarii ei pe perioadele fara soare. Implicatiile financi are si complicatiile tehnice nu
justifica o asemenea solutie.
Sunt posibile urmatoarele solutii.
Solutia A. Se constituie o "alimentare fotovoltaica" unica a carei iesire (invertor ul) se
conecteaza la una din sectii.
86 Solutia B. Se constituie o "alimentare fotovoltaica" unica a carei iesire (invertor ul) se
conecteaza la ambele sectii.
Solutia C. Se constituite doua "alimentari fotovoltaice" independente: aproximativ jumat ate
din numarul panourilor rezultate din calcul + invertor propriu + dulapurile aferente. F iecare din cele
doua alimentari va fi cuplata pe sectia 1, respectiv sectia 2, ca si alime ntarile "clasice" din PT11,
respectiv PT12.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Aleea Lt. Av. Gh. Stâlpeanu 11, sector 1 [620304] (ID: 620304)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.