Lucrarea este structurată în patru capitole, introducere, concluzii și 25 referințe bibliografice. [303487]

INTRODUCERE

Lucrarea de față reprezintă un studiu privind eficiența energetică a [anonimizat].

Energia solară reprezintă o sursă de bază a [anonimizat] o sursă de energie regenerabilă și ecologică. [anonimizat]-se o durată a existenței radiației solare de încă aproximativ 4 – 5 [anonimizat].

Utilizarea energiei solare presupune o [anonimizat]. Astfel, [anonimizat].

[anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat], în curent electric.

Energia eoliană reprezintă sursa de energie conținută de forța vântului ce bate pe suprafața pământului. [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat].

Deoarece vântul este o [anonimizat], pentru suplinirea sursele tradiționale de energie electrică. În 1990 a crescut numărul de turbine instalate datorită îmbunătățirilor făcute asupra rotoarelor și elicelor ducând la mărirea puterii eoliene cu circa 150%.

Fiind o [anonimizat] o sursă de putere electrică promițătoare în viitor. Energia generată de vânt este o [anonimizat]. În unele zone de pe glob unde acțiunea vântului este puternică turbinele eoliene acționează în jur de 60% din timpul anului. Cu toate acestea vântul ar putea fi insuficient pentru ca eolienele să funcționeze la capacitatea lor maximă. [anonimizat] a [anonimizat]-le și producând și alte echipamente ce folosesc acest tip de energie.

Scopul lucrării este acela de a [anonimizat] – eolian.

[anonimizat], concluzii și 25 referințe bibliografice.

În Capitolul I se prezintă cele mai utilizate forme de energie regenerabilă și importanța acestora. Se arată intensitatea radiației solare și este prezentată harta potențialului solar din România împărțită în cinci zone de radiație solară cu valori cuprinse între 1200÷1350 kW/m2/an. [anonimizat]. [anonimizat] în cinci zone eoliene, în funcție de condițiile de mediu și topogeografice. Se arată care sunt principalele avantaje și dezavantaje ale acestui tip de energie regenerabilă.

În Capitolul II se prezintă structura unui sistem fotovoltaic, descrierea celulei fotovoltaice, tipuri uzuale de celule fotovoltaice, principiul de funcționare al celulelor și componentele unui sistem fotovoltaic. Celulele pot fi cu siliciu monocristalin, policristalin și siliciu în stare amorfă. Sistemul fotovoltaic cuprinde celule solare, baterii de acumulatoare, convertoare statice, invertoare, regulatoare și regulatoare de sarcină.

În Capitolul III se prezintă structura unui sistem eolian, tipurile de turbine eoliene care sunt clasificate după mai multe criterii, principiul de funcționare al turbinelor eoliene, rolul componentelor unei eoliene și principalele părți componente ale turbinei eoliene, fiind alcătuită din palete, nacela, turn, arborele secundar, generator, frâna mecanică cu disc, cutia de viteze, axul principal și hub-ul.

În Capitolul IV se prezintă studiul consumului energetic a unui consumator izolat plecând de la estimarea consumului energetic în funcție de consumatori, putere și timpul utilizat pe zi, rezultând un consum de 5,19 kWh/zi. Se alege un sistem hibrid solar – eolian care să producă energia necesară alimentării unui consumator izolat și se prezintă componența acestui sistem. Se face un calcul pentru determinarea duratei de amortizare a instalațiilor solare și eoliene.

CAPITOLUL I

IMPORTANȚA VALORIFICĂRII ENERGIILOR REGENERABILE

1.1 Energii regenerabile

Deși în prezent, combustibilii clasici reprezintă cea mai ieftină și la îndemână resursă energetică, argumente majore au reimpus interesul economic pentru promovarea resurselor energetice regenerabile:

necesitatea unei dezvoltări durabile care să prezerve sănătatea umană și mediul;

previzionările privind epuizarea rapidă a resurselor de combustibili clasici;

securitatea în aprovizionare;

necesitatea asigurării unui grad mai mare de independență energetică.

Comunitatea internațională, a stabilit obiectivele, restricțiile și măsurile necesare pentru promovarea rapidă a sistemelor solare în conformitate cu principiile dezvoltării durabile.

De altfel prin Protocolul de la Kyoto, semnat în 2005, s-a fixat ca țintă pentru 2010 obținerea de energie din surse neconvenționale pentru mai mult de 12% din necesarul total și producerea a mai mult de 21% din necesarul de energie electrică din surse de energie curate.

Direcțiile de cercetare actuale urmăresc să răspundă măsurilor ce se impun pentru asigurarea resurselor energetice necesare unei dezvoltări durabile în contextul epuizării rapide a resurselor convenționale. [1]

Cele mai utilizate forme de energie regenerabilă sunt:

Energia solară Energia geotermală Energia apei Energia vântului Energia biomasei

Fig.1.1 Surse de energie regenerabile [1]

La nivel mondial, energia vântului, energia apei, energia geotermală sau a biomasei se utilizează pentru producerea energiei electrice și furnizarea acesteia în rețelele energetice naționale. În tabelul următor se exemplifică sursele și formele de energie pentru producerea energiei electrice în vederea furnizării în rețelele energetice naționale.

Tabelul 1.1 Forme de energie național

Energia electrică se poate produce și local, iar în tabelul următor se exemplifică aceasta.

Tabelul 1.2 Forme de energie local

Energia solară, energia geotermală și biomasa se utilizează atât pentru încălzirea și răcirea suprafețelor. În funcție de sursa de energie, în tabelul de mai jos sunt indicate capacitățile realizate și țările cu realizări în acest domeniu.

Tabelul 1.3 Forme de energie în funcție de capacitățile realizate

În toate țările cu realizări notabile în ceea ce privește energiile regenerabile, un impact esențial asupra dezvoltării acestui domeniu, a fost reprezentat de adoptarea unui număr mare de reglementări legislative stimulative, inclusiv diferite forme de subvenții. La ora actuală, piața este în continuă dezvoltare, pentru toate tipurile de energii regenerabile.

Domeniul energiilor regenerabile este într-o adevărată expansiune, influențată pozitiv de reglementări legislative stimulative. Asemenea reglementări constau de exemplu în subvenționarea prețului tuturor tipurilor de panouri solare pentru producerea apei calde, sau achiziționarea de către compania energetică națională din Germania, țara din Europa cu cea mai largă preocupare în domeniul energiilor regenerabile, a curentului electric produs cu ajutorul panourilor fotovoltaice, la un preț mult mai mare decât cel de vânzare a energiei electrice, pe o durată de până la 25 ani.

România dispune de un potențial insuficient valorificat în domeniul resurselor energetice regenerabile și având în vedere condițiile climatice favorabile din țara noastră, acestea permit promovarea formelor regenerabile de energie, în scopul economisirii resurselor primare, ameliorării eficienței energetice și reducerii poluării. [1]

Principalele obiective urmărite la ora actuală se referă la:

îmbunătățirea calității aerului, apei și solului prin reducerea gradului de poluare cauzată prin arderea lemnului și a combustibililor fosili utilizați pentru producerea energiei termice folosite pentru încălzire și obținerea de apă caldă menajeră;

stimularea utilizării sistemelor care folosesc sursele de energie regenerabilă, nepoluante;

utilizarea sistemelor care folosesc energie solară pentru prepararea apei calde menajere și în mod particular pentru încălzire;

folosirea sistemelor care utilizează apa geotermală pentru încălzire;

valorificarea energiei eoliene pentru funcționarea sistemelor care folosesc surse de energie regenerabilă;

promovarea rapidă a unor tehnologii inovatoare și rentabile;

creșterea siguranței în alimentarea cu energie;

îmbunătățirea eficienței energetice;

acoperirea tuturor cerințelor de energie ale unui consumator – electricitate, încălzire, climatizare și apă caldă.

1.2 Energia solară

Energia solară este energia radiantă produsă în Soare ca rezultat al reacțiilor de fuziune nucleară. Ea este transmisă pe Pământ prin spațiu în cuante de energie numite fotoni, care interacționează cu atmosfera și suprafața Pământului.

Figura 1.2 Energia solară [2]

Intensitatea radiației solare la marginea exterioară a atmosferei, când Pământul se află la distanța medie de Soare, este numită constantă solară, a cărei valoare este de 1,37*106 ergs/sec/cm2 sau aproximativ 2 cal/min/cm2. Cu toate acestea, intensitatea nu este constantă; ea variază cu aproximativ 0,2 procente în 30 de ani. Intensitatea energiei solare la suprafața Pământului este mai mică decât constanta solară, datorită absorbției și difracției energiei solare, când fotonii interacționează cu atmosfera.

Intensitatea energiei solare în orice punct de pe Pământ depinde într-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de oră, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solară care poate fi absorbită depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe. 
Absorbția naturală a energiei solare are loc în atmosferă, în oceane și în plante. Interacțiunea dintre energia solară, oceane și atmosferă, de exemplu, produce vânt, care de secole a fost folosit pentru morile de vânt. Utilizările moderne ale energiei eoliene presupun mașini puternice, ușoare, cu design aerodinamic, rezistente la orice condiții meteo, care atașate la generatoare produc electricitate pentru uz local, specializat sau ca parte a unei rețele de distribuție locală sau regională. [2]

Aproximativ 30% din energia solară care ajunge la marginea atmosferei este consumată în circuitul hidrologic, care produce ploi și energia potențială a apei din izvoarele de munte și râuri. Puterea produsă de aceste ape curgătoare când trec prin turbinele moderne este numită energie hidroelectrică.

Prin procesul de fotosinteză, energia solară contribuie la creșterea biomasei, care poate fi folosită drept combustibil incluzând lemnul și combustibilele fosile ce s-au format din plantele de mult dispărute. Combustibili ca alcoolul sau metanul pot fi, de asemenea, extrase din biomasă. De asemenea, oceanele reprezintă o formă naturală de absorbție a energiei. Ca rezultat al absorbției energiei solare în oceane și curenți oceanici, temperatura variază cu câteva grade. În anumite locuri, aceste variații verticale se apropie de 200C pe o distanță de câteva sute de metri.

Când mase mari de apă au temperaturi diferite, principiile termodinamice prevăd că un circuit de generare a energiei poate fi creat prin luarea de energie de la masa cu temperatură mai mare și transferând o cantitate mai mică de energie celei cu temperatură mai mică. Diferența între aceste două energii calorice se manifestă ca energie mecanică, putând fi legată la un generator pentru a produce electricitate. [2]

Captarea directă a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectate să capteze energia, uneori prin focalizarea directă a razelor solare. Energia, odată captată, este folosită în procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice.

În procesele termice, energia solară este folosită pentru a încălzi un gaz sau un lichid, care apoi este înmagazinat sau distribuit. În procesele fotovoltaice, energia solară este transformată direct în energie electrică, fără a folosi dispozitive mecanice intermediare. În procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care captează razele solare într-un receptor, unde căldura solară este transferată într-un fluid care pune în funcțiune un sistem de conversie a energiei electrice convenționale.

În sens comun, prin surse de energie se înțeleg materialele și tehnologiile folosite pentru obținerea diferitelor forme de energie necesare dezvoltării societății. Aceste surse trebuie să se găsească în cantități corespunzătoare și să fie exploatabile convenabil din punct de vedere tehnic, economic și al unei perspective durabile. [2]

Soarele este o sursa imensă de energie. Aceasta ajunge pe Terra sub forma de radiații solare, radiații care pot fi captate și transformate în alte forme de energie: electrică, mecanică sau termică. Astfel,energia solară își poate găsi utilizarea în domenii diverse, de la agricultură până la cercetare. Primele încercări de folosire ale energiei solare datează încă din secolul trecut. În prezent, aceasta este întâlnita în foarte multe medii.

O cantitate imensă de energie solară ajunge la suprafața pământului în fiecare zi. Această energie poate fi captată, și folosită sub formă de căldură în aplicații termo-solare, sau poate fi transformată direct în electricitate cu ajutorul celulelor fotovoltaice (CF).

Figura 1.3 Panouri fotovoltaice [2]

Pentru a înțelege cum CF și sistemele termo-solare captează energia solară, este important să înțelegem cum aceasta își urmează cursul de la soare spre Pământ și cum acest flux se schimbă periodic.

Principalele moduri de utilizare a sa sunt însă următoarele:

• producerea de energie termică: încălzirea apei, încălzirea locuințelor sau a serelor;

• producerea de energie electrică prin intermediul celulei fotovoltaice. Aceasta este rolul unei lungi evoluții, de la alimentarea calculatoarelor de buzunar până la centralele solare, ce pot alimenta cartiere întregi de locuințe. [2]

Figura 1.4 Energia verde [2]

Harta potențialului solar din România

Potențialul energetic al României, care rezultă din cantitatea de energie solară, este evaluat la 1000 kW/m2 pe an, distribuția geografică a acestui potențial este realizată pe 5 zone, din care zona zero cu potențial de peste 1250 kW/m2 pe an, iar zona patru cu potențial sub 950 kW/m2 pe an, Radiația solară cu valori mai mari de 1200 kW/m2 pe an se înregistrează pe o suprafață mai mare de 50% din suprafața totală a țării. [3]

Potențialul exploatabil prin sisteme fotovoltaice la nivelul țării noastre este apreciat la cca. 1200 GWh/an.

Figura 1.5 Distribuția radiației solare în România [3]

Avantaje

Energia solară este o resursă regenerabilă în adevăratul sens al cuvântului. Nu va dispărea decât daca soarele va înceta să ardă, caz în care nu va mai exista deloc viață pe planeta noastră.

Panourile solare nu produc nici o poluare în timpul funcționării, spre deosebire de reactoarele nucleare și instalațiile termice. În timp ce primele cauzează probleme legate de evacuarea deșeurilor nucleare, cele din urma produc fum dăunător și cenușă.

Producția de energie solară de către panourile solare sau prin alte mijloace ce utilizează energia solară este lipsită de zgomot, spre deosebire de alte metode. [4]

Montarea panourilor solare este facilă și eficientă din punct de vedere al costurilor. Mai mult, acestea devin utile în situațiile în care rețelele locale nu funcționează, cum ar fi în spațiu, spre exemplu.

Spre deosebire de rezervele de ulei și cărbune, energia solară este disponibilă în toate zonele planetei, nefiind concentrată într-o singură parte. Prin urmare, “recoltarea” energiei solare poate fi realizată aproape în orice loc.

Unitățile generatoare de energie solare sunt compacte și flexibile ca proiectare, ceea ce înseamnă că pot fi instalate aproape în orice tip de spațiu, fără a va face griji că trebuie să construiți locații speciale.

Inițial, panourile solare costa mult, dar generarea gratuita de energie, de-a lungul anilor, duce la un cost global extrem de eficient. În plus, panourile solare presupun mai puțină mentenanță și monitorizare. [4]

Dezavantaje

Costurile inițiale pentru componente sunt ridicate. Acest lucru face ca instalarea unui panou pentru captarea energiei solare să coste destul de mult.

Celulele solare funcționează doar în timpul zilei, iar eficienta lor este redusă pe parcursul zilelor mohorâte și înnorate. Din acest motiv, sistemul trebuie să fie dezvoltat și eficient, beneficiind și de un sistem de stocare a energiei.

Poluarea poate cauza efecte adverse asupra eficienței panourilor solare. Eficiența poate fi redusă, celulele solare fiind nepotrivite pentru anumite zone.

Deși aproape orice locație primește lumina soarelui, nu orice locație este fezabilă pentru panourile solare.

Crearea unor instalații mari pentru energia solară este costisitoare și dificila din punct de vedere al găsirii locației.

Energia solară nu este o energie concentrată precum combustibilii fosili. Prin urmare, utilizarea ei în cazul automobilelor sau altor forme mecanizate este dificilă, dacă luăm în considerare rezultatul energetic.

Decizia alegerii unui astfel de sistem depinde de necesitățile și posibilitățile fiecărei persoane în parte, de locația în care vă aflați și mai ales de banii de care dispuneți. Este o investiție folositoare, dar și costisitoare și în niciun caz nu este una care face minuni. [4]

1.3 Energia eoliană

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. La sfârșitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică. Deși încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea țărilor, producția energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 și 2006, ajungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).

Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluție foarte bună la problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar, prin modul particular de generare, reformulează si modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană in special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă.

Piața mondială energiei eoliene continuă să crească anual cu o rată de 32% in ciuda constrângerilor legate de oferta limitată de turbine eoliene. Această dezvoltare arată că industria globală a energiei bazată pe forța vântului răspunde rapid provocării de a produce nivelul solicitat și reușește să-și susțină creșterea.

Vânturile sunt formate din cauză că soarele nu încălzește Pământul uniform, fapt care creează mișcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deși aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puține zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari și în zone oceanice.

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, și turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creștere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice. [5]

Figura 1.6 Energia eoliană

Se crede că potențialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafață Pământul (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătățirea randamentului turbinelor și a soluțiilor tehnice utilizate. Conform unui studiu PHARE, potențialul eolian al României este de circa 14.000 MW putere instalată, respectiv 23.000 GWh, producție de energie electrică pe an. [5]

Harta potențialului eolian din România

În România s-au identificat cinci zone eoliene, în funcție de condițiile de mediu și topogeografice, luând în considerare nivelul potențialului energetic al resurselor de acest tip la înălțimea medie de 50 metri și peste. Din rezultatele măsurătorilor înregistrate reiese ca România se încadrează într-un climat continental temperat, cu un potențial energetic ridicat, în special în zona litoralului și de coastă (climat blând), precum și în zone alpine cu platouri și văi montane (climat sever).

Evaluări preliminare privind zona litoralului Mării Negre, inclusiv în zona off-shore, demonstrează că potențialul eolian amenajabil pe termen scurt și mediu este ridicat, cu posibilități de obținere a unei cantități de energie apreciabilă. Se apreciază că potențialul energetic anual al vânturilor în România se cifrează în jurul valorii de 23 TWh. [6]

Figura 1.7 Harta potențialului eolian [6]

Avantaje

În contextul actual, caracterizat de creșterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependenței de acești combustibili.

Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluție foarte bună la problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează și modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă. [5]

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substanțe poluante și gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili. Nu se produc deșeuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici a unui fel de deșeuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanțial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalitățile negative inerente utilizării combustibililor clasici.

În 2004, prețul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime față de cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora, deoarece se pun în funcțiune tot mai multe unități eoliene cu putere instalată de mai mulți megawați.

Costuri reduse de scoatere din funcțiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcțiune pot fi de câteva ori mai mari decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene,costurile de scoatere din funcțiune, la capătul perioadei normale de funcționare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate. [5]

Dezavantaje

La început, un important dezavantaj al producției de energie eoliană a fost prețul destul de mare de producere a energiei și fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii ani, însă, prețul de producție pe unitate de energie electrică a scăzut drastic, ajungând până la cifre de ordinul 3-4 eurocenți pe kilowatt oră, prin îmbunătățirea parametrilor tehnici ai turbinelor.

Un alt dezavantaj este și “poluarea vizuală” – adică, au o apariție neplăcută – și de asemenea produc “poluare sonoră” (sunt prea gălăgioase). Alții susțin că turbinele afectează mediul și ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări și necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.

Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o apariție atractivă stilizată, că mașinile omoară mai multe păsări pe an decât turbinele și că alte surse de energie, precum generarea de electricitate folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece creează poluare și duc la efectul de seră.

Un dezavantaj practic este variația în viteza vântului. Multe locuri pe Pământ nu pot produce destulă electricitate folosind puterea eoliană, și din această cauză energia eoliană nu este viabilă în orice locație. [5]

1.4 Importanța energiilor regenerabile

Energia regenerabilă provine din resurse naturale care se reînnoiesc în mod constant în intervale de timp relativ scurte. În prezent funcționarea economiei mondiale se bazează în cea mai mare parte pe energia provenită din resurse neregenerabile (cărbune, petrol, gaze naturale). Factori precum emisiile de gaze de seră care favorizează încălzirea globală (figura 1.2), poluarea, ploile acide, toate datorate utilizării acestor resurse convenționale, dar și semnalele de alarmă care atrag atenția asupra faptului că petrolul – principala sursă de combustibili pentru transport – este pe cale de a se epuiza, au declanșat un proces de investiții semnificative la nivel global pentru a pune în valoare resursele regenerabile de energie. [7]

Conform ultimelor rapoarte, acestea au contribuit cu aproximativ 22% la producția de energie electrică și au reprezentat 19% din consumul total de energie la nivel global (figura 1.3).

Figura 1.8 Emisii anuale de gaze de seră (CO2, metan, N2O) ca urmare a exploatării resurselor convenționale de energie [7]

O presiune suplimentară asupra dezvoltării sectorului de energii regenerabile este adăugată și de creșterea continuă, prefigurată, a necesarului de energie datorită expansiunii economiei mondiale precum și ca urmare a creșterii continue a populației. Figura 1.4 arată tendința de dezvoltare a energiei electrice din surse regenerabile, prognozată până în anul 2030. [7]

Figura 1.9 Repartizarea consumului global de energie, pe tipuri de surse [7]

Figura 1.10 Istoricul și tendința de dezvoltare a energiei electrice din surse regenerabile până în anul 2030 (în mld. kWhs) [7]

Sursele regenerabile sunt utilizate pentru a genera energie electrică, căldura, dar și pentru producția de combustibili pentru transport. În cele ce urmează sunt prezentate câteva exemple de conversie a resurselor/energiilor regenerabile în combustibili sau energii cu utilitate practică, cu precizarea că, datorită intensificării cercetărilor în acest domeniu, există diverse alte sisteme aflate la nivel de laborator sau în stații pilot demonstrative, cu șanse reale de preluare pe piață în viitorul apropiat. [7]

Radiația solară poate fi folosită pentru producerea în mod direct de energie electrică cu ajutorul panourilor fotovoltaice, sau indirect prin utilizarea căldurii generate (căldura → apă → vapori → turbină → generator; motoare Stirling). De asemenea, radiația solară este folosită pe scară relativ largă pentru producerea de apă caldă menajeră sau chiar industrială.

Turbinele eoliene cu ax vertical sau orizontal transformă energia cinetică a curenților de aer în mișcare (denumită energie eoliană) în energie electrică. În unele cazuri energia eoliană este folosită pentru pomparea apei din puțuri. [7]

Cea mai comună utilizare a unei energii naturale regenerabile, fără a avea un caracter de noutate, o constituie energia cinetică a apelor curgătoare, care este transformată în energie electrică prin acționarea unor sisteme turbină-generator electric. Mai nou, sisteme similare valorifică energia mareică produsă de deplasarea apelor oceanice datorită mareelor, dar există și tehnologii aflate momentan în stadiul de cercetare sau demonstrare, care valorifică energia valurilor transformând-o în energie electrică.

În unele zone geografice cum ar fi Islanda, energia termică generată și stocată în interiorul Pământului se află în apropierea suprafeței, ceea ce permite captarea acesteia și convertirea în energie electrică sau utilizarea ca sursă de încălzire rezidențială, pentru procese industriale, pentru desalinizarea apei sau în agricultură. Este cunoscută sub denumirea de energie geotermală. [7]

Biomasa este reprezentată de materialele organice recente, de origine vegetală sau animală și este disponibilă sub formă de produse agricole, forestiere, diverse tipuri de deșeuri și reziduuri. Datorită abundenței acesteia, biomasa capătă o pondere care este din ce în ce mai însemnată atât pentru producerea de energie termică (în general prin arderea directă sau gazeificarea unor materiale de natură vegetală), electrică, cât și pentru producerea de biocombustibili ecologici (biodiesel, bioetanol, biogaz, biobutan, bio-hidrogen). Deși arderea sau conversia biomasei generează CO2, procesul este considerat neutru din punct de vedere al emisiei de gaze de seră datorită faptului că aceeași cantitate de CO2 a fost absorbită de plante din atmosferă pe parcursul ciclului de viață al acestora. [7]

Se poate considera că cercetările în acest domeniu sunt încă în faza incipientă și vor continua în vederea optimizării tehnologiilor de conversie, reducerii costurilor de producție a energiilor și combustibililor regenerabili, creșterii factorului de sustenabilitate, precum și identificării și eliminării riscurilor potențiale asociate implementării acestora pe scară largă.

CAPITOLUL II

STRUCTURA UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

2.1 Alcătuirea unui sistem fotovoltaic

Celulele sau panourile fotovoltaice nu reprezintă singurele componente ce alcătuiesc un sistem fotovoltaic. Pentru a alimenta continuu consumatorii cu energie electrică, majoritatea sistemelor fotovoltaice au în structură acumulatoare de energie electrică.

Modulul fotovoltaic poate fi reprezentat de un generator de curent continuu (c.c.), dar de cele mai multe ori consumatorul de energie poate fi și de curent alternativ (c.a).

Energia electrică fotovoltaică prezintă un caracter variabil datorită următorilor factori: alternanța zi – noapte, cer senin – cer acoperit; aceștia pot provoca variația într-o gamă mare a fluxului de energie și a tensiunii generate de modulul fotovoltaic.

Condiționarea fluxului de energie se face folosind convertoare electronice care pot fi de curent continuu – curent continuu (c.c/c.c) care au rolul de a monitoriza procesul de încărcare/descărcare a acumulatorilor și convertoare de curent continuu – curent alternativ (c.c/c.a) care transformă curentul continuu în curent alternativ.

Sistemul fotovoltaic se poate supradimensiona, de aceea se folosește o sursă auxiliară de energie, fie un grup electrogen, fie un generator eolian sau chiar rețeaua electrică publică.

Toate componentele sistemului trebuie să fie interconectate, dimensionate și specificate pentru funcționarea într-un sistem unic care se numește sistem fotovoltaic. În figura 2.1 este reprezentată structura unui sistem fotovoltaic.

Principalele componente din structura sistemului fotovoltaic sunt:

• modulul, panoul și câmpul de module (generatorul fotovoltaic);

• bateria de acumulatoare;

• subsistemul pentru condiționarea energiei electrice (elemente de măsurare, monitorizare și protecție;

• sursa auxiliară de energie sau un grup electrogen (back-up generator), funcționând cu benzină sau motorină. În acest caz, sistemul fotovoltaic se mai numește sistem fotovoltaic hibrid. [8]

Figura 2.1 Structura unui sistem fotovoltaic [8]

Sistemul fotovoltic hibrid poate fi un sistem autonom sau un sistem conectat la rețea care poate conține alte surse de energie electrică. Acest sistem hibrid este alcătuit dintr-un generator electric acționat de un motor cu ardere internă de tip Diesel și dintr-un redresor pentru încărcarea acumulatorilor.

Figura 2.2 Sistem fotovoltaic hibrid [9]

Acest generator electric poate să producă atât curent continuu cât și curent alternativ, rolul său este de a asigura puterea electrică atât în perioadele de vârf ale sarcinii cât și în perioadele în care radiația solară nu este suficient de intensă.

Generatorul Diesel pornește atunci când bateriile sunt aproape de a se descărca, el asigură necesitățile consumatorilor și reîncărcarea bateriilor. [9]

Sistemele fotovoltaice se împart în două categorii principale:

– conectate la rețea (grid-connected) funcționând în paralel cu rețeaua electrică publică;

– sisteme fotovoltaice autonome (stand-alone photovoltaic system). [8]

Sistemele fotovoltaice conectate la rețea pot fi împărțite în:

– sisteme fotovoltaice unde rețeaua electrică publică are rolul de sursă auxiliară de energie (grid back-up);

– sisteme fotovoltaice unde excesul de energie fotovoltaică este furnizat direct în rețea (grid interactive photovoltaic system);

– centrale electrice fotovoltaice (multi MW photovoltaic system), furnizând toată energia produsă în rețea.

Sistemul fotovoltaic conectat la rețea funcționează în paralel cu unitatea care generează energie electrică în rețeaua publică de distribuție a energiei. Astfel surplusul de energie electrică produs de modulele fotovoltaice este debitat în rețea. Astfel pe timpul nopții sau atunci când radiația solară este insuficientă consumatorul consumă energie electrică direct din rețea și în acest caz nu se mai utilizează bateriile.

Utilizând panourile fotovoltaice sistemul pentru producerea de energie de curent alternativ permite folosirea directă a energiei din sistem, dar și furnizarea în rețeaua publică de alimentare cu energie electrică (figura 2.3). [9]

Figura 2.3 Sistem fotovoltaic conectat la rețeaua de curent alternativ [9]

2.2 Tipuri uzuale de celule fotovoltaice

Siliciul este materialul cel mai utilizat la fabricarea celulelor fotovoltaice în domeniul industrial. Dacă este supus proceselor tehnologice industriale rezultă siliciul metalurgic având o puritate de 98%, iar dacă este supus unei etape de purificare chimică se obține siliciu sub formă lichidă, de calitate electronică. Pentru obținerea materialelor de tip P și de tip N are loc doparea siliciului. Celulele fotovoltaice trebuie să funcționeze între 2 – 3 ani producând energia necesară procesului său de fabricație. [10]

Celule cu siliciu monocristalin

Atunci când are loc răcirea, siliciul cristalizează, formând un singur cristal. Acesta se taie în fâșii subțiri pe care se aplică celelalte straturi componente ale unei celule fotovoltaice. Culoarea celulelor este albastru uniform.

Cel mai important avantaj al acestora este randamentul foarte bun.

Ca dezavantaje avem: costul ridicat de producție și randament scăzut atunci când iluminarea este slabă. [10]

Celule cu siliciu policristalin

În urma cristalizării se formează mai multe cristale care se decupează în fâșii și rezultă celule compuse din mai multe cristale având culoarea albastră.

Avantaje: randamentul bun al celulelor și preț de producție mai scăzut.

Dezavantaj: randamentul scăzut în cazul unei iluminări slabe.

Aceste celule cu siliciu policristalin sunt cele mai folosite la nivel industrial, pentru realizarea de panouri fotovoltaice, având un raport calitate-preț foarte bun. [10]

Celule cu siliciu în stare amorfă

În cazul siliciului amorf nu are loc cristalizarea, acesta se depune pe o foaie de sticlă. Culoarea sa are tentă de gri.

Avantaje: randament bun în cazul unei iluminări slabe și costul scăzut de producție.

Dezavantaje: randament scăzut în cazul intensităților mari ale radiației solare și degradarea materialului într-un timp de funcționare relativ scurt. [10]

Figura 2.4 Celule cu siliciu (monocristalin, policristalin și amorf) [10]

Celule tandem

Celule tandem sunt realizate prin asocierea celulelor monocristaline, policristaline și amorfe sub formă de straturi. Astfel are loc absorbția unui spectru mai larg al radiației electromagnetice pentru producerea de energie electrică. În acest caz are loc ameliorarea randamentului de conversie față de o celulă simplă. În acest caz costul de producție este mai ridicat. [10]

Celule cu film subțire

Tehnologia cu film subțire are ca scop reducerea cantității de material folosită la realizarea celulelor fotovoltaice și în acest fel conduce la scăderea randamentului de conversie. Din punct de vedere al costurilor reduse de fabricație și al greutății reduse a panoului acest tip de celule este des utilizat. Din această categorie fac parte celulele CdTe, CIGS și GaAs. [10]

Celule din polimeri

Celulele din această categorie sunt realizate din polimeri organici reprezentând cea mai nouă tehnologie fotovoltaică. Celulele sunt realizate din film de 10 nm, polifenilen-vinil și fulerene de carbon. [10]

2.3 Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice

Schema funcționării instalației fotovoltaice este reprezentată în figura 2.5.

Figura 2.5 Principiul de funcționare a instalației fotovoltaice [11]

Utilizând un regulator de încărcare a acumulatorilor (controller) radiația solară captată de celulele fotovoltaice este convertită în curent continuu. În continuare are loc eliberarea de purtători de sarcină pozitivi și negativi într-un corp solid (principiul efectului fotoelectric), această eliberare se produce în urma acțiunii radiației solare. [11]

Curentul electric continuu obținut are tensiuni relativ mici (12 V48 V) în funcție de montarea panourilor în serie sau în paralel, când se dorește mărirea tensiunii panourile se cuplează în serie, iar pentru obținerea unui amperaj mare panourile se cuplează în paralel.

Energia de curent continuu este înmagazinată în acumulatori de mare capacitate care rezistă la un număr mare de cicluri de încărcare/descărcare și stochează energia pentru a fi folosită atunci când radiația solară nu există (2 – 3 zile ploioase sau înnorate). În continuare se pot alimenta consumatorii de curent continuu care funcționează la aceste tensiuni (radio, CD player, TV, becuri economice). [11]

Pe lângă acest circuit mai există un circuit care prin utilizarea unui invertor de tensiune sinusoidal transformă curentul continuu de tensiune mică (12 / 24 / 48 V) în curent alternativ de 220 V la frecvența de 50 Hz, aceasta este tensiunea la care funcționează majoritatea echipamentelor electronice, casnice și electrocasnice prezente într-o locuință. [11]

2.4 Componentele unui sistem fotovoltaic

Componentele unui sistem fotovoltaic depind de aplicațiile folosite: locuințe izolate sau locuințe aflate în apropierea rețelei, se poate utiliza doar baterii sau doar energia solară și se mai pot utiliza și convertoare statice de putere.

Un sistem fotovoltaic cuprinde:

Celulele solare;

Baterii de acumulatoare;

Regulatoare;

Regulatoare de sarcină;

Convertoare statice;

Invertoare;

Alte componente.

A. Celulele solare nu pot fi asimilate cu un generator clasic de energie electrică de curent continuu, deoarece celula fotovoltaică nu este sursă de tensiune și curent constantă. Randamentul conversiei energiei solare în energie electrică este scăzut (sub 12%). Spre exemplu, dacă într-o zonă cu expunerea nominală de 1000 W/m2, avem nevoie de 12 m2 de panouri fotovoltaice pentru furnizarea de 1 kWv, aceasta determină un cost ridicat al wattului-vârf. [9]

B. Bateriile de acumulatoare

Pentru buna funcționare a sistemelor autonome se folosesc baterii de acumulatoare pentru asigurarea stocării energiei. Aceste elemente de stocare a energiei reprezintă 13 – 15% din investiția inițială, având o durată de exploatare de 20 de ani.

Bateriile sunt utilizate atunci când nu există alt aport de energie acumulând excesul de energie produs de sistemul fotovoltaic. Bateriile se descarcă rapid și acestea pot produce mai mult curent ca sursă de încărcare. Pentru obținerea celui mai bun echilibru al capacității de stocare se utilizează bateriile cu plumb-acid, acestea fiind baterii comune și utilizate în sistemele autonome de putere. [9]

Bateriile de acumulatoare de tipul plumb-acid se împart în două categorii:

• Baterii cu electrolit lichid;

• Baterii cu electrolit stabilizat.

Baterii cu electrolit lichid

Aceste baterii sunt formate dintr-un recipient unde se alternează plăci pozitive și negative, care sunt separate de distanțiere izolante. Recipientul este închis cu un dop evitând corodarea internă și scurgerea electrolitului.

Avantaj: Construcție simplă, deci ieftine.

Dezavantaj: Bateriile trebuie să fie păstrate și utilizate în poziție orizontală, altfel există posibilitatea ca electrolitul să se scurgă prin orificiul de egalizare a presiunii din dop, plăcile rămânând nescufundate în electrolit. [12]

Baterii cu electrolit stabilizat

În cazul acestor baterii, electrolitul numai este lichid, ci sub formă de gel. Acestea se mai numesc baterii cu recombinare a gazului.

Avantaje: nu necesită întreținere, pe toată durata de viață, asigură etanșeitate totală, deci nu există degajări de gaze.

Dezavantaj: Produsul folosit este mai tehnic (gelul), deci sunt mai scumpe.

Acest tip de baterii sunt utilizate atunci când nu care există un decalaj între perioadele când este cerută energie și perioadele de însorite. Pentru o alegere corectă a tipului de baterie trebuie să se țină cont de puterea medie zilnică și de timpul necesar de stocare. [12]

Figura 2.6 Caracteristicile generatoarelor fotoelectrice și a bateriei [12]

În figura 2.6 este evidențiată caracteristica bateriilor care se adaptează foarte bine la generatoarele fotoelectrice, pentru că funcționează la tensiune cvasi-constantă. Dacă se dimensionează bateria punctul de funcționare este plasat în punctul de putere maximă, deoarece tensiunea Upmax se modifică în funcție de iluminare (Upmax este tensiunea corespunzătoare puterii maxime). [12]

C. Regulatorul

Regulatorul sau controlerul de încărcare (charge controller) are rolul de a stabiliza tensiunea de curent continuu obținută la ieșirea panourilor fotovoltaice. Acest regulator asigură controlul tensiunii și al curentului de încărcare a acumulatorilor precum și al tensiunii de alimentare a consumatorilor care funcționează în curent continuu.

Regulatorul solar îndeplinește și alte funcții precum:

alimentarea consumatorilor de curent continuu;

detectarea automată a tensiunii bateriei;

protecție la conectare polaritate inversă;

protecție la descărcare excesivă și la supraîncărcarea bateriei;

deconectarea sarcinii în funcție de starea de încărcare a bateriei;

reconectare automată a sarcinii;

compensarea automată în funcție de temperatură;

comutarea automată pentru iluminat pe timpul nopții. [9]

Regulatorul se folosește pentru a alimenta direct consumatorii de curent continuu, sau funcționând în paralel cu un invertor de baterii pentru a alimenta consumatorii de curent alternativ și astfel se formează sistemele fotovoltaice de tip magistrală de curent continuu. Acest regulator se utilizează numai în cazul sistemelor fotovoltaice neconectate la sistemul energetic național și sunt indicate pentru puteri mici de ordinal zecilor de wați până la câțiva kilowați. Se disting două clase mari de regulatoare solare:

regulatoare clasice de tip PWM (cu modulație în impuls);

regulatoare MPPT (cu urmărirea punctului de putere maximă).

Regulatoarele PWM sunt utilizate în sisteme de putere mică și randamentul lor este cu circa 15 – 30% mai mic decât cel al regulatoarelor MPPT.[9]

Figura 2.7 Explicativă privind zona de operare a regulatoarelor [9]

În figura 2.7 este prezentată diagrama curent-tensiune a unui panou fotovoltaic și diagrama de putere unde se figurează punctul de putere maximă (Pmppt) și cu galben se figurează zona de lucru a unui regulator clasic PWM. [9]

D. Regulatoarele de sarcină

În sistemele fotovoltaice se folosesc mai multe tipuri de regulatoare care controlează fluxul de energie asigurând supravegherea și siguranța instalației. Aceste regulatoare trebuie să protejeze bateria de supraîncărcare (solară) și de descărcare (consumatori).

Există trei categorii principale de regulatoare:

Regulatoare serie

conține un întreruptor static între generatorul fotovoltaic și bateria de acumulatoare, pentru întreruperea încărcării.

Figura 2.8 Schema de principiu a regulatorului serie

Întreruptorul de încărcare este montat în serie cu bateria și se deschide atunci când bateria este încărcată.

Avantaj: tensiunea aplicată la bornele întreruptorului este mică.

Dezavantaj față de regulatoarele de tip paralel: întreruptorul static determină o cădere de tensiune suplimentară între panouri și baterie. [12]

Regulatoare paralel

care la finalul încărcării bateriei de acumulatoare are loc scurtcircuitarea generatorul fotovoltaic.

Figura 2.9 Schema de principiu a regulatorului paralel [12]

Panourile solare sunt conectate direct la baterii pe durata încărcării, pe această durată panourile sunt scurtcircuitate. Dioda de separare are rolul de a asigura blocarea curentului nocturn care poate să apară între panou și baterie. Această diodă este prevăzută în schemă, pentru a nu scurtcircuita bateria când întreruptorul se închide. Întreruptorul static care se folosește poate fi un tranzistor MOSFET.

Dezavantaje:

– Apar probleme de protecție la supratensiuni atunci când întreruptorul este solicitat de întreaga tensiune a panoului solar;

– Solicitarea termică a întreruptorului static poate fi importantă la valori mari ale curentului.

c) Regulatoare ce urmăresc punctul de putere maximă (MPPT – Maximum Power Point Tracking) permit extragerea din panourile solare a maximului de putere și recuperează maximul de energie, indiferent de condițiile mediului ambiant (temperatură și iluminare).

Pentru deducerea puterii extrase din panou se măsoară, în permanență, tensiunea și curentul. Puterea se compară cu valorile anterioare ale acesteia și se observă dacă tensiunea la bornele panoului este crescută sau redusă.

Avantaj: Funcționarea are loc într-o plajă foarte largă de temperaturi și asigură recuperarea excesului de energie pe durata iernii.

Dezavantaj: Investiția devine rentabilă în urma analizei pierderilor induse de regulatorul MPPT și de convertoarele de curent continuu – curent continuu. [12]

E. Convertoarele statice se utilizează pentru a adapta puterea generată la necesitățile sarcinii.

Convertoarele statice se împart în: convertoare de curent continuu – curent continuu, care adaptează tensiunea de curent continuu furnizată de către panourile fotovoltaice la necesitățile sarcinii și convertoare de curent continuu – curent alternativ, care transformă energia de curent continuu în energie de curent alternativ, pentru alimentarea sarcinilor.

Convertoare de curent continuu – curent continuu (c.c. – c.c.)

Aceste convertoare se mai numesc și variatoare de tensiune continuă – VTC care transformă o tensiune continuă (care poate fi bateria), tot în tensiune continuă, dar cu valoarea medie diferită, pentru a alimenta sarcini de curent continuu.

Există două tipuri de astfel de VTC:

ridicător;

coborâtor.

VTC ridicător

Figura 2.10 Schema de principiu a unui VTC ridicător

Atunci când întreruptorul este închis are loc înmagazinarea bobinei cu energie de la baterie. Când întreruptorul este deschis, tensiunea de autoinducție a bobinei și cu sursa determină apariția unor supratensiuni care sunt transferate condensatorului și sarcinii.

Dioda (de separare) are rolul de a opri descărcarea condensatorului pe intervalele când întreruptorul este închis. Reducerea pulsațiilor se face cu ajutorul condensatorului care filtrează tensiunea continuă la ieșire.

Randamentul acestor convertoare este de 70%, iar pentru convertoare mai performante se poate atinge 85 – 90%.

VTC coborâtor

Figura 2.11 Schema de principiu a unui VTC coborâtor

În cazul acesta tensiunea la ieșire este mai mică decât cea a bateriei, se utilizează pentru a alimenta sarcini cu tensiunea mai mică decât cea a bateriei. Atunci când întreruptorul este închis, bateria debitează curent sarcinii, ce parcurge bobina. Când întreruptorul este deschis, energia înmagazinată în bobină, asigurând menținerea nenulă a curentului care se va închide pe aceste intervale, prin intermediul diodei (numită și diodă "de nul").

Randamentul acestor convertoare este de 80 – 90%. [12]

F. Invertorul

Invertorul transformă energia de curent continuu care este generată de modulele fotovoltaice sau este stocată în acumulatoare, în energie de curent alternativ având o frecvență prestabilită.

Invertoarele de baterii sunt, în general, unidirecționale asigurând conversia energiei de curent continuu de la bornele acumulatorilor în energie de curent alternativ pentru alimentarea consumatorilor.

Cerințele tehnice care se cer unui invertor dintr-un sistem fotovoltaic autonom sunt următoarele:

capacitatea de suprasarcină este de circa 30% , asigurând pornirea motoarelor;

stabilitate bună a tensiunii de curent alternativ la ieșire;

randamentul maxim pentru o largă variație a sarcinii este mai mare de 90%;

consum propriu minim de energie;

comutația este autonomă fără asistență din partea unei rețele publice.

Exista trei categorii mari de invertoare de baterii:

invertoare de baterii clasice;

invertoare de baterii cu regulator încorporat;

invertoare de baterii cu sincronizare la rețeaua electrică.

Sistemele autonome folosesc trei tipuri de invertoare în funcție de forma undei tensiunii la ieșire: undă dreptunghiulară, în trepte sau sinusoidală.

Invertorul cu undă dreptunghiulară are o schemă simplă și un cost scăzut.

Invertorul cu undă în trepte are o distorsiune armonică mai mică și se recomandă pentru majoritatea motoarelor. Distorsiunea armonică a tensiunii la ieșire este pronunțată, astfel are loc supraîncălzirea motoarelor. Acest invertor se recomandă în sisteme fotovoltaice de mică putere folosite pentru iluminare, încălzire la tensiuni diferite de cea de curent continuu, de asemenea intră în componența convertoarelor de curent continuu – curent continuu și al acționărilor electromagnetice.

Invertorul cu undă sinusoidală filtrează majoritatea armonicilor, având un factor de distorsiune mai mic de 5% și se utilizează pentru alimentarea oricărui consumator de curent alternativ, pote fi folosit și în circuitul interfeței modulului fotovoltaic – rețea electrică publică.

Această undă sinusoidală modificată nu este la fel ca cea de la sistemul energetic național. Invertoarele cu această undă modificată reprezintă o alegere bună pentru sisteme fotovoltaice de dimensiuni mai mici. [9]

Figura 2.12 Formele de undă ale invertoarelor

În figura 2.12 sunt reprezentate următoarele forme de undă:

forma de undă la intrarea invertorului 12 V c.c;

forma de undă dreptunghiulară de la ieșire invertorului;

forma de undă sinusoidală modificată;

forma de undă sinusoidală pură.

G. Alte componente

În această categorie intră elementele conexe, dar fără care sistemul este indispensabil pentru buna funcționare a panourilor fotovoltaice, dintre aceste elemente conexe se numără protecțiile contra descărcărilor atmosferice, disjunctoarele și siguranțele fuzibile.

Panourile solare sunt echipamente costisitoare și de aceea ele trebuie sa fie protejate pentru evitarea deteriorării lor. Principalele pericole care se pot produce sunt:

• Perturbații induse de comutațiile elementelor din componența convertoarelor statice de putere. Pentru aceste perturbații se pot utiliza filtre pentru eliminarea armonicilor.

• Funcționarea sarcinii: panourile se deteriorează repede atunci când absorb putere electrică. Pentru a evita acest fenomen se pot utiliza diode care să împiedice circulația curentului în sensul nedorit.

• Descărcări atmosferice. [12]

CAPITOLUL III

STRUCTURA UNUI SISTEM EOLIAN

3.1 Tipuri de turbine eoliene

Turbinele eoliene pot fi clasificate după mai multe criterii:

După direcția de orientare a axei:

– Turbine cu axă orizontală (cele mai răspândite) având axa paralelă cu direcția vântului;

– Turbine cu axă verticală (aflate în stadiu de cercetare) având axa perpendiculară pe direcția vântului. [13]

Turbine cu axa verticală:

Figura 3.1 Turbină cu axa verticală

La acest tip de turbine (figura 3.1) axa este verticală, generatorul și toate componentele mai sofisticate fiind plasate la bază, ușurând astfel instalarea și mentenanță. În loc de turn acest tip de turbine folosesc fire de susținere, rotorul fiind poziționat aproape de pământ.

Aceste turbine sunt tot timpul aliniate cu direcția vântului astfel nu este necesara nici o ajustare în cazul în care vântul își schimbă direcția; dar poziționarea lor aproape de sol unde viteza vântului este mai redusă, le scade eficiența.

De asemenea un dezavantaj este și faptul că acest tip de turbine nu pornesc singure, majoritatea folosind generatorul pe post de motor pentru a porni. În prezent sunt în dezvoltare câteva tipuri de turbine verticale care sunt mult mai eficiente. [14]

Turbine cu axa orizontală:

Figura 3.2 Turbină cu axa orizontală

La turbinele din figura 3.2 rotorul și generatorul de curent sunt poziționate în vârful turnului și trebuie aliniate pe direcția vântului. Pentru acesta majoritatea folosesc senzori și servomotoare pentru a se alinia pe direcția vântului. Cele mai multe turbinelor cu axa orizontală au și o cutie de viteze care transformă mișcarea de rotație lenta a palelor într-una mai rapidă, necesară pentru a crește eficiența generatorului de curent.

Rotorul turbinei poate fi plasat în fața sau spatele turnului. La turbinele cu rotorul în față palele sunt depărtate de turn și ușor înclinate. De asemenea palele sunt și rezistente pentru a nu fi îndoite și împinse în turn. Turbinele cu rotorul în spatele turnului au avantajul că palele elicei se pot îndoi, reducând suprafața ce se opune vântului la viteze mari, iar datorită construcției, orientarea pe direcția vântului se face automat.

Datorită turbulentelor aerodinamice din spatele turnului la majoritatea turbinelor cu axa orizontală rotorul turbinei este poziționat în față. [14]

După puterea electrică furnizată:

– Turbine de putere redusă (sub 100 kW) utilizate în principal pentru uz casnic, agricol;

– Turbine de putere mare (peste 100 kW) utilizate pentru furnizarea energiei electrice în sistemele energetice naționale. [13]

În figura 3.3 este prezentată o turbină eoliană de putere mică, iar în figura 3.4, una de putere mare.

Figura 3.3 Turbină eoliană de putere redusă [13]

Figura 3.4 Turbină eoliană de putere mare [13]

După modul de amplasare a paletelor:

– În contra vântului (vântul întâlnește întâi paletele și apoi nacela) – “upwind”;

– În direcția vântului (vântul întâlnește întâi nacela și apoi paletele) – “downwind”.

După numărul de palete

– Cu două palete;

– Cu trei palete (cele mai răspândite).

În figura 3.5 este prezentată o turbină cu două palete, de tip “upwind”.

Figura 3.5. Turbină “upwind” cu două palete [13]

După locul de amplasare:

– Amplasare terestră;

– Amplasare marină. [13]

În figura 3.6 sunt prezentate câteva turbine eoliene marine.

Figura 3.6. Turbine eoliene marine [13]

3.2 Principiul de funcționare al turbinelor eoliene

Energia eoliană, sau energia vântului, poate fi considerată o formă de energie solară, deoarece vântul este produs în principal de încălzirea neuniformă a atmosferei terestre, de către Soare. Alți factori care contribuie la producerea vântului sunt neregularitățile scoarței terestre și mișcarea de rotație a Pământului în jurul axei proprii.

Conversia energiei eoliene în energie mecanică și apoi în energie electrică, poate fi realizată cu ajutorul turbinelor eoliene. Într-o manieră simplificată, se poate spune că principiul de funcționare al turbinelor eoliene este cel al unui ventilator inversat. În loc să producă vânt cu ajutorul energiei electrice, așa cum se întâmplă în ventilator, turbina eoliană utilizează vântul pentru a produce energie electrică. Astfel, vântul antrenează în rotație paletele, care sunt fixate pe arborele turbinei. Energia mecanică obținută prin rotația arborelui, este convertită în energie electrică de către un generator de curent electric. [15]

Din punct de vedere istoric, prima utilizare a energiei vântului datează de peste 5000 ani, când egiptenii utilizau deja energia eoliană pentru deplasarea corăbiilor. De asemenea, cu 2000 ani î.e.n., în Babilon funcționau deja primele mori de vânt. Se pare că lumea occidentală a descoperit mult mai târziu forța vântului, primele referiri scrise la mașini care utilizau energia vântului datează abia din secolul 12, fiind vorba de echipamente pentru măcinarea grânelor. [15]

Sistemul eolian se bazează pe un principiu simplu. Vântul pune în mișcare palele care la rândul lor acționează generatorul electric. Sistemul mecanic are în componență și un multiplicator de viteză care acționează direct axul central al generatorului electric.

Curentul electric obținut este, fie transmis spre înmagazinare în baterii și folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC în cazul turbinelor de mică capacitate, fie livrat direct rețelei de curent alternativ (AC) spre distribuitori. [14]

Eolienele sunt construite în zone cu vânt puternic, fiind controlate de computere care rotesc paletele acționate de vânt. Mișcarea de rotație este apoi convertită în electricitate.

Rolul componentelor unei turbine eoliene este următorul:

Palete: Unghiul paletelor turbinei poate fi modificat, pentru a se adapta vitezei și direcției vântului.

Cabluri: Electricitatea generată de turbine este transmisă prin cabluri subterane.

Cutia de viteze: Este acționată de către axul turbinei și controlează viteza generatorului.

Axul turbinei: Vântul rotește paletele, ceea ce determină rotirea axului turbinei. Viteza de rotație a acestuia variază în funcție de viteza vântului.

Generatorul: Acesta transformă mișcarea de rotație în energie electrică.

Nacela: Nacela (partea ce cuprinde componentele instalației) poate pivota, pentru a menține paletele pe direcția vântului. Unghiul paletelor se reglează automat.

Turnul: În turn se află palele, motorul și cablurile electrice prin care curentul ajunge sub pământ. [16]

Figura 3.7 Componentele turbinei eoliene [16]

3.3 Componentele unei turbine eoliene

În figura 3.8, sunt prezentate principalele părți componente ale unei turbine eoliene.

Figura3.8 Principalele părți componente ale unei turbine eoliene [17]

1. Paletele  2. Nacela 3. Turnul turbinei

4. Arborele secundar 5. Generator 6. Frâna mecanică cu disc

7. Cutia de viteze 8. Axul principal  9. Hub-ul

Nacela  (2) – conține componentele cheie ale turbinei, incluzând cutia de viteze și generatorul electric. În fața nacelei este rotorul turbinei cu paletele (1) și hub-ul (9) cuplat la axul principal (8). Cutia de viteze (7) mărește viteza de rotație de aproximativ 50 de ori față de viteza redusă a rotorului cu palete. Instalația este echipată cu o frână mecanică cu disc (6), care poate fi folosită în cazuri de urgență. Generatorul turbinelor de vânt (5) conectat printr-un ax de mare viteză, convertește energia mecanică în energie electrică. El diferă față de generatoarele obișnuite, deoarece trebuie să lucreze cu o sursă de energie primară care furnizează o putere mecanică fluctuantă. [17]

Pe scară largă, la turbinele de 100-500 kW, tensiunea generată este de 690 V c.a. trifazat, fiind necesar un transformator ridicător de tensiune de 10 sau 30 kV, pentru a putea fi conectat la rețeaua națională de medie tensiune. Turbinele pot fi construite atât cu generatoare sincrone cât și asincrone și cu diferite tipuri de conectare la rețea: direct sau indirect. Turnul turbinei (3) susține nacela și rotorul. În general este avantajos un turn înalt deoarece vântul e mai puternic. O turbina de 600 kW are turnul de 40-60 m. [17]

CAPITOLUL IV

STUDIUL CONSUMULUI ENERGETIC A UNUI CONSUMATOR IZOLAT

4.1 Estimare consum energetic

Dimensionarea unui sistem permanent de energie electrică folosind energie solară sau eoliană presupune cunoașterea precisă a parametrilor de intrare. [18]

În continuare se prezintă posibilitatea de alimentare cu energie electrică și eoliană a unei case izolate din zona Craiovei, folosind panouri fotovoltaice și turbine eoliene ca sursă de energie regenerabilă.

Astfel, se consideră un consumator izolat în orașul Craiova. În funcție de consumatorii electrici utilizați se calculează necesarul de energie electrică și termică. Se estimează energia electrică medie lunară și se determină energia electrică necesară.

Determinarea necesarului de energie se face în funcție de natura consumatorilor:

Tabelul 4.1 Estimare consum în funcție de consumatori

Ținând cont că pe lună avem un consum de 155.70 kWh rezultă consumul de 5.19 kWh/zi. Consumul energetic anual este de 1868.4 kWh.

După ce aceste valori au fost determinate, se trece la dimensionarea sistemului cu ajutorul unui soft specializat care modelează mai multe variante constructive.

4.2 Alegerea sistemului hibrid solar – eolian

Sistemele hibride sunt sisteme ce combină mai multe tipuri de generatoare de energie electrică.

Cele mai folosite sisteme ce realizează un ansamblu hibrid sunt sistemele solare și sistemele eoliene.

Figura 4.1 Sistemul hibrid solar – eolian [19]

Majoritatea sistemelor hibride sunt sisteme off-grid, adică nu sunt conectate la rețea, având acumulatori in alcătuirea lor.

Aceste sisteme sunt folosite în zone izolate unde conectarea la rețeaua electrică este imposibilă sau foarte scumpă.

Un sistem hibrid eolian-solar cuprinde următoarele componente principale:

turbina eoliana, controller eolian, panouri fotovoltaice, controller/charger solar, acumulatori, invertor. [20]

Panourile fotovoltaice transformă radiația solară în energie electrică. Un număr de panouri fotovoltaice conectate în serie sau în paralel care produc energie în curent continuu.

Turbina eoliană transformă energia mecanică a vântului în energie electrică. Aceasta este instalată în vârful unui stâlp.

Controller-ul hibrid este cel ce comanda acumulatorii, îi încarcă și descarcă în siguranță.

Acumulatorii înmagazinează energie produsă pentru a fi consumată ulterior. Poate fi o singură baterie sau mai multe conectate împreună. Alegerea capacității acumulatorii este o decizie foarte importanta deoarece aceștia trebuie să asigure furnizarea constantă de electricitate.

Invertorul transformă curentul continuu de la panouri în curent alternativ.

Consumatori: aparatele electrice din clădire alimentate la invertor (CA) sau la acumulatori (CC).

Sistemele hibride fotovoltaice și eoliene sunt acele sisteme de producere a energiei electrice din surse regenerabile care funcționează atât cu panouri fotovoltaice, cât și cu ajutorul unei turbine eoliene. [20]

Astfel de sisteme hibride fotovoltaice și eoliene sunt recomandate pentru asigurarea necesarului electric dintr-o unitate de cazare turistica, locuință, pensiune, școala sau unitate medicală.

Figura 4.2 Conectarea sistemului hibrid [24]

Sistemele hibride fotovoltaice și eoliene includ, de asemenea, invertoare, regulatoare de încărcare și acumulatori solari pentru stocarea energiei electrice produse peste necesarul de consum.

Sistemele hibride fotovoltaice și eoliene sunt ideale pentru a fi folosite și la sistemele de irigații ale terenurilor agricole. [20]

Ținând cont de toate aceste informații s-a ales un sistem hibrid de 5 kW (eoliana 2 kW și fotovoltaic 3 kW).

Descriere sistem hibrid:

1. Turbina eoliană este cu ax orizontal 2 kW, cu 3 pale cu diametrul de 3,8 m.

Generator trifazic cu magneți permanenți cu Neobiu – debitează 48 V trifazic.

Pornește la o viteza a vântului de 3 m/s, cu înfrânare până la oprire în funcție de setările controlerului MPPT la viteza vântului mai mare de 15 m/s.

2. Controlerul eolian MPPT-TGWS

Rectifică curentul produs de generatorul eolian de la 48 V trifazic la 48 V DC. Concomitent controlează în limite foarte stricte încărcarea acumulatorilor, prevenind suprasarcinile.

La viteze mai mari de 15 m/s, sau când tensiunea în acumulatori ajunge la valoarea setată, sau când intensitatea curentului atinge valoarea setată, controlerul  înfrânează  turbina pentru a evita supraturarea, prin descărcarea surplusului de energie  la un grup de rezistențe interne, cu răcire forțată.

Afișează pe un display LCD informații despre starea bateriilor, încărcarea lor cât și funcțiile de stare. [21]

Permite setarea valorii de încărcare, chiar de la tensiunea de 15 V produsă de generatorul eolian.

3. Acumulatorii sunt de tip staționar GEL – solar (pentru aplicații în solar și eolian) cu gel, deep cycle și capacitatea de 200 Ah, 12V.

4. Panourile fotovoltaice sunt de tip policristalin cu Ppic=250 W cu dimensiunile:

980 x 1760 mm, cu 6 diode by-pass, de protecție (rol: împiedică descărcarea acumulatorilor pe timp de noapte).

5. Controller solar 3 KW ( 60 A-TGSM ) tehnologie  MPPT (ultima generație) cu afișaj pe display LCD (tensiune panouri, curent panouri, încărcare baterii).

6. Invertor sinusoidă pură WB. Transformă tensiunea de 48 V DC din acumulatori în tensiune alternativă sinusoidă pură  220 V AC/50 Kz. Opțional: ATS (switch automat de cuplare la rețea) în cazul epuizării energiei din acumulatori

7. Stâlp din OL d140mm x 4.5m din 2 =tronsoane cu flanșe. Ancoraje din sufa multifilara de otel 8 mm; blocuri beton pentru ancoraje.

8. Cadru panouri:

– din cornier laminat 50×50 si Tv. rectangulara 50x50x2 (sau Al pentru montaj pe șarpantă).

9. Cabluri: Cupru lițat cu secțiunea de 6, 10 și 16 mmp; papuci și conectori. [21]

Sistemul s-a dovedit, în ultimii 2 ani,  a fi soluția optimă de alimentare a unei gospodarii.

Componență sistem:

Turbina eoliana  2/2,5 KW / 48 V DC .

Controler generator eolian 48 V AC trif./48 V DC.

Banc acumulatori  specializați GEL, 2 x 4 buc 12 V/200 A.

Panouri fotovoltaice SUNRY: 12 buc x 250 W.

Controler solar MPPT TGSM  48V/60 A.

Invertor WB 4 KW – 48 V DC/220 V AC/50Hz  sinus pur.

Stâlp 9 m cu ancoraje și blocuri de ancorare.

Structura cadru panouri 3 buc. de 8 mp. (4×2 m).

Cabluri și conexiuni electrice. [21]

Figura 4.3 Componență sistem [25]

4.3 Durata de amortizare a instalațiilor solare și eoliene

În acest subcapitol se prezintă algoritmul de calcul al perioadei de amortizare a costurilor de producție în funcție de consumul anual al unei locuințe.

Stabilirea duratei de amortizare a instalațiilor solare și eoliene pentru alimentarea unei locuințe izolate cu un consum mediu zilnic de Ezi= 5.19 kWh/zi și puterea maximă Pmax=2 kW din zona II de radiație solară.

Calculul pentru instalația fotovoltaică:

Se pleacă de la necesarul de consum de energie electrică a unei microlocații Ezi.

Se ia în considerare iluminarea energetică medie anuală corespunzătoare zonei II, Es=1300 kWh/m2.

S-au ales panouri de tip fotovoltaic 250 W model SUNRY având randamentul de 16 %, Pmod =250 W și costul unui modul (preț = 230 EUR).

Se calculează suprafața maximă a sistemului fotovoltaic:

.

Se calculează numărul de module:

Număr module = 6.

– Suprafața unei celule fotovoltaice monocristaline = 156 x 156 x 10-6

– numărul de celule al unui panou= 6 x 12

Suprafața sistemului voltaic format:

.

Se calculează puterea sistemului fotovoltaic: ,

Se alege o baterie de acumulatori: , .

Se calculează numărul de baterii cu formula:

, ,

unde: este numărul de zile de autonomie (fără soare).

Regulator de încărcare (preț = 60,6 EUR) se utilizează în sisteme fotovoltaice, coordonând funcțiile panourilor fotovoltaice, a bateriilor și sarcinilor. Regulatorul conține câteva funcții de protecție, astfel încât întreg sistemul să opereze eficient și sigur.

Acest tip de controler de încărcare poate fi folosit împreună cu toate tipurile de panouri fotovoltaice și diferite tipuri de baterii. Unitatea de control a acestuia generează un factor de umplere variabil 0-100%, rezultând o încărcare eficientă a bateriei. [22]

Componenta energetica de depozitare a sistemelor de alimentare cu energie alternativă este bancul de baterii fără întreținere și de mare capacitate, fabricate după tehnologii cu GEL sau AGM. Acestea asigura o eficacitate ridicată permanentă și conservă capacitățile funcționale pe parcursul întregului ciclu de viață. Sistemele bazate pe tehnologii AGM și GEL au proprietăți speciale, care sunt foarte importate pentru a asigura o locuință cu energie din surse regenerabile.

Bateriile Sunlight AGM sunt baterii acide cu plumb reîncărcabile cu valva regulatoare VRLA care utilizează plăci de mare densitate și separator din fibra de sticlă (AGM) ce reduce evaporarea electrolitului și asigură o funcționare excelentă în diverse medii (preț = 256 EUR/buc.). [22]

Se alege un invertor VICTRONICS de 3000 VA (preț = 1910 EUR) în funcție de puterea maximă 2 kW a unui consumator alimentat de instalație.

Special conceput pentru preluarea energiei produsa de către panourile solare și încărcarea bateriei pentru înmagazinarea acesteia invertorul de tensiune cu funcție de UPS, TN 3000 este un puternic instrument de transformare a energiei solare și redistribuire in locuința. Invertorul TN 3000 este special conceput pentru acest procedeu de transformare a energiei solare înglobând multiple funcții și protecții cu timp de răspuns ultrarapid și eficient scăzând în acest fel rata deteriorării în timp ale electronicelor folosite prin intermediul unui invertor clasic. [22]

Caracteristici tehnice:

– Tensiune intrare: 10 – 15V DC;

– Tensiune ieșire: 110 V AC;

– Frecvența: 60 Hz;

– Putere constantă: 3000 W;

– Vârfuri putere: 6000 W; – Randament eficiență: 91%; – Temperatura lucru: 50+/- 50C. [22]

Costul total este:

.

Amortizarea instalației se face în:

ani

Calculul pentru instalația eoliană:

Viteza medie multianuală este o caracteristică principală și globală a unui amplasament aeroenergetic. În figura 1.7 din subcapitolul 1.3 este reprezentată harta vântului pentru România, ce se referă la vitezele medii multianuale în spațiul la care se face referire, viteza medie anuală fiind de 4,5 – 5 m/s, iar puterea medie dezvoltată de vânt este 100 – 150 W/m2.

Știind că Ean=1498 kWh este energia produsă în medie de o turbină eoliană de 1 kW pe timp de un an la o viteză medie a vântului de 5 m/s, pentru locuință este necesara o singură turbină cu puterea de 2 kW, deoarece energia consumată în decursul unei zile este de 5,19 kWh/zi, iar pe parcursul unui an se consumă 1894,35 kWh. [22]

Încadrarea captatoarelor eoliene în graficul de variație a puterii furnizate în funcție de viteza vântului, necesită dotarea acestora cu mijloace de control a puterii transmisă de la rotorul eolian la generatorul electric.

Pentru captatoarele de mare putere, echipate cu rotoare elice, viteza minimă a vântului (viteza de demarare) este de 5-6 m/s, viteza nominală este de cca. 12-13 m/s, iar viteza maximă a vântului este de 20-25 m/s.

Pentru obținerea maximului de putere posibil pentru viteze ale vântului mai mici decât viteza nominală, ca și limitarea puterii în cazul depășirii vitezei nominale, controlul puterii se realizează prin două procedee: modificarea pasului elicei și utilizarea fenomenului de blocare (stall). [22]

Se aleg turbine de tip WFD2KW cu următorii parametrii: [23]

Tabelul 4.2 Parametrii turbinei eoliene

În tabelul 4.3 se prezintă costul instalației eoliene cu o singură turbină. [22]

Tabelul 4.3 Costul instalației eoliene

Amortizarea investiției în cazul vitezei medii anuale a vântului de 5 m/s este:

ani.

CONCLUZII

Această lucrare de disertație a avut în vedere aspecte legate conversia energiei solare și eoliene în vederea alimentării unui consumator izolat.

Interesul pentru sursele de energie regenerabilă a fost accentuat odată cu schimbările climatice și cu epuizarea resurselor de combustibili fosili. O direcție importantă de cercetare și dezvoltare pe plan global o constituie conversia fotovoltaică. Pentru aceasta se folosesc sisteme speciale de orientare a panourilor fotovoltaice și elemente optice speciale pentru concentrarea radiației solare pe suprafața fotovoltaică. Mărirea gradului de utilizare a radiației solare disponibile conduce la optimizarea eficienței conversiei fotovoltaice.

O altă direcție importantă de cercetare și de dezvoltare o constituie energia eoliană care s-a dovedit a fi o soluție foarte bună la problema energetică globală. Această utilizare a resurselor regenerabile nu se adresează numai producerii de energie, dar, prin modul de generare particular, se reformulează și modul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Dintre formele de energie care se pretează aplicațiilor la scară redusă se numără energia eoliană.

Potențialul solar la nivelul României este substanțial împărțindu-se în V zone în funcție de radiația solară. Nivelul intensității radiației solare ajungând la valori mai mari de 1350 kWh/m2/an, cea mai mică valoare fiind de 1200 kWh/m2/an.

Potențialul eolian la nivelul României este împărțită în V zone în funcție de condițiile de mediu și topogeografice, luând în considerare potențialul energetic al resurselor de acest tip la înălțimea de 50 m. Se apreciază că potențialul energetic anual al vânturilor în România se cifrează în jurul valorii de 23 TWh.

Celule fotovoltaice sunt realizate din siliciu cu puritatea de 98%, existând mai multe tipuri uzuale. Celule cu siliciu monocristalin cu un randament foarte bun, celule cu siliciu policristalin folosite la nivel industrial și au un raport calitate-preț foarte bun și celule cu siliciu în stare amorfă cu un randament bun în cazul unei iluminării slabe. Celule tandem unde costul de producție este mai ridicat. Celule cu film subțire sunt des utilizate și din această categorie fac parte celulele CdTe, CIGS și GaAs.

Turbinele eoliene sunt clasificate după mai multe criterii în funcție de orientarea axei: turbine cu axa verticală și orizontală, după puterea electrică furnizată: de putere redusă (sub 100 kW) și de putere mare (peste 100 kW), după modul de amplasare a paletelor: în contra și în direcția vântului, după numărul de palete: cu două și trei palete, după locul de amplasare: terestră și marină. Cele mai răspândite turbine eoliene sunt cele cu trei palete.

Alimentarea cu energie electrică și termică a unei locuințe aflată într-o zonă izolată folosind în exclusivitate surse regenerabile de energie poate constitui o soluție fezabilă tehnic și economic în condițiile în care această locuință se află amplasată într-o zonă cu un potențial solar și eolian bun. În acest sens s-a estimat consumul în funcție de consumatorii electrici utilizați și a rezultat un consum de 155.70 kWh/lună. Alegerea sistemului s-a făcut ținând cont de acest consum și astfel s-a ales sistemul hibrid de 5kW alcătuit dint-o celulă fotovoltaică de 3kW și o turbină eoliană de 2 kW. În concluzie, amortizarea acestui sistem hibrid se face între 1 – 5 ani dacă se ține cont de puterea sistemului hibrid și de prețul acestora.

Principalele avantaje ale utilizării panourilor fotovoltaice care se desprind din această lucrare sunt:

– nu contaminează mediul, investiție cu funcționare îndelungată, durabilitate îndelungată, costuri zero cât timp este soare indiferent de anotimp, durata de viață este de circa 25 de ani;

– consum foarte redus de energie pentru încălzire și, prin urmare, scăderea cheltuielilor;

– emisii reduse de noxe, asigurând protecția mediului înconjurător;

Principalele avantaje ale utilizării turbinelor eoliene care se desprind din această lucrare sunt:

– emisia zero de substanțe poluante și gaze cu efect de seră;

– nu se produc deșeuri;

– costuri reduse pe unitate de energie produsă;

– energia eoliană este disponibilă pe toată suprafața pământului;

– nu emit substanțe nocive în timpul funcționării.

Concluziile și rezultatele obținute în cadrul acestei lucrări de disertație recomandă utilizarea energiilor regenerabile, și implicit, continuarea cercetării și dezvoltării acestora.

BIBLIOGRAFIE

[1] Energii regenerabile, http://climatherm.ro/energii-regenerabile/

[2] Energia solară, http://www.academia.edu/7515791/Energia_Solara_Proiect_DD

[3] Harta solară a României, http://www.ecoenergo.ro/harta_solara_a_romaniei.html

[4] Avantaje si dezavantaje ale energiei solare, http://beauty.oja.ro/ecologie/avantaje-si-dezavantaje-ale-energiei-solare.html

[5] Energia eoliană, http://ames.ro/energia-eoliana/

[6] Harta potențialului energetic eolian din România, http://free-energy-monitor.com/index. php/energy/harta_potential_eolian

[7] Sisteme de energii regenerabile , http://isb.pub.ro/docs/Energii_regenerabile.pdf

[8] Sisteme fotovoltaice, http://mirceagogu.ro/pdf/Curs%20Conversia%20neconvențională% 20a%20energiei%20electrice/sisteme_fotovoltaice.pdf

[9] Studiul structurii unui sistem fotovoltaic, https://suleacosti.files.wordpress.com/…/l8-studiul-structurii-unui-sistem-fotovoltaic

[10] Creșterea productivității energetice a panourilor fotovoltaice, http://instal.utcb.ro /site/teza_ doctorat_Ionuț_Căluianu.pdf

[11] Modul de funcționare a instalațiilor fotovoltaice, http://www.energieverde.go.ro /functionare.html

[12] Componentele unui sistem fotoelectric, http://ie.ucv.ro/elee/ro/realisations/Energies Renouvelables/FiliereSolaire/PanneauxPhotovoltaiques/Principes/Composants.htm#regulateurs

[13] Clasificarea turbinelor eoliene, http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/6_2.pdf

[14] Energia eoliană, itee.elth.pub.ro/~rizeamar/ENERGIA%20EOLIANA.doc

[15] Conversia energiei eoliene în energie electrică, http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/

6_1.pdf

[16] Energia eoliană, http://informatiitehnice.com/tehnologia-energiei/energia-eoliana/

[17] Principii de funcționare și realizare a centralelor eoliene, http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/PRINCIPII-DE-FUNCTIONARE-SI-RE244231 4312.php

[18] Estimare costuri sistem complet – energie electrică, http://www.sistemeeco.ro/calcul_

180kw_luna.html

[19] Sisteme hibride eoliene-solare, http://scheme-electrice.com/sisteme-hibride-eoliene-solare/

[20] Sisteme hibrid, http://productie-eoliene.ro/service/sisteme-hibrid/

[21] Sistem hibrid 5kW, https://e-panouri.eu/product/sistem-hibrid-5kw/

[22] Eficiența energiilor regenerabile comparații, http://asociatiaprofesorilor.ro/docs/articole%20

revista/2014/eficienta%20energiilor%20regenerabile%20comparatii.pdf

[23] 2 KW Off Grid Wind Generator, http://www.yueniao.com/WFD2KW.html

[24] Sistem turbina eoliana – energie electrica produsa ecologic, https://www.bizoo.ro/firma/ ecovolt/vanzare/996558/sistem-turbina-eoliana-energie-electrica-produsă-ecologic

[25] Sistem eolian – fotovoltaic, http://www.clubafaceri.ro/24540/sistem-eolian–fotovoltaic-44%2C5-kwh_zi-1656110.html