Conceperea Unui Sistem Integrat Agroalimentar Bazat pe Utilizarea Energiei Eoliene

Cuprins

Capitolul 1

Introducere

1.1. Contextul socio – economic european si national.

1.2. Premise ale dezvoltarii fermelor de tip individual si a solutiilor alternative de producere a energiei.

1.3. Integrarea sistemelor de producere a energiilor regenerabile pe ferme individuale izolate

1.4. Dezideratul dezvoltarii durabile.

Capitolul 2

Stadiul actual de dezvoltare a sistemelor integrate agroalimentare ecologice

2.1. Aplicarea conceptelor ecologice în sistemele agroalimentare

2.2. Integrarea energiilor regenerabile in sistemele agroalimentare

2.3. Analiza comparativa a sistemelor de energii regenerabile

2.4. Justificarea alegerii sistemului eolian

Capitolul 3

Fundamente teoretice ale conversiei energiei eoliene în energiie electrcă

3.1. Noțiuni introductive de aerodinamică

3.2. Cuplul mecanic

3.3. Portanță

3.2. Dispozitive de conversie

Capitolul 4

Determinarea experimentală a indicilor de performanță a instalatiei eoliene de laborator

4.1. Caracteristici de performanță investigate

4.2. Compararea rezultatelor obținute cu datele de catalog

Capitolul 5

Conceperea unui sistem integrat agroalimentar bazat pe utilizarea energiei eoliene

5.1. Sisteme integrate agroalimentare

5.2. Partile componente ale unui sistem eolian

5.3. Fermă mixtă – culturi de câmp și creșterea ovinelor

5.4. Principii de proiectare si dimensionare

5.5. Microclimatul locului de muncă și instructajul de protecția muncii

Capitolul 6

Concluzii și Bibliografie

Capitolul 1

Introducere

1.1. Contextul socio – economic european si national

România se bucură de un potențial de dezvoltare important, însă nefolosit. Cu o suprafață totală de 238.000 km², România, este ca mărime, cel de-al doilea nou stat membru al Uniunii Europene, după Polonia. Ea reprezintă 6% din suprafața totală a Uniunii Europene. Zonele rurale dispun de un potențial de creștere substanțial și au un rol social vital. Conform definiției din legislația națională, zonele rurale din România acoperă 87,1% din teritoriul țării, cuprinzând 45,1% din populație (la 1 iulie 2005, conform indicatorilor Institutului Național de Statistică), și anume 9,7 milioane de locuitori. Densitatea medie apopulației din zonele rurale a rămas relativ constantă de-a lungul anilor la circa 45,1 locuitori/km².Populația României are un nivel de ruralitate mult mai pronunțat, ponderea populației rurale din România reflectă incidența mai mare a acesteia față de alte țări dinUE, unde așezările rurale sunt mai puțin populate și la scară mai redusă, ca alternativă față de concentrările urbane. Multe dintre aceste comunități rurale contribuie, într-o mică măsură, la creșterea economică, însă își păstrează structura socială și modul tradițional de viață.

Efectivele de animale au scăzut drastic pe parcursul perioadei de tranziție. Desființarea sau privatizarea cooperativelor agricole de producție și a fermelor de stat au avut drept rezultat apariția unor modificări structurale semnificative. Neputând utiliza spațiile și dotările tehnice din fostele unități de producție intensivă, micii agricultori s-au bazat pe creșterea animalelor, în principal pentru consum propriu. Fermele individuale se confruntă în multe cazuri cu lipsa conformității cu standardele Europene (inclusiv a sistemelor ISO și HACCP), necesitând în continuare investiții mari în modernizare și retehnologizare.

Contextul European

La nivelul Uniunii Europene, piata comuna agricola s-a creat si dezvoltat prin intermediul Organizarilor Comune de Piata pe produs sau grupe de produse. La nivel comunitar s-au elaborat politici menite sa îmbunatateasca functionarea pietelor, adaptate periodic la noile situatii economice. Reglementarile Comunitare sunt obligatorii, cu aplicarea flexibila a unor norme în functie de evolutia pietei. Pe baza cadrului comun de functionare a pietelor, statele membre armonizeaza legislatia si creaza sistemul institutional la nivel national pentru aplicarea PAC. Prioritatile comunitati europene privind sectorul agroalimentar in perioada 2007-2013

Noua etapa de dezvoltare a sectorului agroalimentar european are ca orientare principala satisfacerea cererii societatii, prioritare fiind:

securitatea alimentara;

calitatea alimentelor;

diversitatea produselor;

bunastarea animalelor;

calitatea mediului;

protectia naturii;

conservarea spatiului rural.

Problema competitivitatii sectorului agroalimentar este un obiectiv general strategic. Ghidul European Strategic pentru dezvoltare rurala abordeaza problematica competitivitatii sub raportul stabilirii unor relatii functionale între agricultura, silvicultura, industria alimentara în contextul european de competitivitate.

Politica Agricola viitoare va trebui sa contribuie la realizarea unei dezvoltari durabile, punând accentul pe încurajarea producerii de produse sanatoase, de calitate superioara, a metodelor de productie viabile din punct de vedere a mediului înconjurator, inclusiv

productie ecologica, materii prime regenerabile si protejarea biodiversitatii.

Asistam la o reorientare a cerintelor consumatorilor europeni dinspre cantitate inspre calitate pe baza urmatoarelor elemente:

Producerea de alimente cu calitati nutritive ridicate, în cantităti suficiente.

Interactiunea in mod constructiv cu ciclurile si sistemele naturale.

Incurajarea dezvoltarii sistemelor de tip ferma, implicand toate verigile din circuitul biologic: microorganisme, sol, flora si fauna.

Mentinerea si cresterea fertilitatii solului pe termen lung.

Promovarea sistemelor de exploatare rationala a resurselor de apa.

Utilizarea, in masura posibilitatilor, in sistem inchis, in ceea ce priveste disponibilitatea nutrientilor.

Asigurarea conditiilor de dezvoltare a animalelor, in conformitate cu prevederile legale ale productiei ecologice.

Minimizarea tuturor formelor de poluare, rezultate din tehnologiile agricole.

Mentinerea biodiversitatii sistemului agricol.

Obtinerea de efecte pozitive pentru cei implicati in producția ecologica, prin cresterea calitatii vietii, inclusiv prin asigurarea securitatii mediului, in conformitate cu Carta Drepturilor Omului.

1.2. Premise ale dezvoltarii fermelor de tip individual si a solutiilor alternative de producere a energiei.

Strategia dezvoltării producției agricole trebuie privită sistematic „în contextul procesului de tranziție a întregii economii, la tipul de economie de piață” construind un sistem managerial specific. Numai pe această cale se poate redresa producția agricolă și sectorul ei de culturi agricole, având în vedere așezarea lor pe noi principii și mecanisme de funcționare social-economice și tehnologice. În câteva noi state membre, fermele mai mici de 8 UME reprezinta aproape 100 % din exploatatiile agricole, cu precadere în România si Bulgaria (99,4% si respectiv 97,7% în 2007). În cadrul UE-15, fermele mici sunt relativ mai numeroase în Austria, Grecia, Italia, Portugalia, Spania, Suedia si în Regatul Unit. Atât dovezi din cadrul EU-15, cât si din cadrul NSM-12 sugereaza ca, pe masura ce cresterea economica are loc reducere a numarului total de ferme este caracteristica, de regula, celor mai mici ferme.

Pentru a asigura securitatea alimentară, sănătatea populației, singura soluție este formarea unei agriculturi durabile și competitive, care să pună în valoare potențialul de producție și pedoclimatic al teritoriului biogeografic al României, cu marea sa diversitate, să ajusteze structural această ramură a economiei naționale cu implantarea ei în mecanismele economiei de piață și să o înzestreze cu factori de producție cât mai moderni și performanți. În esență se pot avea în vedere următoarele criterii de ordin tehnico-economic și ecologic pentru redresarea agiculturii și a sectorului său vegetal:

ridicarea potențialului de producție al pământului prin lucrări de îmbunătățiri funciare, îndeosebi prin irigații;

extinderea mecanizării, prin creșterea numărului de tractoare și mașini agricole și adaptarea lor la noua structură a cercetărilor științifice;

utilizarea eficientă a îngrășămintelor și substanțelor fitofarmaceutice pentru sporirea randamentului și păstrarea sănătății plantelor, luarea în considerare a evitării poluării mediului înconjurător și respectării standardelor internaționale de calitate a produselor agricole;

creșterea gradului de pregătire și utilizare a forței de muncă;

formarea brută de capital, prin creșterea capacității investiționale a producătorilor agricoli, participarea bugetului public național și local la obiectivele de interes strategic, participarea fondurilor comunitare a instituțiilor financiare internaționale și a capitalului extern.

Tehnologiile de producție trebuie fundamentate după criterii energetice, economice si ecologice.

Ferma ecologică utilizează metode de obținere a produselor agricole și de creșterea animalelor conform unor restricțiilor, cu scopul de a stabili și menține o interdependență naturală dintre sol și plante, plante și animale și animale și sol.

Unul din factorii determinanți în înfăptuirea reformei politicii agricole comunitare este acela de stabilire a principiului durabilității ca bază a dezvoltării rurale prin metode ecologice  de producție și de creștere a animalelor. Legislația în domeniu a fost adoptată la nivel comunitar în iulie 1991 și se referă la Reglmentarea Consiliului European privind producția organică de produse agricole și indicațiile cu privire la produsele agricole alimentare..

O familie care are o suprafață agricolă de numai un hectar-două, izolată undeva în mijlocul câmpului, poate scoate apa pentru irigații chiar de acolo, cu ajutorul unei pompe. În acest fel, spre deosebire de modul tradițional de a acționa pompele, cu motorină sau cu un cablu foarte lung, noul sistem nu necesită racorduri sau aprobări și este nepoluant, ferma putând să-și păstreze certificatul „eco”.Energia eoliană,panou solar de o anumita marime, împreună cele două sisteme alternative pot furniza energia electrică necesară unei ferme izolate.

1.3. Integrarea sistemelor de producere a energiilor regenerabile pe ferme individuale izolate

Sistem integrată poate fi definită ca o metodologie ce permite concepția integrată și simultană a produselor și a proceselor de producție și de mentenanță asociată. Aceasta asigură luarea în considerare, încă de la origine, a tuturor fazelor ciclului de viață ale produsului, începând cu concepția și terminând cu eliminarea sa, integrând problemele de calitate, termene, costuri, exigente ale utilizatorului etc. Din punct de vedere funcțional, sistemele integrate pot fi deja complete, asigurând un circuit închis al elementelor de intrare, de funcție și de ieșire, cu scopul de a realizând ceva util sau pentru a atinge un scop. Un sistem integrat poate fi integrat la rândul său într-un alt sistem integrat, mai mare, devenind subsistem pentru acesta.

Un sistem de fabricație tipic cuprinde trei elemente: intrări în sistem, procese de transformare, și ieșiri din sistem. Sistemul de fabricație preia intrările în sistem pentru a produce produsele pentru clienți exteriori față de sistem.

Intrările sistemului de fabricație sunt constituite din : materiale, materii prime, energie, mașini, informații.

Procesele de transformare a materialelor sau materiilor prime implică un lanț de operații mecanice sau chimice pentru transformarea intrărilor în ieșiri, aceste transformări fizice sau chimice fiind funcția sistemului. Așa de exemplu, energia electrică, considerată ca unul dintre elementele de intrare, se transformă. Sunt necesare însă și unele activități care ajută la realizarea proceselor de transformare, acestea fiind procese auxiliare și de servire.

Ieșirile reprezintă "răspunsul" sistemului și pot fi bunuri, produse, sau materiale procesate.

Un sistem de fabricație constă din sub-sisteme sau elemente componente asociate, care funcționează împreună pentru a îndeplini o sarcină de fabricație, acestea fiind:

sub-sistemul echipamente și utilaje: mașini, e, costuri, exigente ale utilizatorului etc. Din punct de vedere funcțional, sistemele integrate pot fi deja complete, asigurând un circuit închis al elementelor de intrare, de funcție și de ieșire, cu scopul de a realizând ceva util sau pentru a atinge un scop. Un sistem integrat poate fi integrat la rândul său într-un alt sistem integrat, mai mare, devenind subsistem pentru acesta.

Un sistem de fabricație tipic cuprinde trei elemente: intrări în sistem, procese de transformare, și ieșiri din sistem. Sistemul de fabricație preia intrările în sistem pentru a produce produsele pentru clienți exteriori față de sistem.

Intrările sistemului de fabricație sunt constituite din : materiale, materii prime, energie, mașini, informații.

Procesele de transformare a materialelor sau materiilor prime implică un lanț de operații mecanice sau chimice pentru transformarea intrărilor în ieșiri, aceste transformări fizice sau chimice fiind funcția sistemului. Așa de exemplu, energia electrică, considerată ca unul dintre elementele de intrare, se transformă. Sunt necesare însă și unele activități care ajută la realizarea proceselor de transformare, acestea fiind procese auxiliare și de servire.

Ieșirile reprezintă "răspunsul" sistemului și pot fi bunuri, produse, sau materiale procesate.

Un sistem de fabricație constă din sub-sisteme sau elemente componente asociate, care funcționează împreună pentru a îndeplini o sarcină de fabricație, acestea fiind:

sub-sistemul echipamente și utilaje: mașini, utilaje, scule și echipamente;

sub-sistemul metode și procese de producție: proceduri, metode și procese de producție, asigurarea calității, controlul producției;

sub-sistemul manipularea materialelor: manipularea materialelor și sub-sisteme de deplasare a materialelor;

sub-sistemul forță de muncă: personal pentru fabricație;

produsele finale constituie un element component al sistemului de fabricație

Sistemul agroalimentar poate fi un ansamblu al fluxurilor bunurilor și serviciilor ce contribuie la satisfacerea nevoilor consumatorilor. Acest sistem de fabricație constă din sub-sisteme sau elemente componente asociate, care funcționează împreună pentru a îndeplini o sarcină de fabricație,sub-sistemul echipamente și utilaje: mașini, utilaje, scule și echipamente.

1.4. Dezideratul dezvoltarii durabile.

Agricultura durabilă presupune practicarea unei activități productive alternative în sensul larg al cuvântului, prin trecerea treptată de la cea pur biologică la una durabilă și integrată biologic. Aceasta trebuie să folosescă din plin, dar judicios, realizările chimiei, construcțiilor de mașini și biologiei pentru a ridica randamentul culturilor. Aportul îngrășămintelor chimice și a pesticidelor în creșterea recoltelor, nu trebuie să depășească 40-45%, iar ideea unei agriculturi durabile constă în ridicarea productivității cu obținerea unor profituri sigure și constante, cu minimum de efecte negative asupra mediului și asigurând securitatea alimentară a populației, ea are la bază aplicarea unor tehnologii diversificare specificului pedoclimatic al diferitelor zone. Aceasta presupune un concept laborios care prevede complexitatea sistemului privitor la stabilitatea biologică a plantelor, conservarea și protejarea resurselor naturale dar și intorducerea și apoi generalizarea tehnologiilor viabile economic pe o perioadă lungă de timp capabile de producții ridicate și costuri reduse. Pentru o dezvoltare durabilă trebuie amenajate și conservate resursele naturale și trebuie făcute schimbări tehnice și instituționale de așa manieră, încât să fie satisfăcute nevoile generațiilor actuale și viitoare.

Promovarea agriculturii durabile prin următoarele acțiuni:

tehnologice: combaterea integrală a paraziților vegetali, realizarea sistemelor integrate de nutriție a plantelor, conservarea și ameliorarea terenurilor cultivate, adoptarea măsurilor agrotehnice durabile;

biologice : conservarea și folosirea resurselor genetice vegetale, crearea de soiuri si hibrizi cu valoare productivă și nutritivă ridicată;

ecologice: protecția și ameliorarea mediului înconjurător agricol;

social-economice: aplicarea unor politici agrare compatibile, la scară națională sau sectorială, cu obiectivele agriculturii durabile, gestionarea eficientă a solului si a apei, elaborarea la nivel național și local de programe viabile de dezvoltare agricolă, participarea comunităților, administrațiilor și organizațiilor rurale la elaborarea și implementarea acestor programe, încurajarea sistemelor de management și informaționale ;

cercetare-tehnică: dezvoltarea cercetării științifice și tehnologiei printr-o rețea națională și regională, precum și promovarea rezultatelor obținute în aceste două domenii în rândul agricultorilor, monitorizarea tuturor acțiunilor enunțate mai sus ca ele să ajungă cât mai repede la producător și cu costuri cât mai convenabile.

În România doar 3,7 milioane ha. de soluri întrunesc condițiile pentru o agricultură durabilă. Astfel, aproape 7 milioane ha. de teren agricol sunt vulnerabile la eroziunea de suprafață și de adâncime și la alunecările de teren.

In „noua gândire” promovată în politica agrară pe plan mondial, se evidențiază două principii fundamentale :

realizarea și sporirea producției agricole, formarea de producători de înaltă performanță, competitivi pe plan internațional,

crearea condițiilor pentru ca veniturile agricultorilor să fie compatibile cu veniturile din celelalte sectoare economice.

Cerințele dezvoltarii durabile pe termen scurt si mediu:

Obiectivul cresterii competitivitații si dezvoltarii economiei bazate pe cunoastere include, ca una dintre principalele subprioritați, îmbunatațirea eficienței energetice si valorificarea resurselor regenerabile de energie în vederea reducerii efectelor schimbarilor climatice.

Dezvoltarea economiei rurale si cresterea productivitații în sectorul agricol, silvic si piscicol conține prevederi privind utilizarea raționala a fondului funciar, reabilitarea ecologica a unor terenuri degradate sau poluate, siguranța alimentara, bunastarea animalelor.

.

Capitolul 2

Stadiul actual de dezvoltare a sistemelor integrate agroalimentare ecologice

2.1. Aplicarea conceptelor ecologice în sistemele agroalimentare

Sisteme integrate semnifică utilizarea științifică, armonioasă a tuturor componentelor tehnologice: pentru lucrările solului, rotația culturilor, fertilizare, irigare, combaterea bolilor și dăunătorilor inclusiv prin metode biologice, la creșterea animalelor, stocarea, prelucrarea și utilizarea reziduurilor rezultate din activitățile agricole etc., pentru realizarea unor producții ridicate și stabile în unități multisectoriale (vegetale și zootehnice). Sistemul de agricultură ecologică se integrează în biosferă și exclude în mare măsură mijloacele de control exterioare ecosistemului (pesticide) și se asigură o mai mare rezistență a comunității biologice la agresiunile din afară (boli și dăunători). La aceasta se adaugă tot complexul de măsuri agrotehnice clasice : asolamentul, culturi mixte, îngrășăminte verzi, combaterea biologică și agrotehnică, irigație, mecanizare , care se aplică după criterii strict agrobiologice, pentru a proteja solul cât mai mult.

In Europa există o gamă largă de reglementări și directive, îndeosebi ale Consiliului Europei și ale Comisiei Europene, privind agricultura și producția ecologică: Reglementarea Consiliului Europei nr.2092/1991 din 24 iunie 1991 și amendamentele de la aceasta; Reglementarea Consiliului Europei (CE) nr. 1804 / 1999 din 19 iulie 1999. Se mai au in vedere și reglementările Federației Internaționale a Mișcărilor pentru Agricultura Organică (IFOAM). Plecând de la legislația europeană în vigoare, în România producția agricolă ecologică este oficializată prin Ordonanța Guvernului României nr. 24 din 2000.

Reglementările și normele privind agricultura biodinamică, biologică sau organică nu contravin principiilor agriculturii ecologice clasice, ci din contră, le completează, le lărgește conținutul, desigur ținând seama de starea mediului natural, biogeografic și de starea sistemului agricol, dar și de asigurarea securității alimentare a populației dintr-o țară sau alta.

Principalele obiective și acțiuni privind „agricultura ecologică” sunt:

producția ecologică înseamnă obținerea de produse agroalimentare fără utilizarea produselor chimice de sinteză;

producția agroalimentară ecologică are ca scop realizarea unor sisteme agricole durabile, diversificate și echilibrate, care asigură protejarea resurselor naturale și sănătatea consumatorilor.

Principiile de bază ale producției agroalimentare ecologice se referă la :

realizarea structurilor de producție si a asolamentelor în cadrul cărora rolul principal îl dețin rasele, speciile și soiurile cu înaltă adaptabilitate;

susținerea continuă și ameliorarea fertilității naturale a solului;

integrarea creșterii animalelor în sistemul de producție a plantelor agricole și produselor din plante;

utilizarea economică a resurselor energetice convenționale și înlocuirea acestora în mai mare măsură prin utilizarea rațională a produselor secundare refolosibile;

aplicarea unor tehnologii atât pentru cultura plantelor, cât și pentru creșterea animalelor, care să satisfacă cerințele speciilor, soiurilor, raselor.

Ferma ecologică organică utilizează metode de obținere a produselor agricole și de creșterea animalelor conform restricțiilor enunțate anterior, cu scopul de a stabili și menține o interdependență naturală dintre sol și plante, plante și animale și animale și sol. În ansamblul acestor probleme în sectorul creșterii animalelor, existența fermelor ecologice presupune asigurarea următoarelor condiții:

animalele trebuie să dispună de suficient spațiu interior și exterior care să le permită un comportament natural;

tratamentele veterinare este necesar să fie bazate în special pe produse medicinale naturale;

antibiotoicile și alți aditivi medicinali nu trebuie să intre în componența furajelor pentru animale;

animalele vor fi hrănite, în principal, cu furaje organice;

selecția raselor de animale se va face prin luarea în considerare a habitului lor natural și a rezistenței la boli;

rezidurile de animale vor fi manipulate astfel încât să fie evitat orice contact cu acestea.

2.2. Integrarea energiilor regenerabile in sistemele agroalimentare

Ferma individual si izolata nu poate fi alimentata cu energie electrica, costurile fiind mari de racordare la energie soluția ar fi urmatoarea:

instalarea unui generator de electricitate propriu cu un motor diesel;

energie regenerabile.

De obicei, aceste generatoare au fost folosite în mod direct pentru consumatorii de energie. În același timp, utilizarea în mod constant a astfel de motoare pentru a asigura alimentarea cu energie electrică nu a avut mult sens, având în vedere eficiența scăzută în operațiunile cu sarcină parțială, zgomotul și emisiile – să nu mai vorbim de durata de funcționare limitată a motoarelor cu combustie.

Tehnologia economicoasă se bazează pe acțiuni agrotehnice simple, cu costuri reduse, în care captarea energiei radiante solare ocupă un rol principal, în dauna folosirii mecanizării. In zonele aflate departe de sat sau comună, în localitațile izolate, unde furnizarea de electricitate de baza este foarte greu de realizat, o solutie este energia eoliana,solara. Tot in zonele izolate, enrgia eoliana poate fi cuplata la un sistem de comunicatii wireless pentru a introduce telefonia si serviciile de comunicatii in acea zona.

Energia eoliana pot fi mult mai ieftine decat instalarea unei linii de curent electric si a unor transformatoare si pot fi folosite fie in aplicatii precum gradurile electrice, iluminarea constructiilor, pomparea apei, fie adaparea animalelor sau irigarea culturilor. Utilizarea panourilor solare este mult mai indicata in agricultura decat folosirea generatoarelor sau a turbinelor eoliene in special datorita intretinerii (rezistenta la intemperii, distantele mari fata de unitatile specializate, lipsa unui personal calificat pentru supraveghere).

2.3. Analiza comparativa a sistemelor de energii regenerabile

Consumul de energie a crescut continuu si intr-un ritm din ce in ce mai accentuat. Este suficient sa privim cifrele care sustin aceasta afirmatie: omenirea a consumat in ultimi 250 de ani mai multa energie decat in primi 1.750 de ani ai erei noastre, ultima suta de ani find caracterizata printr-o crestere a consumului anual de energie primara de aproximativ 10,5 ori . Totodata, in acesti ultimi 100 de ani , datorita progresului tehnic si tehnologic al lumi moderne , a crescut continuu cota resurselor conventionale in consumul de energie primara ,ajungand de la 27,4% la circa 85%, adica de 3,1 ori,consumul din aceste resurse crescand deci de 32,5 ori pe cap de locuitor al globului .

În condițile meteorologice din Romania, in balanta energetica pe termen mediu si lung se iau in considerare urmatoarele tipuri de surse regenerabile de energie:

energia solara,

energia eoliana,

hidroenergia,

bioamasa

energia geotermala.

Fig. 2.1 Energii regenerabile

Programul de utilizare a surselor regenerabile de energie se inscrie in cerintele de mediu asumate prin protocolul de la Kyoto la Conventia – Cadru a Natiunilor Unite, asupra schimbarilor climatice, ratificat de Romania prin Legea nr.3/2001.

Energia solare, in toate variantele de utilizare, are si avantajul de a fi inepuizabila, abundenta, cu un cost neglijabil in forma sa bruta si , mai ales, nepoluanta ,acestea find aspecte de mare importanta pentru valorificarea ei in viitor. Totusi , faptul ca numeroase metode de valorificare a acestei energii sunt inca in stadiul de experimente se datoreaza unor dificultati inerente: densitatea slaba a fluxului energetic, intermitenta datorata alternantei intre zi si noapte, nebulozitate , pretul ridicat al instalatilor de captare si conversie ,pierdere de energie prin conversie, etc. Astfel se explica numarul redus de instalati de captare si conversie a energiei solare, a caror productie de energie electrica este inca foarte mica si, chiar la nivelul actual, nu acopera mai mult de 2% din consumul de energie al statelor industriale dezvoltate.

Energia eoliana rezulta ca urmare a diferentei de potential termic si de presiune din troposfera (ca urmare a incalziri neuniforme a atmosferei).Cu cat curentul de aer(vantul) are o viteza mai mare ,cu atat efectul mecanic creste si prin urmare si cantitateade energie electrica rezultata. Pe suprafata Pamantului, energia eoliana semanifesta neuniform. Potentialul eolian variaza latitudinal si altitudinal. Desi puterea vantului asigura mai putin de 0,1% din energia electricala scara mondiala, s-a dovedit o reala alternativa, find considerata suficient de solida pentru a fi folosita de catre servicile de electricitate publica. In multe regiuni de pe glob, vantul face concurenta centralelor de carbuni, iar specialisti prevad ca, daca turbinele de vant vor intra in productia de masa, costurile vor scadea, transformand vantul intr-una din cele mai ieftine surse de energie. Curenti de aer sunt din abundenta. Exceptand regiunile sensibile, potentialul global de energie eoliana este aproximativ de cinci ori mai mare decat toata cantitatea de electricitate folosita pe Tera . Din moment ce energia furnizata variaza cu putere a treia a vitezei vantului, majoritate proiectelor de valorificare vor fi amplasate in zone cu curenti puternici de aer. Europa ar putea obtine intre 7-26% din necesarul de energie electrica folosind curenti de aer, procentul varind in functie de marimea terenurilor protejate din ratiuni estetice sau de mediu. Energia eoliana este considerata ca una din optiunile cele mai durabile dintre variantele viitorului, resursele vantului fiind imense. In Europa, potentialul este suficient pentru asigurarea a cel putin 20% din necesarul de energie electrica pana in 2020.

Fig.2.2. Capacitatea eoliana instalata in UE

Costurile si eficienta unui proiect eolian trebuie sa tina seama atat de pretul eolienei, cat de cele ale instalarii si intretinerii acesteia, precum si de cel al vanzarii energiei. O eoliana este scumpa. Trebuiesc realizate inca progrese economice pentru a se putea asigura resursele dezvoltarii eolienelor. Se estimeaza ca instalarea unui kW eolian, costa aproximativ 1000 Euro. Progresele tehnologice si productia in crestere de eoliene din ultimii ani permit reducerea constanta a pretului estimat. Pretul unui kWh depinde de pretul instalarii eolienei, ca si de cantitatea de energie produsa anual. Acest pret variaza in functie de locatie si scade pe masura dezvoltarii tehnologie.

Biomasa disponibila pentru producția de biogaz provine din domeniile agricultura, intretinerea fermei:

Dejectii animale

Plante enrgetice

Fân, deseuri rezultate la recoltare, si biomasa verde (masa verde si plante neutilizate).

Biomasa este utilizata in scopul producerii de caldura, in mod special utilizand cuptoare pentru gatit si incalzirea apei. Potențialul de energie este foarte scăzut nu acopera energia necesara a fermei.

Fig. 2.3. Biomasa

2.4. Justificarea alegerii sistemelor eoliene

Istoricul

  Drept sursă energetică vântul este cunoscut omenirii de 10 mii de ani. Încă la orizontul civilizației energia vântului se utiliza în navigația maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi mergeau sub pânze încă 5.000 ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului mașini eoliene cu axă verticală de rotație se utilizau pentru măcinarea grăuntelor. Cunoscutele instalații eoliene (mori cu elicele conectate la turn) asigurau funcționarea unor sisteme de irigare pe insula Creta din Marea Mediterană. Morile pentru măcinarea boabelor, care funcționau pe baza vântului, sunt una din cele mai mari performanțe a secolelor medii. În sec. XIV olandezii au îmbunătățit modelul morilor de vânt, răspândite în Orientul Mijlociu, și au început utilizarea largă a instalațiilor eoliene la măcinarea boabelor.

 În 1854 în SUA apare o pompă de apă, care funcționa pe baza energiei vântului. Ca construcție, această pompă semăna cu modelul morilor de vânt, dar avea mai multe palete (brațe) și un fluger pentru determinarea direcției vântului. Către anul 1940 în SUA peste 6 milioane de instalații de acest tip se utilizau pentru pomparea apei și producerea energiei electrice. Este socotită o premiză a cuceririi Vestului sălbatic, datorită posibilității de asigurare cu apă a fermelor zootehnice. Însă la mijlocul secolului XX vine sfârșitul utilizării large a energiei vântului, venind în schimbul ei o sursă energetică modernă – petrolul.

 Interesul către energetica vântului reapare după câteva crize petroliere trăite de omenire timp de câteva decenii. Acest lucru se petrece la începutul anilor ’70, datorită creșterii rapide a prețurilor la petrol. Potențialul eolian major este observat pe litoralurile marine, pe ridicături și în munți. Ca sursă energetică vântul poate fi mai greu de calculat spre deosebire de soare, dar în anumite perioade prezența vântului se observă pe parcursul întregii zile. Asupra resurselor eoliene influențează relieful pământului și prezența barierelor (obstacolelor) plasate la înălțimi de până la 100 metri. În localitățile montane, spre exemplu, două suprafețe pot avea potențial solar egal, însă potențialul vântului poate fi diferit datorită diferenței în relief și direcțiile curenților maselor de aer. În legătură cu aceasta planificarea locului pentru plasarea instalației se petrece mai detaliat decât montarea unui sistem solar. Energia vântului de asemenea este supusă schimbărilor sezoniere a timpului. Lucrul unei asemenea instalații este mai efectiv iarna și mai putin efectiv în lunile de vară (în cazul sistemelor solare situația este inversă). Eficacitatea lucrului stației eoliene este de 55% în iulie și 100% în ianuarie. Astfel, varianta optimă este combinarea într-um sistem a instalațiilor eoliene și solare. Asemenea sisteme simbiotice asigură o productivitate a energiei electrice mai înalt în comparație cu instalațiile eoliene sau fotoelectrice, luate aparte.Cantitatea energiei produse pe baza vântului depinde de densitatea aerului, de suprafața de elicei și viteza vântului la puterea a treia. In contextul actual, caracterizat de cresterea alarmanta a poluarii cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili , devine din ce in ce mai importanta reducerea dependentei de acesti combustibili. Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. Energia cinetică a vântului poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. O mare parte din energie curată, regenerabilă derivat din zonele montane, este exportată în zonele de șes fără a beneficia comunitățile montane. Principalele nevoi de energie în zonele cu climă rece sunt de încălzire, de gătit, agricultură, transport și de iluminat.

Tipuri de instalatii eoliene

Turbinele eoliene se pot roti orizontal sau vertical

Fig.2.4. Turbinele eoliene

Turbinele eoliene cu ax orizontal

Turbinele cu ax orizontal au axul rotorului principal și generator electric la partea de sus a unui turn, și trebuie să se poziționeze în vânt. Turbinele mici sunt poziționate printr-o simplă paletă de vânt, în timp ce turbinele mari, în general, utilizează un senzor de vânt cuplat cu un motor servo. Cele mai multe au o cutie de viteze, care transformă rotația lentă a paletelor într-o rotație mai rapidă care este mai potrivit pentru un generator electric. Paletele se rotesc cu 10 – 22 rotații pe minut.

.

Fig.2.5. Turbinele eoliene cu ax orizontal

Turbinele eoliene cu ax vertical

Ele pot fi montate pe partea superioara a unor asemenea cladiri, reusind sa acopere in buna masura consumul de energie electrica al acesteia. Turbinele eoliene cu ax vertical sunt un tip de turbine eoliene unde arborele rotorului principal este așezat pe verticală. Printre avantajele acestui aranjament, sunt că generatoare si cutiile de viteze poate fi plasat aproape de sol, și că turbinele nu trebuie să se poziționeze în vânt. Inconveniente majore pentru modele timpurii (Savonius, Darrieus, giromill și cycloturbine) includ cuplul pulsator care poate fi produs în timpul fiecărei revoluții și momentele imense de flexiune pe palete. Proiecte mai recente au rezolvat problema folosind un cuplu de torsiune de lame elicoidale aproape similare cu turbinele de apă Gorlov.

Fig.2.6. Turbinele eoliene cu ax vertical

Sisteme eoliene la scară mică

Energia eoliana este printre formele de energie regenerabila care se preteaza aplicatiilor la scara redusa. Instalațiile eoliene la scară mică sunt sisteme de generare a curentului cu o capacitate de producție de până la 50 kW. Comunitățile izolate, care altfel se pot baza doar pe generatoare diesel pot folosi turbine eoliene pentru a înlocui consumul de combustibil diesel. Persoanele fizice pot achiziționa aceste sisteme pentru a reduce sau elimina dependența lor de rețea de energie electrică pentru motive economice sau de altă natură.

Fig.2.7. Turbinele eoliene la scară mică cu ax vertical

Ce anume asigură Sistemele de Energie Eoliană

Electricitate pentru

Rețele centrale

Rețele izolate

Alimentarea consumatorilor izolați

Pomparea apei

Susținere pentru rețele de putere redusă

Expunere redusă la variația prețului energiei

Reducerea pierderilor datorate transportului și distribuției energiei electrice

Utilizarea Energiei Eoliene

Fără rețea

Turbine mici (50 W până la 10 kW)

Funcționare în paralel cu acumulatori

Pomparea apei

Rețea izolată

Turbine tipice de 10 până la 200 kW

Reduce costurile de generare în zonele izolate: sistem diesel-eolian hibrid

Consumatori alimentați radial

Resurse de vânt

Viteze medii mari ale vântului sunt esențiale

Media de 4 m/s anuală este minimă

Oamenii au tendința de a supraestima vântul

Viteza vântului tinde să crească în înălțime

Resurse fiabile

Zone de costă

Creste ale versanților mari

Trecători

Terenuri deschise

Văi cu curenți de aer

Energia eoliana se foloseste la activitati cum ar fi.

– Incalzirea habitatului (apa menajera,spatii )

In activitatea de crestere a animalelor ,o mare parte din energie se consuma la incalzirea apei necesare echipamentelor de curatare.De exemplu,in ferme 40% din energia folosita este destinata incalzirii apei.

– Sisteme de pompare a apei.

Sistem pentru pomparea apei cu ajutorul unei turbine eoliene

În zonele în care apa se găsește în cantități limitate, dar există apă freatică la adâncime și

vântul suflă în mod regulat (situație tipică pentru zonele deșertice sau uscate), se poate utiliza cusucces o turbină eoliană, pentru pomparea apei la suprafață în vederea utilizării ulterioare a acesteia. Acest sistem este utilizabil și în agricultură, pentru irigații în zone secetoase, pentru pompareaapei din râuri, etc. Practic, exploatarea unui asemenea sistem eolian de pompare a apei este aproape gratuită, exceptând eventualele costuri de întreținere și metenanță. Costurile privind investiția inițială trebuie analizate în contextul importanței economice și sociale a unei asemenea investiții, care poate rezolva o serie de probleme grave generate de lipsa apei în anumite regiuni.

– Biopottery, este bioceramica. Bioceraica este un corp ceramic foarte poros care selecteaza automat si imobilizeaza microorganismele pentru tratarea apei poluate.

Fig.2.8. Sistem de tratarea apei poluate.

Windmill – Sistem eolian ( moară de vânt)

Anaerobic biocarrier reactor – reactorul anaerob. Procesele anaerobe se aplică pentru epurarea apelor uzate din zootehnie, industria alimentară etc.. Tratamentul anaerob al apei reziduale transformă conținutul organic al apei reziduale, cu ajutorul microorganismelor și fără input de aer, într-o varietate de produse precum metanul, dioxidul de carbon, sulfura etc.

Fig.2.9. Schema sistemul de curatare a apei.

Sistemul de curatare a lacului/iazului cu sistem eolian – bioceramica, care integreaza aerarea biotehnologica si curăță apa din sistemele de productie si în fermele de animale pentru a fi refolosita. Acest sistem usor de instalat este un mod ieftin de a trata lacuri si rauri poluate la fața locului.

Fig.2.10. Sistemul de curățare a apei.

Fig.2.11. Schema de pompare a apei.

– Ventilație

In ferme unde mentinerea temperaturii constante, in special vara , se pot utiliza ventilatoare

– Gard electric

. Terminalul activ este cuplat la firele izolate active ale gardului. Furnizează o bariera activă împotriva intrusilor, limitând accesul acestora în interiorul suprafetei protejate si asigura mentinerea in interior a animalelor domestice. Atingerea accidentală a gardului nu implică leziuni grave. Firele electrice pot servi drept gard pentru orice perimetru, putând fi utilizate în cazul fermelor zootehnice, crescatoriilor de melci, ferme piscicole, gradini zoologice, ferme apicole, livezilor, culturilor agricole. Are o durată mare de viață, aceasta fiind calculată la 15-25 ani în funcție de calitatea componentelor și de modul corespunzător de utilizare. Prezintă costuri mici de întreținere. Generatorul pote fi conectat la reteaua de 220 sau poate fi portabil pe baza de acumulatori sau panouri fotovoltaice Generatorul trebuie să fie setat pe terminalul său de împământare, cuplat la un sistem de împământare adecvat.

Fig.2.12. Gard electric

Fig.2.13. Sistem hibrid în ferme izolate

Construcția a unei centrale hidroelectrice cu acumulare si pompaj în combinație cu o turbină eoliană.Pentru utilizarea energiei eoliene la alimentarea unor consumatori izolați este necesară prezența unor sisteme de stocare a energiei pe durate relativ mari, cea mai utilizată metodă fiind stocarea în acumulatoare electrice. Această metodă este foarte costisitoare și este posibilă doar pentru puteri mici.Costul stocării unui kWh prin această metodă este de 200 Euro/kWh. Lucrarea propune utilizarea stocării energiei electrice produse de turbinele eoliene sub forma de energie potențiala a apei pompate într-un bazin superior. De aici apa poate fi turbinată la nevoie într-o turbină hidraulică și eliberată într-un bazin inferior. În acest fel funcționarea cuplată a unei instalații eoliene și a unei centrale hidroelectrice cu acumulare și pompaj are avantaje deosebite în a compensa caracterul fluctuant al energiei eoliene.

Exemplu de aplicație pentru cazul unei locuinte amplasate în zona colinară și neracordată la sistemul energetic național. În perioadele când nu există vânt, dar există consum, energia electrică va fi obținută prin turbinarea apei stocate în bazinul superior. Evitarea situației de a rămâne fără rezervă de apă în bazinul superior se va face printr-o atentă dimensionare a acestuia.

Fig.2.14. Sistem energetic hibrid hidro-eolian

Capitolul 3

Fundamente teoretice ale conversiei energiei eoliene în energiie electrcă

Noțiuni introductive de aerodinamică

Aerodinamica este o stiință derivată din dinamica fluidelor, care studiază miscarea, respectiv curgerea gazelor in general si a aerului in particular, precum si interacțiunea aerului, respectiv a gazelor in curgere, cu corpurile solide. Aplicațiile acestei stiințe in aeronautică sunt evidente, iar in continuare se va observa că si in cazul turbinelor eoliene, forma paletelor ca si funcționarea acestora, reprezintă tot consecințe ale aplicării legilor aerodinamicii, la procesele de curgere a aerului in jurul paletelor. Din punct de vedere geometric, in secțiune longitudinală, paletele au forma relativ apropiată de a unor dreptunghiuri alungite, mărginite de muchiile frontală si posterioară (față de direcția de rotație a paletelor), respectiv de butucul si de varful paletelor. Uneori, varfurile paletelor sunt mobile, ceea ce permite funcționarea acestor părți ale paletelor ca regulator de turație, prin franarea paletelor in cazul in care viteza vantului depăseste anumite limite. Raza (sau lungime paletelor), este reprezentată de distanța dintre axa butucului si varful paletelor. In secțiune transversală, forma paletelor este asimetrică, astfel incat aerul in curgere (datorită miscării de rotație a paletelor), să atingă paletele mai intai in zona ingrosată, care reprezintă zona frontală a paletelor. Aceste forme ale

profilelor paletelor, poartă denumirea de profile aerodinamice datorită proprietăților particulare pe care le prezintă si care vor fi evidențiate in continuare.

In figura 3.1 sunt prezentate două profile aerodinamice.

Fig. 3.1.

Forma profilelor aerodinamice ale paletelor este fundamentală pentru performanțele turbinelor eoliene, astfel incat chiar si cele mai mici abateri ale formei profilelor, pot genera atat alterarea considerabilă a performanțelor, cat si probleme legate de nivelul de zgomot care poate să crească semnificativ. Din aceste motive, forma profilelor paletelor este aleasă pe baza experienței anterioare considerabile, obținută in urma cercetărilor efectuate asupra formei aripilor si elicelor de avioane. In cataloagele NACA (The United States National Advisory Commitee for Aeronautics), cele două profile prezentate in figura 3.1., sunt denumite NACA44, respectiv NACA63 si reprezintă profilele folosite in mod uzual la paletele turbinelor eoliene de pana la 95kW inclusiv (NACA44), respectiv de la turbinele peste 150kW (NACA63). Primul profil a fost elaborat in jurul anilor 1930 si are proprietăți globale foarte bune fiind si destul de tolerant la imperfecțiuni minore ale suprafețelor, cum sunt cele datorate depunerilor de impurități in timpul exploatării. Al doilea profil a fost elaborat in jurul anilor 1940 si are proprietăți diferite. Astfel asigură puteri mai mari la viteze mici si medii ale vantului, dar nu este utilizabil la viteze mari ale vantului si este foarte sensibiul la depunerile de impurități in timpul exploatării. Pentru turbinele mai noi, cu puteri de peste 500kW, profilul aerodinamic al paletelor reprezintă rezultatul unor cercetări mai noi si diferă de cele două profile prezentate. Asemenea profile au fost cercetate si testate de exemplu in Suedia, Danemarca si SUA, țări cu tradiție in domeniul turbinelor eoliene

Aerodinamica paletei turbinei

Modul de comportare al paletei turbinei eoliene, la curgerea aerului in jurul acesteia, va fi analizat cu ajutorul schemelor din figura 31, in care este prezentat profilul paletei intr-o secțiune apropiată de varful paletei. Se consideră paleta unei turbine de 450kW, avand raza rotorului (lungimea paletei) de cca. 50m.

Fig. 3.2.

Schema unor procese de curgere a aerului in jurul paletei turbinei în figura 3.2.a este reprezentată situația in care se consideră că paleta este fixă, iar direcția vantului este perpendiculară pe suprafața planului de rotație, adică suprafața descrisă de rotor in timpul deplasării acestuia. Se consideră de asemenea că viteza vantului are aceeasi valoare

v = 10 m/s = 36 km/h. Această viteză a vantului produce asupra paletelor, o presiune dinamică avand valoarea pd = 60 Pa exact ca in cazul biciclistului, analizat anterior. Direcția acestei presiuni este aceeasi cu direcția vantului, adică perpendiculară pe planul de rotație al paletelor, respectiv pe fața laterală a acestora. Datorită formei particulare a profilului paletei, pe fața frontală a acesteia (față de direcția de curgere a aerului), presiunea dinamică a aerului produce două efecte diferite asupra paletei. Astfel, pe de-o parte paleta va fi supusă unei acțiuni care va tinde să flambeze (indoaie) paleta inspre pilon, iar pe de altă parte, paleta va fi supusă unei acțiuni motoare, care va tinde să rotească paleta. In consecință, datorită formei particulare a profilului paletei, forța rezultantă care acționează asupra paletei, are direcția usor diferită de direcția vitezei vantului. După ce incepe să se producă rotația paletei, sub acțiunea motoare descrisă anterior, datorată formei particulare a profilului, paleta va fi supusă atat acțiunii datorate vitezei vantului, cat si acțiunii aerului, datorate propriei deplasări a paletei. Această acțiune este echivalentă cu cea care s-ar produce dacă paleta ar rămane fixă si aerul s-ar deplasa spre aceasta, cu aceeasi viteză, dar in sens contrar deplasării paletei. Această situație este reprezentată notatia viteza relativă de deplasare a aerului in planul de rotație al paletei, cu u.

Trebuie menționat faptul că viteza u de deplasare a aerului datorită rotației (avand direcția tangențială la traiectoria circulară a paletei), este diferită in lungul paletei, fiind mai redusă inspre butuc si mai mare inspre varful paletei.

Această viteză poate fi calculată cu relația:

unde nr [rot/min] este turația rotorului, respectiv a paletelor, iar r este raza pentru care se determină valoarea vitezei tangențiale u. Se observă că viteza u, prezintă o variație liniară intre zona butucului, unde este minimă (deoarece valoarea razei r este minimă) si varf, unde este maximă (deoarece si valoarea razei r este maximă). Avand in vedere că domeniul uzual de valori pentru turația paletelor este de 20…400rot/min, in funcție de tipul paletelor, iar in cazul turbinelor cu diametrul mare al rotorului, această turație are valori reduse (20…40rot/min), se va considera o valoare a turației nr = 30 rot/min, care reprezintă o valoare normală. In consecință, viteza tangențială datorată rotației paletelor, va avea valori intre

u = 0,5 m/s = 0,18 km/h in zona butucului, considerand că raza acestuia este de 1m si

u = 25 m/s = 90 km/h la varful paletei, considerand lungimea acesteia de 50m. Cele două viteze de curgere a aerului se compun, iar viteza rezultantă de curgere a

aerului w, se poate calcula:

Astfel se obține: w = 10,01 m/s, la baza paletei, respectiv;

w = 26,9 m/s la varful paletei.

Viteza de curgere a aerului care se va manifesta pe direcția w produce o presiune dinamică: pd ≈ 60 Pa, la baza paletei, respectiv;

pd ≈ 466 Pa, la varful paletei.

Aceste presiuni dinamice, mai ales in zonele apropiate de varful paletei, se manifestă sub forma unor forțe considerabile asupra paletei. Datorită formei particulare a profilului paletei, acțiunea forțelor de presiune asupra acesteia se manifestă diferit pe cele două fețe ale acesteia. Astfel se produce fenomenul de portanță care va fi descris ulterior. Efectul complex al profilului paletei asupra forței rezultante, se concretizează, in faptul că direcția după care se manifestă forța rezultantă F, diferă substanțial față de direcția vantului, fiind perpendiculară pe aceasta.Se observă maniera in care forța rezultantă F se descompune după cele două direcții importante si anume după direcția vantului in componenta Fa (indicele a, provine din limba engleza, de la termenul “air” care inseamnă aer) si după direcția de rotație in componenta Fd (indicele d, provine din limba engleza, de la termenul “drag” care inseamnă tracțiune). Vitezele cat si forțele, in zona de la varful paletei. Forța Fa care acționează perpendicular pe planul de rotație, tinde să deformeze paleta prin flambare, spre pilonul de susținere a acesteia. Forța Fd, care acționează pe direcția de rotație, va genera un moment motor, care asigură antrenarea paletei in miscarea de rotație. Există două diferențe majore intre forțele care se manifestă asupra paletei turbinei si cele care se manifestă asupra biciclistului. Prima diferență este aceea că forțele care acționează asupra paletei sunt mult

mai mari decat cele care acționează asupra biciclistului, datorită vitezelor rezultante ale vantului, mult mai mari in cazul paletelor turbinei eoliene, decat in cazul biciclistului. In aceste condiții, acțiunea rezistentă a vantului, se manifestă in cazul paletei, mult mai puternic decat in cazul biciclistului. A doua diferență este aceea că datorită formei particulare a profilului paletei, forța rezultantă, se manifestă asupra paletei, pe o direcție aproximativ

perpendiculară pe direcția vantului. Acest efect este datorat fenomenului de portanță, care prezintă o importanță deosebită asupra funcționării turbinelor eoliene, pentru că asigură manifestarea forței de tracțiune asupra paletei. Față de cazul biciclistului, care resimte acțiunea vantului ca pe o rezistență care trebuie invinsă printrun efort suplimentar, in cazul paletei, efectul vantului este favorabil, deoarece produce antrenarea paletei in miscarea de rotație. Portanța este datorată formei particulare a paletei, care determină comportarea complet diferită, din punct de vedere aerodinamic, a paletei față de biciclist.

Variația vitezei vântului v, în funcție de înălțimea h

– viteza [m/s] la nivelul solului (h = 0)
α – coeficient caracteristic locației, α = 0,1 ÷ 0,4

Coeficientul de putere (de performanță) Cp

Energia vântului este în fapt, energia cinetică recuperabilă a aerului, ce traversează suprafața S. Puterea asociată acestei energii cinetice este:

,

în care ρ este densitatea aerului. Totuși, această putere nu poate fi recuperată în totalitate, deoarece o parte este necesară pentru evacuarea aerului care a efectuat lucru mecanic asupra palelor turbinei. Se introduce coeficientul de putere (de performanță) al turbine Cp, rezultând puterea mecanică la arborele turbinei:

,

în care: v – viteza vântului [m/s];
ρ ≈ 1,25 kg/m³, densitatea aerului, în condiții normale de temperatură și presiune, la nivelul mării;
S: suprafața [m²] acoperită de palele turbinei.

Coeficientul Cp caracterizează randamentul turbinei eoliene. El poate fi exprimat și ca:

Cuplul ML produs de turbină

Se definește coeficientul de cuplu CΓ:

Cuplul mecanic

Limita lui Betz

Coeficientul de putere a fost introdus în cadrul teoriei lui Betz. Limita lui Betz indică energia maximă ce poate fi recuperată, chiar și de cele mai performante eoliene – bipale sau tripale, cu ax orizontal. Aceasta nu poate fi decât 59% din energia vântului, ceea ce înseamnă că Cp max (teoretic) este 0,59. Pentru o eoliană reală, Cp este cel mult 0,3 ÷ 0,4.

Teoria lui Betz modelează trecerea aerului prin palele turbine, printr-un tub de flux de aer cu vitezele:

Fig.3.3. Trecerea aerului prin palele turbine

V1 – viteza vântului înainte de turbină;
V – viteza vântului în dreptul palelor eolienei; este de ordinul a câțiva m/s (~ 10 m/s);
V2 – viteza vântului după preluarea energiei cinetice de către palele eolienei.
Se consideră că vitezele sunt paralele cu axul turbinei eoliene, existând relațiile V1 > V > V2.

Observație: Se poate determina valoarea lui Cp max, printr-o analiză a puterilor, știind că:
– pe de o parte, puterea recuperabilă de către o eoliană este o consecință a variaței energie cinetice a vântului:

– pe de altă parte, efortul care se exercită asupra eolienei, determină puterea Pefort. Cunoscând forța exercitată de vânt

, exprimând puterea în funcție de lucrul mecanic efectuat de forța vântului, rezultă:

Pefort corespunde puterii absorbite de rotorul turbinei, repectiv puterea mecanică furnizată de aero-motor.

Raportul de viteză λ

Se definește λ – raportul de avans, sau parametrul de rapiditate sau viteza specifică, sau raport de viteză la capătul palei (în engleză "tip-speed ratio") – ca fiind raportul dintre viteza tangențială a capătului palelor și viteza vântului:

,

în care: R – raza palelor [m];
Ω – viteza unghiulară a rotorului turbinei eoliene [rad-sec];
V  – viteza vântului [m/s].

Pentru a avea o imagine asupra ordinului de mărime: dacă λ < 3, eoliana se consideră ca fiind lentă, dacă λ > 3, eoliana se considră ca fiind rapidă. Curba , specifică fiecărei eoliene, permite clasificarea diferitelor tipuri de eoliene. În afara eforturilor aerodinamice datorate vântului, trebuie să se mai țină seama de eforturile inerțiale și elastice datorate mișcării palelor: bătaie, flexiune, torsiune. Mai există, de asemenea, efecte ale vitezei vântului, ale scurgerii acestuia, ale gradientului de vânt. Toate aceste eforturi sunt exercitate asupra palelor și transmise apoi butucului și pilonului.

Parametrii ce caracterizează rotorul unei turbine eoliene sunt:

randamentul aeromotorului;

densitatea aerului [kg/m³];

numărul de pale;

diametrul palelor [m];

pasul elicei;

suprafața acoperită [m²];

înclinarea palelor;

înălțimea pilonului [m];

viteza nominală a vântului [m/s];

turația nominală a rotorului [rot/min]. 

Bilanțul de puteri: ηaero-motor = ηturbină

Portanță

Fig.3.4. Forțe pe un profil aerodinamic

Forța de portanță sau portanța este suma tuturor forțelor generate de mișcarea fluidului în jurul unui corp, proiectată într-un plan perpendicular pe direcția principală de curgere a fluidului în care este cufundat corpul. Cea mai menționată (și cea mai directă) aplicație a portanței este. aripa unui avion. Totuși există multe alte aplicații la fel de des întâlnite, deși poate nu tocmai evidente, cum ar fi: elicile atât la avioane cât și la nave, rotoarele la elicoptere, paletele turbinelor, unor tipuri de compresoare și ale ventilatoarelor, pânzele la navele cu pânze și unele tipuri de turbine eoliene Deși portanța sugerează o acțiune de ridicare (poartă în sus), de fapt direcția portanței (și definirea ei) nu depinde de noțiunea de "sus" și "jos", spre exemplu (vezi figura) nu depinde de direcția forței gravitaționale (greutatea). În mod specific, portanță negativă se referă la o forță de portanță direcționată în "jos".Există mai multe căi echivalente între ele de a explica formarea portanței. Acest lucru nu înseamnă altceva decât interpretări diferite ale aceluiași fenomen fizic. Portanță este forța care ține avionul în aer și trebuie înțeleasă în raport cu celelalte trei. Ea poate fi generată de orice parte a aeronavei, dar la un avion obișnuit portanța este datorată în special aripii și în particular formei specifice în secțiune a aripii. Portanța este o forță aerodinamică datorată "trecerii" unui obiect printr-un fluid. Ea acționează asupra centrului de presiune și este definită ca fiind perpendiculară pe direcția de curgere a fluidului. Teoriile despre generarea forței portante au devenit surse de controverse și subiect de discuții aprinse. Deși explicația exactă și completă este destul de dificil de înțeles fără aparatul matematic adecvat, acest articol încearcă să expună principiile ei.

Fig.3.5. Curgerea în jurul unui profil aerodinamic

Schimbarea direcției sau vitezei unei curgeri de fluid generează o forță. Mai exact, portanța apare atunci când curgerea unui fluid este "întoarsă" de către un obiect solid. Când curgerea este deviată într-o anumită direcție, portanța apare în direcția opusă, în concordanță cu principiul acțiunii și reacțiunii al lui Newton. Dat fiind că aerul este un fluid, moleculele sunt libere în mișcare și orice suprafață solidă poate devia curgerea. Pentru o secțiune de aripă – numită profil aerodinamic – ambele sale suprafețe, de sus – extrados și respectiv de jos – intrados contribuie la întoarcerea curgerii. Luând în considerare doar una dintre suprafețe, ajungem la o teorie incorectă a portanței, de aceea ele se abordează împreună.Când două obiecte solide interacționează într-un proces mecanic, forțele sunt transmise sau aplicate într-un „punct de contact”. Dar când un corp solid interacționează cu un fluid, lucrurile sunt mult mai greu de descris, datorită faptului că fluidul își schimbă forma. Pentru un solid care este imersat într-un fluid, punctul de contact este orice punct de pe suprafața solidului. Deci avem de a face cu o forță distribuită, adică cu o presiune. Valoarea unei forței care acționează asupra unei suprafețe este egală cu presiunea înmulțită cu aria suprafeței respective. Presiunea este o unitate scalară legată de distribuția de presiunii din fluid. O forță este o unitate vectorială, care are valoare și direcție, trebuie deci determinată direcția forței. Presiunea acționează perpendicular sau normal pe suprafața unui corp solid, deci direcția forței pe o suprafață foarte mică a obiectului este normală la suprafață. Direcția normală se schimbă de-a lungul profilului deoarece acesta are o suprafață curbată. Pentru a obține forța mecanică netă peste întregul profil trebuie adunate contribuțiile componentelor tuturor suprafețelor mici ale obiectului. Este important de știut faptul că dacă presiunea pe o suprafață închisă este constantă, atunci nu există nici o forță rezultantă, deoarece suma tuturor forțelor mici pe direcțiile normale dă valoarea zero. (Pentru fiecare mică suprafață, există o altă mică suprafață a cărei normală este orientată în exact direcția opusă normalei primei suprafețe.)

Fig.3.6. Câmpul de presiuni în jurul unui profil aerodinamic

Pe un corp aflat într-un fluid în mișcare, viteza va avea valori diferite în puncte diferite de-a lungul suprafeței închise a corpului. Presiunea locală (dată de acele suprafețe forte mici de care vorbeam) fiind în relație directă cu viteza locală, rezultă de asemenea că ea va varia de-a lungul suprafeței închise. Însumând toate presiunile locale normale și înmulțind apoi cu suprafața exterioară totală a corpului va rezulta o forță. Componenta acestei forțe perpendiculară pe direcția de curgere a fluidului este numită forța portantă, iar componenta de-a lungul direcției de curgere se numește rezistența la înaintare. În realitate există o singură forță, cauzată de variația presiunii în jurul suprafeței corpului sau – vorbind de profile aerodinamice – este cauzată de diferența dintre presiunile de pe intradosul și respectiv extradosul profilului. Forța aerodinamică acționează într-un punct determinat de distribuția presiunilor, punct numit centrul de presiune. Portanța este o forță mecanică, generată de interacțiunea și contactul dintre un solid și un fluid. Nu este generată de un câmp de forțe precum greutatea, care este generată de câmpul gravitațional, unde un corp poate interacționa asupra altui corp fără a fi în contact fizic propriu-zis. Pentru a avea portanță, corpul solid trebuie să fie în contact direct cu fluidul. Deci, dacă nu există fluid, nu există nici mișcare. Pe de altă parte, portanța este generată de diferența de viteză dintre corpul solid și fluid. Trebuie să existe o mișcare între obiect și fluid. Deci dacă nu există mișcare, nu se poate vorbi de portanță. Nu are importantă dacă fluidul este în mișcare și corpul e static, sau dacă corpul se mișcă în fluid. Factorii care influențează portanța sunt forma și dimensiunea obiectului, viteza și direcția sa principală de mișcare față de fluid, densitatea fluidului, compresibilitatea și viscozitatea sa.

Densitatea aerului

  Elicele stațiilor eoliene se rotesc  datorită mișcării maselor de aer: cu cât este mai mare masa aerului, cu atât mai repede se rotescelicele, producând o cantitate mai mare de energie. Din cursul de fizică se știe, că energia cinematică a corpului în mișcare, în cazul dat aerul, este proporțională cu masa lui. De aceea energia vântului depinde de densitatea aerului – cu cât densitatea este mai mare, cu atât forța de acțiune este mai mare (densitatea depinde de cantitatea moleculelor într-o unitate de volum). La presiunea atmosferică normală și temperatura de 15°C densitatea aerului constituie 1,225 kg/mc. Însă cu mărirea umidității densitatea puțin scade.   Aceasta este cauza producerii de către un generator eolian a unei cantități mai mari de energie, la aceeaș viteză a vântului, pe timp de iarnă, când densitatea aerului e mai mare, decât vara. Pe suprafețele plasate mai sus de nivelul mării, în munți, spre exemplu, presiunea atmosferică este mai mică și, corespunzător, este mai mică și densitatea aerului, deci, se produce o cantitate mai mică de energie pe suprafața elicei.

          Elicea turbinei eoliene cuprinde energia curentului vântului, care se află lângă el. Este evident că cu cât suprafața este mai mare cu atât cantitatea energiei electrice poate fi mai mare. Astfel, suprafața de contact a elicei se mărește proproțional diametrului elicei la puterea a doua – la instalația eoliană mai mare de două ori se poate produce de patru ori mai multă energie:

  unde: ρ – densitatea;

           s2 – suprafața la pătrat;

           V – viteza vântului.

 Însă procesul de mărire a suprafeței nu poate fi redus la simpla lungire a aripelor. La prima vedere se pare, că aceasta este o cale mai simplă de mărire a cantității energiei. Dar, mărind suprafața cuprinsă la rotire, noi mărim greutatea asupra sistemului la aceeaș viteză a vîntului. Pentru ca sistemul să reziste la greutate este necesar de a întări toate componentele mecanice ale lui, ceea ce duce la cheltuieli suplimentare. Viteza vântului este cel mai important factor de influență asupra cantității de energie. Viteza mai mare a vântului mărește volumul maselor de aer – cu mărirea vitezei vântului crește cantitatea energiei electrice produse. Energia vântului se schimbă proporțional cu viteza vântului la puterea a treia. Astfel, dacă viteza vântului se dublează, energia cinematică produsă crește de 8 ori.

Tabel.3.1

 Calcule folosite în table

                      ρ  = 1,225 kg/m3

                      s2 = 0,5 m2

                      v3 = 1,3,5, … , 23 m3

                       E = 1,225kg/m3 · 0,5m2 · V3 (m/s)

 Relieful

Pe suprafața pământului vegetația și construcțiile aflate pe ea sunt factorul de bază, care influențează la micșorarea vitezei vântului. Cu cât ne îndepărtăm de suprafață, cu atât se micșorează influența reliefului asupra mișcării maselor de aer. Cu alte cuvinte: cu cât mai sus cu atât viteza vântului e mai mare. La înălțimi de circa un kilometru de la suprafața mării relieful practic nu influențează viteza vântului. În straturile de jos a atmosferei o influență majoră asupra vitezei o are contactul cu suprafața pământului: cu cât relieful este mai complicat, cu atât mai mică e viteza vântului. El încetinește în păduri și orașe mari. Dar așa suprafețe ca litoralul mării practic nu influențează asupra lui. Clădirile, pădurile și alte bariere nu numai că încetinesc vântul, dar și formează curenții turbulenți de aer.

          Clasificarea suprafeței reliefului:

  0 – suprafața apei (nivelul mării);

  0,5 – un relief complect deschis cu suprafață dreaptă (pistă de decolare);

  1 – localitate agricolă deschisă, fără garduri și construcții înalte, cu ridicături mici;

  1,5 – suprafețe agricole, cu clădiri până la 8 metri înălțime, aflate unul de altul la circa 1.250m;

  2 – suprafețe agricole, cu clădiri până la 8 metri înălțime aflate la 500m unul față de altul;

  2,5 – suprafețe agricole, cu număr mare de clădiri și vegetație de până la 8 metri înălțime aflate la 250m unul de altul;

  3 – comune, orașe cu o cantitate mare de clădiri;

  3,5 – orașe cu clădiri înalte;

  4 – orașe mari, megapolise cu clădiri înalte (zgârâe-nori).

In zona colinelor viteza vantului Tabel 3.2.

Locul de amplasare al turbinei eoliene se alege ținând cont de relieful și condițiile de vânt din zona respectivă. Dacă nu aveți date referitoare la viteza vântului într-o anumită zonă, este bine să considerați că înălțimea minimă a catargului trebuie să fie cu 6-7 metri peste cel mai apropiat obstacol (casă, pâlc de copaci, deal) aflat la o distanță de cel puțin 90 de metri.

Fig. 3.7. Relieful și condițiile de vânt

Elemente tehnico-economice de exploatare- viteza(m/s) / energie(W/m²) din Romania

Tabel 3.3

3.5. Dispozitive de conversie

Părțile componente ale turbinei eoliente sunt:

– butucul rotorului;

– paletele;

– nacela;

– pilonul;

– arborele principal (de turație redusă);

– multiplicatorul de turație cu roți dințate;

– dispozitivul de frânare;

– arborele de turație ridicată;

– generatorul electric;

– sistemul de răcire al generatorului electric;

– sistemul de pivotare;

– girueta;

– anemometrul;

– sistemul de control (controller).

Butucul rotorului are rolul de a permite montarea paletelor turbinei și este montat pe arborele principal al turbinei eoliene.

Fig. 3.8. Butuc de turbină eoliană

Paletele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene și împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, paletele sunt realizate cu aceleași tehnologii utilizate și în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistență mecanică, flexibilitate, elasticitate și greutate redusă.

Fig.3.9. Paletă de turbină eoliană

Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se montează în interiorul acesteia și anume: arborele principal, multiplicatorul de turație, dispozitivul de frânare, arborele de turație ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric și sistemul de pivotare.

Fig.3.10. Nacela unei turbile eoliene de 2 MW

Fig.3.11. Nacela unei turbile eoliene

Pilonul are rolul de a susține turbina eoliană și de a permite accesul în vederea exlploatării și executării operațiilor de întreținere, respectiv reparații. În interiorul pilonilor sunt montate atât rețeaua de distribuție a energiei electrice produse de turbina eoliană, cât și scările de acces spre nacelă.

Fig.3.12. Tronson al unui pilon de turbină eoliană

Arborele principal al turbinelor eoliene are turație redusă și transmite mișcarea de rotație, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turație cu roți dințate. În funcție de tipul turbinei eoliene, turația arborelui principal poate să varieze între 20…400 rot/min.

Fig.3.13. Arborele principal al unei turbine eoliene

Multiplicatorul de turație cu roți dințate are rolul de a mări turația de la valoarea redusă a arborelui principal, la valoarea ridicată de care are nevoie generatorul de curent electric.

Fig.3.14. Multiplicator de turație eolian

Dispozitivul de frânare este un dispozitiv de siguranță și se montează pe arborele de turație ridicată, între multiplicatorul de turație și generatorul electric. Viteza de rotație a turbinei este menținută prin reglarea unghiului de înclinare a paletelor în funcție de viteza vântului și nu prin frânarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de frânare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai în cazul în care mecanismul de reglare a unghiului de înclinare a paletelor nu funcționează corect, sau pentru frânarea completă a turbinei în cazul în care se efectuează operații de întreținere sau reparații.

Fig.3.15. Dispozitiv de frânare eolian

Generatorul electric are rolul de a converti energia mecanică a arborelui de turație ridicată al turbinei eoliene, în energie electrică. Spirele rotorului se rotesc în câmpul magnetic generat de stator și astfel, în spire se induce curent electric. Există atât generatoare electrice care furnizează current continuu (de regulă pentru aplicații casnice și turbine de dimensiuni reduse), cât și generatoare electrice du curent alternativ într-o gamă extrem de variată de puteri.

Fig.3.16. Generator electric eolian de 5MW

Sistemul de răcire al generatorului electric preia excesul de căldură produs în timpul

funcționării acestuia.

Sistemul de pivotare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei după direcția vântului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare și elementul de transmisie a mișcării. Ambele componente au prevăzute elemente de angrenare cu roți dințate. Acest mecanism este antrenat în mișcare cu ajutorul unui sistem automatizat, la orice schimbare a direcției vântului, sesizată de giruetă.

Fig.3.17. Elementul de transmisie al sistemului de pivotare

Girueta este montată pe nacelă și are rolul de a se orienta în permanență după direcția

vântului. La schimbarea direcției vântului, girueta comandă automat intrarea în funcțiune a sistemului

de pivotare al turbinei. În cazul turbinelor de dimensiuni reduse, nacela este rotită automat după

direcția vintului cu ajutorul giruetei, fără a fi necesară prezența unui sistem suplimentar de pivotare.

Fig.3.18. Giruetă

Anemometrul este un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului. Acest aparat este montat pe nacelă și comandă pornirea turbinei eoliene când viteza vântului depășește 3…4m/s, respective oprirea turbinei eoliene când viteza vântului depășește 25m/s.

Fig. 3.19. Anemometru cu cupe

Controler-ul este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel puțin în cazul

turbinelor de puteri mari, este integrat într-o rețea de calculatoare, care controlează buna funcționare a tuturor componentelor. De regulă controler-ul este amplasat în nacelă, iar alte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.

Fig.3.20. Controler

Functionare insularizată
In acest caz turbina produce energie electrica si o stocheaza in baterii, de unde va fi consumata atunci cand este nevoie.Controller-ul porneste turbina atunci cand bateriile sunt descarcate sub un anumit nivel si viteza vantului este mai mare de 2m/s) si o opreste atunci cand bateriile sunt complet incarcate.Acest mod de functionare este utilizat in zonele in care nu exista retea electrica.In cazul in care exista o retea electrica, dar parametrii acesteia nu sunt optimi pentru functionarea consumatorilor (variatii de tensiune, intreruperi frecvente), se adauga un dispozitiv de declansare automata (AAR) care comuta functionarea de pe un sistem pe celalalt in functie de setari.

Fig.3.21: atunci cand bateriile sunt incarcate se consum\ energia stocata de acestea, iar cand bateriile se descarca si turbina nu mai functioneaza din cauza lipsei vantului, AAR-ul comuta pe retea.

Fig.3.22.: atunci cand parametrii retelei nu sunt optimi (variatii sau lipsa tensiunii) si bateriile sunt incarcate, AAR-ul comuta functionarea pe baterii.

Fig. 3.21. Functionare insularizată

Functionare in retea

In acest caz turbina produce energie electrica pe care o injectreaza in reteaua electrica.
Instalatia contine un contor dublu-sens care masoara atat energia electrica injectata in sistem cat si cea consumata, iar la sfarsitul perioadei de consum se face bilantul si se emite factura.
Din pacate, in Romania, desi legislatia permite, distribuitorii de energie electrica nu permit injectarea in retea a energiei electrice produse de catre consumatorii casnici, care nu primesc nici certificate verzi pentru producerea de energie electrica din surse regenerabile.

Fig.3.22. Functionare in retea

Sistem de conversie a curentilor marini

Curenții marini produși de valurile oceanice reprezintă o sursă considerabilă de energie alternativă nepoluantă. Valurile sunt produse de vânt și pot străbate o distanță mare, fără pierderi semnificative, astfel comportându-se ca un mecanism de transport foarte eficient, pe o suprafață de mii de kilometri. Energia cinetică produsă de acești curenți este concentrată foarte aproape de suprafața apei ceea ce face din această sursă de energie una foarte puternică (concentrată), nefiind necesar un număr foarte mare de ore și zile de funcționare, ca în cazul energiei solare și eoliene. Vestul Europei oferă numeroase locuri cu un potențial enorm de captare a acestei surse de energie, cum ar fi Anglia, Franța, Spania, Portugalia sau Norvegia. Potențialul mondial pentru această sursă de energie a fost estimat la 64 000 MW. De remarcat faptul că turbinele care produc energie electrică prin conversia curenților marini lucrează la un preț comparabil cu cel al turbinelor de vânt amplasate în mare (aprox. 5 eurocenți/kWh) [14].

Fig.3.23. Schema simplificată a unui sistem de conversie a curenților marini.

Capitolul 4

Determinarea experimentală a indicilor de performanță a instalatiei eoliene de laborator

4.1. Caracteristici de performanță investigate

Masurarea capacitati poate servi pentru a caracteriza o instalatiei eoliene. Ridicarea caracteristicii viteza vintului- putere a instalatiei eoliene. Cele mai importante caracteristici ale a instalatiei eoliene sunt:

Tensiunea, U[V]

Intensitatea curentului electric, I [mA]

Puterea electrică, P[mW]

Tensiunea utilă a instalatiei eoliene, ca și intensitatea curentului electric asigurat, depind semnificativ de viteza vîntului.Tensiunea, intensitatea asigurată de generator este de aproximativ , U=15V, I=40 mA, P= 976.62 mW

Puterea electrică a instalatiei eoliene se calculează ca produs dintre tensiunea U și intensitatea curentului electric I, având în vedere că aceste echipamente generează curent continuu.

P = U·I

Pornind de la curbele de variație a viteza vintului- putere și calculând valoarea puterii ca produs dintre tensiune și intensitate, se pot trasa curbe de variație a puterii furnizate de instalatia eoliană.

Aparatura necesară desfășurării experimentelor:

Instalatia eoliană de laborator;

Placă de aciziții de date.

Instalatia eoliană de laborator

Fig.4.1. Stand experimental

Anemometrul este dispozitivul pentru măsurarea vitezei vântului

Fig.4.2. Stand experimental

Ventilator cu tubulatura format dintr-un motor cu perii, turația poate fi

reglată cu o rezistența reglabilă care are și componente electronice ;

paleta este de la un autoturism.

Fig.4.3. Nacela turbinei eoliene de laborator cu axa orizontala

Nacela turbinei eoliene de laborator a fost realizat din componente recuperate, arborele a fost realizat prin prelucrări mecanice, o paleta a fost modelata dupa figura 4.4., celelate au fost turnate dupa modelul primei, au fost prelucrate si cântărite fiecare în parte.

Fig.4.4. Profilul palei folosit la instalatia eoliana de laborator

Fig.4.5. Stand experimental

În cutia cu componente electronice se află componentele pentru reglarea turației motorului și placa de achiziții de date integrata într-un calculator PC, prin care se poate monitoriza tensiunea si intensitatea obținută de la generatorul electric.

Placă de aciziții de date

Generalitati si Clasificari ale sistemelor de achizitii de date (SAD)

Sistemele de achizitie de date sunt sisteme complexe de supraveghere a unor procese in care intervin, de regula, mai multe marimi fizice. Ele realizeaza prelevarea, prin intermediul unor traductoare adecvate, de semnale analogice sau numerice (in functie de natura traductorului), in scopul memorarii, transmiterii sau prelucrarii informatiei achizitionate. Memorarea poate fi facuta direct sau dupa prelucrarea datelor, pe intervale de timp mai lungi, medii sau scurte. Transmiterea datelor e necesar a fi facuta pe distante mai lungi sau mai scurte. Prelucrarea informatiei poate consta in operatii simple (comparari), pana la prelucrari matematice complicate (integrari, diferentieri, medieri, calcul de transformate Fourier, etc.). Scopul prelucrarii difera de la caz la caz: comanda unui proces (industrial, militar, de cercetare), sau numai informare asupra evolutiei procesului prin vizualizarea datelor. Operatia cea mai importanta este conversia analog – numerica, realizata cu unul sau mai multe circuite. In functie de tipul aplicatiei mai pot fi necesare si alte circuite analogice de prelucrare.
Configuratia si tipurile de circuite utilizate intr-un sistem de achizitie de date – SAD – depind de o serie de factori:

rezolutia si precizia cu care se cere realizarea conversiei A/N;

numarul de canale analogice investigate;

frecventa de esantionare pe fiecare canal;

capacitatea sistemului de prelucrare in timp real a datelor;

necesitatea conditionarii (adaptarii) semnalului analogic de intrare.

Datele achizitionate pot fi:

analogice (tensiuni, curenti – continue sau alternative) si reprezinta, de regula, iesirile unor traductoare ce supravegheaza marimile care intervin in procesul condus;

numerice, provenind de la traductoare cu iesire numerica sau de la alte echipamente implicate in desfasurarea procesului.

SAD va fi prevazut deci cu un numar corespunzator de intrari adecvate acestor date:

intrari analogice;

intrari numerice.

Alta operatie frecvent intalnita in SAD este esantionarea si memorarea temporara a esantioanelor prelevate. Frecventa de esantionare se stabileste in functie de:

spectrul de frecventa al semnalelor de intrare;

viteza de lucru a convertorului A/N;

precizia impusa procesului de prelucrare.

O frecventa minima si care permite determinarea parametrilor statistici ai semnalului este dublul frecventei maxime din spectrul acestui semnal. Daca se cere ca esantioanele prelevate sa reprezinte cu suficienta precizie un semnal continuu de la intrare, fara a mai calcula valori intermediare esantioanelor prelevate, frecventa de esantionare trebuie sa fie de cel putin 8.10 ori mai mare decat frecventa celei mai inalte armonici. Perioada de esantionare nu poate fi mai mica decat timpul de conversie.

Inaintea esantionarii, semnalele analogice sunt supuse unor operatii de adaptare cu sistemul de prelucrare, numite generic conditionare.

Acestea pot fi:

amplificare/atenuare cu castig programabil;

amplificare cu izolare galvanica;

comutare automata a intervalelor de masurare;

compresie logaritmica;

filtrare;

conversie tensiune – frecventa;

conversie curent – tensiune.

Clasificari ale sistemelor de achizitie de date:

1.     Dupa conditiile de mediu in care lucreaza:

sisteme destinate unor medii favorabile (laborator),

SAD destinate utilizarii in conditii grele de lucru (echipamente militare, instalatii telecomandate, anumite procese industriale, etc.).

2.     Dupa numarul de canale supravegheate:

monocanal, cu una din variantele:

numai circuite pentru conversia directa a semnalului;

preamplificator urmat de circuitele de conversie;

preamplificator, circuite de esantionare-memorare, urmate de circuite de conversie;

preamplificator, circuite de conditionare a semnalului si una din variantele anterioare;

SAD multicanal in una din variantele:

cu multiplexarea iesirilor unor convertoare analog-numerice, fiecare convertor corespunzand unui canal;

cu multiplexarea intrarilor circuitelor de esantionare-memorare (S/H – sample and hold -engl.);

sisteme de achizitie destinate multiplexarii semnalelor de nivel scazut.

Achizitia de date se poate defini intr-un sens mai larg ca fiind procesul de obtinere a datelor de la o sursa, de obicei una exterioara sistemului care face masuratoarea. in domeniul tehnic achizitia de date se refera la masurarea unor marimi electrice sau neelectrice si prelucrarea rezultatelor acestor masuratori. Odata cu evolutia extraordinara a calculatoarelor, a devenit posibila preluarea sau generarea de date analogice sau digitale cu PC-ul direct din proces, in mod automatizat (fara introducerea acestora de catre operatorul uman).
Achizitia de date este intalnita in foarte multe din domeniile de activitate din zilele noastre: in industrie – in cadrul calculatoarelor de proces care supravegheaza si regleaza instalatii tehnologice, in cercetarea stiintifica – pentru masurarea si prelucrarea unui spectru extrem de vast de marimi electrice si neelectrice, in comunicatii – pentru supravegherea si masurarea liniilor de comunicatie, etc. Avantajul folosirii calculatoarelor personale in sisteme de achizitie si distributie de date este dat de puterea de calcul foarte mare ce permite realizarea de prelucrari complexe ale semnalelor, flexibilitatea si usurinta cu care se pot modifica relatiile intre marimi si algoritmii de comanda si control.  
Preluarea marimilor analogice si digitale in calculator se face prin intermediul sistemelor de achizitie de date, care au rolul de a prelucra si transforma marimile analogice de intrare in marimi numerice si  pot genera semnale de comanda analogice sau digitale.

Echipamentul pentru achiziția de date

Arduino uno V3

Fig.4.6. Arduino uno V3

Fig.4.7. Schema Arduino uno V3

Fig.4.8. Senzor curent si tensiune Atto Pilot 90 A

Fig.4.9. Schema Senzor curent si tensiune Atto Pilot 90 A

Rezultate experimentale:

Tabele

Grafic

Tabelul 3.4

Tabel 3.5.

Fig.4.10. Curba caracteristică viteza vîntului – putere, ecuatia de regresie si coeficentul de adecvanță R2

Tabel 3.6.

Fig.4.11. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.7.

Fig.4.12. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.13 Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.8.

Fig.4.14 Curba caracteristică viteza vîntului – putere, ecuatia de regresie si coeficentul de adecvanță R2

Tabel 3.9.

Fig.4.15. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.10.

Fig.4.16 Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.17. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.11.

Fig.4.18. Curba caracteristică viteza vîntului – putere, ecuatia de regresie si coeficentul de adecvanță R2

Tabel 3.12.

Fig.4.19. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.13.

Fig.4.20. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.21 Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.14.

Fig.4.22. Curba caracteristică viteza vîntului – putere, ecuatia de regresie si coeficentul de adecvanță R2

Tabel 3.15.

Fig.4.23. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Tabel 3.16.

Fig.4.24. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.25. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.26. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

4.2. Compararea rezultatelor obținute cu datele de catalog

Analizând in aceasta lucrare curbele se observă că valoarea maximă a puterii se obține în punctul în care intensitatea curentului electric generat este mai mare decît tensiunea electrică, sistemul eolian generează o putere maximă. Prin urmare, sarcinile electrice pot fi rareori rulata direct la această joasă tensiune, cu excepția cazului în care sunt mici dispozitive. În general, o tensiune mai mare este necesară.

Fig.4.27. Stand experimental eolian de laborator

Caracteristicele electrice

Tensiunea, intensitatea asigurată de generator este de aproximativ:

U=15V,

I=40 mA,

P= 976.62 mW

Fig.4.28. Curba caracteristică viteza vîntului – putere

Fig.4.29. Curba caracteristica viteza vîntului – putere

Tipurii de turbinele eoliene

Turbinele eoliene Fortis – sunt construite intr-o gama diversa beneficiind de peste 25 ani de experienta in dezvoltarea unor astfel de echipamente.

Gama constructiva: Yellow Sand: 200W, 300W, 500W; Espada: 800W; Passaat: 1,4kW; Montana: 5kw; Alize: 10kW; Boreas: 30kW.

Turbinele eoliene Inclin – sunt fabricate in cinci tipodimensiuni beneficiind de asemenea de experienta a 30 ani in proiectarea si fabricarea turbinelor eoliene.

Tipodimensiuni: 250W,600W,1500W,3000W,6000W;

Turbinele eoliene Cyclon – acopera un interval larg de puteri si se bucura de o popularitate aflata in continua crestere.

Modele: 300W, 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 3kW, 5kW, 7,5kW, 10kW;

Capitolul 5

Conceperea unui sistem integrat agroalimentar bazat pe utilizarea energiei eoliană

5.1. Sisteme integrate agroalimentare

Sistemul integrat de producție , poate cuprinde, atât clădiri sau teren, cât și baza tehnică necesară, alcătuită, în general din agregate, utilaje, echipamente – folosite pentru achiziție materii prime, procesare, în baza unor tehnologii alese, precum și rețele de desfacere a produselor alimentare obținute.

Sistemele de agricultură durabilă (integrată) sunt caracterizate printr-o activitate productivă multisectorială, producția vegetală fiind întotdeauna în relație directă cu cea animalieră. În sistemele de agricultură durabilă, pentru dezvoltarea unei activități productive intensive, cu rezultate de producție competitive.

Aplicabilitățile marketingului în agricultura pot fi considerate sisteme productive legate intre ele, dar se diferentiaza prin natura proceselor ce au loc in interiorul fiecarui sistem. Sistemele agricole transforma materiile prime pe care le ofera mediul ambiant (energie solara, rezerve nutritive ale solului etc.), precum si cele adaugate de om (ingrasaminte, apa, energia mijloacelor mecanice etc.) in produse agricole.

Sistemul agroalimentar poate fi un ansamblu al fluxurilor bunurilor și serviciilor ce contribuie la satisfacerea nevoilor consumatorilor. Acest sistem de fabricație constă din sub-sisteme sau elemente componente asociate, care funcționează împreună pentru a îndeplini o sarcină de fabricație,sub-sistemul echipamente și utilaje: mașini, utilaje, scule și echipamente, pot functiona cu energie electrica, ferma individual nu poate fi alimentata cu energie electrica, costurile fiind mari de racordare la energie electrica. In zonele aflate departe de sat sau comună, în localitațile izolate, unde furnizarea de electricitate de baza este foarte greu de realizat si costurile sunt mai mari de cît panourile solare exemplul de cost:

– Post de transformare 20 kW, costul este de 192.200 RON , in EURO 45.437.

– Linie electrica aeriana 1 km, 20 kW,costul este de 223.200 RON, in EURO 52.764.

Soluția pentru alimentare cu energie electrica ar fi urmatoarea:

instalarea unui generator de electricitate propriu cu un motor;

energie regenerabile.

De obicei, aceste generatoare au fost folosite în mod direct pentru consumatorii de energie. În același timp, utilizarea în mod constant a astfel de motoare pentru a asigura alimentarea cu energie electrică nu a avut mult sens, având în vedere eficiența scăzută în operațiunile cu sarcină parțială, zgomotul și emisiile – să nu mai vorbim de durata de funcționare limitată a motoarelor cu combustie.

Aceasta a însemnat că de multe ori motoarele diesel au funcționat în operațiuni cu sarcină parțială, cu absolut nici un fel de electricitate disponibilă atunci când motorul era oprit. În același timp, utilizarea în mod constant a astfel de motoare pentru a asigura alimentarea cu energie electrică nu a avut mult sens, având în vedere eficiența scăzută în operațiunile cu sarcină parțială, zgomotul și emisiile – să nu mai vorbim de durata de funcționare limitată a motoarelor cu combustie. Tot in zonele izolate, enrgia electrica eoliene poate fi cuplata la un sistem de comunicatii wireless pentru a introduce telefonia si serviciile de comunicatii in acea zona. Utilizarea sistemelor eoliene este mult mai indicata in agricultura decat folosirea generatoarelor.

Potențialul teoretic al resurselor regenerabile prevăzut în „Strategia energetică a României pentru perioada 2007 – 2020” este arătat în tabelul 1.1. Potențialul utilizabil al acestor resurse este mult mai mic, datorită limitărilor tehnologice, eficienței economice și restricțiilor de mediu. De exemplu, potrivit evaluărilor ICEMENERG din 2007, potențialul hidroenergetic tehnic amenajabil al României este de 36.000 GWh/an, din care se pot valorifica, în condiții de eficiență economică, aproximativ 30.000 GWh/an, reprezentând potențialul economic amenajabil.

Tabel 1.1

Pentru a preveni supraîncărcarea sau descărcarea extremă a bateriilor de stocare utilizate, este utilizat un regulator de încărcare între generatorul fotovoltaic, baterie, și sarcină. Regulatorul de încărcare, în general, conține de asemenea o diodă de protecție pentru descărcare, care împiedică bateria de la descărcarea peste noapte, prin intermediul generatorului. Un regulator de încărcare bun consumă foarte puțină energie și are o deconectare de joasă tensiune care protejează bateria de stocare de descărcare extremă.

Bateria de stocare depozitează energia produsă de generatoare fotovoltaice și o face disponibilă pentru consumator. Utilizează în principal baterii nichel-cadmiu (NiCd) sau nichel-metal-hidrură pentru depozitare. Cu toate acestea, bateriile cu plumb, bateriile litiu-ion și condensatorii (numiți condensatori cu strat dublu) sunt, de asemenea, folosiți.

Costurile energiei eoliene depinde în mare măsură de amplasarea instalației. Viteza vântului și costurile de conectre la rețea pot varia în funcție de amplasare. Pentru uz commercial (buget și depreciere peste zece ani), prețurile variază de la 5 Eurocenți/kWh în zonele cu vânt intens până la 8 Eurocenți/kWh în zone interioare. În comparație, prețul energiei produse în centrale electrice clasice care folosesc combustibili fosili este de cca 4 Eurocenți/kWh. Plata pentru energia livrată constă în costuri cu combustibilul evitat, ecotaxă parțială (granturi pentru energia verde) și o parte care este determinată de piața pentru energia regenarabilă.

Fig.5.1. Sistem eolian cu ieșire de curent alternativ 

Combinând generatoare fotovoltaice si generatoare cu motor se asigură aceeași securitate a puterii ca și în rețeaua publică.

Fig. 5.2. Sistem hibrid pentru producerea curentului electric sistem eolian, fotovoltaic, generator cu motor

5.2. Partile componente ale sistem hibrid eolian – fotovoltaic

Configuratia sistemului:

Turbină eoliana de mica putere 300 W – 5 KW (optional mai mare)

Panou fotovoltaic (solar) cu siliciu monocristalin

Controler de încărcare

Transformator (convertizor-invertor)

Catarg

Baterii de acumulatoare

Alte componente

Avantajele sistemului:

Integrare totala a două tipuri de energie ecologică (solară si eoliană), valorificarea energiei regenerabile

Asigurarea protectiei mediului

Utilizarea permanentă a generării sincrone, cu putere crescută si eficientă ridicată.

Asigurarea monitorizarii functionarii si acumularii energiei, precum si protectia acumulatorului la supraîncărcare si descărcare, cu ajutorul controler-ului

Mentinerea tensiunii constante, fara supraveghere umană si fara întretinere specială

Permite instalarea în locuri deschise si întinse.

În caz că nu bate vântul, e înnorat sau plouă, acumulatorul are o autonomie de 3 – 6 zile.

Procedeul de generare a energiei electrice este extrem de stabil, calitatea componentelor este garantată, asigurandu-se o durată de viată de peste 15 ani

Investitia se amortizeza in termen scurt 2-5 ani si este extrem de benefică pe termen lung.

Putere turbină eoliana – 2 KW
Putere panou solar – 600 W
Controler, Invertor – 96V / 2KW
Acumulator – 12V 150 Ah

Fig.5.3. Sistem hibrid eolian-fotovoltaic

Fieare turbina poate fi astfel controlata independent.

Majoritatea producatorilor furnizeaza generatoare eoliene cu conectare le retea cu urmatoarea componenta:

controler

baterii de stocare

invertor

sistem de comanda (sigurante, relee etc.)

Multe dintre astfel de sisteme sunt hibride: energie eoliana, energie solara, tehnologie care ofera anumite avantaje privind calitatea enegiei obtinute.

În general sistemele conectate la retea necesita urmatoarele echipamente:

echipament pentru controlul puterii

echpament de siguranta

aparate de masura

Echipamentul pentru controlul puterii foloseste în principal un invertor care regleaza amplitudinea, faza si frecventa semnalului generat ce cea a tensiunii din reteaua electrica.

Factorii ce afecteaza costul invertorului sunt:

        mediul în care este utilizat acesta (de sine statator, interconectat cu reteaua, sau amândoua);

        calitatea energiei ce trebuie produsa de generatorul de sine statator;

        tensiunea si curentul solicitate;

        puterea de curent alternativ;

        facilitati aditionale pentru invertor.

Invertoarele alimenteaza sarcini care necesita puteri apreciabile cuprinse într-o gama destul de mare, de la zeci de wati, pâna la sute de kilowati.

Se disting doua categorii principale de circuite invertoare:

        invertoare autonome, care debiteaza pe o retea sau circuit în care nu mai exista si alte surse de curent alternativ; frecventa curentului fiind determinata de însusi circuitul invertor;

        invertoare neautonome, care debiteaza pe o retea împreuna cu alte surse de energie electrica, astfel încât regimul de functionare si frecventa sunt subordonate retelei de curent alternativ.

Turbina eoliană

Fig.5.4. Turbina eoliană

Panouri solare

Acumulator stationar 12V/150Ah-eoliene, panouri solare

Pret: 1154.00 RON

Model: 12-150

Bateriile sunt unitati de stocare a energiei produsa.Bateriile pe baza de plumb sunt in acest moment cele mai folosite sisteme. Pentru a putea fi folosite in sisteme complet autonome de producere a energiei bateriile trebuie sa respecte urmatoarele conditii:

Timp de utilizare indelungat

Densitate de energie stocata mare

Timp lung de descarcare in gol

Conditii de incarcare optime

Operare sigura

Rezistente la fluctuatii de temperatura

Rezistente la coroziune

Timpul de utilizare al unei baterii este dependent de factori multipli in care se includ : temperaturile ambientale si numarul total de cicluri descarcare-incarcare. Este unanim acceptat ca timpul de utilizare al unei baterii este atins cand parametrii de incarcare -descarcare au ajuns la 80% din specificatii. Densitatea de energie a unei baterii este masurata in watt-ora per kilogram.

Invertoare on/off grid

Echipamentul pentru controlul puterii foloseste în principal un invertor care regleaza amplitudinea, faza si frecventa semnalului generat ce cea a tensiunii din reteaua electrica.

CONTROLER MPPT 80Amp,12,24,48VDC.

Solar & Eolian.Rgulator de incarcare mppt 80a48v

Pret: 930.00 EUR

Regulatoarele de incarcare reprezinta managementul intregului sistem de baterii. Acesta asigura sincronizare dintre curentul produs de sistemul de module, curentul utilizat de consumatori si curentul stocat in bateri. Acesta protejeaza bateriile de supraincarcare sau supradescarcare ceea ce ajuta la prelungirea timpului de functionare optime a sistemului de bateri. De asemenea frnizeaza si colecteaza parametrilor de functionare ale sistemului si asigura functionarea in mod sigur a acestuia.

 Atata timp cat bateria nu este complet incarcata, regulatorul asigura incarcarea maxima a acesteia. Atunci cand bateria este comlet incarcata curentul de incarcare trebuie limitat.

Valorificare a surselor regenerabile

Punerea in practica a programelor de valorificare a surselor regenerabile de energie contribuie la protectia mediului, cu diminuarea emisiei de noxe, iar pentru sustinerea proiectelor de investitii in domeniu sunt necesare resurse de finantare, care pot fi atrase dupa parcurgerea urmatoarelor etape:
   – asigurarea cadrului organizatoric de urmarire si control al activitatilor din domeniul surselor regenerabile de energie;
   – participarea la proiectul european ENER-IURE, cu un colectiv de specialisti in domeniu, simultan cu asimilarea de proceduri si norme europene in domeniul surselor regenerabile de energie;
   – facilitarea accesului la baza de date si informatii aferente structurilor specializate din Uniunea Europeana in domeniul resurselor regenerabile;
   – punerea in practica a programelor de valorificare a potentialului energetic al surselor regenerabile sub coordonarea unor structuri de stat sau private;
   – asigurarea unor cooperari directe la nivel institutional;
   – initierea de actiuni legislative comune;
   – identificarea de resurse financiare disponibile pentru sustinerea proiectelor in domeniul surselor regenerabile de energie, cu determinarea unor cote-parti de plata aferente consumatorilor de energie din surse regenerabile.

Implementarea acestor proiecte se poate realiza pe baza finantari din fondurile European Regional Development Fund (ERDF), “Programul operational cresterea competitivitatii economice” si prin EAFRD (European Agricultural Fund for Rural Development).

Autoritatea de Implementare: Organismul Intermediar delegate de către Ministerul Agriculturii, Padurilor si a Dezvoltarii Rurale

Fig.5.5. Ferme cu instalație eoliană

5.3. Fermă mixtă – culturi de câmp și creșterea ovinelor

Culturile de cîmp

Câmpurile

Terenurile agricole cultivate constituie un mediu specific unde speciile de plante dominante sunt înlocuite cu regularitate. Numărul speciilor cultivate este limitat, din punct de vedere al diversității biologice, se consideră că au o mare importanță așa numitele activități antropice sau practici agricole “prietenoase” față de mediul înconjurător.

Pajiștile, fânețele și pășunile

Pajiștile, pășunile și fânețele sunt considerate ecosisteme naturale și se constituie

ca elemente dominante ale mediului rural cu o mai mare diversitate biologică decât

zonele cultivate, mai ales dacă sunt în regim natural. In Romania aceste ecosisteme au

o mare pondere, avand in vedere ca numai in zona montana exista 3.2 milioane ha.

terenuri agricole din care cca. 2.5 milioane ha. pajisti naturale. Este necesar sa se cunoasca faptul ca in special in zona montana si de deal aceste ecoisteme sunt deosebit de sensibile si fragile. Solurile prezinta o aciditate naturala care influenteaza considerabil compozitia florei naturale furajere. O buna practica agricola, cu ratiuni economice si de mediu o reprezinta dezvoltarea de pasunat cu animalele la munte, in timpul verii, la stane si vacarii si de asigurare a iernarii in cadrul fermelor proprii, avand ca hrana de baza fanurile naturale, multiflorale. Specia ovina ca si caprinele, asigura producerea, împrăștierea uniforma si elimina transportul la distanta a balegarului. Forma de capsula a balegarului provenit de la aceste specii asigura o fermentare anaeroba, putrezirea si virarea in termen scurt spre alcalin, atenuanduse astfel aciditatea naturala a solului, simultan cu aportul, in doze echilibrate, de

substante organice. In acest mod se intervine si in procesul de concurenta interspecifica dintre plante, prin realizarea conditiilor de crestere naturala a plantelor valoroase, furajere, multiflorale.

Suprafata de baza a culturilor necesara pentru furajarea animalelor sunt:

Pajisti naturale 24 ha

Orz 2.5 ha

Secara 2.5 ha

Porumb 1.5 ha

Tehnica creșterii ovinelor adulte.

Hrănirea oilor adulte. Pentru obținerea rezultatelor scontate, hrănirea oilor trebuie să țină seama de diferitele stări fiziologice. Astfel, o atenție deosebită trebuie acordată alimentației ovinelor în ultimele două luni de gestație, în perioada de lactație și de montă. În timpul lactației se urmărește obținerea unei cantități maxime de lapte. Pentru aceasta, trebuie să se țină cont de faptul că, în această perioadă, cerințele cresc foarte mult și chiar se dublează

în comparație cu rația de întreținere. În primele două luni de lactație, când unele rase produc 0,8-1,0 litru/zi, cerințele, în special pentru proteine, cresc foarte mult, ceea ce solicită dirijarea alimentației după curba de lactație. În general, rația se compune din 0,8-1,0 kg fân de leguminoase, 2,5-3,0 kg suculente și

concentrate până la completarea necesarului de UN și PBD. În hrănirea oii se va ține cont de faptul că producția de lână crește zilnic cu aproximativ 12 g lână brută. În rația oilor în faza de vârf a lactației trebuie să intre fânul de lucernă de bună calitate în cantitate de 1,0-1,5 kg, iar nutrețurile suculente, care stimulează secreția lactogenă, trebuie să reprezinte în mod obligatoriu o constantă a rației. Din această grupă se pot administra următoarele sortimente: nutreț murat 1-2 kg, sfeclă furajeră 1-3 kg.

Sisteme de întreținere folosite în creșterea ovinelor.

În creșterea ovinelor în fermele organice se practică sistemul de întreținere pe pășune. Este cel mai vechi sistem, care se practică și astăzi în zona de deal și de munte, unde oile valorifică terenurile care nu pot fi exploatate decât prin pășunat. Oile se grupează în turme, după starea lor fiziologică, astfel:

Oi mulgătoare ("mânzări"), în turme de 400-500 capete;

mioare sau tineretul de un an și oile sterpe, în turme de 300 capete;

berbeci de reproducție, câte 80 capete, iar batalii în turme de 300-400 capete.

În perioada de muls și de fătări, personalul se suplimentează. Pentru folosirea rațională a pășunii, aceasta se parcelează astfel ca fiecare parcelă să fie pășunată în 5-6 zile, apoi se lasă să se refacă 15-20 zile, când iarba ajunge la 8-10 cm înălțime. Pășunile cele mai bune vor fi repartizate pentru turmele de miei, oile mânzări și berbecii reproducători. Frontul de pășunat trebuie să fie de 200-300 m lungime și de 40-50 m adâncime.

Îngrășarea ovinelor.

Carnea tinde să devină produsul principal în exploatarea ovinelor, urmat de lână, lapte și

pielicele. În țările mari crescătoare de ovine se observă că peste 80% din veniturile realizate din creșterea lor provin din producția de carne și numai 20% din producția de lână.

Ferma, care are o suprafata de 2800 mp, este prevazuta cu doua adaposturi: unul pentru 80 oi mame cu miei si o suprafata construita de 300 mp. De asemenea, se amenajeaza si un spatiu cu dimensiunile de 3,30 m x 25,30 m si o suprafata construita de 150 mp ce cuprinde un compartiment pentru 16 berbeci adulti, unul pentru 8 miori si altul pentru trei zeci capete, tineret femele de reproductie, precum simaternitatea si o sala de muls.

Alimentația aplicată tineretului suin supus îngrășării influențează în mare măsură

rezultatele de producție și economice, inclusiv calitatea carcasei. În general, pentru tineretul suin, între greutățile corporale de 25-50 kg, sunt utilizate amestecuri de concentrate cu un nivel proteic de 16% P.B., pentru cel între 51-70 kg nivelul proteic este de 14% P.B., iar pentru porcii în finisare, între 71-115 kg, nivelul proteic poate varia între 12-13% P.B. În fermele organice se realizează amestecuri de furaje combinate din cereale cultivate

(făinuri de porumb, orz, grâu etc), bine omogenizate cu subproduse de la industria de panificație și a uleiului (tărâțe de grâu, șroturi de soia și floarea soarelui). Proporțiile de participare sunt astfel calculate, încât conținuturile de substanțe nutritive și de energie să fie adecvate vârstei și greutății corporale, în concordanță cu sporurile medii zilnice planificate și calitatea carcasei. Pe timp de vară, în alimentația porcilor supuși îngrășării, se poate introduce lucerna verde în cantități zilnice de 0,5-1,0 kg la greutatea de 35 kg, de 1,5-2,0 kg la 50 kg și de 2,5-3,0 kg la 80 kg. În exploatațiile gospodărești cu efective reduse, specializate în îngrășarea porcilor (11-15exemplare/an), se indică utilizarea în hrană a unor amestecuri de concentrate cu cartofi fierți și sfeclă furajeră produse pe plan local, care se concretizează în importante reduceri ale cheltuielilor cu furajarea animalelor.

În acest sens, se întocmesc rații de hrană în funcție de specificul zonei de cultivare rentabilă a cartofului sau sfeclei. Se recomandă următoarele amestecuri:

3,2-5,0 kg cartofi fierți în amestec cu 2,0-2,5 kg concentrate și 0,3-0,4 kg făină de fân de lucernă în prima fază;

4,0 kg cartofi fierți și 4,0 kg sfeclă tocată în amestec cu 1,0 kg concentrate în faza a II-a.

De menționat că, în cele două variante, concentratele posedă următoarele proporții: 30% făină de porumb, 25% făină de orz, 25-30% tărâțe de grâu, 10% mazăre uruită și 1-3% sare de bucătărie.

Standarde IFOAM privind creșterea animalelor

Pentru animale:

spațiu suficient pentru mișcare,

fără spații închise,

hrană, apă, aer suficient,

fără mutilări,

suferința trebuie redusă la minim,

Furaje:

minim 50% din furaj din FO,

maxim 15% din furaj poate fi convențional,

fără aditivi sintetici,

Medicina veterinară:

terapie preventivă,

medicină convențională dacă cea naturală este ineficientă,

fără promotori de creștere, hormoni, tranchilizante,

Ameliorare:

de preferat dobandirea de rezistență naturală,

fără transfer de embrioni.

Utilaje pentru spalare si dezinfectie în adaposturi de animale

Aceste utilaje sunt folosite dupa depopulare si înainte de o noua populare si au

în alcatuire aceleasi componente ca si aparatele dezinfectie, dar se deosebesc prin urmatoarele caracteristici: presiuni mai mari si debite mai mari. Toate aceste masini au pompele actionate de electromotoare. Lucrarea executata de utilajele cu presiuni de lucru de 15-25 bar, însotite de debite mari, permite îndepartarea dejectiilor si a murdariei de pe peretii boxelor, ai bateriilor, ai altor utilaje fixe din adapost, precum si de pe pardoseala, cu sau fara gratare, precum si antrenarea ca apa reziduala spre canale si fose de colectare. Aceleasi utilaje pot servi si la dezinfectie, prin aplicarea unor debite relativ mari de solutie cu concentratie mai mica. Utilajele de spalare cu presiuni foarte mari de 80-150 bar, cu jeturi cu debite relativ mici, sunt recomandabile în special pentru curatirea dupa depopulare a utilajelor fixe din adaposturile de animale, mai ales când suprafetele prezinta multe muchii si șanturi care acumuleaza murdaria si când crusta de murdarie formata este mai compacta si mai greu de dislocat si îndepartat. Aceste utilaje cu jet puternic, cu presiune foarte mare, nu se preteaza la aplicarea solutiilor de dezinfectie.

Mijloacele tehnice pentru spalarea si dezinfectia instalatiilor de muls

Toate instalatiile de muls sunt prevazute cu echipamente de spalare si dezinfectie pe traseul laptelui, dupa încheierea mulsului tuturor oilor

Echipamentele de spalare si dezinfectie dupa muls asigura grade diferite de

mecanizare si automatizare:

La instalatiile de muls cu bidon, instalatia de spalare si dezinfectie permite

spalarea si dezinfectia în circuit închis. Bidonul de lapte si vasele mai mari de colectare a laptelui muls sunt spalate si dezinfectate manual.

La instalatiile de muls cu conducta de lapte, se spala cu apa rece, apoi cu apa calda la circa 40 °C, apoi este recirculata solutia de dezinfectie. Urmeaza spalarea cu apa rece, scopul principal fiind acum îndepartarea solutiei dezinfectante.

Utilaje pentru spalarea ugerului înainte de muls

La unele instalatii de muls la platforma sunt prevazute furtune cu dus,

manevrate de mulgator, cu apa calda pentru spalarea ugerului înainte de atasarea

paharelor de muls.

Mijloace tehnice pentru dezinfectia ugerului dupa muls

In afara de dispozitivele speciale sub forma de palnie, manevrate de mulgator,

exista la unele instalatii sisteme cu duze de pulverizare amplasate pe podea in

culoarul de iesire de la platforma de muls, si care sunt puse automat in functiune la

trecerea animalului.

Fig. 5.6. Schema fermei cu adaposturile aferente

Sanatatea animalelor

Boli care pot fi transmisibilie la om, prin lapte

• Tuberculoza, bruceloza

•Boli ale aparatului genital

•Boli ale ugerului

• Sa nu fie tratate cu medicamente periculoase sau care pot fi periculoase pentru sanatatea publica, transmisibile prin lapte.

Mastite,mamite

•sa nu fie tratate cu medicamente periculoase sau care pot fi periculoase pentru sanatatea publica, transmisibile prin lapte.

Igiena personalului care efectueaza mulsul.

•Imbracamintea

•Igiena mainilor

•Prevenirea contaminarii laptelui de personalul care efectueaza mulsul

Gestiunea adapatului in fermele montane

Este necesar ca fiecare fermier sa revizuiasca, si acolo unde este necesar, sa

reamenajeze zonele de adapare la pășune, prin:

• Adaparea animalelor si alimentari cu apa in afara cursurilor de apa;

• Folosirea unor adapatoare mobile pentru a inlatura pericolul afectarii solului din spatiile special amenajate pentru adapare, in special prin calcatul in picioare de catre animale;

• Excluderea totala a accesului turmelor de animale la apele curgatoare;

• Ingradirea cu garduri de lemn sau electrice a malurilor;

Asigurarea necesarului de apă la pașune sau în fermă, constituie oactivitate esențială. Cantitățile de apă necesare în adăposturile de ovinevor asigura consumul curent al animalelor, prepararea hranei, îmbăiereaanimalelor, curațirea adăposturilor și spălarea instalațiilor.Pentru consumul zilnic de apă sunt necesare următoarele cantități:berbeci de reproducție 8 l, oile mame 7 l, tineret prasilă 4 l și pentru miei0-3 luni 0.5 l.Asigurarea apei în perioada de stabulație se realizează prin diferitesisteme de alimentare, racordări la rețea sau amenajări de puțuri de apă.Distribuția apei în grajdurile de animale se realizează prin diverseinstalații racordate la sistemul de alimentație, astfel:

Alimentarea animalelor cu apă la jgheab, apa fiind adusă la grajd prin racord la un robinet de alimentare, asigurând astfel apa necesară adăpării animalelor ori de câte ori este nevoie.

Alimentarea animalelor cu apă din adăpători automate, prevăzutecu supapă sau cu nivel constant. În scopul asigurării cantităților necesare pentru: adăpare și consumtehnologic, depozitarea apei se poate face în microcastele saurezervoare construite din metal, beton, cărămidă sau material plastic.Rezervoarele de apă pot fi construite la suprafață sau subteranfolosind hidrofoare, precum și suporți de susținere în cazulmicrocastelelor de apă.Necesarul de apă diferă în funcție de mărimea, profilul șicomplexitatea fermei și se calculează pe baza normelor zilnice deconsum de apă în vigoare.Aceste norme țin cont de necesarul de apă pentru adăpat, spălat șiigienizare.

Condiții de microclimat

Condițiile ambientale, alături de o furajare corespunzătoare, permite realizarea unui randament productiv optim. Acest obiectiv, de a optimiza permanent productivitatea, impune ca pe lângă spațiile necesare întreținerii animalelor să se ia în considerare toți factorii care asigură ostare corespunzătoare a mediului ambiant cum ar fi : temperatură,umiditate relativă, iluminare și viteza curenților de aer.

Indicatori folosiți în tehnologia ovinelor 

Suprafața de cazare pentru:

berbeci 1,80 m²/ cap

cap oi mame 1,20 – 1,50m²/ cap

cap tineret ovin 0,30m²/ cap

suprafață dublă față de suprafața de cazare – 3 m2 /cap

Temperatura optimă din adăpost → 8 – 10 0C

Temperatura optimă din adăpost în perioada fătărilor → 16 – 20 0C

Front furajare → 0,35 m/l

Consum zilnic masă verde → 7 Kg/cap/zi

Consum apă → 3- 8 l/zi/cap 

Înălțime perete despărțitor → 1,5 m

Lățime alee furajare → 2,4 m

Coeficient de luminozitate → 1/20(1m²de fereastră la 20 m² de pardoseală)

Sala de muls- dimensionată în funcție de instalația de muls.

Sală de așteptare – 0.4- 1,0 m/cap

Suprafață cazare – Oi 250 capete x 1,5m²/cap = 375 m2

Miei 300 capete x 0,55m²/cap=165 m2

Berbeci 7 capete x 4,0 m²/cap = 28 m2

  Suprafață adăpost pentru cazare – 568 m2

Suprafață padoc -1136 m2

Lățime alee furajare → 2,4

Instalatia de muls 2 x6 – se pot mulge odată 12 oi .250 oi se mulg aproximativ in 1h 30’consum / ora 3,25 kw ;90’ *3,25kw /60 = 4,9 kw.

Iluminat electric în adăpost și sala de muls:

iluminat adăpost 10 becuri x 40 w/bec

iluminat în sala de muls 4 becuri x 60 wperioada de iarnă 181 zile x3 ore/zi = 543 ore x 4 becuri x 60 w/ora =130 kw

iluminat în biroul fermei2 becuri x 60 w365 zile x 2 ore/zi = 730 ore x 2 x 60 w = 90 kw

iluminat incinta fermei 4 becuri x 8 ore/noaptex100w x 365 zile =1170 kw

Total energie electrică = 2260 kW/an /365 =8 kw/ zi.

Lucrări mecanice

3 zile/evacuare x 3 evacuări /an = 9 zile de lucru9 zile x 8 ore /zi = 72 ore

Alimentare cu furaje în adăpost 

3 ore/zi x 365 zile = 1095 ore mecanizare

Cheltuieli forța de muncă îngrijitori x 400 lei x 12 luni = 9600 lei.

Evaluarea producției de lapte 44.165 litri x 1,7 lei/litru = 75.081 LEI

Evaluarea producției de carne

155 miei+ mieluțe x 14,3,0 kg x 18,5 lei/kg. = 41.181 lei

67 tineret îngrașat x 37,1 Kg x 8,5 lei/Kg = 21.165 lei

65 tineret îngrășat x 36 kg x 8,5 lei/Kg = 20.026 lei

Total = 82.372 lei

Subvenții

250 oi x 35 lei/cap= 8750 lei

Total cheltuieli = 155.091 lei

Total venituri = 166.203 lei

5.4. Principii de proiectare si dimensionare

    In etapa de proiectare – dimensionare trebuie sa tinem cont de urmatoarele aspecte:
    – Estimarea consumului lunar – partial sau total – a consumatorilor: pompe de apa, masinii electrice de muls si de tuns, instalatii de iluminat, necesar pentru determinarea tipului de instalație eoliană, numarului si tipului de panouri solare fotovoltaice;
– Calculul puterii instantanee maxime (puterea exprimata in kW a tuturor consumatorilor ce pot fi folositi in acelasi timp la un moment dat) – necesar pentru determinarea puterii si tipului de invertor sinusoidal de tensiune;

– Determinarea suprafetei utile de captare si a numarului necesar de panouri, tinand cont de:
          – caracteristicile zonei geografice de amplasare (radiatia globala solara medie anuala, conditiile meteo);
          – conditiile de pozitionare a panourilor (abaterea de la directia sudica, unghiul de inclinare fata de orizontala, gradul de umbrire);
          – consumul de energie, necesarul pentru acoperirea consumului partial sau total a aparatelor existente

Estimare consum sistem complet – energie electrică (250 kWh/luna).

Consum energie/ Ferma 3600 kWh/an.

Acoperire cu energie eoliană a consumului de energie 45 – 55 %

Dimensionarea unui sistem permanent de energie electrica folosind energie solara presupune cunoasterea precisa a parametrilor de intrare .

Caracteristicile zonei geografice de amplasare a fermei

Coordonat: Latitudine 45,420 N, Longitudine 21,580 E ,Altitudine 136 m
Solicitare : Ferma independenta energetic cu consum mediu lunar 250 KWh
Durata utilizare: permanenta

Calculul puterii instantanee maxime.

Valori de viteze comparative pentru 10m de la sol respectiv 60m de la sol

In zona colinelor viteza vantului

Fig. 5.7. Harta cu repartiția potențialului energetic eolian

Fig. 5.8. Harta României cu repartiția potențialului energetic eolian al aplasamentului

Energia electrică (medie estimată) anuală consumată: Ec= 3600 kWh/an

Turbine eoliene 500 W

Energia electrică pentru panouri fotovoltaice

Ep ===525 kWh/an

Numărul de panouri fotovoltaice necesare este:

Puterea critică a modulului Pc = 525 W

Np=== 33 panouri

Panou fotovoltaic, puterea P = 175W, tensiunea U= 24 V, numarul de bucatii 3 panouri

Pretul de cost pe bucata 796 × 3 = 2388 Euro. Pret Ron 10268.4

Dimensionarea sistemului complet – energie electrica:

Regulator Incarcare – 1 Buc. Pret Ron 924 , Pret Euro 220.

Acumulatori – 5 Buc. Pret pe bucata 619 ×5=3095 Ron ,Pret Euro 736

Invertor DC-AC – 1 Buc. Pret Ron 2961 , Pret Euro 705.

Pret: 4042.05 lei

Sistemul hibrid, generator eolian si panouri fotovoltaice, reprezinta solutia cea mai buna pentru o mare parte din teritoriul Romaniei unde viteza medie a vantului nu este prea ridicata si este prezenta o stralucire solara foarte buna. Sitemul hibrid 900W pe care il oferim, este recomandat pentru case de vacanta, stalpi telecom, etc unde avem un consum lunar de aproximativ 138 kWh, energie produsa de generatorul eolian 500W la o viteza medie a vantului de 5m/s si de panouri fotovoltaice 400W la o densitate a radiatie solare de 1000W/m2.

Sistem hibrid – eoliana/ panouri fotovoltaice

Pret: 4450.00 EURO

Model: 2100

Fig.5.9. Sistem hibrid – eoliana, panouri fotovoltaice

Sistemul hibrid va contine:
Generator eolian 500W
Controler eolian 500W/24V
Turn 9m
Panouri fotovoltaice 400W
Controler solar 24V/10
Baterii Solar 12V/200 (recomandate)
Invertor sinusoida modificata 24V/1500W

Sursa fonduri: România “Fondurile structurale pentru perioada 2007-2013”

Program operational cresterea competitivitatii economice in cadrul ERDF: 2 500 Mil. EURO

Axe prioritare Aria de aplicare

EAFRD – Axa 1:

Îmbunatatirea competitivitatii sectoarelor agricol si forestier

Valorificare energiilor din surse regenerabile in scopul producerii de energii verzi.

Îmbunatatirea competitivitatii sectoarelor agricol si forestier Arii rurale, dezvoltarea sistemelor de telecomunicatii in zonele rurale (lipsite de conectare la retea)

De infrastructură pentru îmbunătățirea accesibilității;

Rețelelor și serviciilor de telecomunicații în zonele rurale;

Dezvoltarea de noi activități economice;

Îmbunătățirea legăturilor dintre zonele urbane și rurale;

Dezvoltarea turismului și de regenerare a zonelor rurale.

ERDF – Axa 4:

Cresterea eficientei energetice si a siguranței aprovizionării, in contextul combaterii schimabarii climatice

Schema de finantare: cofinantare ERDF: 95% + buget propriu 2-5%

Prețul platit de fermă este de 441 Euro, Prețul în Ron 1852

Codul masurii 211
Obiectiv specific
Sa contribuie in zona montana defavorizata la utilizarea continua a terenurilor agricole, mentinandu-se astfel viabilitatea spatiului rural si, de asemenea, mentinandu-se si sustinandu-se activitatile agricole durabile.
Obiectiv operational
Sa se asigure in Zona Montana Defavorizata utilizarea continua a 2.520.000 ha terenuri agricole.

Descrierea masurii
Masura 211 este un instrument prin care se sprijina financiar utilizarea terenurilor agricole situate in zone unde productia agricola este mai redusa cantitativ si/sau calitativ din cauza unor conditii naturale induse de altitudine si panta. Sprijinul financiar acordat fermelor din Zona Montana Defavorizata (ZMD) compenseaza diferentele de venituri si costuri fata de conditiile naturale prezente in alte zone, care nu sunt defavorizate.
Zona Montana Defavorizata are productia agricola afectata de conditiile climatice si de relief din cauza caracteristicilor de altitudine si de panta (Art. 18 al Regulamentului (CE) 1257/1999) si este constituita din suma suprafetelor unitatilor administrativ-teritoriale (UAT) desemnate conform criteriilor de mai jos:

• Unitatile administrativ-teritoriale situate la altitudini medii mai mari sau egale cu 600 m, limitele acestora fiind acelea ale blocurilor fizice (identificate in Sistemul Integrat de Administrare si Control) care apartin de aceste UAT;
• Unitatile administrativ-teritoriale situate la altitudini medii intre 400 – 600 m si care au o panta medie egala sau mai mare de 15%, limitele acestora fiind acelea ale blocurilor fizice (identificate in Sistemul Integrat de Administrare si Control) care apartin de aceste UAT.

Forma si marimea sprijinului
Sprijinul financiar este oferit sub forma unei plati anuale fixe pe hectar de teren agricol utilizat situat in cadrul zonei montane defavorizate. Aceste plati nu pot depasi sumele maxime stipulate in Anexa Regulamentului Consiliului (CE) Nr. 1257/1999. Daca bugetul anual va fi depasit, toate platile vor fi reduse cu aceeasi proportie pentru a se putea incadra in buget, dar nu vor fi mai mici decat valorile minime stabilite in Anexa Regulamentului (CE) 1698/2005.
Finantarea
Finantarea se face din cheltuiala publica in proportie de 100%.
Costul total: 607.754.544 Euro
Cheltuiala publica: 607.754.544 Euro
Degresivitatea sprijinului financiar la nivel de ferma
In cazul fermelor cu suprafete agricole mai mari de 50 ha, valoarea platii scade pentru acele suprafete agricole care depasesc aceasta valoare, conform tabelului de mai jos: Suprafata (ha) Valoarea platii(EURO/ha)
1 – 50 100% din valoarea platii pentru fiecare hectar
50.01 – 100 75 % din plata
100.01 – 300 50 % din plata
Peste 300 35 % din plata

Beneficiarii
Beneficiarii acestei masuri sunt fermierii care desfasoara activitati agricole pe terenurile agricole situate in Zona Montana Defavorizata.
Beneficiarii trebuie sa se angajeze ca vor continua activitatile agricole timp de 5 ani de la data efectuarii primei plati aferente acestei masuri si ca vor respecta Bunele Conditii Agricole si de Mediu pe toata suprafata agricola a fermei si pe toata durata angajamentului

Criterii de eligibilitate
Sunt eligibile numai parcelele cu suprafata minima de cel putin 0.3 hectare, iar suprafata agricola apartinand unei ferme, compusa din parcele de cel putin 0.3 hectare, trebuie sa fie de minim 1 hectar. In cazul viilor, livezilor, culturilor de hamei, pepinierelor pomicole, pepinierelor viticole si arbustilor fructiferi, suprafata minima a parcelei trebuie sa fie de cel putin 0,1 ha. Sprijinul financiar oferit pentru suprafete utilizate in comun de catre mai multi fermieri pentru pasunatul animalelor se poate acorda fiecarui fermier proportional cu dreptul de utilizare sau se acorda unui reprezentant al fermierilor.

Astfel, in cazul utilizarii in comun a pasunilor comunale, dreptul de utilizare al fermierilor este dat de incheierea unui contract de pasunat intre fermieri si administratorii pasunilor comunale. Aceste contracte prevad alocarea de suprafete de pasunat fermierilor conform unui raport UVM (calculat in baza animalelor pentru care fermierii solicita pasunat) / suprafata de pasunat. In acest fel Consiliile Locale atribuie fermierilor o suprafata de pasunat, suprafata pentru care se pot primi plati compensatorii in mod individual de catre fiecare fermier. De asemenea, acesti fermieri pot imputernici un reprezentant pentru a solicita plati compensatorii.
In cazul utilizarii in comun a pasunilor aferente unor forme asociative de proprietate, membrii acestora pot aplica pentru suprafetele pentru care detin drept de utilizare sau pot numi un reprezentant care poate aplica in numele lor.

Aria geografica
Aceasta masura se aplica doar in unitatile administrativ-teritoriale (comune/orase) din Zona Montana Defavorizata.

5.5. Microclimatul locului de muncă și instructajul de protecția muncii

Condițiile de protecția muncii se realizează printr-o serie de măsuri tehnico organizatorice,

în scopul creării unui microclimat optim al locului de muncă și pentru prevenirea apariției pericolelor de accidente. În mod obișnuit, microclimatul locului de muncă este caracterizat de factorii privind temperatura, umiditatea, gazele nocive, radiațiile etc., care peste o anumită limită constituie pericol de

accidentare. Pentru eliminarea acestor pericole este necesar să se cunoască și să se respecte anumite reguli generale de protecția muncii, cu referire la utilizarea produsului în cadrul procesului agricol de producție, dar și în circuitul de aprovizionare-desfacere. Acestea pot fi:

pericole mecanice,

pericole ocazionate de folosirea curentului electric,

pericole legate de termperaturi extreme,

pericole chimice

pericole ocazionate de condiții psihologice nesatisfăcătoare.

În acest fel un rol important revine instructajului de protecția muncii,obligativitatea acestuia fiind pentru toți cei ce organizează, controlează și conduc procesele de muncă în unitățile de aprovizionare-desfacere.Instructajul de protecția muncii existent și pentru activitățile de

aprovizionare-desfacere cuprinde următoarele forme:

instructajul introductiv general, care se referă la cunoașterea specificului și a principalelor măsuri generale de protecția muncii, ce trebuie respectate cu strictețe;

instructajul la locul de muncă, al cărui scop este de a familiariza lucrătorii unității cu condițiile specificului de muncă, efectuat pentru noii angajați

păstrarea carburanților, care trebuie făcută în locuri izolate de restul unității, în depozite construite și amenajate – mai ales contra incendiilor – după proiecte tip;

păstrarea produselor fito-farmaceutice, la care măsurile se referă la ambalarea și izolarea acestora, pentru a nu exista pericolul otrăvirilor;

izolarea îngrășămintelor chimice care se livrează și circulă atât în vrac, cât și sub formă de saci, pentru a se evita contactul cu alte substanțe, precum și posibilitățile de ridicare a temperaturii sau a otrăvirilor;

depozitarea utilajelor, prin așezarea lor în cea mai sigură poziție de echilibru, prevenind căderile ce pot accidenta lucrătorii.

Protecția muncii pentru lucrările de demontare și montare se referă în special la preluarea, livrarea și punerea în funcțiune a unora din utilajele cu care se aprovizionează agricultura. Aceste măsuri se referă în special la utilizarea unor instalații adecvate de ridicat, în aceste operații de demontare și montare pe ansambluri și subansambluri ale utilajului, pentru a se evita răsturnarea acestora,

precum și utilizarea echipamentului de protecție corespunzător la asamblarea pieselor.

Măsurile de bază contra incendiilor și exploziilor se impun datoritădiversității materialelor din sectorul de aprovizionare tehnico-materailă, dar și pentru evitarea anumitor condiții ce pot provoca incendii sau explozii.

Ca măsuri specifice pazei contra incendiilor pot fi:

interzicerea fumatului în spațiul de depozitare pentru toate produsele sau în locurile de manipulare pentru materiile și materialele ușor inflamabile;

verificarea periodică a instalațiilor electrice;

legarea la pământ a instalațiilor și mașinilor acționate electric sau care pot acumula electricitate electrostatică;

exploatarea corectă a condițiilor de maximă securitate a resurselor de căldură;

evitarea formării amestecurilor ce generează degajarea de căldură;

dotarea locurilor de muncă, unde există pericol de incendiu, cu materialele și instalațiile de combaterea incendiilor. posibilitatea intrării și ieșirii nepericuloase și comode la și de la locul de muncă;

siguranța cuplării și decuplării mașinilor și utilajelor;

existența și eficiența dispozitivelor de semnalizare;

solicitările periculoase la deservirea tehnică a mașinii;

posibilitatea urmăririi organelor de comandă, a aparatelor de bord și a dispozitivelor de lucru tractate sau purtate dintr-o poziție anatomică normală.

Prin metodele de măsurare se pot verifica:

concordanța dimensiunilor de gabarit ale mașinii în situația de deplasare și de lucru;

vizibilitatea de la locul de muncă;

efortul la acționarea comenzilor;

măsurile de protecție a conducătorului împotriva traumatismelor, în timpul răsturnării.

Ca o concluzie generală, se poate arăta că sub aspect organizatoric, problemele de tehnica securității muncii sunt indisolubil legate de toate fazele de aprovizionare necesare sistemului agroalimentar.

Capitolul 6

Concluzii și Bibliografie

Concluzii și perspective

Antrenarea societatii pe traiectoria dezvoltarii durabile depinde de capacitatea si abilitatea acotrilor implicati, si anume factorii politici si de decizie, specialisti, cercetatori, organizatii guvernamentale si nonguvernamentale precum si publicul larg, de a adopta si pune in aplicare programe, strategii si planuri de actiune bazate pe modele conceputale specifice dezvoltarii durabile. Deoarece tranzitia catre o astefel de dezvoltare durabila presupune schimbarea mentalitatilor, a modului de a gandi si actiona fata de mediul inconjurator in vederea mentinerii impactului unam in cadrul domeniului de stabilitate al sistemelor ecologice, rezulta necesitatea pregatirii publicului larg pentru modificarile viitoare. Este deci necesara, inainte de toate, schimbarea atitudinilor personale si a practicilor care nu inseamna numai utilizarea eficienta a resurselor dar si modificarea mecanismelor economice pe plan national si international pentru realizarea tranzitiei globale catre un model de dezvoltare durabila. Un astfel de model, aparent salvator, al dezvoltarii durabile este reprezentat de utilizarea biocombustibililor in detrimentul combustibililor fosili. Interesul pentru biocombustibilii pe baza de uleiuri vegetale a captat atentia specialistilor inca din anii ’90 ca urmare a problemelor mondiale legate de asigurarea resurselor energetice, pretul barilului de petrol dublandu-se practic in ultimul deceniu, a problemelor legate de schimbarile climatice cauzate de poluare si , nu in ultimul rand a oportunitatilor pe care biocombustibilii ii ofera in noi directii de dezvoltare economica si sociala. Comisia Europeană estimează că aproximativ 34% din cererea de electricitate a Uniunii Europene va rezulta din surse regenerabile până în 2020 (în crestere de la 16% în 2006) pentru a îndeplini obiectivul global de energie. Poate energia eoliană să intre în competiție cu energia produsă în centralele electrice convenționale. În această comparație energia eoliană nu are un avantaj deoarece centralele existente sunt parțial amortizate. Chestiune reală este cum va putea energia electrică produsă în centrale eoliene să se compare în, să spunem zece ani, cu aceea produsă de noile centrale electrice convenționale cu combustibil fosil ? Dar, în acel moment este de așteptat ca toate gazele evacuate să fie curate și, probabil emisiile de CO2 vor trebui să fie captate. Din cauză că sursele fosile vor fi epuizate, este o ipoteză valabilă aceea că prețurile combustibililor fosili vor fi înalte. Pe de altă parte, costurile energiei electrice produse în centralele eoliene vor continue să scadă. Dacă energia eoliană va continua să aibă o evoluție pozitivă în următorii zece ani, ea va deveni un competitor serios al surselor convenționale de energie. Energia eoliană, în contextul micșorării tot mai accelerate a resurselor convenționale de energie, dublată de cererea din ce în ce mai mare pentru energie, reprezintă o soluție viabilă pentru compensarea acestui deficit. În ultimul timp, s-a accelerat procesul de implementare al soluțiilor tehnice pentru transformarea energiei eoliene în energie mecanică și apoi electrică, mai ales din cauza implicării la nivel politic dar și social care favorizează cercetarea de tehnologii noi și producția în această direcție. Soarele oferă o alternativă posibilă la soluționarea crizei de energie, care a devenit din ce în ce mai accentuată cu cresterea populației, ridicarea standardului său de viață, cu epuizarea combustibililor fosili si nucleari de fisiune. În estimarea posibilităților de utilizare a energiei solare în aplicațiile terestre trebuie avute în vedere atât avantajele cât si dezavantajele energiei solare. Fermele din agricultură dacă practică un management performant, păstrează biodiversitatea și sunt profitabile pe termen lung. Astăzi, un rol tot mai mare ar trebui să aibe surse regenerabile de energie. Astfel, rezolvarea problemei energetice este unul dintre cei mai importanț factori ai mediului și simțul responsabilității, dezvoltarea mediului, stilul de viață conștient, toate contribuie la protejarea planetei noastre și a generației viitoare. În Germania, noul sistem a fost imediat implementat în agricultură, unde produce energia electrică necesară pompelor pentru sistemele de irigații din fermele individuale.

Bibliografie:

1. Dr. Kádár Péter, Szélturbinák villamosenergia termelése, BMF KKV VEI Budapest.

2. ȚUCU, Dumitru , Optimizarea costurilor calitații , Editura Eurostampa Timisoara, 2010

3. Mnerie, Dumitru., Sistemul integrat de fabricație agroalimentară, Curs, Universitatea Politehnica, Timișoara.

4. Dinu, Gubencu., Dezvoltare durabilă și depoluare , Curs, Universitatea Politehnica, Timișoara .

5. Internet- WWW.SOLARZONE.ro/aplicati/agricultua.

6. Internet- WWW.WIKIPEDIA.ORG

7. Internet- www.windpower.org

8. Internet- http://www.revista-ferma.ro

Bibliografie:

1. Dr. Kádár Péter, Szélturbinák villamosenergia termelése, BMF KKV VEI Budapest.

2. ȚUCU, Dumitru , Optimizarea costurilor calitații , Editura Eurostampa Timisoara, 2010

3. Mnerie, Dumitru., Sistemul integrat de fabricație agroalimentară, Curs, Universitatea Politehnica, Timișoara.

4. Dinu, Gubencu., Dezvoltare durabilă și depoluare , Curs, Universitatea Politehnica, Timișoara .

5. Internet- WWW.SOLARZONE.ro/aplicati/agricultua.

6. Internet- WWW.WIKIPEDIA.ORG

7. Internet- www.windpower.org

8. Internet- http://www.revista-ferma.ro