Analiza Comparativa a Energiei Solare Concentrate Si Tehnologii Fotovoltaice

Politehnica

Analiza Comparativa a Energiei Solare Concentrate Si Tehnologii Fotovoltaice

Byadmin ianuarie 1, 2024

CUPRINS

Introducere

Tehnologiile solare termice

Tehnologia prin parabolice

Tehnologiile solare fotovoltaice

Locația geografică a amplasamentelor

Proiectarea preliminară a unei plantații CSP

Tipul de energie termică solară

Tipul de lichid termic transferat și configurația plantații termodinamice solare

Calculul perioadei de funcționare a plantațiilor

Determinarea medie a radiației solare directe, temperatura și eficiența de operare a câmpului solar

Calculul randamentului ciclului Rankine – Hirn și debitul de abur de operare în ciclul termodinamic

Calculul suprafeței active a colectoarelor și suprafața totală ocupată de instalație

Calculul producției electrice pe an și eficiența medie anuală din energie solară in electrică

Proiectarea preliminară a unei plantații PV

Tipuri de plantații solare fotovoltaice

Calcularea radiației solare globală

Proiectarea plantației PV

Calculul producției de energie electrică în primul an de funcționare a plantațiilor

Comparatia tehnică între CSP și PV cu privire la producția de energie electrică

Comparație între CSP și fotovoltaice

Comparație între plantațiile CSP și PV ce ocupă aceeași suprafață totală

Metodologia LCA – Life Cycle Assessment

LCA – analiza comparativă de generare a energiei electrice între tehnologia CSP și PV

Scopul și domeniul de aplicare

Analiza inventarului ciclului de viață ( LCI )

Inventarul ciclului de viață ( LCI ) al unei plantații CSP

Descrierea plantației CSP cu colectoare parabolice

Oglinzi

Tuburi receptoare

Structuri de sprijin

Sistemul de urmărire

Ciclul de viață evaluarea impactului (LCIA)

9.3.1 Ciclul de viață al plantațiilor CSP și PV

9.3.2 Eco – Indicator metodologia 99

9.3.3 Evaluarea impactului a fazei de asamblare a plantației CSP

9.3.4 Evaluarea impactului a fazei de asamblare a plantației PV

9.3.5 Evaluarea impactului ciclului de viață a plantației CSP

9.3.6 Evaluarea impactului ciclului de viață a plantației PV

9.3.7 Evaluarea comparativă a impactului asupra mediului între tehnologiile CSP și PV

9.4 Interpretarea ciclului de viață al plantațiilor studiate

9.4.1 Rezultate si interpretari

Proiectarea unei planțatii de panouri fotovoltaice

Analiza amplasamentului

Lista si utilitatea echipamentelor folosite

Calcul energie produsă / risipită / depozitată

Calcul economic

Concluzii

Bibliografie

Analiza comparativă a energiei solare concentrată și tehnologii fotovoltaice : evaluările tehnice și de mediu

Energia solară este o importantă sursă de energie alternativă la combustibilii fosili și teoretic cea mai disponibilă sursă de energie pe pământ . Energia solară poate fi transformată în energie electrică prin folosirea a două procese diferite : prin intermediul unor cicluri termodinamice și prin conversie fotovoltaica .

Tehnologiile termice solare , uneori numite tehnologiile solare termodinamice , care funcționează impreuna cu mediu ( aprox. 500 C ) si la temperaturi ridicate ( aprox. 1000 C ) , au atras recent un interes reînnoit și au devenit una dintre cele mai promițătoare alternative în domeniul de utilizare a energiei solare .

Conversia fotovoltaica este foarte interesanta, deși încă sunt destul de scumpe, din cauza lipsei de componente ( reduse in exploatare ) și cheltuielile de administrare.

Principalele obiective ale prezentei lucrări sunt :

să efectueze evaluări tehnice comparative cu cantitatea de energie electrică produsă de două plantații , situate în același loc, pentru care a fost făcută o proiectare preliminară: o centrala termica solara cu parabolice prin colectori și o centrala cu celule fotovoltaice cu un sistem de urmărire “single-axis” ;

să efectueze o analiză comparativă a impactului asupra mediului obținuta în urma proceselor de producere a energiei electrice pe parcursul întregului ciclu de viață al celor două plantații electrice .

În primul rând o comparație tehnică între cele două plantații a fost făcută presupunând că acestea au aceeași putere electrică nominală și apoi aceeași suprafață totală acoperită .

Metodologia aleasă pentru evaluarea impactului asupra mediului asociate cu plantațiile electrice este Evaluarea ciclului de viață ( LCA ) . Acesta permite analiza tuturor fazelor ciclului de viață al plantațiilor , de la extracția de materii prime până la eliminarea lor . Impactul asupra mediului al celor două plantații electrice a fost simulat cu ajutorul software-ului SimaPro 7.1 , elaborat de PRé Consultants și utilizarea metodologiei Eco – Indicator 99 .

În cele din urmă , rezultatele analizei impactului asupra mediului sunt utilizate pentru a calcula următorii parametri asociati plantațiilor electrice : EPBT ( energie timpul de recuperare) , emisiile de CO2 și GWP100 ( potențial de încălzire globală pe un orizont de timp 100 ani ) .

INTRODUCERE

Creșterea continuă a cererii de energie duce la o atenție sporită catre eficiența și compatibilitatea plantațiilor electrice cu mediul, care este de asemenea dedicata pentru sistemele regenerabile de energie și nu numai pentru plantațiile electrice pe bază de fosili convenționali . Energia solară a fost întotdeauna o sursă , care a atras interesul oamenilor de știință și inginerilor din cauza disponibilității sale în fiecare punct de pe pământ și de a fi nelimitat ca o sumă totală . Aceste considerații combinate cu gradul de conștientizare a consecințelor schimbărilor climatice cauzate de emisiile de plantații electrice pe bază de fosile , au reînnoit , la nivel mondial , interesul în domeniul energiei solare , după ultimele două decenii ale secolului trecut , atunci când prețurile petrolului au fost atât de mici încât nici o alternativă a fost din punct de vedere economic interesant și viabil .

Există două tehnologii diferite , care convertesc energia solară în energie electrică :

tehnologiile solare termice în care se folosește un ciclu termodinamic

sisteme fotovoltaice , în cazul în care lumina soarelui este transformată direct în energie electrică

Ambele tipuri de plantații au apărut ca cele mai eficiente soluții de utilizare a energiei solare , și chiar dacă aceste tehnologii sunt destul de diferite , este interesant de a face o comparație în funcție de performanța lor și compatibilitatea cu mediul . Această lucrare își propune să ofere o evaluare cuprinzătoare a plantațiilor termice solare și fotovoltaice , luând în considerare eficiența de conversie și de performanță și impactul asupra mediului prin utilizarea metodologiei de evaluare a ciclului de viață . Rezultatele acestei analize vor face posibilă arătarea subsistemelor critice și indică potențiale soluții pentru a le îmbunătăți .

Cele doua sisteme au fost studiate în scopul de actualizare a studiilor anterioare pe ambele sisteme solare , termic și fotovoltaice , care au fost prezentate în trecut . Un număr concentrat de plantații de energie solară au fost construite în anii 1970 , în Statele Unite, dar cercetarea și dezvoltarea a fost întreruptă până acum câțiva ani , când noi concepte de stocare a energiei, noi materiale pentru reflectarea oglinzi și o îmbunătățire generală a eficienței componentelor , a condus la construirea mai multor plantații electrice noi în Spania și în alte țări și un sprijin puternic din partea guvernelor și a UE . Sistemele fotovoltaice au fost puternic susținute cu un tarif destul de ridicat la alimentare și mii de MWp au fost instalate la nivel mondial în ultimul deceniu .

Acum este destul de important de a face o comparație atunci când dezvoltatorii de plantații solare de putere termică sau fotovoltaice cer autorizare, construire și comisioane. Sistemele fotovoltaice sunt câștigătoare , atunci când se ocupă cu plantațiile electrice interne sau micro , deoarece acestea sunt mult mai ușor de întreținut și genereaza electricitate completa fara a fi nevoie de supraveghere , dar atunci când dimensiunea este mai mare decât cativa MW , este necesară o evaluare de ansamblu , care trebuie să includă neapărat aspectele de mediu .

2. Tehnologiile solare termice

Cele mai frecvente aplicații ale energiei solare termice funcționează cu o temperatură maximă ( în general, mai mică de 120 C ) prin intermediul colectoarelor solare plane , utilizate în principal pentru producerea de apa calda menajera , pentru bazine de înot sau de încălzire cameră.

Pentru a fi folosite în producerea de energie electrică , tehnologiile solare termice trebuie să funcționeze fie în medie ( la aproximativ 400-500 C ) , sau la temperaturi ridicate (aproximativ 1000 C) . Pentru a ajunge la astfel de temperaturi ridicate , energia solară trebuie să fie concentrată pe suprafețe mai mici, prin intermediul unor oglinzi reflectorizante , care pot avea diferite forme . Aceste tipuri de amplasamente sunt numite concentratii de plantații electrice solare (CSP) , deoarece acestea utilizează oglinzi pentru a reflecta radiațiile solare pe receptoare speciale .

Principalele caracteristici ale concentrare sisteme solare de putere sunt rezumate mai jos :

Se poate ajunge la eficiență înaltă deoarece folosesc cicluri termodinamice cu temperatură înaltă bazata pe căldura de intrare

Ei sunt capabili de a utiliza numai componenta directă a radiației solare , dar acest lucru presupune pierderea componentelor difuze și reflectate

Această tehnologie presupune un nivel ridicat de iradiere normal directă ( DNI )

Ele nu sunt potrivite pentru realizarea de amplasamente mici

Diferite receptoare pot fi folosite pentru a capta radiația solară concentrată :

Sisteme turn

Sisteme de antena parabolica

Antene parabolice prin colectori

Reflectoare liniare Fresnel

Cu toate acestea , chiar dacă există o varietate de forme oglindă și metode de urmarire a soarelui ( suntracking ) pentru a furniza energie utila , toate lucreaza în conformitate cu același principiu .

Sistemele CSP pot fi integrate în mod specific cu sistemele de stocare , care face utilizarea energiei solare posibila după apus sau acestea pot fi utilizate în operațiuni hibride cu combustibili fosili , permițând producerea de energie independenta de prezența soarelui .

Sistemele CSP pot fi utilizate fie pentru producerea de energie de vârf sau cu sarcină de bază și sunt în general conectate direct la rețea .

2.1 Tehnologia prin parabolice

Sisteme bazate pe parabolice sunt tehnologia solara de energie termică , care atrage cel mai mare interes și se îndreaptă spre maturitate comercială . Aceste amplasamente contin două părți diferite :

Unitatea de generare a energiei : energia termică este utilizata într-un ciclu Rankine constând dintr-o turbină cu abur , un condensator și un sistem de pompare .

Câmpul solar : panouri reflectoare parabolice concentrate pe energia solară , receptoare situate în linie care generează căldură la temperaturi ridicate , care pot fie utilizate direct pentru a produce energie sau fie stocate timp de câteva ore .

Ele sunt concepute pentru a colecta radiația solară și pentru a transfera căldura la lichidul care curge în interiorul lor , în general, apă , ulei termic sintetic sau o sare topită . Atunci când lichidul este un ulei sintetic termic sau o sare topită, căldura este transferată în continuare printr-un schimbător de căldură pentru a genera abur supraîncălzit. Aburul este apoi utilizat într-un generator de turbina cu abur convențional pentru a genera energie . O altă soluție este de generare a aburului directă ( DSG ) : fluidul de transfer termic este apa care circulă în tuburile receptor , se vaporizează și este furnizata la turbinele cu abur, fără nici un schimbător de căldură intermediar .

Principala diferență între aceste soluții este presiunea pe care o primeste bazinul și capacitatea termică a fluidului care curge , care este direct legată de mărimea lor .

3. Tehnologiile solare fotovoltaice

Procesul de conversie fotovoltaic transformă energia solară direct în energie electrică , în funcție de efectul fotoelectric .

Aceră concentrată :

Sisteme turn

Sisteme de antena parabolica

Antene parabolice prin colectori

Reflectoare liniare Fresnel

Cu toate acestea , chiar dacă există o varietate de forme oglindă și metode de urmarire a soarelui ( suntracking ) pentru a furniza energie utila , toate lucreaza în conformitate cu același principiu .

Sistemele CSP pot fi integrate în mod specific cu sistemele de stocare , care face utilizarea energiei solare posibila după apus sau acestea pot fi utilizate în operațiuni hibride cu combustibili fosili , permițând producerea de energie independenta de prezența soarelui .

Sistemele CSP pot fi utilizate fie pentru producerea de energie de vârf sau cu sarcină de bază și sunt în general conectate direct la rețea .

2.1 Tehnologia prin parabolice

Sisteme bazate pe parabolice sunt tehnologia solara de energie termică , care atrage cel mai mare interes și se îndreaptă spre maturitate comercială . Aceste amplasamente contin două părți diferite :

Unitatea de generare a energiei : energia termică este utilizata într-un ciclu Rankine constând dintr-o turbină cu abur , un condensator și un sistem de pompare .

Câmpul solar : panouri reflectoare parabolice concentrate pe energia solară , receptoare situate în linie care generează căldură la temperaturi ridicate , care pot fie utilizate direct pentru a produce energie sau fie stocate timp de câteva ore .

Ele sunt concepute pentru a colecta radiația solară și pentru a transfera căldura la lichidul care curge în interiorul lor , în general, apă , ulei termic sintetic sau o sare topită . Atunci când lichidul este un ulei sintetic termic sau o sare topită, căldura este transferată în continuare printr-un schimbător de căldură pentru a genera abur supraîncălzit. Aburul este apoi utilizat într-un generator de turbina cu abur convențional pentru a genera energie . O altă soluție este de generare a aburului directă ( DSG ) : fluidul de transfer termic este apa care circulă în tuburile receptor , se vaporizează și este furnizata la turbinele cu abur, fără nici un schimbător de căldură intermediar .

Principala diferență între aceste soluții este presiunea pe care o primeste bazinul și capacitatea termică a fluidului care curge , care este direct legată de mărimea lor .

3. Tehnologiile solare fotovoltaice

Procesul de conversie fotovoltaic transformă energia solară direct în energie electrică , în funcție de efectul fotoelectric .

Această tehnologie diferă de sistemele CSP prin următoarele aspecte:

nu utilizează nici un ciclu termodinamic , lichid sau cu componente în mișcare

este capabila de a utiliza ambele proprietati a radiatiei solare : directă și difuză

este recomandata în zonele cu radiație directă scăzută

poate fi folosita pentru diferite aplicații .

Celulele fotovoltaice sunt realizate din diferite tipuri de materiale semiconductoare : aproximativ 85-90 % din celulele solare sunt compuse din siliciu monocristalin sau policristalin și acestea sunt așa-numitele prima generație de celule fotovoltaice .

Aceasta tehnologie este de încredere și a ajuns la o maturitate comercială buna . Cu toate acestea , în ultimii ani , activitățile de cercetare au drept scop dezvoltarea de noi materiale pentru aplicatii fotovoltaice.

Principalele domenii de cercetare pentru tehnologii fotovoltaice sunt rezumate mai jos:

Thin film celule (Celule de film fine): sunt considerate ca a doua generație de celule fotovoltaice, pentru care primele aplicații comerciale încep să fie folosite .

DSC (dye sensitized cell), celulele fotovoltaice organice si hibride : ele sunt considerate ca fiind a treia generație de celule fotovoltaice, dar încă la nivel de cercetare in laborator

Sistemele fotovoltaice concentrate : ele folosesc lentile sau oglinzi , în scopul de a concentra lumina soarelui pe celule solare de înaltă eficiență , sunt în curs de dezvoltare .

Chiar dacă toate celulele fotovoltaice funcționează pe aceleași principii , există mai multe tipuri de sisteme PV . În primul rând , sistemele fotovoltaice pot fi clasificate în două tipuri diferite :

Sisteme conectate la retea ( conectate la o rețea de energie electrică existentă )

Sisteme de sine statatoare ( sisteme independente )

Sistemele fotovoltaice sunt , de asemenea, clasificate în funcție de configurațiile lor :

Sisteme fixe de PV, în mod normal, orientate spre sud, la latitudinile nordice si viceversa la latitudini sudice

Sisteme de urmărire PV , care urmează directia soarelui pe cer .

Sistemele de urmărire a soarelui sunt mult mai eficiente decat sistemele fixe : ele sunt capabile să urmeze directia soarelui si de a capta o cantitate mai mare de iradiere solara . Astfel încât acestea pot crește producția de energie electrică anuală au nevoie de o suprafață totală mai mare ocupată în comparație cu sistemele fixe și necesită o fracțiune din energia electrică generată pentru a urmări soarele .

4. Locația geografica a amplasamentelor

În scopul de a oferi o comparație semnificativă între un CSP și un PV , a fost aleasa aceeași locație . Alegerea amplasamentului este mai ușor pentru fotovoltaice , deoarece acestea utilizează , de asemenea, radiația solară difuză și reflectă , și, prin urmare , am selectat amplasamentul optim , având în vedere amplasamentul CSP .

Tehnologia CSP este cea mai potrivita pentru acele zone ale lumii , cu un nivel ridicat de radiația solară directă , cum ar fi Europa de Sud , Africa de Nord și Orientul Mijlociu , părți din India , China , Sudul Statelor Unite ale Americii și Australia . În Italia , singurele zone cu aceste caracteristici sunt situate de-a lungul coastelor și pe căile navigabile interioare din sudul Italiei. În aceste zone , dominate de un climat mediteranean pe scară largă , nivelurile medii anuale de iradiere sunt pe deplin acceptabile pentru aplicații practice (1600-1800 kWh/m2 ) .

Amplasamentele s-au presupus a fi situate în același loc , în Italia , în Sicilia , aproape de Gela , deoarece aceasta zona este una dintre cele mai favorabile din Italia în ceea ce privește cantitatea de radiație solară . Fig . 1 prezinta harta a radiatiei solare directe pe o bază anuală pentru Sicilia , dezvoltat de ENEA ( Agenția Națională Italiană pentru noile tehnologii , energie și dezvoltarea economică durabilă ), pe baza informațiilor prin satelit : zonele colorate galben sunt caracterizate de un nivel mai ridicat de iradiere .

Fig . 1 . Harta de iradiere direct normală pe o bază anuală de Sicilia ( Italia ) , dezvoltata de ENEA (http://www.mesor.org/)

5. Proiectarea preliminară a unui amplasament CSP

5.1. Tipul de energie termică solară

Sistemul ales este un amplasament concentrat pe energie solară termică cu colectoare parabolice . Concret , tehnologia dezvoltată de ENEA a fost considerata , fiind proiectata și construita în cooperare cu unele companii italiene , cu mai multe caracteristici inovatoare în toate componentele sale ( Fig. 2 ) .

Fig . 2 . Colectori parabolici (http://www.sc.ehu.es/)

5.2. Tipul de lichid termic transferat și configurația instalației termodinamice solare

Pentru amplasamentul CSP cu colectoare parabolice , apa a fost folosita ca fluid de lucru în configurația directă de generare a aburului . În plus , amplasamentul , cu o putere nominală de 2MWe , funcționează fără depozitare termică și nici în operatiile hibrid cu combustibili fosili . Ipoteza ca nici un sistem de stocare termică nu a fost făcut pentru a compara cele doua fabrici bazate pe o putere similară și dimensiuni similare de teren ocupate , in cazul în care un CSP are un sistem de stocare termică , terenul ocupat este , în general, mult mai mult decât ceea ce este necesar pentru a avea puterea de ieșire nominală . In acest fel, LCA este mai consistent și echilibrat .

5.3 . Calculul perioadei de funcționare a amplasamentelor

Principalele date de intrare pentru proiectarea preliminară a amplasamentului este reprezentat de profilul valorilor medii ale unei ore de iradiere normala directa in zona specifica aleasa pentru amplasamente . Pentru acest calcul a fost utilizat Italian Climatic Data Collection '' Gianni De Giorgio '' . Datele sunt colectate în perioada 1951-1970 și este pusă la dispoziție de către Statele Unite . Departamentul de Energie EERE ( eficiență energetică și energie regenerabilă ) .

Folosind aceste date de intrare , am identificat perioada de funcționare a instalației , în cazul în care colectorii parabolici sunt capabili de a asigura producerea de abur supraîncălzit, cu valorile de temperatură adecvată pentru intrarea aburului în turbine . Au fost identificate mai multe scenarii pentru perioada de sistemul de operare :

Perioada Mai – August 1951 ( 7h/zi )

Perioada Aprilie – Septembrie 1952 :

– Mai – August ( 7h/zi )

– Aprilie – Septembrie ( 6h/zi )

Perioada Martie – Octombrie 1953 :

– Mai – August ( 7h/zi )

– Aprilie – Septembrie ( 6h/zi )

– Martie – Octombrie ( 5h/zi )

Perioada Februarie – Noiembrie 1954 :

– Mai – August ( 7h/zi )

– Aprilie – Septembrie ( 6h/zi )

– Martie – Octombrie ( 5h/zi )

– Februarie – Noiembrie ( 3h/zi )

5.4. Determinarea medie a radiației solare directe, temperatura și eficiența de operare a câmpului solar

Pentru fiecare scenariu luat în considerare pentru perioada de operare a amplasamentelor, radiația medie solara directa a fost determinata spoi se efectueaza setarea temperaturii de funcționare a agentului termic si eficiența domeniului solar ( Tabelul 1 ) . Trebuie remarcat faptul că valorile acestor parametri se referă la condiții medii de operare .

Perioada de exploatare Wi (W/) T() (%)

Mai – August 630.71 550 51.94

Aprilie – Septembrie 598.10 530 51.45

Martie – Octombrie 560.68 510 50.62

Februarie – Noiembrie 536 490 50.52

Tabelul 1 – Media directă a radiației solare , temperatura de operare solara si eficienta domeniul solar pentru fiecare scenariu de perioada de funcționare a uzinelor .

5.5 . Calculul randamentului ciclului Rankine – Hirn și debitul de abur de operare în ciclul termodinamic

Ciclul supraîncălzit abur Rankine este ciclul termodinamic utilizat în aceste tipuri de uzine . Acest ciclu este format din două procese adiabatice : compresie în pompa și extinderea în turbină și două procese isobaric : intrarea de căldură în colectoarele solare și respingerea de căldură în condensator .

Principalele date de intrare pentru calculul randamentului de ciclul Rankine sunt rezumate mai jos :

presiunea maximă a ciclului de abur : 20 bar ( am presupus aceeași valoare pentru toate scenariile luate în considerare )

temperatura maximă a ciclului termodinamic : valorile acestui parametru sunt prezentate în tabelul 1 și coincid cu valorile temperaturii de lucru ale fluidului prin care se realizeaza transferul de căldură .

Pentru fiecare scenariu luat în considerare pentru perioada de funcționare a plantației , următori parametrii au fost calculate :

randamentului termic al ciclului : aproximativ 36 % , în toate cazurile studiate

fluxul de abur în ciclul Rankine : în jur de 2 kg / s , în toate cazurile studiate .

5.6 . Calculul suprafeței active a colectoarelor și suprafața totală ocupată de instalație

În primul rând , pentru fiecare scenariu luat în considerare pentru perioada de operare a instalatiilor , suprafața activă de colectori a fost determinată . În întreaga perioadă , din februarie până în noiembrie, s-au obținut următoarele rezultate :

numărul de colectoare solare : 48

zona activă a colectoarelor : în jurul 27,000

Colectorii de pe parabolice au fost poziționati în interiorul câmpului solar cu axa lor longitudinală în direcția nord-sud , deoarece permite colectarea unei cantitati mult mai mare de energie solară decât în direcția est-vest . Cu toate acestea , pentru a evita umbrirea reciprocă între rândurile paralele de colectoare solare , poziția soarelui în diferite luni ale anului pentru diferite ore in timpul zilei a fost calculată . Din ipotezele de mai sus ,distanța necesară între rândurile de colectoare a fost calculată ca 11,8 m , cu scopul de a optimiza utilizarea zonei ocupate de instalatii și , în același timp , pentru a minimiza umbrire între rândurile paralele de colectori . In plus , pentru fiecare scenariu considerat ,suprafața totală ocupată de câmpul solar a fost calculata luând în considerare dispunerea colectoarelor în câmpul solar și distanța dintre rânduri paralele de colectori .

De exemplu ,suprafața totală ocupată de instalatie este de aproximativ 81,000 . Cu toate acestea , zona activă a colectoarelor solare este de numai 33 % din suprafața totală ocupată de câmpul solar .

5.7. Calculul producției electrice pe an și eficiența medie anuală din energie solară in electrică

Energia electrică produsă anual și pentru randamentul mediu anual au fost calculate pentru fiecare scenariu luat în considerare pentru perioada de operare a instalatiilor . Având în vedere întreaga perioada februarie-noiembrie, am obținut următoarele rezultate :

Numărul de ore pe an : 1,705

Producția anuală de energie electrică : 3,410 MW h

Eficienta medie anuală a radiațiilor solare in electric (având în vedere directă iradierea Normal): aproximativ 14%

Valoarea asumata pentru numărul de ore de funcționare a instalației, în raport cu cele raportate în literatura de specialitate , in special , instalatiile PMC fără sistem de stocare termică sunt de obicei caracterizate prin 1500 ore de funcționare pe an , comparativ cu 2000-4000 h sau mai mult disponibil cu adăugarea unui sistem de stocare termică .

Fig.3 : Generarea medie de energie electrica in decursul unei luni pentru o centrala operationala , în perioada februarie- noiembrie

6 . Proiectarea preliminară a unei plantații PV

6.1 . Tipuri de plantații solare fotovoltaice

Fiind o tehnologie de ultima ora , o instalatie de fotovoltaice montata pe pamant cu un sistem de urmărire singură axă a fost examinat . Principalele caracteristici ale plantației PV studiat sunt prezentate mai jos :

Tip de sistem de urmărire : o singură axă de urmărire

Înclinarea axei de rotație :

Raza unghiului de urmarie a soarelui : de la – (Est) la + (Vest)

Creșterea producției de energie în comparație cu o instalație fixă de putere egala ( pe bază medie anuală ) : cel putin 25%

Tip de module fotovoltaice : module de siliciu monocristalin cu putere de vârf 180W și un randament de 13,85 %

Degradarea de performanță a modulelor fotovoltaice : aproximativ 0,8% pe an

Eficiența BOS ( Balance of System ) : 85 % .

6.2 . Calcularea radiației solare globală

Procedurile pentru calculul lunar mediu al radiației solare globale (Rggmm) pentru diferite orientări din suprafața de absorbție a radiatiei solare sunt disponibile pe mai multe site-uri specializate in acest domeniu . Datele sunt extrase din hărți elaborate de ENEA folosind imagini prin satelit , dobândite de METEOSAT – sateliți instituției europene EUMETSAT . A fost calculată o medie de radiatie solară globală lunară ( Rggmm ), pe o suprafață normală pozitionata spre razele soarelui . Datele de intrare incluse în această procedură de calcul sunt cuprinse mai jos:

Coordonate terestre : latitudinea și longitudinea locului în care se află instalația

Modelul de calcul al radiatiei solare difuze : ENEASOLTERM

Coeficientul de reflexie lasuprafața solului : 0,14

6.3 . Proiectarea instalației PV

Au fost studiate două cazuri diferite .

În primul caz proiectarea instalației PV a fost făcută presupunând vârfului său puterea de ieșire la fel ca puterea nominală a plantației CSP ( 2MWe ) . În acest caz , s-au calculat următorii parametri :

Numărul de module fotovoltaice : 11,115

Suprafața activă de module fotovoltaice : 14,441

Distanța minimă între rândurile paralele de urmarire : 5 m

Suprafata ocupata de instalatie totala: 62,346

În al doilea caz, s-a presupus ca instalația PV să ocupe aceeași suprafață totală ca planta CSP . Referindu-se la perioada de funcționare februarie- noiembrie, pentru instalația CSP , suprafața totală ocupată de instalația PV va fi 81.420 . Următoarele rezultate s-au obținut în acest caz :

Numărul de module fotovoltaice : 14,525

Suprafața activă de module fotovoltaice : 18,872

Energie electrica nominala : 2,61 MWe.

6.4 . Calculul producției de energie electrică în primul an de funcționare a instalatiilor

În primul caz ( puterea de vârf 2 MWp ) , instalația fotovoltaică “ground-mounted” cu un sistem de urmărire bazat pe o singură axă produce aproximativ 3855MWh în primul an de funcționare . Aceasta înseamnă că suma anuală de energie electrică generată de 1 kWp a acestei instalatii este de aproximativ 1928 kWh / kWp , comparativ cu 1530 kWh / kWp a unui sistem static PV caracterizat prin aceeași putere electrică nominală în același loc .

În schimb , în al doilea caz ( suprafața totală ocupată de instalației este de 81,420) producția de energie electrică a plantații fotovoltaice este de aproximativ 5038MWh în primul an de funcționare .

7 . Comparația tehnică între CSP și PV cu privire la producția de energie electrică

7.1 . Comparație între CSP și fotovoltaice

Primul raport tehnic între cele două instalatii studiate în această lucrare a fost făcută presupunând că acestea au aceeași putere electrica de iesire : Puterea nominala de CSP și vârf de putere pentru centrala PV . Tabelul 2 prezinta producția de energie electrică ( în timpul primului an de funcționare ) și suprafața totală ocupată de instalația CSP ( care funcționează în perioada februarie- noiembrie ) și instalația PV cu sistem de urmărire cu o singură axă .

Producției de energie electrică în primul an de funcționare a plantației fotovoltaice a fost calculat ca produsul dintre :

Însumarea lunara a razelor solare extinse pe parcursul întregului an ce produc radiație incidenta la nivel solar pe o suprafata normala

Suprafața activă a modulelor fotovoltaice

Eficiența plantații PV produs al eficienței module și eficienta BOS ( echilibrul sistemului

In schimb ,energia electrică produsă de instalație CSP a fost calculata ca produsul dintre puterea electrică a instalatiilor și numărul de ore de funcționare pe an . Se poate constata că , în comparație cu instalația CSP , sistemul fotovoltaic permite atingerea unei producții mai mare de energie electrică cu 13 % , în primul an de funcționare si ocupa o suprafață totală mai mică cu 23% .

Tehnologie Producția de energie electrică (MW h) Suprafața totală ocupată ()

CSP parabolice colectoare 3410 81,420

minime fără depozitare

PV sistem de urmărire cu 3855 62,346

o singură axă

Tabelul 2. Producția de energie electrică în primul an de funcționare și suprafața totală ocupată de CSP și fotovoltaice studiate.

Apoi , o analiză a cantității de energie electrică produsă de cele două plantații ipotetice în timpul vieții lor tehnică a fost efectuată .

Pe baza articolelor publicate in “ GreenPeace International, SolarPACES and ESTELA, Global Concentrating Solar Power “ despre instalatiile CSP realizate în 1980 și luând în considerare îmbunătățirea performanțelor componentelor CSP în ultimii ani , se pare rezonabil să presupunem că , în instalare , condiții normale de operare și întreținere , instalația CSP funcționează fără nici o semnificativă degradare în performanța pe durata sa de viață . Cele mai multe dintre instalatiile care funcționează în prezent au disponibilități constante mai mari de 99% pe parcursul anilor . Cea mai puternică degradare performanță măsurată până în prezent este mai mica decât 3 % din primul an de performanța după 20 de ani , care este un ordin de mărime mai mică decât cea a instalatiilor PV . Din acest motiv , am presupus că producția de energie electrică este constantă pe durata de viață tehnică estimată la 30 de ani.

În schimb , pentru instalatiile fotovoltaice este necesar să se ia în considerare pierderile anuale de eficiență a modulelor . Degradare a performanțelor a modulelor fotovoltaice pot fi estimate la aproximativ 0,8 % pe an . Prin urmare , chiar dacă producția de energie electrică a sistemului PV este mai mare decât cea a instalației CSP în timpul primului an de funcționare , la sfârșitul vieții lor tehnice sunt în măsură să producă în mod esențial aceeași cantitate de energie electrică ( aproximativ 102,300 MWh ) .

Figurile 4 și 5 ilustrează tendința de producție de electricitate medie anuală și durata tehnica a instalatiilor respective . Parcursul anual și cumulat de producție sunt reprezentate grafic , luând în considerare degradarea performanței panourilor PV , întrucât performanța instalației CSP este considerata stabila în anii . Parcursul ilustrat cu albastru se referă la instalația CSP cu colectoare parabolice , folosind apa ca fluid de transfer termic , în timp cel cu roșu se referă la instalația PV cu un sistem de urmărire “single-axis”.

Fig . 4 . Producerea de energie electrică anuală medie pe durata de viață tehnică a instalatiilor studiate cu aceeași putere electrică nominala

Fig.5 Producția de energie electrică cumulată pe durata de viață tehnică a instalatiilor cu aceeași putere electrică nominală .

7.2. Comparație între instalațiile CSP și PV ce ocupă aceeași suprafață totală

A doua comparație tehnică între cele două instalatii diferite a fost făcută presupunând că acestea sunt așezate pe aceeași suprafață totală . Tabelul 3 prezinta producția de energie electrică în primul an de funcționare și la sfârșitul duratei de viață a plantației CSP (operează în perioada februarie-noiembrie) și instalația PV cu sistemul de urmărire cu o singur-axa .

Fig. 6 arată producția de energie electrică cumulată pe durata de viață tehnică a celor două plantații care ocupă aceeași suprafață totală ( 81,420 ) . Parcursul albastru se referă la instalatiile CSP , în timp ce parcursul roșu se referă la instalația PV cu un sistem de urmărire singură axă . Fig. 6 și rezultatele prezentate în tabelul 3 arată că instalația PV produce mai multă energie decât instalația CSP atât în timpul primului an de funcționare cat și pe întreaga duratei de viață tehnică cu 31 % .

Producția de energie electrică (MW h)

Tehnologia

Primul an 30 ani

CSP parabolice colectoare 3,410 102,300

minime fără depozitare

PV sistem de urmărire cu 5,038 133,608

o singură axă

Tabelul 3. Producția de energie electrică în primul an de funcționare și la sfârșitul duratei de viață a instalațiilor studiate .

Fig.6 Producția de energie electrică cumulată pe durata de viață tehnică a instalatiilor care ocupă aceeași suprafață totală

8. Metodologia LCA

Metodologia aleasă pentru evaluarea impactului asupra mediului a instalatiilor studiate în această lucrare este Evaluarea ciclului de viață ( LCA ). Potrivit SETAC , aceasta este o metodă de a evalua implicațiile de mediu asociate cu un produs , proces sau o activitate prin care se face identificarea și cuantificarea energiei , a materialelor folosite și a deșeurilor care sunt eliberate în mediul înconjurător . Pentru a evalua impactul energiei și a materialelor folosite și a deșeurilor care sunt eliberate în mediul înconjurător și de a identifica și evalua oportunitățile de a afecta îmbunătățire a mediului .

Evaluarea cuprinde întregul ciclu de viață al produsului , proces sau activitate , care cuprinde extragerea și prelucrarea materiilor prime , de producție , transport și distribuție , utilizarea , re-utilizarea , întreținerea , reciclarea și eliminarea finală . Această procedură descrie și evaluează toate fluxurile care intră în sistemele studiate de mediu și toate cele care sunt transferate de la sisteme in mediul inconjurator , pe parcursul întregului ciclu de viață .

Rezultatele LCA includ emisii în mediu și consumul de resurse , precum și alte efecte , cum ar fi , de exemplu , utilizarea terenurilor .

Un studiu LCA are patru faze :

Scopul și domeniul de aplicare : în această etapă se efectueaza scopul studiului , limitele sistemului , rechizite de calitate ale surselor de date sunt descrise și este specificata unitatea funcțională a analizei .

Analiza inventarului ciclului de viata ( LCI ) : acesta este un inventar de intrare / ieșire de date cu privire la sistemul de studiat . Aceasta implică procedurile de colectare a datelor și de calcul pentru cuantificarea intrărilor și ieșirilor relevante ale unui sistem de produs . Procesul de efectuarea unei analize de inventar este iterative .

Evaluarea impactului ciclului de viață ( LCIA ) : aceasta faza are ca scop evaluarea importanței impactului potențial asupra mediului prin utilizarea rezultatelor LCI . Acest proces presupune asocierea datelor de inventar cu anumite categorii de impact asupra mediului și a indicatorilor de categorie . Faza LCIA oferă , de asemenea, informații pentru faza de interpretare ciclului de viață .

Interpretare ciclului de viata : aceasta este faza finală a unui studiu LCA , în care rezultatele unui LCI sau un LCIA , sau ambele , sunt rezumate și discutate ca o bază pentru concluzii , recomandări și de luare a deciziilor în conformitate cu scopul și domeniul de aplicare definiție .

Această metodologie poate fi folosita în diferite domenii ale activității umane , cu toate acestea , în ultimii ani , producția de energie a devenit una dintre cele mai importante domenii de aplicare a calculelor LCA .

Trebuie remarcat faptul că efectele asupra mediului asociate cu sursele convenționale de producere a energiei electrice sunt în principal concentrate în timpul fazei de producție . În schimb , pentru sistemele bazate pe energii regenerabile , faza de producție nu generează emisii poluante , iar cea mai mare parte a impactului este în dispoziția de construcție și finalizare . Acesta este un motiv pentru care cele mai multe studii au comparat plantațiile convenționale cu fosili combustibili și sisteme de energie regenerabilă ce oferă rezultate foarte diferite în ceea ce privește impactul asupra mediului.

Din acest motiv , analiza și cuantificarea emisiilor indirecte , care sunt eliberate în timpul fazelor de construcție , transport , întreținere și dezafectare a instalatiilor , este foarte importanta .

9 . LCA – analiza comparativă de generare a energiei electrice între tehnologia CSP și PV

Acest studiu LCA urmează liniile directoare descrise în ISO 14040 și ISO 14044 și este împărțit în cele patru faze descrise mai sus.

9.1 . Scopul și domeniul de aplicare

Prima etapă este definirea obiectivelor studiului . Principalele obiective ale acestei analize LCA sunt :

să efectueze o analiză comparativă a impactului asupra mediului a unei instalatii CSP cu colectori parabolici și o instalatie PV cu sistem de urmărire cu o axă , pe parcursul întregului ciclu de viață

identificarea proceselor care au un impact mai mare asupra mediului pe parcursul ciclului de viață

identificarea potențialului de a îmbunătăți performanța sistemelor studiate , precum și pentru a reduce impactul asupra mediului .

O serie de studii au fost prezentate pentru a evalua LCA de instalatii fotovoltaice concentrându-se în principal pe comparația cu sistemele energetice cu fosili sau pe o evaluare detaliată a impactului proceselor industriale pentru a produce panouri . Mai recent un studiu , inclusiv toata faza de instalare, a fost publicata in “Koroneos C, Stylos N, Moussiopoulos N. – LCA of multicrystalline silicon photovoltaic systems “ .

Această lucrare va prezenta un raport pe baza LCA intre cele două tehnologii solare majore care tintesc producerea de energie electrică . Pentru acest scop , în mod similar, pentru comparație au fost aleși: o unitate cu 1 MWp de putere electrică instalată . Analiza întregului ciclu de viață al sistemelor a fost realizat prin utilizarea 1 MWh de energie electrică generată ca unitate funcțională .

Ca limite ale sistemului , am presupus că părțile componente ale plantațiilor electrice au fost fabricate de companii specializate în tehnologii solare termice și fotovoltaice . Am presupus , de asemenea, că asamblarea , instalarea , exploatarea și dezafectarea la sfârșitul vieții va avea loc într-o zonă din apropiere , unde au fost amplasate cele două instalatii .

Acest studiu nu ia în considerare componentele electrice si electronice pentru ambele instalatii , deoarece acestea sunt identice sau similare în mod semnificativ în termeni de dimensiune și puterea necesară. Pentru instalatiile CSP au fost considerate numai colectorii parabolici , deoarece cea mai mare cantitate de material este folosit în elementele receptoare, întrucât restul de instalatii pot fi ignorate . Pentru sistemul de PV, doar modulele fotovoltaice și structurile de sprijin au fost luate în considerare . Mai mult , pentru ambele instalatii nu au fost luate în considerare transportul materialelor și al componentelor de la producători la locul de amplasare al instalatiilor .

Aspectul principal critic in analiza LCA este disponibilitatea datelor necesare pentru evaluarea și cuantificarea impactului asupra mediului rezultat din sistemele de generare de putere . Pentru tehnologia fotovoltaica , datele necesare au fost parțial derivate din specificațiile tehnice furnizate de către unele companii , pentru alte informații , datele din teorie și din bazele de date de software LCA au fost principala sursă de informare .

Pe de altă parte, pentru tehnologia CSP, principalele date au fost furnizate de centrul de cercetare ENEA-Casaccia (Roma) și unele companii italiene ocupandu-se cu fabricatia de componente pentru instalatiile CSP . Cu toate acestea , unele date lipsesc sau sunt afectate de o incertitudine mare , deoarece tehnologia CSP este încă într-un stadiu incipient de dezvoltare. Prin urmare , cele mai multe dintre companiile care investesc în această tehnologie păstreaza confidențial caietul de sarcini ale componentelor care sunt în curs de dezvoltare .

Din aceste motive , au fost introduse unele ipoteze , pentru a corecta datele din teorie și baza de date software SimaPro . Impactul asupra mediului al celor două plantații a fost modelat cu ajutorul software-ului SimaPro 7.1 , elaborat de Pre Consultants și utilizarea metodologia Eco–Indicator 99 .

9.2 . Analiza inventarului ciclului de viata ( LCI )

Faza de inventariere a ciclului de viață implică proceduri de colectare a datelor și de calcul pentru cuantificarea intrărilor și ieșirilor relevante ale unui sistem de produs . Datele calitative și cantitative pentru a fi incluse în inventarul ar trebui să fie colectate pentru fiecare proces și pentru fiecare componenta în limitele sistemului .

În primul rând , au fost identificate principalele componente și procese ale instalatiilor să fie luate în considerare în analiza . Pentru fiecare componentă și fiecare masă de proces și a fluxurilor de energie au fost identificate și calculate în timpul întregului ciclu de viață .

9.2.1 . Inventarul ciclului de viață ( LCI ) al unei instalatii CSP

9.2.1.1 . Descrierea instalației CSP cu colectoare parabolice . Instalația CSP constă in două componente principale :

colectoare parabolice

sistemul convențional pentru generarea de electricitate

Colectorii parabolici sunt compusi din următoarele componente principale :

oglinzi

tuburi receptoare

structuri de sprijin

sistem de urmarire solar

In schimb, sistemul convențional pentru generarea de energie electrică este alcătuit din următoarele componente :

pompa

turbina cu abur

generator electric

condensator

Fig . 7 . Diagramă care indica principalele componente ale instalației CSP

9.2.1.2 . Oglinzi

In ultimii ani , ENEA a dezvoltat diferite oglinzi parabolice , în scopul de a obține un cost final mai mic și proprietăți mecanice îmbunătățite decât soluția tradițională . Ultima soluție a fost elaborata de ENEA , în colaborare cu compania italiana Ronda Reflex , situata în Treviso . Fiecare panou reflectorizant sa fie alcătuit din următoarele componente principale :

Strat reflectorizant , din var de oglindă de sticlă subțire, care este temperat chimic

Un panou suport dintr-un material compozit, obținut prin presarea fierbinte a unei folii de material din fibră de sticlă, folosind tehnologia SMC ( Sheet Moulding Compound ).

Fiecare panou este de un sfert de o parabolă și , prin urmare, două tipuri de panouri (interne și externe) sunt produse. Fig. 8 Arată partea din spate a unei oglinzi cu suport realizat folosind tehnologia SMC.

Într-o instalație de CSP cu colectori parabolici , fiecare modul, care este de 12 m lungime, este format din 40 oglinzi (20 externe și 20 interne). Toate greutățile au fost calculate din datele furnizate de producători .

Fig.8. Partea din spate a unei oglinzi cu suport în SMC , realizat de compania italiana Ronda Reflex (http://www.enea.it/it)

Datele referitoare la materialele de oglinzi au fost parțial derivate din specificațiile tehnice elaborate de Ronda Reflex , și parțial asigurată de Centrul de Cercetare ENEA – Casaccia ( Roma ) . Din păcate, nu există date disponibile pentru consumul de energie în timpul procesului de producție a panourilor reflectorizante . Datorită acestei limitări , aceste informații au fost excluse din analiza .

Fig . 9 prezintă o parte a plantației CSP , construit la ENEA Casaccia Centrul de Cercetare : panouri reflectorizante cu suport în tehnologia SMC au fost instalate recent cu scopul de a le înlocui pe cele cu suport din aluminiu .

Fig . 9 . Panouri reflectorizante cu suport în tehnologia SMC , instalate la ENEA Casaccia Centrul de Cercetare ( Roma ) (http://www.enea.it/it)

9.2.1.3 . Tuburi receptoare – Archimede Solar Energy ( ASE ) produce tuburi receptoare pentru instalatiile CSP

Archimede Solar Energy HEMS08, fabricate sub licență de ENEA, este in lume cunoscut cu cele mai avansate receptoare solare de tip tub , operează la temperaturi ridicate ( până la 500 ) cu sare topita fiind folosita ca fluidul de lucru .

În instalatiia CSP studiata , aburul este generat direct în interiorul tuburilor receptoare. ASE a studiat noi tuburi receptor care să folosesc apa ca fluid de lucru , dar ele nu sunt încă produse . De aceea , au fost utilizate date ale receptorului cu sare topită ( fig. 10 ) , care este în prezent fabricat la scară industrial .

Fig.10 Tub receptor solar Archimede HEMS08 (http://www.archimedesolarenergy.it/)

Fiecare tub receptor este alcătuit din următoarele elemente :

O țeavă din oțel inoxidabil

Acoperire spectral selectiva , depusa pe suprafața exterioară a tubului de oțel inoxidabil cu ajutorul tehnologiei de pulverizare . Este o structură subțire de film multistrat incluzând un strat metalic inferior , reflectând în infraroșu , precum și un strat exterior de material ceramic antireflectiv . Un material ceramic – metalic gradat ( CERMET ) este intercalat între cele două straturi Fig.11 .

In exterior o țeavă de sticlă borosilicată , coaxial cu tubul absorbant . Este folosit pentru a proteja învelișul de contactul cu aerul , minimizarea transferului de căldură prin convecție între cele două tuburi . Un strat anti -reflexie este depus pe suprafața acestui tub de sticlă , cu scopul de a crește factorul de transmisie a radiației solare și pentru a minimiza energia reflectată

Fig . 11 . Constituția unei acoperiri spectral selective

Tubul de sticlă este conectat cu articulații metalice utilizând două îmbinări sticlă , care compensează dilatare termică diferențială între sticlă și oțel de la temperatura ambiantă până la temperatura de exploatare , cele două articulații sunt , de asemenea, sudate la tubul absorbant .

Datele au fost luate din documentația tehnică furnizată de Archimede Solar Energy : în special, materiale pentru componentele principale ale tubului receptor si consumul de energie pentru procesul de producție . Apoi, toate datele referitoare la aceste procese au fost implementate în software-ul SimaPro 7.1 .

9.2.1.4 . Structuri de sprijin

Structurile de sprijin de colectoare solare sunt modulare și sunt alcatuite dintr-o parte mobila , care se poate roti pentru a urmări calea de soare , și o parte fixă , care oferă suport pe sol . Principalele componente ale structurilor de asistență/sprijin ale fiecărui colector parabolic sunt :

structura sistemului central de conducere

suporturi intermediare / finale

tubul central de torsiune

o placă/scândură groasă

nervuri

sistemul de sprijin al conductelor

baza de beton armat

Într- un colector solar cu lungimea de 100 m , există un sistem de conducere central cu structura de grilaj , 6 grinzi de sprijin intermediare și 2 grinzi de susținere finale . Fig. 12 prezintă un fascicul de sprijin intermediar și pe baza de beton armat

Fig . 12 . Grinda de sprijin interimar și baza de beton armat

În fiecare colector solar de 100 m, există 8 tuburi de torsiune centrale (1 tub de torsiune centrală pentru fiecare modul cu lungimea de 12 m), 48 placi (6 placi pentru fiecare modul) și 96 nervuri (12 nervuri pentru fiecare modul). Fig . 13 și 14 arată tuburile de torsiune centrale, podelele și nervurile instalației experimentale.

Fig.13 Tuburi de torsiune centrale , podele și nervurile instalației experimentale

Fig.14 Tuburi de torsiune centrale , podele și nervurile pentru fiecare modul ( 12m ) a instalației experimentale

În cele din urmă , există un sistem de susținere a tuburilor receptoare , pentru a le menține pe linia aleasa . Pe fiecare modulul de 12m există trei tuburi receptoare cu trei suporturi (Fig.15) .

Fig. 15 Sistemul de susținere a tuburilor receptoare solare a instalației experimentale

În plus , trebuie remarcat faptul că tipul de beton armat și fundația acestei structuri depinde de tipul de sol pe care este construită instalația . Pe baza datelor descrise mai sus , cantitatea de materiale pentru a construi întreaga plantă CSP a fost calculată și implementata în LCA .

9.2.1.5 . Sistemul de urmărire

Sistemul de urmărire este dezvoltat de compania italiana Duplomatic Oleodinamica S.P.A . Acesta constă dintr-un cadru central , cu ax de rotație și cilindri hidraulici , precum și o unitate de presiune ulei pentru acționarea sistemului cu un tablou de comandă . Fig.16 arată sistemul central de conducere a unui colector cu lungimea de 50 m a instalației experimentale de la ENEA Casaccia Research Center . Pentru fiecare colector solar , în plus față de sistemul central de conducere , există 6 arbori de rotație intermediara și 2 arbori de rotație finala .

Fig.16 Sistemul central de conducere a unui colector solar (50 m)

Datele referitoare la sistemul de urmărire a unui colector solar au fost furnizate de catre ENEA Centrul de Cercetare Casaccia și parțial prin DUPLOMATIC OLEODINAMICA S.p.a . Cu toate acestea , nu au existat date disponibile pentru componentele electrice și electronice ale sistemului de urmărire și aceste componente au fost excluse din analiza de față .

9.3. Ciclul de viață evaluarea impactului (LCIA)

9.3.1 . Ciclul de viață al plantațiilor CSP și PV

Analiza întregului ciclu de viață al sistemelor studiate a fost realizat folosind 1 MW h de energie electrică produsă ca o unitate funcțională și estimarea duratei de viață tehnice de 30 de ani . În software-ul SimaPro 7.1 , în secțiunea referitoare la ciclul de viață al celor doua fabrici , a fost introdus în faza de asamblare , având grijă să se raporteze cantitățile de unitate funcțională luate în considerare . Apoi , în faza de exploatare pentru cele doua fabrici au fost analizate , luând în considerare doar impactul asupra mediului provenite din transformarea terenurilor și de ocupare a terenului .

Pe durata de viață tehnică a instalatiilor , întreținere și inspecțiile periodice , cu înlocuirea probabilă a unor componente , ar trebui să fie luate în considerare . Cu toate acestea , pentru instalatiile CSP nu este posibil să se estimeze durata de viață tehnică a diferitelor componente ale instalației și să determine în prealabil care elemente trebuie neapărat înlocuite ( cu excepția deteriorări accidentale ) .

Din acest motiv, în lucrarea de față, acest aspect nu este luat în considerare pentru ambele plante studiate. Ciclul de viață a două uzine se încheie in faza de dezafectare și ca urmare restabilirea condițiilor inițiale ale amplasararii în locul în care instalatiile sunt situate. În special, am considerat un scenariu de eliminare în care toate componentele din instalatii sunt trimise la depozitele de deșeuri , fără orice proces de reciclare .

9.3.2 . Eco – Indicator metodologia 99

Pentru instalatiile examinate în acest studiu LCA , am folosit metoda Eco – Indicator 99 care oferă unități sau numere , denumit ca “indicatorul eco” , cu scopul de a stabili un singur index pentru a cuantifica impactul asupra mediului asociat unui ciclu de viață . Datele de inventar sunt asociate cu cele trei categorii de impact .

SĂNĂTATEA UMANĂ ( Human Health ) , cuprinde următoarele subcategorii :

Cancerigene

Respiratorii organici

Respiratorii anorganice

Schimbarile climatice

Radiatia

Stratul de ozon

Daunele asupra sănătății umane sunt exprimate în DALY ( Disability Adjusted Life Years ) .

Calitatea ecosistemului ( Ecosystem Quality ) , cuprinde următoarele subcategorii:

Ecotoxicitatea

Acidifierea / eutrofizare

Pamantul folosit

Deteriorarea calității ecosistemului este exprimat ca procentul speciilor de plante care au dispărut dintr-o anumită zonă din cauza schimbării condițiilor de mediu .

Formula : PDF**yr , PDF = Potentially Disappeared Fraction of plant species

Resursele ( Resources ) , includ :

Minerale

Combustibilii fosili

În acest caz , impactul asupra mediului este cuantificată în termeni de energie a crescut necesara pentru viitoarele extractii ( MJ surplusul de energie ) . Există trei abordări diferite, care determină alocarea de greutăți la categoriile de impact :

Perspectivă individuală ( HH 55 % , 25% EQ , R 20 % )

Perspectivă ierarhică ( HH 40 % , EQ 40 % , R 20 % )

Perspectivă egală ( HH 30 % , EQ 50 % , R 20 % )

În această analiză LCA am decis să utilizam abordarea ierarhică .

9.3.3 . Evaluarea impactului a fazei de asamblare a plantației CSP

Asamblarea centralei termodinamice a fost implementat în software-ul SimaPro cu referire la 1 MWp din puterea instalată . În primul rând , în faza de caracterizare , substanțe ce contribuie la o anumită categorie de impact sunt multiplicate cu un factor care să reflecte contribuția lor față de categoria luata în considerare . Rezultatele caracterizării sunt menționate la o scară de la 0 % la 100% , se poate vedea în fig.18 .

Fig.18 Reprezentarea grafică a fazei de caracterizare referitoare la 1 MWp putere instalată pentru CSP

În evaluarea pagubelor , categoriile de impact asupra mediului , care fac parte din același impact “macro-categorie” , se adaugă împreună . Asa cum fig.19 ilustrează , aceasta permite evaluarea contribuției tuturor proceselor unitare ale impactul “macro-categorii ( Human Health , Ecosystem Quality și Resources ) .

Fig .19 Reprezentarea grafică a etapei de evaluare a daunelor referitoare la 1 MWp de putere instalată pentru CSP

Apoi , în faza de normalizare , cantitățile care descriu impactul asupra mediului asociat cu cele trei macro-categorii sunt despărțite de un factor de normalizare . În consecință , indicatorii sunt exprimati în aceeași unitate și categoriile de impact pot fi comparate .

Fig.20 și fig.21 ilustrează rezultatele fazei de normalizare , menționată la cele trei macro-categorii și , respective , categoriile de impact individuale . În special , utilizarea combustibililor fosili și exploatarea resurselor minerale , aparținând macro-categoriei Resurse , dă principala contribuție a impactului asupra mediului .

Fig.20 Reprezentarea grafică a fazei de normalizare prevăzută la macro-categorii referitoare la puterea instalată de 1 MWp pentru CSP

Fig.21 Reprezentarea grafică a faza de normalizare prevăzută la impactul individual legat de puterea instalată de 1 MWp pentru CSP

Cu toate acestea in categoriile “respiratorii anorganice“ , “schimbările climatice” și “cancerigenele” ( Human Health macro – categorie ) sunt importante pentru a evalua impactul asupra mediului cauzat de uzina de asamblare .

Rezultatele fazei ponderare ( exprimată în unitatea kPt ) sunt ilustrate în fig.22 : în această etapă , ponderile sunt atribuite diferitelor categorii de impact , în urma perspectivei ierarhică a metodei Eco – Indicator 99 . Faza finala de evaluare a impactului legate de asamblarea instalatiilor constă în atribuirea de un scor unic pentru diferitele componente ale colectorului parabolic .

Fig.22 Reprezentarea grafică a fazei de ponderare referitoare la 1 MWp de putere instalată pentru CSP

Fig . 23 arată că structurile de suport , caracterizate printr- un scor de 32,1 kPt , sunt principalul responsabil pentru impactul asupra mediului ; impact semnificativ asupra mediului este , de asemenea, asociat cu panouri reflectorizante , cu un scor de 27,7 kPt . Apoi, în ordinea importanței, putem găsi sistemul de urmărire (21 kPt) si tuburile solare receptoare (9 kPt) .

În plus , subansamblele au fost analizate în mod individual în detaliu , în scopul de a identifica principala cauză a impactului asupra mediului legat de fiecare proces unitate . În special , pentru panourile reflectorizante principalul impact asupra mediului poate fi atribuit materialului compozit în fibră de sticlă ale panourilor de sprijin .

Fig.23 Reprezentarea grafică de atribuire a unui singur scor referitoare la 1 MWp de putere instalată pentru CSP

Pentru sistemul de urmărire cel mai important impact asupra mediului se datorează bronzului utilizat în alama arborilor de rotație. Un alt aport considerabil este reprezentat de oțel , utilizat pentru realizarea de arbori de rotație . Impactul asupra mediului a structurilor de sprijin , este cauzată în principal de oțelul galvanizat , utilizat în cantitate mare în special pentru tuburile de torsiune centrale și nervurile structurii . În cele din urmă , pentru tuburile receptoare , cel mai mare impact se datorează oțelului inoxidabil , utilizat pentru realizarea conductei absorbante .

Cu toate acestea , trebuie remarcat faptul că acoperirea spectral selectiva depusa pe suprafața exterioară a tubului de oțel inoxidabil ( folosind tehnologia pulverizare ) generează un impact moderat asupra mediului în comparație cu celelalte componente ale tubului receptor .

9.3.4 . Evaluarea impactului a fazei de asamblare a plantației PV

De asemenea, ansamblul de instalatii PV a fost implementat în software-ul cu referire la 1 MWp din puterea instalată . Fig.24 ilustrează faza de atribuire a unui singur scor pentru diferitele componente luate în considerare pentru instalația PV.

Cel mai mare impact asupra mediului se datorează modulelor fotovoltaice cu un scor de 107 kPt, față de structurile de sprijin 25,2 kPt . Utilizarea combustibililor fosili , aparținând ceteogiriei-macro “Resurse” , și daunele asociate cu anorganicele respiratorii dă principala contribuție la impactul asupra mediului cauzat de asamblarea plantației PV .

Fig. 24. Reprezentarea grafică a atribuirii unui singur scor legat de puterea 1 MWp instalată pentru PV

9.3.5 . Evaluarea impactului ciclului de viață a instalației CSP

Evaluarea ciclului de viață a instalației CSP a fost efectuat cu referire la 1 MWh de energie electrică produsă și având în vedere un scenariu de eliminare , în care toate componentele instalatiilor sunt trimise la groapa de gunoi , fără nici un proces de reciclare . Reprezentarea grafică de atribuire a scorului unic ( Fig. 25 ) ilustrează impactul asupra mediului asociat la toate fazele ciclului de viață a instalatiilor , referindu-se la producția de 1 MWh de energie electrică generată .

Cel mai mare impact asupra mediului se datorează fazei de asamblare ( 1,76 Pt ) și o altă contribuție considerabilă este asociata la etapa de dezafectare ( 0,57 Pt ). În schimb , ocupare a terenului în timpul funcționării instalatiilor generează un impact moderat asupra mediului în comparație cu celelalte faze ( Pt) .

Fig.25 Reprezentarea grafică a atribuirii unui singur scor referitoar la ciclul de viață al instalației CSP pentru 1 MWh de energie electrică produsă

9.3.6 . Evaluarea impactului ciclului de viață a instalației PV

De asemenea, evaluarea ciclului de viață pentru PV a fost implementat în software-ul cu referire la producția de energie electrică de 1 MW h .

Fig. 26 ilustrează atribuirea unui singur scor la fazele studiate pentru ciclul de viață a plantației PV. Ar trebui remarcat că, în mod similar în cazul anterior, impactul major asupra mediului se datorează fazei de asamblare cu un scor de 2,59 Pt; în schimb , ocuparea terenului în timpul funcționării instalației produce un impact foarte redus asupra mediului () . În cele din urmă, de asemenea în acest caz, faza de dezafectare oferă o contribuție considerabilă la impactul de mediu, cu un scor de 0.125 Pt.

Fig . 26 . Reprezentarea grafică a atribuirii unui singur scor referitoar la ciclul de viață al instalației PV pentru 1 MWh de energie electrică produsă

9.3.7 . Evaluarea comparativă a impactului asupra mediului între tehnologiile CSP și PV

În primul rând , a fost făcută o comparație între impactul asupra mediului legat de etapa de asamblare a instalatiilor CSP și PV . Trebuie remarcat faptul că , în timpul fazei de asamblare , sistemul fotovoltaic produce un impact mai mare asupra mediului decât instalația CSP , așa cum este reprezentat în fig 27.

Într-adevăr , primul este caracterizat de un singur scor 133 KPT , comparativ cu 89,8 kpt scorul instalației CSP .

Fig.27 Comparație între impactul asupra mediului legat de etapa de asamblare a plantației CSP și sistemul PV ( atribuirea scorului unic )

Apoi, s-a efectuat o comparație între impactul asupra mediului în timpul ciclului de viață întreag a două uzine: această analiză comparativă se efectuează referindu-se la 1 MW h de energie electrică produsă de două central .

Fig.28 ilustrează rezultatele fazei de caracterizare : putem vedea că sistemul PV se caracterizează printr-un impact asupra mediului mai mare decât instalația CSP în aproape toate categoriile , în afară de următoarele categorii : Cancerigene ( HH ) , ecotoxicitate ( EQ ) , utilizarea terenurilor ( EQ ) și minerale ( R ) .

Fig.28 Comparație între impactul asupra mediului legat de ciclul de viață al instalației CSP și sistemul PV ( faza de caracterizare )

Reprezentarea grafică din fig.29 arată rezultatele din faza de ponderare . Se poate observa că instalația CSP cu parabolice prin colectori generează:

un impact asupra mediului mai mare în ceea ce privește “Human Health” și “Ecosystem Quality“

un impact asupra mediului mai mic în ceea ce privește “Resource” decât sistemul de PV

În special , în cadrul categoriei “Resurse” , impactul asupra mediului este cauzată în principal de utilizarea combustibililor fosili , pentru care sistemul PV raportează o valoare a indicatorului mai mare decât cea legată de instalația CSP .

Fig.29 Comparație între impactul asupra mediului legat de ciclul de viață al instalației CSP și sistemul PV ( faza de ponderare )

În cele din urmă, fig. 30 ilustrează faza de atribuire a unui scor unic pentru impactul asupra mediului în timpul ciclului de viață întreg al instalatiilor: ar trebui remarcat că sistemul fotovoltaic generează un impact ecologic mai mare decât instalația CSP .

Fig.30 Comparație între impactul asupra mediului legat de ciclul de viață al instalației CSP și sistemul PV ( atribuire a scorului unic )

Rezultatele fazei de atribuire a scorului pentru ciclul de viață a instalatiilor sunt raportate în Tabelul 4 . În special , pentru instalația CSP cu colectoare parabolice am obținut un scor de 2,32 Pt , în comparație cu 2,72 Pt pentru sistemul PV .

Tabel 4 – Atribuirea scorului unic pentru impactul asupra mediului derivă din ciclul de viață al instalatiilor CSP și PV .

Categoria de impact Unitati Ciclu de viata 1MW h CSP Ciclu de viata 1MW h CSP

Sanatatea umana Pt 1,11 1,05

Calitate Ecosistem Pt 0,405 0,247

Resurse Pt 0,805 1,43

TOTAL Pt 2,32 2,72

9.4. Interpretarea ciclului de viață al instalatiilor studiate

9.4.1 Rezultate si interpretari

În ultima fază a acestui studiu LCA, am calculat cativa parametri importanti asociati instalatiilor examinate, pentru evaluarea impactului lor asupra mediului :

Emisiile

GWP100 ( Potențialul de încălzire globală timp de 100 ani)

EPBT ( Timpul de recuperare al energiei )

Emisiile efecive de dioxid de carbon , din cauza asamblării și dezafectării plantațiilor , au fost calculate folosind metodologia Eco-Indicator , luând în considerare toate procesele din faza de inventar . În special , am obținut următoarele rezultate :

Emisiile pentru CSP : 22,6/kW h

Emisiile pentru PV : 44,7/kW h

Prin urmare , emisiile de pe parcursul întregului ciclu de viață al instalației CSP sunt de aproximativ 2312 t , comparativ cu 4574 t emise de sistemul PV . Aceasta implică faptul că instalația CSP , în comparație cu sistemul PV , permite evitarea emisiilor în atmosferă de circa 2262 t de .

Apoi GWP100 ( potențialul de încălzire globală timp de 100 ani ) , exprimată în grame de echivalent pe kW h , a fost calculată folosind metodologia CML 2 de bază 2000 . Referindu-se la întregul ciclu de viață al instalatiilor , cu un scenariu de eliminare , în care toate componentele ale instalatiilor sunt trimise la depozitele de deșeuri , rezultatele pentru GWP100 sunt rezumate mai jos :

29,9 g / kW h pentru CSP

47,9 g / kW h pentru PV

Aceste valori , determinate utilizând software SimaPro , au fost comparate cu cele raportate în literatura de specialitate : pentru o instalație de CSP cu colectori parabolici , valorile emisiilor globale gama încălzirea 10-80 g eq / kW h . Aceasta implică faptul că valoarea GWP100 calculată în acest studiu ( 29,9 g eq / kW h ) este similara cu datele din literatura . De asemenea, pentru instalația PV , o comparație cu datele din literatură a fost făcută , care a dat rezultate ce sunt în concordanță cu cele raportate în literatura de specialitate .

Apoi a fost calculat timpul de recuperare a energiei ( EPBT ) : timpul de recuperare al energiei este momentul în care un sistem energetic produce aceeași cantitate de energie pe care o consuma pe parcursul întregului ciclu de viață . Producția de energie în timpul vieții tehnice a două uzine a fost deja estimat, în timp ce suma totală de energie consumată în timpul ciclului de viață au fost oferite de software-ul SimaPro. Pentru instalația CSP, EPBT estimată este în jur de 2 ani, iar pentru instalația PV acest parametru este de 5,5 ani.

Valoarea EPBT a instalației PV este în concordanță cu datele raportate în literatura de specialitate : variază EPBT între 4 și 8 ani, în funcție de media radiatiei solare și tipul de instalare.

În schimb , EPBT calculat pentru instalația CSP este mai mare decât valorile raportate pentru plantațiile solare termice în literatura de specialitate , probabil din cauza lipsei de stocare termica . În plus , trebuie remarcat faptul că cele două plantații prezintă un bilanț energetic pozitiv , deoarece energia electrică produsă este mai mare decat energia consumata de sistemele lor în timpul vieții . Din acest motiv , cele două instalatii prezinta o energie durabilă .

Proiectarea unei planțatii de panouri fotovoltaice

Analiza amplasamentului si a consumatorilor

Zona Sud – Sud-Est

Teren – 1500 mp

Casa P+1 – 260 mp locuibili

Una din cele mai comune aplicatii a energiei alternative este alimentarea cu energie electrica a unei case de vacanta sau cabana, aflata intr-o zona fara access la reteaua publica. Pentru aceasta aplicatie se poate opta pentru alimentare folosind panouri fotovolatice sau generatoare eoliene. Folosirea lor combinata este intodeauna posibila.

Inainte de achizitionarea unui sistem de energie alternativa este recomandata echiparea sau inlocuirea tuturor consumatorilor traditionali, cu altii identici dar mult mai eficienti din punct de vedere al consumului de energie . Primul pas este determinarea consumului si a consumatorilor , fiind vorba de o casa in care locuieste o familie de 4 persoane am estimat un consum de 10 KwH / zi avand urmatorii consumatori :

Frigider A++ ( 0.5 KwH/24h )

Masina de spalat A+++ ( 0.6 KwH )

Masina de spalat vase A+++ ( 0.9 KwH)

TV LED 126” ( 0.1 KwH )

TV LED 106” x2 ( 0.18 KwH )

TV LED 81” ( 0.08 KwH )

Receiver x4 ( 0.16 KwH )

Aspirator ( 1.2 KwH )

Cuptor cu microunde ( 1.4 KwH )

Becuri LED x11 4 W ( 0.044 KwH )

Becuri LED x30 9 W ( 0.270 KwH )

PC Desktop x2 ( 0.8 KwH )

Lista si utilitatea echipamentelor folosite

Fiecare sistem care foloseste energia alternativa trebuie proiectat intr-un mod foarte riguros. De aceasta proiectare si optimizare va depinde eficienta si pretul lui de cost. Pentru a determina pretul de cost al unui echipament este necesar sa determinam care sunt consumatorii care vor folosii aceasta energie si care este intervalul de timp in care ei functioneaza.

1. Bloc de masura si protectie monofazat pentru consumatori casnici

Blocul de masură si protectie monofazat este destinat utilizarii în reteaua de distributie finala a furnizorilor de energie electrica, la bransarea monofazata a abonatilor individuali, având rolul de a contoriza consumul de energie electrica si de a asigura protectia la scurtcircuit, suprasarcina, curenti de defect si supratensiune (incluzand si monitorizarea nulului), implicit împotriva sustragerilor de energie electrica.

2. 60x Panouri Fotovoltaice Policristalin

Producerea monocristalului este mai dificila si de aceea acesta este mai scump. Diferentele de pret apar din modul de producere a cristalelor: mono este obtinut prin sectionarea in 'felii' subtiri a unui filon mare si foarte pur chimic – are aceesi culoare pe toata suprafata si un aspect uniform, se prelucreaza fara colturi – fapt care ajuta de multe ori si la incadrarea si debitarea din filon. Faptul ca este un singur cristal si foarte pur il face mai eficient fotovoltaic. Singurul mare avantaj al panourilor solare fotovoltaice monocristal este randamentul/eficienta. Este mai eficient cu pana la 15% decat cele policristal. Daca la panouri solare fotovoltaice cu celule policristaline randamentul/ eficienta este 12-14% ,la cele cu celulele monocristaline eficienta ajunge la 15-16%.
Eficienta/randamentul, il definim ca un raport intre cat curent electric poate sa produca din radiatia solara – cantitatea de lumina pe care panoul solar fotovoltaic o primeste , prin urmare alegem panourile. Panourile solare cu celule policristaline se comporta mai bine la temperaturi ridicate. In zilele insorite de vara, temperatura cristalului poate ajunge la 70-80 oC , randamentul maxim fiind la 20 oC. Deci, locatia noastra fiind una din zonele calde, aride ar trebui sa folosim panouri solare fotovoltaice cu celule policristaline, iar cei din zone mai reci – de munte, sa aleaga panouri solare fotovoltaice cu celule monocristaline .

 Putere 245W

 Latimea 992 mm.

 Lungimea 1650 mm.

 G: 35 mm.

 Tip panou: celule policristaline

 24V

 putere maxima 8,14A

 tensiunea scurt-circuit Ioc 8,76A

3. 4x Controler incarcare Steca Tarom 2140

 1 Master 3 Slave

 24V – 140Ah

4. 32x Acumulator stocare energie ( Heavy Duty Cycle )

 Capacitate totala de stocare 24V – 2400Ah

 Capacitate stocare pe baterii 57,6 kW

 Medie de viata 15 ani

 Bateria nu se descarca sub 30%

Se folosesc 40 kW fara regim de incarcare iar capacitatea de autonomie fara incarcare este estimata la 4 zile !

5. 4x Invertor unda sinusoidala pura Steca Solarix PI 1000

 Putere maxima in regim continuu 1000 VA

 Tensiune iesire (unda sinusoidala pura) 230V AC +/-10%

 Frecventa de iesire 50 Hz

 Tensiune nominala pe baterie 24 V

6. Cutie interconectare invertoare in paralel (230V / 50Hz)

Calcul energie produsa / depozitata / risipita

Calcul energie estimat produsa

Cu un randament de 100% in lunile Iunie , Iulie si jumatate din luna August (15 zile) energia produsa este de P = 14,7 KwH .

Cu un randament de 60-75% in perioadele 15 Februarie – 31 Mai si 15 August – 1 Octombrie energia produsa este de P = 8,8-11,025 KwH .

In ultima perioada ramasa 1 Octombrie – 15 Februarie avem un randament de 20-60% rezultand o energie produsa de P = 2,94-8,8 KwH . Pe timpul ploios si innorat avem un randament de 20% energia produsa fiind P = 2,94 KwH .

Calcul energie depozitata / risipita

Capacitatea bateriei – cat poate inmagazina – este evaluata in Amperi/ore (Ah).

Pentru a stabili cat de mare trebuie sa fie bateria am transformat Watt-ore in Amperi-ore. Deoarece puterea (W) este egala cu Tensiunea in volti (V) inmultita cu curentul in Amperi (A) :

P (W) = U (V) x I (A)

Avand in vedere capacitatea de stocare pe baterii a energiei (57,6 kW) si ca bateriile sunt la valoare minima de 17,28 kW (bateria neputand fi descarcata sub 30%) putem spune ca:

In perioada cu randamentul de 100% bateriile vor fi incarcate la capacitate maxima in aproximativ 3h fara ca nici un consumabil sa nu fie in functiune.

In perioada cu randamentul de 60-75% bateriile vor fi incarcate la capacitate maxima in aproximativ 4h fara ca nici un consumabil sa nu fie in functiune.

In perioada cu randamentul de 20-60% bateriile vor fi incarcate la capacitate maxima in aproximativ 7h, iar pe timpul ploios si innorat in aproximativ 13h de asemenea fara ca nici un consumabil sa nu fie in functiune .

Calcul economic

Investitie echipamente instalatie PV :

Pretul echipamentelor este cu TVA inclus .

Investiție bransament Enel

Avand in vedere tarifele si indici specifici utilizati la stabilirea tarifelor de racordare Enel prin bransament monofazat subteran standard suma totala pe care au cerut-o este de 18.000 Euro .

Cu ajutorul calculatorului tarifar de energie de pe site-ul celor de la Enel avand un consum mediu de 10 KwH/zi x 30 zile = 300KwH rezultand o factura lunara de 45 euro/luna respectiv 540 euro pe an .

Timp amortizare investitie

Scazand totalul de echipamente necesar instalației PV cu costul bransamentului din partea Enel ( 31.060 – 18.000 = 13.060 ) si imparțindu-l cu factura pe timp de un an ( 13.060 / 540 = 24 ) obtinem timpul de amortizare care este de 24 de ani .

Concluzii

Toate rezultatele obținute pot fi considerate valide numai în raport cu ipotezele inițiale introduse cu privire la caracteristicile și configurarea sistemelor :

CSP cu colectori parabolici , apă pe post de lichid de transfer și astfel soluția directa de producerea aburului , fara nici o depozitare termică sau operație hibrid

Un sistem fotovoltaic montat la sol cu un sistem de urmărire cu o singură axă și module de siliciu monocristalin.

Din această analiză comparativă între cele două tehnologii , unele concluzii importante pot fi trase :

Când sistemele sunt caracterizate prin aceeași putere electrică nominală , producția de energie electrică a sistemului PV este mai mare decât cel al unității CSP în timpul primului an de funcționare . Cu toate acestea , la sfârșitul duratei lor tehnice , acestea sunt capabile să producă în mod substanțial aceeași cantitate de energie electrică . Sistemul PV permite să realizeze o reducere cu suprafața totală ocupată de 23 % , în comparație cu amplasamentul CSP .

Când sistemele ocupă aceeași suprafață totală , producția de energie electrică a plantației PV este mai mare decât cea a unității CSP în timpul primului an de funcționare și, de asemenea , la sfârșitul duratei de viață tehnice a acestora .

Având în vedere faza de asamblare , pentru instalația CSP impactul principal asupra mediului este asociat cu structuri de sprijin , apoi , în ordinea importanței , putem găsi panouri reflectorizante , sisteme de urmărire și tuburi receptoare solare . Pentru instalația PV , cel mai mare impact asupra mediului se datorează modulelor . În timpul fazei de asamblare , sistemul PV generează un impact mai mare asupra mediului decât instalația CSP

Având în vedere întregul ciclu de viață , pentru ambele instalatii cel mai mare impact asupra mediului se datorează fazei de asamblare și o altă contribuție considerabilă este asociata cu faza de dezafectare . În schimb , ocuparea terenului în timpul funcționării instalației produce un impact moderat asupra mediului . Instalatiile CSP arată un profil ecologic mai bun decat instalatiile PV .

Emisiile , GWP100 și EPBT legate de tehnologia CSP sunt mai mici decât cele ale tehnologiei PV

Energia produsă de cele două sisteme sunt mai mari decât cererea cumulată a ciclului de viață a energiei și EPBT este de aproximativ 2 ani pentru instalatiile CSP și 5.5 ani pentru instalatiile PV . Prin urmare , cele două instalatii prezinta o energie durabilă .

Bibliografie

Fig. 1 (http://www.mesor.org/)

Fig. 2 (http://www.sc.ehu.es/)

Fig. 8 – Fig. 9 (http://www.enea.it/it)

Fig. 10 (http://www.archimedesolarenergy.it/)

Fig. 18 – Fig 30 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X11000843, http://www.sciencedirect.com/science/journal/03605442/33/2, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544207002137)

Archimede Solar Energy (Angelantoni Industrie) ;

Koroneos C, Stylos N, Moussiopoulos N. LCA of multicrystalline silicon photovoltaic systems: Part 1: Present situation and future perspectives . Int J LCA 2006 ;

Koroneos C, Stylos N, Moussiopoulos N. LCA of multicrystalline silicon photovoltaic systems: Part 2: Application on an island economy . Int J LCA 2006 ;

UNI EN ISO 14044: 2006. Environmental management – Life Cycle Assessment Requirements and guidelines ;

UNI EN ISO 14040: 2006. Environmental management – Life Cycle Assessment Principles and framework ;

Cavallaro F , Ciraolo L. – A Life Cycle Assessment (LCA) of a paraboloidal-dish solar thermal power generation system . IEEE Trans ;

Technology Characterization Solar Parabolic Trough. Solar Paces .

Study Guide for the Applicant for NABCEP Photovoltaic Instaleer Certification , Author Dunlop James , September 2003

Clean Energy Results – Ground-Mounted Solar Photovoltaic Systems , Massachusetts Department of Energy Resources , Massachusetts Department of Environmental Protection , Massachusetts Clean Energy Center , Decembre 2012

Site :

http://www.solaraccreditation.com.au/

http://www.ata.org.au/

http://www.builditsolar.com/

http://photovoltaics.sustainablesources.com/

http://www.fsec.ucf.edu/

http://e-panouri.eu/

http://www.stecasolar.ro/

http://www.altex.ro/

http://www.recomplast.com/

http://www.ev-power.eu/

http://caranda.shopmania.biz/

https://www.enel.ro/ro/distributie/clienti/download/tarife/tarife_si_indici_specifici.pdf