Monitorizarea Energiei Electrice Regenerabile (1) [629598]

Monitorizarea Energiei Electrice Regenerabile

Capitolul I.Notiuni generale privind generarea energiei electrice din resurse
neconventionale pag.3
1.1.Studiul actual si de perspectiva in producerea energiei electrica la nivel
national si pag.3
1.2.Enegia eoliana pag.4
1.2.1.Turbinele eoliene cu viteza fixa pag.6
1.2.2.Turbine cu viteze variabil e. pag.10
1.3.Energia solara pag.17
1.3.1.Cateva aspect tehnologice privind principalele tehnologii folosite in productia de energie electrica fotovoltaica pag.18
1.3.2.Potentialul fotovoltaic pag.21
1.4.Energie geotermala (a Pamintului) pag.21
1.4.1.Tipuri de Centrale Geotermale. pag.22
1.5. Energia biomasei inclusiv a deseurilor organice pag.22

Capitolul II. Notiuni generale privind calitatea energie i electrice
regenerabile(SER) pag.27
2.1 Sistemul de indicatori de calitate a energiei electrice. pag.34
2 2.Normative si standarde in domeniul calitatii energi ei electrice. pag.36
2 3.Definitii de baza ale parametrilor tensiunii. pag.37
2.4.Principalele recomandari ale EN 50160 pag.41
2.5.Echipamente pentru monitorizarea calitatii energiei electrice pag.44
2.5.1.Echipamente portabile pentru monitorizarea calitatii energiei
electrice pag.44
2.5.2.Descrierea aparatului de masura fluke 434 pag.44
2.5.3.Echipamente fixe pentru monitorizarea calitatii energiei electrice
pag.45

Cap.III. Perturbatii sp ecifice ale calitatii energiei electrice produse din resurse
regenerabile (eolian, fotovoltaic) pag.47
3.1. Perturbatii specifice ale calitatii energiei electrice produse din resurse
regenerabile- instalatii eoliene pag.47
3.1.1.Perturbatii produse de convertizoare pag.51
3.2. Parcuri panouri fotovoltaice. pag .65
Capitolul 4. Modalitati de masurare si combatere a perturbatiilor pag.68
4.1.Combaterea fluctuatiilor de tensiune pag.69
4.2. Alimentarea din surse speciale cu acumulare de energie pag.70

Capitolul 5. Masurari ale calitatii energiei electrice generate de producatori de
energie electrica din surse regenerabile pag.72

– Anexe pag.79
– Concluzii pag.92
– Bibliografie pag.9 3

Capitolul I.Notiuni generale privind generarea energiei electrice
din resurse neconventionale
1.1.Studiul actual si de perspectiva in producerea energiei electrica la nivel
national si international
Politicile de modernizare si reinoire a tehnologiilo r din diverse sectoare
industriale devin azi din ce in ce mai importate. Un loc important este ocupat de optimizarea proceselor de productie a energiei electrice din surse
regenerabile si de recuperare a resurselor energetice secundare din procesele
tehnol ogice. Aceste deziderate pot fi atinse prin ansambluri de masuri care
conduc la o diminuare a consumurilor specifice de combustibil si caldura,
reducand in final costurile energiei consumate in procesele industriale.
Energia bazata pe sisteme energetice regenerabile (SER) reprezinta calea cea
mai ieftina si sigura de reducere a emisiilor de gaze poluante la producerea
energiei electrice si termice.
De exempu o turbina eoliana de 600kW in conditii medi de vant, care se
caracterizeaza printr- un coeficient de utilizare al puterii instalate egale cu 0,3 ,
ar putea contribuii, pe parcursul duratei de viata de 20 de ani, la reducerea
emisiilor de cu 20 – 36 mi tone, produse in cazul unei centrale pe petrol sau
carbune.
La producerea de energie electrica , mecanica sau termica din sisteme de
energie electrica regenerabila (SER) pot fi folosite urmatoarele tehnologii de
conversiune :
In zonele rurale exista o diversitate de forme de energie regenerabila care pot
fi
utilizate in alimentarea cu energie a acestor zone sau a zonelor urbane:
– Biomasa este principalul combustibil rural, fiind folosit mai ales pentru
incalzirea spatiului si a apei, precum si pentru gatit; biomasa acopera circa 7%
din cererea de energie primara si circa 50% din potentialul de resurse regene rabile al Romaniei;
– Energia geotermala se poate utiliza pentru incalzirea spatiului si a apei;
datorita amplasarii, principalul potential de folosire se afla in zone rurale –
locuinte, sere, acvacultura, pasteurizarea laptelui – in amplasamente aflate
la distante de pana la 35 km de locul de extragere;
– Energia solara se poate utiliza in special pentru prepararea apei calde
menajere, rezultand o reducere a consumului de combustibilii fosili utilizati
la incalzirea apei;
– Microhidrocentralele pot reprezenta o optiune de baza pentru alimentarea

zonelor rurale neconectate la retele de energie electrica;
– Generatoarele eoliene pot de asemenea acoperii necesarul de energie
electrica din zonele rurale greu accesibile, neelectrificate.
La momentul acual, cele mai valorificate surse sunt :, energia eoliana, energia
solara, geotermala si cea de conversie a biomasei. Caracteristica pentru toate
sursele enumerate este lipsa emisiei de CO2. Doar la arderea biomasei se
elimina o cantitate de CO2 egala cu cea fol osita de plante la crestere,
inregistrandu- se astfel o balanta finala nula a emisiilor de CO2.
Problema principala a majoritatii surselor de energie regenerabila este
caracterul fluctuant in care este generata energia electrica. In cazul in care
aceste surse sint integrate in reteaua de distributie, variatiile puterii generate vor introduce perturbatii in functionarea retelei. Daca puterea instalata a
surselor de tip regenerabil este semnificativa in raport cu capacitatea retelei
electrice, perturbatiile introduse pot avea efecte negative asupra stabilitatii
sistemului energetic.
Solutia utilizata la ora actuala pentru rezolvarea acestei probleme este aceea
de a compensa variatiile de putere generate prin modificarea puterii altor surse
prezente in sistemul energetic capabile de a raspunde rapid la solicitarile de
modificare a puterii.
In acest proiect se propune studierea monitorizarii calitatii energiei produsa din
resurse regenerabile si a unor alte modalitati de reducere a perturbatiilor
introduse in sist emul energetic bazate pe utilizarea unor capacitati de stocare
a energiei electrice.
In cadrul acestei activitati se vor studia principalele tipuri de sisteme de stocare
a energiei si se va elabora o strategie de utilizare a acestora in scopul
minimizarii perturbatiilor introduse in sistemul energetic si maximizarii duratei
de exploatare a sistemelor de stocare.
1.2.Energia eoliana
Fig.1.1. Prezentare unei surse regenerabile de tip eoliana in functiune[12]
Energia eoliana este o sursa de energie regenerabil a generata din puterea
vantului. La sfarsitul anului 2006, capacitatea mondiala a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producand ceva mai mult de 1% din
necesarul mondial de energie electrica. Desi inca o sursa relativ minora de
energie electrica pentru majoritatea tarilor, productia energiei eoliene a crescut
practic de cinci ori intre 1999 si 2006, ajungandu- se ca, in unele tari, ponderea
energiei eoliene in consumul total de energie sa fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania ( 6%).

Utilizarea Surselor Nepoluante de Energie. Energia Solara prin
Conversie Fotovoltaica
Cuprins
Memoriu justificativ 5
Capitolul I Criza energetica mondiala 7
Capitolul II Stadiul actual privind utilizarea surselor de energie conventionale
12
2.1.Energia produsa de combustibilii fosili 12
2.1.1.Efecte asupra mediului 13
2.2.Utilizarea rezervelor de carbune 14
2.3.Hidroenergia 18
2.3.1. Tehnologia turbinelor 19
2.4.Energia atomica. Centralele atomice 20
2.4.1.Procese energetice in reactorul nuclear 21
2.4.2.Arderea combustibilului nuclear 25
2.4.3.Controlul reactiei nucleare 27 2.4.4.Scheme si circuite termice in CNE 32
2.4.5.Randamentul CNE 34
2.4.6. Deseurilor radioactive rezultate din centralele atomoelectrice 34
2.4.7. Ac cidente la centralele atomoelectrice 37
Capitolul III Utilizarea surselor de energie neconventionale, nepoluante 43
3.1. Energia eoliana 43
3.2. Energia solara 45
3.3. Energia valurilor 48
3.3.1.Energia hidraulica a valurilor 48
3.3.2. Energia hidraulica a mareelor 48
3.3.3. Energia termica a marilor si a oceanelor 49
3.3.4. Energia din hidrogen 50 3.4.Energia geotermala 51 3.5. Energia din biomasa 53
3.6. Energia libera 55
Capitolul IV Energia solara 57
4.1.Efectul fotoelectric. 57
4.2.Principiul de realizare 57
4.3. Structura si dopare 58
4.4.Echilibrul termodinamic al purtatorilor de sarcini, potentialul chimic sau
nivelul Fermi 65
4.5. Generatii de celule solare 67
4.6.Coeficientul masic de aer (AIM) 68
4.7.Exemple de centrale fotovoltaice (facultatea de hidrotehnica Iasi) 71
4.8. Stocarea energiei electrice in acumulatoare 74
4.8.1.Acumulatori solari 74
4.8.2. Acumulatoare electrice 82
4.9. Avantajele si dezavantajele utilizarii panourilor solare 83

4.10.Exemple propuse de utilizare a panourilor fotovoltaice 87
4.10.1.Utilizarea panourilor fotovoltaice la o statie hidrometrica in vederea
automatizarii 87
4.10.2. Utilizarea panourilor fotovoltaice pentru aprovizionarea cu energie
electrica, de rezerva a unei incinte administrative de exploatare a unui baraj
88
BIBLIOGRAFIE 91

Memoriu justificativ
Perspectiva epuizarii intr -un viitor nu prea indepartat a combustibililor fosili si
nesolutionarea depozitarii deseurilor radioactive a indreptat atentia oamenilor
de stiinta si asupra unor resurse energetice neconventionale, cunoscute intr -o
acceptiune mai larga ca ,,resurse regenerabile". Dintre acestea mentionam: hidroenergia (energia hidraulica, energia termica a marilor si a oceanelor si energia din hidrogen), energia eoliana, energia solara, energia geotermala si
energia din biomasa.
In capitolul I '' Criza energetica mondiala'' se prezinta consumul actual de
energie electrica la nivel mondial si o evaluare a rezervelor de petrol, gaz si
carbune , care in prezent sunt principalele surse de energie. Este prezentata o
evaluare a numarului de ani pentru care se considera ca mai exista posibilitati
de exploatare ,iar daca nu sunt realizate schimbari in privinta producerii,
transportului si consumului energiei, omenirea s- ar putea confrunta cu o criza
energetica majora in urmatoarele decenii.
Capitolul II '' Stadiul actual privind utilizarea surselor de energie con ventionale''
prezinta intr- un cadru succind principalele surse de energie, conventionale
care sunt utilizate , cum ar fi energia combustibililor fosili, care este considerata o industie poluatoare, arderea combustibililor fosili sta la baza poluarii prin
efectul de sera. Energia produsa de centralele atomonucleare, care este privita
ca o alternativa valabila tehnic, fata de perspectiva epuizarii surselor clasice
de energie , dar care la rindul sau este una dintre industriile cele mai
periculoase. Deseurile cu activitate radioactiva ridicata au nevoie de
tratamente speciale in ceea ce priveste stocarea, ca exemplu , depozitarea in
formatiuni geologice de mare adincime la nivelul uscatului , amplasarea sub stratul acvifer al oceanului ,fiind monitorizate si ti nute sub control, datorita
faptului ca prezinta un pericol permant. O solutie optima ar fi lansarea in spatiul
interplanetar pe traictorii speciale a containelor ce prezinta riscuri majore de
contaminare. Sigur aceasta optiune este cea mai sigura dar prezi nta
dezavantajul unor costuri foarte mari. Un exemplu negativ in acest domeniu il
constituie acidentul nuclear de la Cernobil in care au fost inregistrate 56 de
decese directe si mai mult de 9.000 de persoane dintre cele aproximativ 6,6
de milioane foarte expuse pot muri din cauza unei forme de cancer. Incidenta

cancerului tiroidian a ramas insa ridicata chiar si in 2013 in anumite regiuni din
Rusia, Ucraina si Belarus, asta la mai bine de doua decenii de la accident.
In capitolul III '' Utilizarea surselor de energie neconventionale , nepoluante ''
sunt prezentate sursele de energie neconventionale , care sunt surse nepoluante si care ar fi o solutie optima in vederea une crize energetice
mondiale care in umatoarele secole ar putea deveni chiar si sursele principale
de energie la nivel mondial.
Capitolul IV '' Energia solara'' are drept scop punerea in evidenta a unei forme
de energie , si anume energia solara, care prin intermediul panourilor
fotovoltaice este convertita in energie electrica electric. Avant ajul principal al
panourilor fotovoltaice poate fi sintetizat in 2 cuvinte ''energie gratuita''. Asta
putind fi spus datorita faptului ca costurile instalatiilor ce ne ofera energie
electrica din energie solara se amortizeaza in maxim 5- 7ani , iar durata de viata
a panourilor fotovoltaice este de minim 25 de ani.
Este cunoscut faptul ca astazi au loc schimbari climatice majore care dau
nastere unor manifestari climatice violente a parametrilor meteorologici.
Datorita acestui fapt au loc destul de des intrer uperi a energiei electrice de la
reteaua electrica de distributie.Aceste intreruperi de curent electric perturba in
mod special sistemele de achizitie a datelor atunci cind este absoluta nevoie.
Lucrarea de fata prezinta solutii de alimentare cu energie el ectrica acumulata
deja prin conversie fotovoltaica in acumulatori electrici de diferite capacitati,
functie de consumul electric strict necesar, atit pentru iluminare, utilizarea unor
aparaturi casnice strict necesare , cat si pentru sistemele de achizitie a datelor
privind evolutia unor parametri meteorologici si hidrologici. Lucrul posibil
datorita unor invertoare care ridica tensiunea electrica de 12 volti curent
continuu in tensiune eletrica de 220 volti curent alternativ.
Capitolul I
Criza energetica mondiala
Statisticile arata ca, la nivel mondial, intre 1972 si 2002, consumul de electricitate s -a dublat. In 2003, consumul anual mondial de energie era de
12.000 GW (adica un milion de MW sau, altfel, 1 miliard de kW). Consumul anual actual la nivel global este echivalentul a 12.000 de reactoare nucleare
de 1 GW. Previziunile arata ca in viitor, in anul 2050, consumul energetic
mondial se va dubla din nou, atingand valoarea de 24 TW. In aceste conditii, necesitatea folosirii unor surse de energie alternativa este vitala.
Energia a devenit un factor strategic in politica globala, o componenta vitala si
un factor de cost pentru dezvoltarea economica si progresul societatii in
ansamblu, generand o serie de preocupari majore la nivel mondial.
In situatia lim itarii resurselor primare de energie, pentru a se atinge
durabilitatea in acest domeniu este nevoie ca energia sa se produca, sa se
furnizeze si sa se consume intr- un mod mai eficient decat pana acum. Daca
nu sunt realizate schimbari in privinta producerii , transportului si consumului
energiei, omenirea s- ar putea confrunta cu o criza energetica majora in
urmatoarele decenii. Daca actualele legi si politici energetice raman neschimbate de -a lungul perioadei pana in 2035, cererea mondiala de energie
va crest e cu aproape 50% comparativ cu anul 2007.