INSTALAȚIE PNEUMATICĂ-HIDRAULICĂ CU VALORIFICAREA CURENȚILOR MARITIMI [307252]

UNIVERSITATEA „OVIDIUS” [anonimizat]: [anonimizat]:

Prof. Univ. Dr. Ing. Mamut Eden

ABSOLVENT: [anonimizat]

2017

CAPITOLUL I

[anonimizat] a fost și este considerată o [anonimizat].

Frecvența vânturilor puternice pe Marea Neagră este de 38%, iar a celor cu viteză mai mică de 1 m/s este de 0.5%, vânturile dinspre larg fiind dominante în comparație cu cele dinspre uscat. Intervalele de timp cu agitație maximă a [anonimizat], iunie și iulie. [anonimizat], valoarea potențialului energetic brut al valurilor din împrejurimea litoralului românesc este relativ redusă. [anonimizat], pe fiecare metru liniar de front maritim amenajat se obține aproximativ 40 000 – 50 000 kWh/an sau 8 – 10 TWh/an, în ipoteza instalării unui singur șir continuu de instrumente de captare cu randamentul egal cu 100%. Pentru un randament total de numai 30 %, valoarea potențialului energetic posibil ar fi de circa 2.4 – 3 TWh/an, indice orientativ care ne arată că întrebuințarea în scop energetic a forței mecanice a valurilor din Marea Neagră ar fi avantajoasă.

Potențialul energetic al Mării Negre

Marea Neagră a fost și este considerată o [anonimizat].

Frecvența vânturilor puternice pe Marea Neagră este de 38%, iar a celor cu viteză mai mică de 1 m/s este de 0.5%, vânturile dinspre larg fiind dominante în comparație cu cele dinspre uscat. Intervalele de timp cu agitație maximă a [anonimizat], iunie și iulie. [anonimizat], valoarea potențialului energetic brut al valurilor din împrejurimea litoralului românesc este relativ redusă. [anonimizat], pe fiecare metru liniar de front maritim amenajat se obține aproximativ 40 000 – 50 000 kWh/an sau 8 – 10 TWh/an, în ipoteza instalării unui singur șir continuu de instrumente de captare cu randamentul egal cu 100%. Pentru un randament total de numai 30 %, valoarea potențialului energetic posibil ar fi de circa 2.4 – 3 TWh/an, indice orientativ care ne arată că întrebuințarea în scop energetic a forței mecanice a valurilor din Marea Neagră ar fi avantajoasă.

Potențialul energetic al valurilor marine

Valurile marine sunt rezultatul combinației dintre acțiunea vânturilor, a gravitației și a tensiunii superficiale de la suprafața mării. Energia valurilor marine este o formă indirectă de energie solară. Încălzirea diferită a unor mase mari de apă din oceanul planetar și din suprafața uscatului conduce la apariția vânturilor. Vânturile care suflă peste mari întinderi de apă exprimă o [anonimizat]re țărm.

Fig. 1.1 Elementele valului

După cauzele care le dau naștere, diferențiem:

Valuri eoliene;

Valuri forțate de vânt;

Valuri staționare;

Valuri seismice (tsunami);

Valuri anemobarice;

Valuri de maree;

Valuri de navă.

Valurile eoliene sunt cele care apar sub acțiunea frecării tangențiale ale maselor de aer în deplasare, cu presiunea normală față de apa marină. În ceea ce privește formarea valurilor se consideră mai multe teorii, cea mai durabilă fiind teoria valurilor trohoidale a lui Gerstner (1802), definită pentru un ocean cu adâncime nelimitată, lichid ideal,fără frecare lichidă, cu densitate constantă, unde se compun valuri cu mișcare de translație gravitațională și liberă. Rezultatele acestei teorii sunt că particulele de apă în mișcarea lor urmăresc o orbită închisă, într-un interval de timp egal perioadei valului, orbită care este ușor deformată pe direcția valului iar particulele de la suprafață primesc cea mai mare cantitate de energie eoliană, deci vor avea raza orbitei cea mai mare.

În momentul în care adâncimea crește, energia se transmite pe cale hidraulică, deci orbitele particulelor vor fi tot mai mici. Valurile dispun de energie potențială, Ep și energie cinetică Ec iar acestea vor fi calculate în funcție de elementele de mărime a valului și viteză. Valul cu evoluție ideală și simetrică este hula regulată, care este un val gravitațional în pierdere, neforțat de vânt. Cum această energie se manifestă în intervalul de timp egal cu perioada T a valului, puterea P va fi egală cu raportul dintre energia Ep sau Ec și timpul T. Pentru că în procesele de captare se captează în prezent doar una din cele două forme de energie a valului, expresia puterii brute disponibile este:

(1.2.1.)

Fig. 1.2 Profilul unui val

h =înălțimea valului; λ=lungimea de undă; L=lungimea frontului de val.

Raportul  λ/T exprimând viteza de propagare a valului, numită celeritate și notată cu litera c, expresia puterii se poate scrie și sub forma:

(1.2.2.)

Pentru început coeficientul K a avut o valoarea fixă, K=1/16, cu timpul luând forme mai complicate, ținându-se seama și de adâncimea apei în care se propagă valul. Adoptând valoarea greutății specifice a apei Mării Negre, y= 9986.58 N/m3, puterea dezvoltată pe fiecare metru de front de val este:

W/m (1.2.3.)

Valurile forțate de vânt se formează în urma acțiunii intermitente a vântului asupra stratului de apă de la suprafața mării aflate în stare de repaus. Această acțiune constă într-o apăsare, concomitent cu frecarea maselor de aer în mișcare de particulele de apă.

Tsunamiul sau valul seismic reprezintă o undă energetică de tip mecanic care se propagă prin apa oceanelor, ca urmare a producerii unor erupții subacvatice, sau a unor cutremure submarine sau de coastă foarte puternice.

Prin maree (flux și reflux) se înțelege o oscilație periodică a nivelului mării sau oceanului, în raport cu o poziție medie, datorată forței de atracție combinate a Lunii și Soarelui. Perioada de oscilație are o durată aproximativă de 12h25min, astfel că în decurs de 24h50min (durata unei zile lunare) se vor produce următoarele faze într-un punct al oceanului sau mării.

Energia valurilor prezintă atât avantaje cât și dezavantaje, ca avantaje se pot evidenția următoarele:

Are caracter nepoluant;

Este o formă de energie inepuizabilă și regenerabilă;

În valori se regăsește un imens potențial energetic;

Nu prezintă greutăți deosebite în exploatare;

Poate fi folosită de oricine, este gratuită și se găsește oriunde pe suprafața oceanului planetar.

Cele mai mari dezavantaje sunt următoarele:

Dependență de anotim și de zonă;

Caracter distinct, manifestat prin variația continuă a elementelor caracteristice valurilor;

Preț ridicat în comparație cu energia provenită din sursele clasice;

Neînțelegerea cu navele comerciale.

Potențialul energetic al curenților maritimi de pe litoralul românesc

Cea mai importantă componentă a circulației generale a apelor o constituie curentul principal al Mării Negre care se deplasează ȋn sens ciclonic la marginea platformei continentale și înconjoară întregul bazin (Fig. 1.3). Ȋn interiorul acestuia există alte două circuite ciclonice, pentru cele doua jumatăți a bazinului. La marginea acestuia se compun diferite circuite anticiclonice de scară medie, cu caracter permanent (zona Batumi), semi-permanent (la sud-vest de Sevastopol și est-ul Kaliakra) sau tranzitoriu (zona abrupt continental de vest).

Fig. 1.3 Circulația generală a Mării Negre

Sursa principală de energie, o constituie forța de antrenare a vânturilor locale și gradienții de densitate care generează curenți geostrofici. Viteza curentului este, în medie, de 0.15-0.3 m/s.

Din distribuția curenților măsurați ȋn februarie 2010, cu ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), ȋn zona platformei continentale de vest a Mării Negre, decurge faptul că, ȋn dreptul Gurilor Dunării există doi curenți: unul de la nord spre sud și altul de la sud la nord. Curentul de la nord la sud circulă chiar ȋn zona litorală (lȃngă mal), pe ȋntreaga adȃncime (Fig. 1.4) cu viteze cuprinse ȋntre 0,33 – 0,47 m/s. În general, curenții fluviali din zona gurilor de vărsare, se răspândesc sub formă de evantai (Fig. 1.4), iar viteza lor scade rapid. După ce ajung în mare, curenții fluviali sunt determinți de curenții litorali și de debitul de apă din gura brațului respectiv. Curentul de la sud la nord curge într-o masă compactă, până la adâncimea de 10 m (Fig.1.4), pe o lățime de 40 de mile marine, tinde să împingă și să mențină lângă coastă curentul nord-sud. Curentul de la sud la nord are, de asemenea, viteza de 0,47 m/s.

Fig. 1.4 Distribuția curenților în luna februarie 2010 ȋn zona de platformei

continentale de vest a Mării Negre (m/s) (ADCP)

Modelul local pentru zona de Nord Vest a Mării Negre: Cunoștințele rezultate din modelul regional pentru zona de Nord Vest a Mării Negre sunt: nivelul mării, viteza curenților marini, temperatura apei mării, salinitatea (ultimii 3 parametrii sunt disponibili atât pentru suprafața considerată la 2,5 m – cât și pentru diferite niveluri de adâncime – 10 m, 50 m, 100 m, 200 m. Există o legătură între circulația geostrofică (Fig. 1.5) și cea măsurată cu ajutorul ADCP (Fig. 1.4), în ceea ce privește tendința generală a cursului apei. Diferențele apar mai ales în sezonul cald. Comparând rezultatele din situațiile studiate s-a putut observa că respectivii curenți au, în general, tendința să străbată liniile de aceeași adâncime dinamică și nu să curgă de-a lungul lor, așa cum reiese din teoria curenților geostrofici. Acest fenomen ar putea fi întocmit prin faptul că frecarea internă și frecarea de fundul apei au fost neglijate. În sezonul rece curenții sunt mult mai stabili, datorită intensității și stabilității vânturilor. De aici decurge o mult mai bună legătură între curenții geostrofici și cei reali, în timpul anotimpurilor reci (Fig.1.4, Fig. 1.5 ).

Fig. 1.5 Distribuția curenților la suprafață ȋn Ianuarie 2012 (stȃnga) și Mai 2012 (dreapta) , rezultat al modelului de circulație pentru zona de N-V a Mării Negre

De asemenea, marea instabilitate a deplasării apei, datorată acțiunii vânturilor, face ca mișcarea curenților să atingă, foarte rar, forma de mișcare permanentă. Acest fenomen este mai accentuat în sezonul cald (Fig. 1.6), când vântului se limitează la un strat aproximativ omogen de apă, deasupra termoclinei (gros de 20-30 m).

Fig. 1.6 Distribuția curenților la suprafață ȋn luna

Iulie 2011 (stânga) și Septembrie 2010 (dreapta)

Ȋn regiunea platoului continental romȃnesc al Mării Negre, datorită torsorului vȃnturilor/direcției vȃnturilor dominante și configurației bazinului marin dar și a acțiunii forței Coriolis, se remarcă existența a două tipuri de curenți: curenții paraleli cu țărmul, a căror viteze sunt cuprinse ȋntre 0,33 – 0,47 m/s, orientați predominant nord-sud și un curent orientat sud-nord. Curentul cu direcție sud-nord, ce poate atinge o viteză de pȃnă la 0,47 m/s, curge până la adâncimea de 10 m și menține lângă coastă curentul orientat de la nord spre sud.

Concluziile obținute ȋn urma rulării modelului regional de circulație, ȋn stratul de suprafață, evidențiază un bun acord al direcției și vitezelor curenților raportat cu rezultatele masurătorilor cu ADCP.

CAPITOLUL II

PREZENTAREA STADIULUI ACTUAL AL TEHNOLOGIEI

Puterea generată de dispozitivele energetice marine, inclusiv cele care recoltează energie de la valuri și maree, are potențialul de a contribui la satisfacerea nevoilor energetice cu emisii reduse de carbon ale multor națiuni de coastă. Cu toate acestea, aceste dispozitive și liniile lor de ancorare asociate, sistemele de ancorare și flotabilitate și cablurile de export de energie sunt încă în curs de dezvoltare, ducând la o lipsă de înțelegere a efectelor potențiale ale acestor tehnologii asupra mediului. La nivel mondial există numeroase sisteme de conversie a energiei valurilor, mareelor și a curenților maritimi, dintre acestea am ales să vorbesc despre: sistemul Pelamis, Marine Current Turbines, OpenHydro, bioWAVE și sistemul CETO.

Sistemul Pelamis

Un astfel de sistem pentru valorificarea energiei valurilor este “Pelamisul”, acesta operează în ape cu adâncimi mai mare de 50 m. această mașină este alcătuită dintr-o serie de secțiuni cilindrice semi-submersibile ce sunt conectate prin articulații cu balamale. Odată cu trecerea valurilor de-a lungul lungimii mașinii, secțiunile se deplasează unul față de celălalt. Mișcarea indusă de valuri asupra secțiunilor este rezistată de cilindrii hidraulici care pompează ulei de înaltă presiune cu ajutorul motoarelor hidraulice prin intermediul unor acumulatoare hidraulice, totodată motoarele hidraulice acționează generatoarele electrice pentru a produce energie electrică. Energia electrică obținută în toate secțiunile mașinii este captată de un conductor principal într-o joncțiune pe fundul mării. De asemenea mai multe mașini pot fi conectate într-o singură joncțiune și de aici sunt conectate la țărm printr-un singur cablu. Pelamis este un convertor de energie al valurilor atenuante, mașina răspunde la curbura undei. Întrucât valurile pot ajunge doar la o anumită curbură înainte de ruperea naturală, acest lucru limitează intervalul de mișcare prin care mașina trebuie să se miște, dar menține o mișcare mare a articulațiilor în valuri mici (fig. 2.1)

Fig. 2.1 Mișcarea articulațiilor în valuri mici

Pelamis prezintă atât avantaje cât și dezavantaje, ca avantaje se evidențiază următoarele:

Costul investițiilor este mic;

Evită poluarea;

Are o producție similară cu cea a unei turbine eoliene moderne;

Impact minim asupra mediului;

Durata de viață de 100 de ani;

Flexibilitate maximă;

Muncă minimă la fața locului;

Întreținerea în afara amplasamentului;

Ca și dezavantaje putem enumera:

Perturbarea sau distrugerea vieții marine (inclusiv schimbările în distribuție și tipurile de viață marină în apropierea țărmului);

Posibila amenințare la adresa navigației de la coliziuni datorită profilului redus al dispozitivelor cu energie de undă deasupra apei, făcându-le nedetectabile fie prin vizionare directă, fie prin radar. De asemenea, este posibilă interferența liniilor de ancorare și comunicarea cu pescuitul comercial și sportiv;

Degradarea perspectivelor pitorești ale oceanului de la dispozitivele cu energie de undă situate în apropierea sau pe țărm, precum și de la liniile electrice de transport aeriene de pe uscat.

Dezvoltat de către compania defunctă Pelamis Wave Power (fostă Ocean Power Delivery), Pelamis a devenit prima mașină de undă offshore pentru a genera energie electrică în rețeaua electrică, când a fost prima dată conectată la grila din Marea Britanie în 2004. Pelamis Wave Power a continuat apoi să construiască și să testeze încă cinci mașini Pelamis: trei mașini de primă generație P1, care au fost testate într-o fermă din largul coastei Portugaliei în 2009, și două mașini de a doua generație, Pelamis P2, testate în perioada 2010-2014. Compania a intrat în administrație în noiembrie 2014, proprietatea intelectuală fiind transferată organismului guvernamental scoțian Wave Energy Scotland.

Marine Current Turbines

Marine Current Turbines (MCT) este o companie britanică înființată în anul 2000 cu ideea dezvoltării puterii de maree in Marea Britanie. Aceste turbine funcționează similar și arată identic cu turbinele eoliene standard. De fapt, singura diferență reală este că turbinele MCT pot funcționa în ambele direcții, profitând de forțele de maree, indiferent dacă vine sau se întoarce mareea. Compania produce două turbine, una pentru apă mai puțin adâncă și una pentru adâncime (turbina SeaFlow și turbina SeaGen).

Turbina SeaFlow este proiectată pentru aplicații de mică adâncime (nu mai mult de 30 de metri). Fiecare este capabilă să producă 300 kW de energie electrică chiar dacă lamele se rotesc la numai 15 rotații pe minut. SeaGen a fost prima centrală de alimentare cu flux mare care a fost conectată la rețea. O fermă de turbine SeaGen este prezentată în figura 2.2.

Fig. 2.2 Fermă de turbine SeaGen

Turbina SeaGen este considerată cea mai mare și singura turbină din lume cu o capacitate de 1.2 MW. Sistemul a fost testat cu succes în decembrie 2008 în Strangford Lough din Irlanda de Nord. Proiectul, care cuprinde două turbine de 600 kW, a necesitat o investiție totală de 12 milioane de lire sterline. Acest proiect a atins o etapă importantă în septembrie 2012 când ajunge la o producție de 5 GWh de la punerea sa în funcțiune. Compania a prezentat mai multe studii Serviciului de Mediu și Patrimoniu din Irlanda de Nord înainte ca instalația de testare să primească un permis de cinci ani în 2005. Monitorizarea a început în 2004 și este în curs de desfășurare. Raportul final, prezentat în 2011, enumeră următoarele:

Nu a fost observat niciun impact major asupra mamiferelor marine;

Turbina nu pare să reprezinte o amenințare la adresa mamiferele marine, care înoată în mod regulat;

Nu există niciun impact observabil asupra ecologiei bentonice și coloniile pierdute din cauza instalării au fost re-cultivate.

Deși numărul total de păsări a rămas stabil, au existat unele deplasări la scară redusă a păsărilor în imediata vecinătate a dispozitivului.

Sistemul SeaGen S are cea mai mare suprafață măturată a tuturor produselor de maree la scară comercială disponibile în prezent. Turbinele au o caracteristică patentată, prin care paletele rotorului pot fi așezate la 180 de grade, permițându-le să optimizeze captarea energiei și să opereze în fluxuri bidirecționale. Rotoarele sunt poziționate în a treia treaptă a coloanei de apă unde curenții de mare sunt cei mai puternici, maximizând astfel captarea energiei. Rotoarele scufundate folosesc puterea curenților marini pentru a conduce generatoarele, care la rândul lor produc energie electrică. Densitatea apei este de 832 de ori mai mare decât a aerului și, prin urmare, rotoarele turbinelor de maree pot fi mult mai mici decât rotoarele cu turbine eoliene, întrucât acestea pot fi desfășurate mult mai aproape, generând cantități echivalente de energie electrică. Aceste caracteristici de design permit sistemului SeaGen S de la Strangford Lough să atingă o eficiență de peste 48% pe o gamă largă de viteze de curent, menținând în același timp costurile de întreținere și conectivitate scăzute.

Principalele caracteristici de design ale tehnologiei SeaGen includ:

Rotoare axiale care conduc un generator printr-o cutie de viteze – la fel ca o turbină hidraulică sau o turbină eoliană;

Rotorul controlat – optimizează captarea de energie a mareelor ​​și minimizează forțelor care acționează asupra structurii;

Puterea nominală este atinsă în curenții de maree mai mari de 2,4 m /s;

Infrastructura electrică din cadrul structurii de susținere furnizează electricitate pentru solicitări în rețea, fără a fi necesară o condiționare externă a energiei;

Structura de sprijin care permite turbinelor să fie ridicate din apă pentru a facilita întreținerea.

Avantajele principale ale tehnologiei SeaGen sunt:

Performanță dovedită;

Captarea maximă a energiei;

Cost redus de funcționare și întreținere și disponibilitate ridicată;

Compatibilă cu rețeaua;

Evaluarea ecologică.

Pe lângă reducerea emisiilor de carbon, sectorul energiei cu efect de maree poate aduce beneficii economice semnificative. Energia curenților de apă are potențialul de a alimenta 15 milioane de case, salvează 70 milioane de tone de carbon și creează 16 000 de locuri de muncă doar în Regatul Unit. Guvernul Regatului Unit a anunțat că proiectele privind energia mareelor, care sunt instalate și operaționale până în 2017, vor fi eligibile pentru cinci certificate de obligație regenerabilă, ca parte a sistemului de obligații pentru energia regenerabilă constituit pentru a sprijini industriile în curs de dezvoltare din surse de energie regenerabilă.

OpenHydro

OpenHydro a fost creat în 2005 ca urmare a negocierii drepturilor mondiale la tehnologia Open-Center în 2004. Din 2006, proiectul Open-Center Turbine a fost testat la Centrul European pentru Energie Marină (EMEC) din Scoția. OpenHydro a obținut consecutiv primul loc în industrie, printre care și primul care a implementat o turbină de maree la EMEC, prima care a generat energie electrică din fluxurile de maree în Marea Britanie, și prima care a demonstrat cu succes o metodă de desfășurare și recuperare în condiții de siguranță și economică turbine pe fundul mării. Metoda de implementare și recuperare oferă o schimbare treptată a economiei energiei mareelor. În 2014, OpenHydro Canada a fost înființată pentru a furniza proiecte în portofoliul canadian al companiei și pentru a stimula dezvoltarea pe această piață. În 2015, OpenHydro France a fost înființată cu aceleași obiective în favoarea pieței franceze, urmată de OpenHydro Technology Japan în 2016.

Filozofia designului OpenHydro este de a menține turbina cât mai simplă posibil, rezultând un dispozitiv care are un cost redus și o cerință redusă pentru întreținere. Turbina Open-Center a fost proiectată din primele principii specifice pentru mediul marin. Acesta cuprinde patru componente cheie: un rotor cu axă orizontală, un generator cu magnet permanent cu direcție directă, o conductă hidrodinamică și o fundație de bază a gravitației submarine. Simplitatea este un avantaj cheie al acestui dispozitiv, fără lubrifiant, etanșări sau cutii de viteze, ceea ce înseamnă condiții de întreținere reduse. Turbinele sunt amplasate direct pe fundul mării, suficient de adânc pentru a nu reprezenta un pericol pentru transport. Nu este necesară pregătirea fundului mării pentru că turbinele sunt susținute în loc de greutatea suportului. Greutatea bazei submarinelor variază în funcție de caracteristicile fiecărui amplasament, dar în general este în jur de 700 de tone. Montat pe baza submarinului, partea superioară a turbinei este situată la 20-25 de metri deasupra fundului mării, după cum se vede în figura 2.3.

Fig. 2.3 OpenHydro

Programul Balance of Plant (BoP) cuprinde construcții civile și electrice pentru colectarea, transportul și conectarea energiei generate din surse regenerabile la rețeaua de pe țărm. Configurația BoP depinde de mulți factori, inclusiv de caracteristicile geografice ale terenului, de resursele regenerabile estimate pentru a fi exploatate, de numărul de turbine care urmează să fie instalate, de distanța până la țărm și de soluția de conectare aleasă la rețeaua principală.

BioWave

BioWAVE este un sistem de lider mondial pentru extragerea energiei din valurile oceanului, care permite conversia directă la rețeaua de electricitate de calitate. Produsul „O-Drive” este un modul standard de conversie a energiei pentru utilizare în proiecte de energie în valuri, în maree și în energie eoliană. Produsul „bioSTREAM” este conceput pentru a valorifica energia în curenții de maree, fără lamele rotative, și, prin urmare, se așteaptă să aibă un impact minim asupra speciilor acvatice. BioWAVE este o structură scufundată, care se învârte în mod natural înainte și înapoi, sub valurile de umflături ale oceanului. Energia absorbită de valuri este transformată în energie electrică printr-un modul auto-cuplat la bordul O-Drive, după cum se vede și în figura 2.4.

Electricitatea este livrată consumatorilor de pe uscat printr-un cablu submarin. BioWAVE are o înălțime asemănătoare cu cea a unui bloc cu 10 etaje și poate produce până la 250kW de energie electrică constantă, aproximativ echivalentă cu consumul aproximativ a 200 de case. Energia electrică furnizată de bioWAVE este de așteptată să fie mai consistentă decât furnizarea de energie eoliană sau solară și ar putea fi considerată sursa de bază în multe locații.

Sistemul CETO

Sistemul CETO este diferit de alte dispozitive deoarece funcționează sub apă, unde este mai sigur de furtuni mari și invizibil de pe țărm, este o tehnologie a energiei valurilor care transformă energia cinetică de la umflarea oceanului în energie electrică și desalinizează direct apa de apă dulce prin osmoză inversă (este o tehnologie de purificare a apei care folosește o membrană semipermeabilă pentru a îndepărta ionii, moleculele și particulele mai mari din apa de băut). În osmoza inversă se folosește o presiune aplicată pentru a depăși presiunea osmotică, o proprietate proprie, care este condusă de diferențele de potențial chimic ale solventului, un parametru termodinamic. Osmoza inversă poate elimina mai multe tipuri de specii dizolvate și suspendate din apă, inclusiv bacterii, și este utilizată atât în ​​procesele industriale, cât și în producția de apă potabilă. Rezultatul este că substanța dizolvată este reținută pe partea presurizată a membranei și solventul pur este lăsat să treacă pe cealaltă parte. Pentru a fi "selectiv", această membrană nu trebuie să permită molecule sau ioni mari prin pori (găuri), ci ar trebui să permită ca componentele mici ale soluției (cum ar fi moleculele de solvent) să treacă liber. Tehnologia CETO a fost dezvoltată și testată pe uscat și pe mare în Fremantle, Australia de Vest. La începutul anului 2015, o instalație de producție CETO 5 a fost comandată și conectată la rețea. Începând cu ianuarie 2016, toată energia electrică generată este achiziționată pentru a contribui la cerințele energetice ale bazei navale HMAS Stirling la Garden Island, Australia de Vest. Unele energii vor fi de asemenea folosite direct pentru desalinizarea apei. CETO este proiectat pentru a fi o tehnologie de undă simplă și grozavă. Începând cu ianuarie 2016, CETO este considerată a fi singura tehnologie a energiei valurilor testată la nivel global, care este scufundată în ​​întregime, produce energie și în același timp poate să desalinizeze apa. Tehnologia CETO a fost verificată independent de Energies Nouvelles (EDF EN) și contractorul naval francez DCNS. Numele CETO vine de la zeița greacă Keto, care a fost mai degrabă o zeiță a rechinilor, balenelor și a delfinilor, ulterior numele CETO a devenit generic pentru orice monstru de mare.

La momentul actual există două tehnologii CETO, varianta apărută în 2015 numită CETO 5 și cea de a doua tehnologie a apărut în 2016 numindu-se CETO 6. Tehnologia CETO 6 are o capacitate de 1 MW (1000kW) pe cânt CETO 5 are o capacitate de 240 kW. O altă diferență între cele două este construcția, CETO 5 prezintă în partea de superioară servomotorul plutitor (buoyant actuator), în partea inferioară se găsește pompa (pump) legătura între partea superioară și cea inferioară se face printr-un pripon (tether), pompa este atașată de fundație prin intermediul căreia face conexiunea cu generatorul.

Tehnologia CETO este alcătuită în partea superioară de servomotorul plutitor ce include și generatorul (buoyant actuator including pod), pompa numai este situată în partea inferioară ca la CETO 5 ci este situată în partea superioară având un dublu rol, odată face legătura cu generatorul și servomotorul plutitor și odată face conexiunea cu fundația prin intermediul unui pripon (tether), energia electrică obținută în ambele tehnologii este transportată printr-un cablu electric până la stația electrică de pe țărm.

Figura 2.5 tehnologia CETO 5 (stânga) și CETO 6 (dreapta)

Există o multitudine de beneficii în ceea ce privește această tehnologie. În primul rând, trebuie să scoatem în evidență faptul că este o formă de energie curată și complet „verde” cu emisie aproape de zero de carbon. În al doilea rând oceanele și mările acoperă în jur de 70% din suprafața pământului, au o cantitate imensă de energie și sunt aproape de multe populații, fapt pentru care sistemul CETO este foarte util deoarece se află sub apă, ancorată la fundul mării, având un impact vizual minim asupra apei, funcționează la adâncimi mari, ceea ce înseamnă că există un impact minim asupra comerțului. Tehnologiile CETO sunt proiectate să funcționeze în armonie cu valurile, însemnând că în afară de punctele de ancorare, nu este nevoie de construirea unor structuri masive de susținere din oțel și beton.

Ținând cont de evaluarea potențialului energetic cât și de stadiul actual al tehnologiei, am considerat că cea mai eficientă instalație de valorificarea curenților maritimi să prezinte în paralel ca și caracteristică proprie, particulară ca și metodă de profit dezvoltarea pisciculturi în mediu său natural.

CAPITOLUL III

DESCRIEREA SOLUTIEI SI A CONDITIILOR SPECIFICE

Se propune proiectarea unei ferme piscicole într-un mediu natural care în paralel cu creșterea peștilor să valorifice și energia hidraulică (energia apei), energie folosită pentru buna funcționare a acesteia. Am ales această soluție deoarece în Marea Neagră, mai exact pe teritoriul României cea mai rentabilă sursă ce poate fi valorificată în energie electrică este energia curenților maritimi, a căror viteză este în medie, de 0.33 – 0.47 m/s. Valorificarea se realizează cu ajutorul unei turbine hidraulice a cărui rol este de a prelua energia hidraulică (energia apei) și de a o transforma în energie mecanică prin intermediul unui rotor prevăzut cu palete.

Figura 3.1 Turbină hidraulică văzută din față

Energia hidraulică exprimă capacitatea unui sistem fizic (apă) de a efectua un lucru mecanic la trecerea dintr-o poziție dată în altă poziție. Datorită circuitului apei în natură, întreținut automat de energia Soarelui, energia hidraulică este o formă de energie regenerabilă.

La rândul ei, energia mecanică este convertită în energie electrică cu ajutorul unui generator electric hidraulic de 10.5 kWA, având un factor de putere de 0,8.

Figura 3.2 Generator electric hidraulic

Energia generată de acesta îmi asigură energia necesară consumatorilor auxiliari folosiți pentru buna funcționare a fermei piscicole, mai exact pentru sistemul de monitorizare, pentru sistemul de hrănire a peștilor, pompa hidraulică, cilindru hidraulic și mecanismul de orientare a palelor.

Piscicultura este o ramură a acvaculturii, care se ocupă cu creșterea, reproducerea și îmbunătățirea calitativă și cantitativă a populațiilor piscicole în apele naturale și în cele amenajate, dar și cu selecția, furajarea, fluctuația populațiilor piscicole, exploatarea și reglementarea pescuitului, paza, importul de icre embrionate, lapți conservați sau pești. Acvacultura este o activitate economică cu foarte mare profitabilitate prin creșterea unui peste cu valoare comercială și alimentară ridicată.

Ținând cont că instalația este și o fermă piscicolă, în care vor crește sturioni pentru că un exemplar de 100 kg conține aproximativ 10 kg de icre care pot fi vândute pe piață cu cel puțin 500 euro/kg dar pe lângă icre mai pot vinde și carnea a cărei valoare este de cel puțin 10 euro/kg. Sturionul sau acipenseridae este numele unei familii de pești marini de talie mare, schelet cartilaginos-osos, corp fără solzi, acoperit cu cinci șiruri longitudinale de discuri osoase, cu rostul alungit, prevăzut cu mustăți. Această familie de pești se hrănește din fauna bentică: moluște, crustacei, pești bentici din familia guvizilor sau cu icrele altor pești. Luând în considerare că acești pești sunt pești de piatră care trăiesc pe fundul mării, partea inferioară a instalației are o formă plată tocmai din acest motiv, fiind scufundată până aproape de fundul mării pentru a le oferi peștilor un mediu cât mai natural,. Suprafața plată este realizată dintr-o plasă de oțel inoxidabil având pasul ochiului 12,5×12,5 mm, golul fiind de 11×11 mm pentru a nu exista posibilitatea de a se agăța peștele, diametrul sârmei este de 1,5 mm.

Figura 3.3. Suprafața plată a instalației

Ferma de sturioni este ancorată cu ajutorul a două blocuri de beton, fiecare având un volum de 345,5418 m3. În urma ancorării instalația rămâne fixă iar la nivelul turbinei apare o forță de portanță care pune în mișcare palele turbinei.

Figura 3.4. Sistemul de ancorare al instalației

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.

Turbina hidraulică este fixată cu ajutorul unui cilindru hidraulic la o distanță față de suprafața inferioară a fermei de 2 m, distanță suficientă pentru ca direcția curenților să nu fie influențată. Pentru o eficiență cât mai mare se utilizează un sistem de orientare a palelor, astfel practic toate palele (chiar și cele care se mișcă contra curenților de apă) participă concomitent la generarea momentului de torsiune sumar.

Figura 3.5. Cilindru hidraulic

În cazul în care apare o problemă mecanică la nivelul turbinei, aceasta este ridicată cu ajutorul cilindrului hidraulic a cărui lungime este de 17 m, print-un tub care străbate perpendicular instalația, ridicând turbina la 5 m deasupra acesteia, dar pentru a nu apărea dificultăți în executarea manevrelor de reparație se concepe în partea superioară a instalației o platformă pe care vor fi executate manevrele de mentenanță a turbine, sistemului de monitorizare, sistemului de hrănire și a cilindrului.

Figura 3.6. Platforma unde se realizează mentenanța

Pentru a putea realiza manevrele de mentenanță, ferma trebuie ridicată la suprafață apei, iar pentru asta a fost nevoie de proiectarea unui torus care să compenseze necesarul volumului de aer pentru o flotabilitate pozitivă a fermei. In geometrie , un tor este o suprafață de rotație generată de rulment un cerc în spațiu tridimensional în jurul unei axe coplanar cu cercul. În cazul în care axa de revoluție nu atinge cercul, suprafața are o formă de inel și este numit un tor de revoluție. Torul este situat în jurul suprafeței laterale și joacă rolul unui colac de salvare în momentul în care acesta este plin cu aer, iar pentru a realiza scufundarea fermei, în interiorul torului este înmagazinată apă cu ajutorul unei pompe hidraulice Gear – 30A55X146.

Figura 3.7. Fixarea torului în jurul crescătoriei de pești

O pompă este o mașină sau un aparat care transformă energia, într-una din formele sale mecanice, în formă de energie hidraulică sau pneumatică, în scopul transportării fluidului care primește energia utilă. Energia mecanică poate proveni din forța musculară sau de la un motor de antrenare.

Pompele hidraulice deplasează un lichid de la presiunea inferioară din aval (de exemplu un nivel hidraulic inferior), la presiunea superioară din amonte (de exemplu un nivel hidraulic superior). Diferența de presiune pe care o învinge pompa, exprimată de obicei în m de coloană de apă constituie înălțimea de ridicare a pompei, care este mai mare decât diferența dintre presiunile din amonte și aval, datorită pierderilor din pompă și conductele sale. Volumul de lichid deplasat în unitatea de timp este debitul pompei, exprimat de obicei în m3/s. Puterea necesară pentru pompare este proporțională cu debitul pompei și cu înălțimea de ridicare.

Figura 3.8. Pompă hidraulică Gear – 30A25X146

Ferma de sturioni este supravegheată cu ajutorul a două camere subacvatice cu leduri luminoase ce pot fi monitorizate de pe telefon sau Ipad sau de pe orice alt dispozitiv informatic gen PC conectat la internet.

Figura 3.9. Cameră video subacvatică

Hrănirea peștilor se face cu ajutorul a două instalații automate de hrănire a peștilor care maximizează viteza de creștere a peștilor, funcționează atât timp cât instalația de valorificare a energiei curenților maritimi este scufundată dar și când aceasta este la suprafață. Peștii sunt hrăniți numai cu hrană organică, fără hormoni, antibiotice sau alți poluanți, asigurându-se o creștere naturală și o calitate a cărnii de sturion și a caviarului.

Figura 3.10. Dispersor pentru hrănirea peștilor

Avantajele acestei instalații de hrănire sunt:

Capacitate mare de stocare a hranei;

Păstrarea hranei în condiții bune;

Împrăștierea cu disc a hranei poate fi unidirecțională sau circulară;

Varietate în modul de programare cu ajutorul unității de control;

Elimină;

Caracteristici tehnice:

Sistemul de împrăștiere cu disc este capabil să arunce hrană granule, prin reglare, până la 8 metri lungime unidirecțional sau circular in diametru;

Intervalele de hrănire sunt programabile;

Perioadele de funcționare în interval de 24 ore sunt programabile;

Cantitatea de hrană distribuită per interval de hrănire este ajustabilă;

Sistem de calibrare pentru un interval dimensionat al hranei între 1-5 mm;

Necesită o sursă de curent electric (220V/50Hz);

Unitatea de control și butoaiele funcționează la 12V;

Consumul de curent electric este de 0,2 A/ hrănitor

Rezervor pentru hrană în volum de 100 litri cu sistem de prindere inclus;

Rezervoarele sunt fabricate din HDPE ( polietilenă de înaltă densitate );

Existența unei singure unități de control capabilă să deservească, în același timp, până la 8 dispersoare de hrană.

Principalul avantaj al acestei instalații este supraviețuirea peștilor în habitatul lor natural, motiv pentru care sănătatea peștilor nu este pusă în mare pericol deoarece atât suprafața inferioară cât și cea superioară este din plasă de oțel inoxidabil permițând astfel filtrarea apei în mod natural fără a fi nevoie de intervenția unui personal ( dejecțiile peștilor sunt dizolvate de marea cantitate de apă).

Figura 3.11 Conceptul final al fermei piscicole

Avantajele acestei ferme piscicole sunt:

În paralel cu creșterea peștilor, generează și energie electrică;

Nu influențează comerțul maritim;

Datorită sistemului automat de hrănire și de supraveghere nu necesită o intervenție repetată într-un interval de 3-4 zile;

Profit din vânzarea cărnii și a icrelor;

Costul investițiilor este mic;

Impact minim asupra mediului;

Simplitate constructivă.

Ca și dezavantaje putem înșirui:

Diseminarea necontrolată a bolilor;

Asigurarea furajului în proporție de 100%;

Apariția unor defecțiuni.

Energia generată de această instalație are o putere de 8,5 kW, aceasta este distribuită prin intermediul unui conductor de 220 kV către generator, mai de parte de la acesta către instalațiile auxiliare ale crescătoriei de pești.

CAPITOLUL IV

DIMENSIONARE ȘI PROIECTARE DE DETALIU

In vederea realizării acestui concept s-a studiat atât regiunea platoului continental românesc al Mării Negre cât și anumite tehnologii existente cu rol de valorificare a energiei hidraulice, în paralele cu acestea s-a studiat habitatul și dezvoltarea anumitor specii de pești cât și integrarea acestora în concept. În urma acestor studii pentru o dimensionare corectă a fermei piscicole trebuie cunoscuți parametrii următori:

Suprafața necesară pentru dezvoltarea pisciculturii;

Structura în ansamblu a fermei;

Dimensiunile componentelor (turbină, cilindru hidraulic, pompă hidraulică cu paleți, motor care acționează pompa cu paleți, pompă hidraulică care introduce/scoate apă în tor, generator, sistem de supraveghere, sistem de hrănire);

Volumul necesar pentru ridicarea instalației la suprafață.

Necesarul de energie pentru sistemele auxiliare;

Pentru o anume cantitate de materie, mai exact 500 t pești este necesar pentru dezvoltarea acestora un volum de 2764,9641 m3. Astfel s-a realizat un desen 2D cu ajutorul programului AUTOCAD (figura 4.1.) în care au fost introdu-se următoarele coordonate:

• Pentru partea inferioară s-a ales că lungime 21 m, însă pe centrul acesteia a fost nevoie să fie îndepărtată o lungime de 5 m pentru că în acest loc va fi dispus un cilindru a cărui diametru va fi de 5 m și înălțimea de 15 m.

• În lateral, la unghi de 145 s-a dus o latura cu lungimea de 7 m, iar apoi la unghi de 59 s-a dus o dreaptă de 14.98 m până intersectează latura cilindrului.

• În interiorul cilindrului se regăsește un cilindru hidraulic a cărui lungime este de 17 m și totodată asigură susținerea turbinei și aducerea acesteia la locul unde se poate realiza mentenanța.

• Cilindrul prin care se ridică turbina are o parte în exteriorul fermei a cărei lungimi este de 5 m iar la jumătatea acesteia se regăsește o platformă de pe care se pot executa lucrările de mentenanță la turbină sau al alte instalații auxiliare.

Figura 4.1. Reprezentare 2D a instalației

Structura în ansamblu a fermei are un volum de 2764,9641 m3, și o suprafață de 2716.2409 m2, este locul în care se asigură dezvoltarea peștilor. Structura de rezistență este concepută din tablă de oțel, respectiv o foaie de tablă de acest tip are că dimensiuni 10x1500x6000 mm și o greutate de 720 kg, volumul acesteia fiind 5,8839 m3 și suprafața de 1179,1227 m2. În figura 4.2.1.vă este arătată structura de rezistență a fermei piscicole.

Figura 4.2.1 Structura de rezistență

Marea majoritate fiind realizată din plasă de oțel inoxidabil după cum se poate vedea și în figura 4.2.2. având pasul ochiului 12,5×12,5 mm, golul fiind de 11×11 mm pentru a nu exista posibilitatea de a se agăța peștele, diametrul sârmei este de 1,5 mm. Partea inferioară este partea plată și are o suprafață de 652,5523 m2 și respectiv un volum de 0,3262 m3 iar partea superioară ( „acoperișul” ) are o suprafață de 884.5658 m2 și un volume de 2758,754 m3.

Figura 4.2.2. Partea superioară și partea inferioară

Componentele care alcătuiesc instalațiile auxiliare au nevoie de energie electrică iar pentru a asigura necesarul de energie electrică a fost nevoie de un generator electric însă și acesta la rândul său are nevoie să primească o energie o energie mecanică pe care să o transforme în energie electrică. Din acest motiv a fost necesar includerea unei turbine hidraulice care să valorifice energia hidraulică, urmând ca apoi să o transforme în energie mecanică. Turbine hidraulică are un diametru de 5 m și generează o putere de 8,5 kW, este situată la o distanță de 2 m față de structura crescătoriei pentru a nu fi influențată de aceasta. La rândul sau turbina este fixată prin intermediu unui cilindru hidraulic care joacă rol de ancoră pentru turbină, după cum se vede și în imaginea 4.4. Prin intermediul său turbina este ridicată pentru mentenanță deasupra crescătoriei sau este coborâtă în partea inferioară a fermei. Puterea electrică (kW) calculată pentru o turbină cu un randament mediu global de 60% se determină cu ajutorul următoarei formule:

H= înălțimea palei, în m,

Q= viteza de curgere a fluidului, în m/s.

Figura 4.3.1 Fixarea turbinei cu ajutorul cilindrului hidraulic

Generatorul are o putere la ieșire de 10.5 kVA, având un control automat al frecvenței și o clasă de protecție IP23. Dimensiuni 210x485x340 mm, greutatea acestuia este de 42 kg, presiune maximă 210 bar și un consum de 36 l/min.

Caracteristicile acestuia sunt:

Dimensiuni compacte;

Instalare ușoară;

Operare silențioasă;

Protecție împotriva supraîncărcării;

Releu de protecție împotriva scurgerilor;

Prize monofazate-2 și trifazate-1;

Putere mare;

Energie electrică de mare calitate;

Releu de protecție contra căderilor de tensiune.

Figura 4.3.2 Generator DYNASET HG 10.5 kVA, 230/400V

Cilindru hidraulic face parte din categoria cilindrilor hidraulici telescopici, fiind compus dintr-un număr mare de cilindri dispuși unul deasupra celuilalt, în cazul de față cilindrul este compus din 5 elemente cu lungimi de 3 m fiecare, după cum se vede și în figura 4.3.3.

Figura 4.3.3. Cilindru hidraulic cu 5 elemente

(4.3.2)

A= Aria cilindrului, în cm2

(4.3.3)

1 kg=9,8 N;

F= forța de apăsare, în N;

P= presiunea, bar;

150 bar=152,95 kg/cm2.

Componenta cheie a acestuia este tija dublă ce generează o forță egală atât la ieșire cât și la întoarcere, mediul său hidraulic este apa în cazul de față. Acesta servește la transformarea energiei fluidului hidraulic în lucru mecanic util. Cilindrul este antrenat de un motor de 2 kW, alimentat la priza trifazată, având o turație de 1800 rot/min prin intermediul unei pompe hidraulice cu paleți a cărei presiune este de 150 bar.

Figura 4.3.4 Motor 2 kW, care antrenează pompa hidraulică cu paleți

Figura 4.3.5 Pompă hidraulică cu paleți

Sistemul de supraveghere constă în două camere subacvatice ce au un consum de 12 V fiecare, pot fi scufundate până la adâncimi de 20 m.

Specificații:

Rezoluție: 420 linii TV

Rezoluție pixeli: 628×582

Lentila: 6 mm

Camera subacvatica-rezistenta sub apa

Leduri luminoase

Ieșire video: RCA

Lungime cablu: 20 m

Camera este prevăzută cu un balast metalic pentru scufundare.

Sistemul de hrănire automat este compus din două dispersoare a căror consum este de 0,2 A, iar unitatea de control și butoaiele funcționează la 12 V. În acvacultură ca și în alte domenii de producție a cărnii, asigurarea unei alimentații de calitate suplimentează performanțele piscicole, din punct de vedere calitativ dar și din puncte de vedere cantitativ. În același timp, într-o crescătorie de pești cei mai mulți bani sunt dați pe hrană. Ținând cont că sturionii sunt o colonie de pești foarte căutați pentru deosebita lor carne, fiind destul de diferită de a celorlalți pești care cresc în Marea Neagră și pentru celebrele icre negre, s-a ajuns la o rărire a populației din această familie, iar din acest motiv serviciile de piscicultură sunt astăzi soluția pentru creșterea și dezvoltarea acestei familii de pești în specii optime, însă pentru ca acest proces să fie unul cât mai eficient trebuie să asigurăm hrănirea acestora cu furaje de pești speciale.

Furajele combinate, cu plus și minus

Una dintre cele mai frecvente formule de hrană administrată în fermele piscicole este aceea a formulelor de furaje combinate, utilizate mai ales în acvacultura intensivă, având ca rezultat direct în starea de sănătate a peștilor, în creșterea și dezvoltarea lor. Concomitent, potrivit legislației în vigoare, furajele combinate trebuie să aibă un impact cât mai redus asupra calității apei.

Pompa hidraulică ce asigură scoaterea apei din tor pentru a ridica la suprafață crescătoria sau introducerea apei în tor pentru a scufunda crescătoria, are o putere de 2.2 kW, având o presiune maximă de 200 bar. La fel ca și în cazul pompei hidraulice cu paleți, și pompa hidraulică Gear este antrenată de un motor numai că puterea acestuia în acest caz este de 2.2 kW, conectarea se realizează la una din cele două prize monofazate.

Calculul volumului de aer necesar pentru scoaterea la suprafață a instalației ține cont și de teoria scufundării sau principiul lui Arhimede. Conform acestui principiu, un corp scufundat într-un fluid este împins pe verticală, de jos în sus, cu o forță egală cu greutatea volumului de fluid dislocuit. Pentru că un corp să poată fi scufundat trebuie ca greutatea acestuia (G) să fie mai mare decât forța arhimedică (A), A < G. Un corp poate pluti doar în momentul în care

A > G, forța arhimedică să fie mai mare decât greutatea corpului.

A = forța arhimedică, în N;

ρ = este densitatea fluidului, în kg/m3;

g = accelerația gravitațională ,în m/s2;

W = volumul Mării Negre, în m3.

Volumul crescătoriei obținută în AUTOCAD este:

Vcrescătorie =2764,9641 m3 (4.4.2.)

Volumul de apă ce intră în machetă este egal cu volumul crescătoriei:

Vapă = Vcrescătorie = 2764,9641 m3 (4.4.3.)

Volumul componentelor secundare (turbină, cilindru hidraulic, platforma de mentenanță, tubul prin care este ridicată turbina și sitemul de ancorare), valoare obținută în AUTOCAD este:

Vcomponente secundare = 10430,4338 m3 (4.4.4.)

Volumul total al instalației este egal cu:

Vtotal = Vapă + Vcrescătorie + Vcomponente secundare =

2*2764,9641 m3 +10430,4338 m3 = 15960,362 m3 (4.4.5.)

Vtotal = 5636,3486 t (4.4.6.)

Masa întregului concept este egală cu:

M = Vtotal*ρoțel = 5636,3486 t * 7,8 t = 43963,51908 t (4.4.7.)

ρoțel = desitate oțel, în t;

Pentru a afla ce volum trebuie să aibă torul trebuie să scădem din masa conceptului, volumul totat:

V torus = M- Vtotal = 43963,51908 t – 5636,3486 t= 38327,17048 t (4.4.8.)

Volumul torului se mai poate calcula cu formula următoare:

Vtorus ==38327,17048 t= 108530,46067876 m3 (4.4.9.)

unde R este raza exterioară și este jumătate din diametru suprafeței inferioare, adică 16,235 m.

Din formula 4.4.9. aflăm r:

Figura 4.4. Torus

Consumul total de energie necesar pentru funcționare sistemelor auxiliare este calculat în funcție de necesarul acestora. În cazul nostru avem două pompe, două motoare, două camere de supraveghere, două sisteme de hrănire a peștilor și un generator care dezvoltă o putere de 8.4 kW. Pompa hidraulică cu paleți are un consum necesar de 2 kW, motorul care antrenează această pompă are și el un consum similar cu pompa. Cele două camere de supraveghere au împreună un necesar de putere de 0,0048 kW, pompa hidraulică Gear, împreună cu motorul de antrenare a acesteia necesită o putere de 4.4 kW, și în final cele două sisteme automate de hrănire a peștilor care împreună au nevoie de un aport de energie de 0,0048 kW. Însumând puterea consumată de fiecare, se observă că avem nevoie de o turbină a cărui scop este să genereze o putere de 8,48 kW.

CAPITOLUL V

CALCULUL TEHNICO-ECONOMIC

În realizarea calculului tehnico-economic, mai întâi vom ține seama de costurile de investiții în realizarea conceptului, apoi vom identifica costurile de întreținere după care vom stabili în cât timp ne vom putea amorsa cheltuielile, și în cât timp vom avea profit.

În următorul tabel sunt costurile pentru materiale , mai exact tabla folosită pentru structura de rezistență, platforma de mentenanță și cilindrul prin care se ridică/ se coboară turbina , tabla folosită în realizarea torului și turbina, plasa din oțel, betonul folosit la sistemul de ancorare și în final lanțurile care fac legătura dintre instalație și blocurile de beton.

Tabelul 5.1 Costuri materiale

În tabelul 5.2. sunt reprezentate costurile suportate pentru achiziționarea instalațiilor auxiliare: pompe, motoare, camere de supraveghere, sistemul de hrănire, generator, turbină și cilindru.

Tabelul 5.2 Costuri echipamente electrice

Următorul tabel precizează valorile cantitative de materie adăugată pentru a se fi dezvoltat și a fi consumată ulterior.

Tabelul 5.3. Costuri materie adăugată

Ținând cont că un exemplar de 100 kg conține aproximativ 10 kg de icre a căror valoare este de minim 500 euro/kg, la care se adaugă și prețul cărnii de aproximativ 10-15 euro/kg se estimează că valoarea unui astfel de exemplar poate depăși 6000-7000 de euro. În schimb icrele nu pot fi scoase de la femele până când acestea nu ajung la vârsta de 7 ani.

Acest tabel redă raportul dintre cantitate/calitate în funcție de vârstă și costurile lor.

Tabelul 5.4. Raport calitate/cantitate în funcție de vârstă

Grafic 5.4 Raport calitate/cantitate în funcție de vârstă

Următorul tabel prezintă grafic investiția depusă pentru realizarea conceptului.

Tabelul 5.5 Reprezentare costuri investiție

Grafic 5.5 Reprezentare costuri investiție

În tabelul de mai jos este exemplificată durata obținerii profitului în urma investitei făcute.

Tabelul 5.6. Profit

Grafic 5.6 Profit

După cum se poate vedea, atât în tabelul 5.6 cât și în graficul 5.6, amortizarea investițiilor se poate realiza după o perioadă de 15 ani, diferența dintre valoarea obținută și costurile totale de investiții reprezintă cheltuielile de mentenanță, hrană și transport.

24750000 – 2394517= 22355483 Lei (5.6.1)

CONCLUZII

La baza acestui proiect au stat două mari concepte și anume acela de valorificare a curenților maritimi, cu scopul de a genera energie electrică pentru folosire proprie, dar și realizarea unei forme de resurse materiale, comerț și anume dezvoltarea pisciculturii. Pentru înțelegerea instalației a fost făcută o analiză de principiu a modului lor de funcționare. Deși a fost o investiție costisitoare, instalația proiectată și pusă în funcțiune îmi oferă beneficii că obținerea energiei electrice necesară întreținerii și folosirii instalațiilor auxiliare.

În realizarea crescătoriei piscicole s-a ținut cont de mai multe aspecte: viteza curenților maritimi, mediul de viață al sturionilor, caracteristicile pe care trebuie să le îndeplinească specia ce se dezvoltă în cadrul crescătoriei piscicole. Materialele care au stat la baza proiectării instalației au o rezistență materială ridicată, reușind astfel să reziste la presiuni de până la 200 bar.

Deoarece dezvoltarea speciei din cadrul fermei piscicole necesită o anumită adâncime, am ales amplasarea acesteia în Marea Neagră (pe teritoriul României) la o adâncime de 20 m, adâncime care le oferă sturionilor o dezvoltare cât mai naturală. În cazul unor avarii instalația necesită o anumită presiune pentru a fi scoasă la suprafață, presiune ce este asigurată de împrejmuirea bazei instalației cu ajutorul unui tor.

BIBLIOGRAFIE

[1] http://users.utcluj.ro/~szabol/Papers/ICCEP2007_1.pdf

[2] http://www.ro-bul-ret.eu/images/stories/results/manuals/en/module%209.pdf

[3] http://www.mdpi.com/1996-1073/8/9/10370

[4] http://www.minind.ro/domenii_sectoare/energie/studii/potential_energetic.pdf

[5]http://stiintasiinginerie.ro/wp-content/uploads/2013/12/57-VALORIFICAREA-ENERGIEI- VALURILOR.pdf

[6]http://www.mmediu.ro/beta/wp-content/uploads/2012/08/2012-08-09_evaluare_impact_planuri_evaluareinitialamediumarin.pdf

[7] http://docslide.net/documents/energia-valurilor-5615832c2b30f.html

[8] https://ro.wikipedia.org/wiki/Val

[9] https://ro.wikipedia.org/wiki/Maree

[10] https://en.wikipedia.org/wiki/Pelamis_Wave_Energy_Converter

[11] https://en.wikipedia.org/wiki/Pelamis_Wave_Power

[12] http://hydropower.inl.gov/hydrokinetic_wave/pdfs/day1/09_heavesurge_wave_devices.

[13] https://www.youtube.com/watch?v=4VplKt-vzK8

[14] http://tidalpower.co.uk/marine-current-turbines

[15] http://www.marineturbines.com/Tidal-Energy

[16] http://www.marineturbines.com/Seagen-Technology

[17] http://www.openhydro.com/Technology/Open-Centre-Turbine

[18] http://www.openhydro.com/Company/History

[19] https://en.wikipedia.org/wiki/CETO

[20] https://www.wavehub.co.uk/latest-news/carnegie-wave-energy-perth-project-update

[21] https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_osmosis

[22]https://www.oceanenergy-europe.eu/en/communication/industry-news/9-press-release/288-press-release-next-generation-renewables-essential-to-a-meaningful-energy-union

[23]http://www.ecofriend.com/google-to-power-nearly-2-million-homes-with-clean-electricity.html

[24]http://www.tirnaveni.ro/cum-sa-pornesti-in-48-de-ore-propria-ferma-de-sturioni-sau-de-alta-specie-de-pesti/

[25] https://en.wikipedia.org/wiki/Fish_farming#Integrated_recycling_systems

[26] https://ro.wikipedia.org/wiki/Sturion

[27] http://www.ozoncompany.ro/Piscicultura-Acvacultura/Dispersor-Hrana-Electric.html

[27]http://www.scritub.com/stiinta/chimie/PROPRIETATI-GENERALE-ALE-MATER13193.php

[28] http://whistleralley.com/torus/torus.htm

[29] http://unilift.ro/generator-electric-actionat-hidraulic-6-5-kwa-230-400v-1037

[30]https://www.google.ro/search?q=generator+electric+hidraulic&source=lnms&tbm=isch&sa=X&qi=2&ved=0ahUKEwi-3rCZ_- TUAhXqKMAKHQBADr8Q_AUIBigB&biw=1366&bih=613#imgrc=tynWro JFgIpiSM

[31] https://en.wikipedia.org/wiki/Torus

[32] https://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83

[33] https://ro.wikipedia.org/wiki/Piscicultur%C4%83

[34] http://www.revista-ferma.ro/articole/acvacultura/ferma-piscicola-riscuri-si-oportunitati

[35] http://www.scritub.com/timp-liber/pescuit/Ferme-piscicole13449.php

[36] https://ro.wikipedia.org/wiki/Turbin%C4%83_hidraulic%C4%83

[37] http://www.ductibit.ro

[38] http://utm.md/meridian/2009/MI_3_2009/10_Dulgheru_V_Utilizarea.pdf

[39] http://hydrocap.net/ro/c/30acx146-128/hydraulic-gear-pump-30c25x146-1507

[40] https://www.comenzi.ro/camera-video-subacvatica

[41]http://www.tehnium-azi.ro/topic/5811-cilindru-hidraulic-pompa-motor-electriv-debit-litriminut/

[42]http://www.ewarehouse.ro/produs~pompa-hidraulica-cu-paleti-pv2v3-30-25-d1mc100a1~77

[42] http://www.meat-milk.ro/hrana-furaj-pentru-acvacultura

[43] https://www.dreamfish.ro/furaje-pesti/furaje-sturion/

[44]http://www.rets-project.eu/UserFiles/File/pdf/respedia/05-Anatomy-of-small-scale-hydropower-system-RO.pdf

[45] http://www.scubadivingcenter.ro/news/flotabilitatea-scafandrului/

[46] https://ec.europa.eu/fisheries/sites/fisheries/files/docs/body/sturgeon_ro.pdf