Panouri Solare Hibride

REZUMATUL PROIECTULUI

Panourile solare hibride sunt solutii favorabile pentru obtinerea apei calde si a caldurii in acelasi timp. Deoarece, panourile solare hibride au capacitatea de a include atat materiale fotovoltaice cat si termoelectrice pentru a aproviziona cu energie electrica si apa calda cladirile,folosindu-se de energia solara si ofera avantajul economisirii de spatiu,permite sa reducem la jumatate zona de instalare atunci cand este nevoie de a instala pe aceeasi cladire atat colectoare solare, cat si module fotovoltaice.

Astfel proprietarii de locuinte care vor sa beneficieze de energie termica si electrica in acelasi timp, nu vor fi nevoiti sa instaleze doua tipuri de panouri solare pe acoperis, ci doar sa achizitioneze panourile solare hibride.

SITUATIA PE PLAN NATIONAL SI INTERNATIONAL

Productia de energie solara a crescut de 4 ori din 2010 pana astazi in SUA.

Se poate realiza o crestere cu 15 % a producerii energiei electrice in medie pe an, cu astfel de exploatare comparativ cu celulele solare conventionale.

In Europa Centrala,cu montarea colectoarelor si a rezervorului, se asigura apa necesara pentru spalat și baie pe o perioada de cca. o jumatate de an (pe timpul verii). Se mai poate asigura caldura necesară consumului casnic pe parcursul întregului an, dar aici fiind nevoie de o suprafata mai mare acoperita cu colectoare, rezultand un exces de apa calda in timpul verii. La o astfel de supradimensionare, randamentul investitiei este semnificativ mai mare si va fi redus și nu va fi compensat de economia de combustibili fosili ( lemn,gaz,pacura ) sau electricitate devenind nerentabil. Colectoare dimensionate economic, pot inlocui sau completa sursele de energie termica intr-un procent suficient de mare contributia acestora la prepararea apei calde variind între 30 % și 100 % si raportat la un an întreg.

OBIECTIVE

Principalele obiective ce trebuiesc atinse sunt strans legate de etapele evocate in planul de realizare a proiectului si anume :

1. Fundamentarea tehnico-stiintifica de realizare a panourilor solare hibride de producere a energiei electrice utilizand surse regenerabile, prin raportare la cercetarile efectuate pe plan european si mondial;

2. Studiul, simularea si proiectarea componentelor cheie ale panourilor solare hibride;

3. Testarea si caracterizarea din punct de vedere functional a modelelor experimentale;

5. Punerea in functiune a panoului solar hibrid;

6. Testarea si monitorizarea functionarii sistemului in diferite conditii de lucru.

PREZENTAREA STIINTIFICA SI TEHNICA

Sistemele solare hibride stocheaza energia solara produsa in timpul zilei, iar in timpul noptii, in zilele innorate sau cand sunt caderi de electricitate in retea,se foloseste automat energia care a fost stocata in baterii.

Echipamentele care alcatuiesc un sistem solar hibrid:

–       Regulator solar – principalul sau rol este sa protejeze bateria.In primul rand limiteaza curentul si tensiunea furnizate de panoul solar la valori maxim acceptate de baterie, iar in al doilea rand limiteaza curentul absorbit de invertor, pentru ca bateriile solare au alte caracteristici decat bateriile auto si trebuie sa reziste la multe cicluri de incarcare – descarcare pe durata a peste 10 ani.

–       Bateriile acumulatori solari – unde este stocata energia in exces

–       Invertorul – asimileaza curentul continuu de la regulatorul solar si il converteste in curent alternativ cu tensiunea de 220V si frecventa de 50 Hz.

–       Contor de masurare a fluxului de energie produsa de instalatia solara spre casa si invers.

Panourile solare hibride, cu conectare la rețeaua AC

Panoul solar hibrid prezinta o structura determinata de aplicatie (domestic sau industrial), si combina sursele de energie:eoliana,fotovoltaica, motogenerator si emite energie electrica fara a se intrerupe, in tot timpul anului.

Sistemul hibrid utilizeaza reteaua AC in doua moduri:

In primul rand preia putere din reteaua AC atunci cand sursele de energie proprii nu fac fata consumului

In al doilea rand cedeaza putere in reteaua AC cand are un exces de la sursele proprii (cu motogeneratorul pornit sau in zile insorite, se produce mai multa energie decat e necesara).

Un contor special (bi-direcțional meter) inregistreaza diferenta de putere pentru a factura corect consumul.

Sistem legat la retea cu cedare de putere in rețeaua AC, alcatuit din: data logger ,panouri solare fotovoltaice controler de incarcare, bateria de acumulatori, invertor DC/AC sinusoidal, , generator Diesel ,senzor de curent luat / cedat in rețeaua AC, contor electric bidirectional, comanda de la distanta, retea electrica publica monofazata sau trifazata. Cu exceptia unui mic consum propriu pentru utilitati, acest sistem este producator de putere cedata retelei AC publice.
Sistem de protectie de tip UPS cu alimentare din rețeaua AC: panouri solare fotovoltaice, controler de incarcare, bateria de acumulatori, invertor DC/AC sinusoidal, generator Diesel, releu de comutare intre rețeaua AC și sursele de rezerva, consumatori electrici – cu alimentare 220Vca.
Acest sistem lucreaza in doua moduri de lucru:

Mod UPS cu by-pass AC: se preia putere din rețeaua AC atat timp cat este prezentă și se cedează consumatorului, simultan cu încărcarea bateriei din rețeaua AC sau încărcarea numai din generatorul solar, dacă curentul solar este depaseste un prag de exemplu 3A.Din aceasta cauza bateria se menține astfel permanent și complet încărcată. Se preia putere din sursele de rezervă doar când rețeaua AC se întrerupe.

Mod Energy Saving: Se preia putere din rețeaua AC si in acelasi timp se încarcă bateria din rețeaua AC sau solar. Când bateria s-a încărcat complet se comută alimentarea consumatorilor numai pe baterie și invertorul DC/AC. În timpul acesta bateria se va incarca doar solar, si salveaza costul consumului din rețeaua AC. Dacă bateria se descarcă 90% și încărcarea solară a bateriei nu este suficientă, se face by-pass la rețeaua AC pentru alimentarea consumatorilor și încărcarea bateriei. Dacă curentul solar crește peste prag, încărcarea devine doar solară.Astfel, se folosește rețeaua, doar când energia solară nu acoperă cerințele. In acest mod funcționează invertoarele solare Meanwell TN-1500 (1500W) și TN-3000 (3000W). 

JUSTIFICAREA PROIECTULUI

Un prim avantaj il ofera posibilitatea de scadere a temperaturii celulelor fotovoltaice datorita lichidului de racire de caldura utilizat in partea termica a colectorului.

Producerea energiei electrice scade atunci cand temperatura suprafetei deasupra fotocelulei se ridica mai sus de 50 ° C.Lichidul de racire actionează ca agent de racire si este capabil sa mentina temperatura pe suprafata elementului de absorbire la 50 ° C. In absenta circulatiei fluidului de racire temperatura suprafetei fotocelulei creste mult mai mult decat la celulele solare conventionale din cauza utilizarii izolatiei suplimentare. De asemenea, in modulele hibride PVT nu este utilizat un strat de acoperire selectiva superioara si producerea caldurii va fi mult mai mica in raport cu colectoarele solare clasice.

Pentru a atinge performanta maxima la colectoarele solare hibride PVT , modulele trebuie sa functioneze ca o sursa redusa de energie potentiala. De exemplu, ca o sursa de caldura pentru o pompa de caldura, pentru incalzirea apei din piscine sau acumularea caldurii pe timp de vara in sonda forata pentru pompa de caldura.

Un alt avantaj ar fi faptul ca sistemul taie mult costurile la electricitate.

Riscurile panourilor solare hibride sunt:

Un prim risc il consta in faptul ca celulele fotovoltaice pot suferi o scadere a eficientei din cauza temperaturii crescute.

De asemenea au performante termice mai reduse decat sistemele care folosesc lichide.

REZULTATE-BENEFICII- PLAN DE VALORIFICARE

Colectoare solare hibride sunt în măsură să producă în același timp energie electrică și termică. Acest colector solar este o combinație de panou fotovoltaic și colector solar termic, abreviat PVT panou.

Această simbioză permite să reducem la jumătate zona de instalare atunci când este nevoie de a instala pe aceeași clădire atât colectoare solare, cât și module fotovoltaice.

De exemplu, Colectorul E-PVT 2,0 ENSOL este o combinatie de colector solar plan cu un modul fotovoltaic cu celule policristaline de silicon avand o putere de 300 W.

Colectorul hibrid E-PVT2,0 este un progres tehnologic in cresterea eficientei modulelor fotovoltaice simultan cu convertirea radiatiei solare in energie termica si electrica.

Avantaje

Eficiența anuala mai mare de producere a energiei electrice fata de panourile fotovoltaice standard.

Posibilitatea de a utiliza partea termala a produsului pentru incalzirea apei calde menajere și ca aport la incalzirea locuintei.

Economie de spatiu pe acoperis si reducerea costului de montaj.

Are dublu rol! Un singur dispozitiv produce caldura cat si curent electric.

Costuri de instalare mai mici fata de cel al sistemelor tradiționale (colectori termali si panouri fotovoltaice separat).

Pretul acestui colector este de aproximativ 2.200,00 RON.

In concluzie costul si performanta sistemului nu vor depinde numai de panourile solare utilizate,ci si de invertorul solar si celelalte componente importante,cum ar fi modul in care s-a facut instalarea sistemului,orientarea acoperisului si altele.

IMPACTUL TEHNIC,ECONOMIC SI SOCIAL

Panoul solar hibrid ajuta la rezolvarea problemei fizice : atata timp cat este mai mare temperatura modulelor fotovoltaice cu atat este mai mic randamentul electric.La fiecare grad in plus panourile fotovoltaice pierd circa 0,5% din perfomanta.Pe durata verii atunci cand celulele solare se incalzesc pana la 80 de grade acest lucru devine o problema serioasa care reduce perfomanta panoului si poate ajunge pana la distrugerea panoului.La acest panou celulele solare sunt racite de fluidul care curge printr-o cada de otel situata in spatele panoului.Aceasta este conectata de modul printr-o rama din poliuretan.Fluidul utilizat pentru racirea acestui tip de panou fotovoltaic se incalzeste si poate fi folosit pentru producerea apei calde si aport la incalzire.Asadar, colectorul solar termic si panoul fotovoltaic se regasesc intr-un singur produs.Daca este nevoie fluidul mai poate fi folosit si pentru indepartarea zapezii.

 De ce sa utilizez energia solara, panouri solare hibride ?

      Pentru ca energia solara este curata, regenerabila iar Soarele ne-o ofera gratis! Aceasta, nu numai ca reduce costurile, facturile la energia electrica pe care o consumam dar, utilizand panouri solare hibride reducem si impactul negativ asupra mediului decat daca aceasta energie ar fi fost produsa prin tehnologii clasice: ardere carbune, gaz, petrol. In zilele noastre, omenirea isi acopera necesarul de energie primara in proportie de circa 85% din carbune, gaze naturale,petrol, resurse epuizabile si poluante, in special prin emisiile de gaze cu efect de sera, care sunt principala cauza a schimbarilor climatice. Pe de alta parte, panourile solare hibride nu au subansamble sau componente in miscare, deci nu sunt afectate de uzura mecanica. In afara de o curatare/ spalare ocazionala nu au nevoie de o alta intretinere.

 La aspectul termic, perspectivele se conturează în jurul realizării unor module termoelectrice cu randamente ridicate. De aceea este oportun studiul unui sistem hibrid care să înmagazineze pe lângă recuperarea energiei termice cu ajutorul unui agent termic și elemente termoelectrice.

RESURSELE NECESARE PENTRU REALIZAREA PROIECTELOR