Studiu privind posibilitatea utilizarii energiei regenerabile pentru [615487]

UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI
FACULTATEA DE ELECTRONICĂ, COMUNICAȚII ȘI
CALCULATOARE
MASTER – SISTEME DE CONVERSIE A ENERGIEI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

Studiu privind posibilitatea utilizarii energiei regenerabile pentru
deservirea unui corp de cladire din U PIT

Coordonator științific:
Sef lucrari dr. ing. Enescu Florentina -Magda

Masterand: [anonimizat]
2017

2
Table of Contents
CAPITOLUL I – Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 4
1. Domeniile abordate si tematica generala ………………………….. ………………………….. …………. 4
2. Contextul și obiectivele cercetărilor efectuate ………………………….. ………………………….. ….. 4
CAPITOLUL II – Surse de energie regenerabile si neregenerabile ………………………….. …………… 6
1. Surse de energie neregenerabilă ………………………….. ………………………….. ……………………… 6
2. Surse de energie r egenerabile ………………………….. ………………………….. ………………………… 7
2.1. Energia biomasei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 9
2.2. Energia eoliană ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 13
2.3. Energia geotermală ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 16
2.4. Energia solara ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 20
2.4.1. Efectul fotoelectric ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 22
2.4.2. Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice ………………………….. ……………… 22
2.4.3. Tipuri uzuale de celule fotovoltaice ………………………….. ………………………….. …….. 23
2.4.4. Caracteristici energetice ale celulelor fotovoltaice ………………………….. …………….. 25
2.4.5. Utilitatea panourilor fotovoltaice ………………………….. ………………………….. ………… 26
Capitolul III – Documen tarea referitor la panourile Tego Solar ………………………….. ………………. 28
1. Avantajele soluției GENERAL SOLAR PV ………………………….. ………………………….. …… 28
2. Studierea zonei de amplasare ………………………….. ………………………….. ……………………….. 29
3. Oferte furnizori panouri fotovoltaice ………………………….. ………………………….. …………….. 31
4. Date generale despre panourile TegoSolar ………………………….. ………………………….. …….. 34
5. Materiale auxiliare pentru funcționarea panourilor Tego Solar ………………………….. ……… 35
5.1. Invertoare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 35
5.2. Controller ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 36
5.3. Acumulatori ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 37
6. Principiul de funcționare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 38
6.1. Absorbția luminii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 38
6.2. Transferul energie de la fotoni la sarcinile electrice (Efectul foto voltaic ) ……………. 38
6.3. Colectarea sarcinilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 39
6.4. Sistemul de prindere al panourilor ………………………….. ………………………….. …………….. 40
Capitolul IV – Studiu de caz “Aplicatie SCADA” ………………………….. ………………………….. ……. 43
1. Proiectare -simulare CitecSCADA ………………………….. ………………………….. ………………… 44

3
1.1. Crearea unui n ou proict ………………………….. ………………………….. ………………………… 44
1.2. Inițializarea proiectului ………………………….. ………………………….. …………………………. 46
1.3. Configurare clustere ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 46
1.4. Configurarea securității (Administratorilor) ………………………….. …………………………. 53
2. Descrierea constructiei schemei ………………………….. ………………………….. ……………………. 54
2.1. Crearea paginii de l ucru ………………………….. ………………………….. ………………………… 54
Capitolul V – Concluzii generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 57
1. Avantajele și dezavantajele folosirii panourilor Tego Solar ………………………….. ………….. 57
1.1. Avantaje ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 57
1.2. Dezavantaje ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 58
2. Exemple de aplicații ale acestor panouri ………………………….. ………………………….. ……….. 59
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 62
Anexa1 Date experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 63

4
CAPITOLUL I – Introducere

Prin a cest proiect mi -am propus sa realizez o cercetare in domeniul energiilor regenerabile
prin monitorizarea tehnologiilor modern e pentru promovarea sistemelor de energie “verde”.
In primul rand am inceput studierea tuturor surselor de energie regenerabile: solara,
eoliana, geotermala, biomasa.
Pentru a crea posibilitatea utilizarii energiei regenerabile pentru deservirea unui corp din
UPIT s -au studiat urmatoarele
In vederea implementarii proiectului au fost urmarite urmatoarele aspect:
➢ Studierea zonei
➢ Analizarea si achizitionarea echipamentelor

1. Domeniile abordate si tematica generala

"Economia de energie este o prioritate mondiala, criza energetica , ce derivă din epuizarea
surselor de energie convenționale, adaugă schimbări climatice vizibile, cauzate de emisia în
atmosferă a gazelor cu efect de seră. În anul 1997 a fost negociat protocolul de la Kyoto, care este
în vigoare din anul 2005 și prin car e țările semnatare se obligă să reducă emisiile poluante din
atmosferă cu 5,2% în perioada 2008 -2012 în raport cu cele din anul 1990. În noiembrie 2004, 127
de țări ratificaseră deja acordul, inclusiv membrii Uniunii Europene, dintre care făceau parte
Româ nia.”
Energia solară ocupă un loc important in contextual energetic mondial, aceasta conducand
la o preocupare intensa in domeniul energiilor neconventionale . Pământul nu primește, la suprafața
sa, decât o mică parte din radiația emisă de Soare, după ce a ceasta suferă fenomenele de transmisie,
absorbție și difuzie la nivelul atmosferei , devenind astfel una dintre cele mai importante surse
regenerabile.
“Energia solară poate fi captată și transformată fie în energie electrică prin utilizarea
tehnologiilor fotovoltaice, fie în energie termică, prin utilizarea diferitelor tipuri de panouri solare
termice. În acest context, domeniile pe care le -am abordat în acest studiu sunt producerea energiei
electrice cu ajutorul panourilor fotovoltaice. ”
2. Contextul și obie ctivele cercetărilor efectuate

Energiile regen erabile au trei domenii de utilizare:
• producția de electricitate;

5
• încălzirea și răcirea;
• biocombustibilii pentru transport.
Aceste trei domenii de aplicare reprezintă procese tehnologice și sectoare indu striale
diferite, dar care, în ansamblu, pot contribui la obiectivul UE privind o aprovizionare mai durabilă,
mai sigură și mai competitivă cu energie.

Tabel 1.1 Utilizările diferitelor tipuri de energie regenerabilă

Tipurile diferite de energii regene rabile pot fi folosite sub forme diferite, dar nu sunt
adecvate fiecărui domeniu de aplica re în parte . Energia eoliană și hidroenergia sunt folosite
exclusiv pentru producția de energie, în timp ce alte surse, precum biomasa (materia organică),
energia geo termală și solară pot fi folosite atât la producția de energie, cât și la încălzire.
Panourile fotovoltaice sunt echipamente ce transformă energia solară în energie electrică.
Producerea acesteia este dată de fenomenul ce decurge din caracterul aleator al sursei solare și al
variațiilor meteorologice imprevizibile. Sistem ul fotovoltaic rămâne tributar atât fiabilității sale,
cât și ritmului și hazardului aprovizionării cu energie primară.
Pe de altă parte , sistemele fotovoltaice nu utilizează decât o parte din radiația solară și de
anumite lungimi de undă, pentru a produce energie electrică. Restul energiei primite la suprafață
este transformată în căldură, conducand la creșterea temperaturii celulelor componente și la
scăderea randamentului lor. În concl uzie, creșterea productivității energetice a acestor instalații
presupune atât eficientizarea funcționării lor în domeniul electric, cât și studiul fenomenelor
termice care au loc.

6
CAPITOLUL II – Surse de energie regenerabile si neregenerabile

1. Surse de energie neregenerabilă

Din aceasta categorie fac parte minereurile si materialele nemetalice din litosfera, aer, apa,
din care o anumita parte, denumita “rezerva”, este exploatata sau poate fi exploatabila in conditiile
tehnice si economice actuale. Di ncolo de aceste rezerve, accesul la restul resurselor implica
eforturi de cercetare, prospectare si dezvoltare tehnologica care impun costuri suplimentare,
deseori foarte ridicate.
Ritmurile accelerate de exploatare, repartizarea foarte inegala a rezervel or si epuizarea
previzibila a unor rezerve ca tungsten, cositor, mercur, platina, argint, heliu, plumb, cupru, zinc,
petrol, gaze naturale, se reflecta in succesiunea unor “crize” de materii prime cu substrat tehnic si
conjunctural.
Estimari moderate arat a ca, in majoritatea cazurilor rezervele nu vor satisface cererile
preliminate decat numai timp de cateva decenii, in rare cazuri mai mult de un secol. Ritmul actual
de crestere exponentiala a cererii de materii prime poate fi inteles prin urmatorul calcu l: daca la
cererea anuala actuala, pastrata constanta, o anumita rezerva ar ajunge un milion de ani, o
crestere anuala de numai 3% a cererii ar epuiza resursa in numai 584 de ani .
Directiile in care se orienteaza cercetarile privind resursele neregenerab ile au in vedere:
– economisirea materialelor rare si epuizabile si recurgerea la inlocuitori
– extragerea complexului de substante utile din orice minereu
– recuperarea materialelor, posibila intre 50% si 100%
– dezvoltarea economic rentabila a unor tehnologii si biotehnologii de extragere
a materialelor din zacaminte sarace sau din apa oceanelor
– exploatarea nodulilor polimetalici de pe fundul oceanelor ce contin, de exemplu (nodulii
de mangan) – 25% mangan, 1% cupru, 1% nichel si 0,25% cobalt in cantitate de pe ste
10.000 tone/kmp.
– exploatarea subsolului marin
– anticiparea si evitarea consecintelor haotice ale penuriei de materiale si ale impactului
nedorit asupra mediului natural prin studii de evaluare a resurselor si rezervelor, de
protectie a mediului, de dezv oltare echilibrata si durabila a localitatilor in raport cu
resursele

7

Figura 2.1 Tipuri de surse neregenerabile

2. Surse de energie regenerabil e

Energia care nu provine din combustibili fosili se numește energie alternative si de
asemenea mai poarta si numele de energie regenerabilă . Aceasta provine din energia cinetică a
vântului, a mișcării apei sau din căldura soarelui.
“Energia cinetică din apă a fost folosită de acum 2000 de ani când oam enii construiau mori
de apă de -a lungul râurilor. În acest moment, centralele hidroelectrice asigură 6% din energia
folosită de oameni. “
Energia mareelor și a valurilor este folosită pentru a produce curent electric într -un mod
ecologic.
Energia eolian ă a fost folosită în trecut pentru navigație și morile de vânt, astăzi se foloseste
pentru a produce energie electrică.
Energia solară poate și ea să producă curent electric prin folosirea panourilor solare.
Cantitatea de energie solară eliberată asupra planetei noastre într -un singur an este de 10 mii de
ori mai mare decât are nevoie întreg pământul.

8
Energia geotermală este extrasă de sub scoarța terestră. Cu cât se săpa mai adânc în scoarța
terestră, temperatura eliberată de centrul pământului crește și poate fi colectată folosind apă și
transformată în curent electric.
"Energie verde" este un fenomen care se referă la surse de energie regenerabila si
nepoluantă. Electricitatea generată din surse regenerabile devine din ce în mai disponibilă. Prin
alegerea unor astfel de surse de energie regenerabila consumatorii pot sustine dezvoltarea unor
energii curate care vor reduce impactul asupra mediului asociat generării energiei conventionale
si vor creste independenta energetică. Aceste tehnologii pot venii în ajutorul consumatorului prin
reducerea facturilor (apă, încălzire) .
România are parte de un important potențial exploatabil al resurselor regenerabile
distribuite în diferite zone. România poate dezvolta sisteme de producție pe toate tipurile de surse
regenerabile, în funcție de specificul fiecărei zone geografice din țară.
“În urma studiilor realizate la nivelul țării noastre, potențialul în domeniul producerii de
energie verde este de 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12 % energie solară, 4%
microh idrocentrale și 2% voltaic și geotermal. ”

Figura 2.2 Tipuri de energii regenerabile

9
2.1. Energia biomasei

Biomasa reprezintă componentul vegetal al naturii. Ca formă de păstrare a energiei
Soarelui în formă chimică, biomasa este unul din cele mai populare și universale resurse de pe
Pământ. Ea asigură nu doar hrana, ci și energie, materiale de construcție, hârtie, țesături,
medicamente și substanțe chimice. Biomasa este utilizată în scopuri energetice din momentul
descoperirii de către om a focului.
Bioxid ul de carbon din atmosferă și apa din sol participă în procesul obț inerii glucidelor ,
care formează „blocurile de construcție” a biomasei. Astfel, energia solară, utilizată la fotosinteză,
își păstrează forma chimică în structura biomasei. Dacă ardem efect iv biomasa (extragem energia
chimică), atunci oxigenul din atmosferă și carbonul din plante reacționează form and dioxid de
carbon și apă. Acest proces este ciclic, deoarece bioxidul de carbon poate participa din nou la
procesul de formare a biomasei.

Figura 2.3 Formarea biomasei

10
❖ Potentialul Biomasa
Din punct de vedere al potentialului energetic al biomasei, teritoriul Romaniei a fost
impartit in opt regiuni si anume:
1. Delta D unarii
2. Dobrogea
3. Moldova
4. Muntii Ca rpati
5. Platoul Transilvaniei
6. Campia de Vest
7. Subcarpatii
8. Campia de Sud
Potentialul de biomasa pe sorturi, regiuni si total, este prezentat in tabelul de mai jos.

Tabel 2.1 Potentialul de biomasa pe sorturi, regiuni

11

Tabel 2.2 Potentialul energetic al biomasei

12

Figura 2.4 Potentialul energetic al biomasei in romania

13
2.2. Energia eoliană

Energia eoliana este energia vantului, o forma de energie regenerabila . Vanturile se
formeaza deoarece soarele nu incalzeste pamantul uniform, ceea ce creeaza miscari de aer.
2.2.1. Avantajele si dezavantajele energiei eoliene

❖ Avantaje:
 Sursa inepuizabila de energie
 Emisii zero de substante p oluante
 Nu implica generarea deseurilor
 Turbinele produc energie
 Cost redus

❖ Dezavantaje:

 Riscul mare de distrugere in cazul furtunilor
 Poluarea sonora
 Resu rsa energetica relativ limitata, datorita variatiei vitezei vantului si numarului
redus de amplasamente posibile.

Romania are cel mai ridicat potential din sud -estul Europei in domeniul energiei eoliene,
S-E Dobrogei plasandu -se chiar pe locul al doilea la nivelul intregului continent.
La finalul anului 2010, Romania avea mai putin de 20 de megawati instalati de energie
eoliana, iar la inceputul anului 2011, au intrat in functiune mai multe proiecte importante, in total
550 de megawati instalati .

14

Figura 2.5 Parcul eolian CEZ

❖ Potentialul eolian al Romaniei

15
Figura 2.6 Distributia vitezei medii anuale a vantului pentru inaltimea de 50 m

16
2.3. Energia geotermală

Energia geotermală reprezintă diverse categorii particulare de energie termică, pe care le
conține scoarța terestră. Cu cât se coboară mai adânc în interiorul scoarței terestre, temperatura
crește și teoretic energia geotermală poate s ă fie utilizată tot mai eficient, singura problemă fiind
reprezentată de adâncimea la care este disponibilă această energie.

Figura 2.7 Principalele zone din care este alcătuit interiorul Pământului

Toate zonele prezentate, sunt divizate la rândul lor în mai multe subzone.
Cele patru zone principale sunt în ordine, dinspre suprafața Pământului spre centrul
acestuia, cu dimensiunile aproximative:
 Scoarța 0… 100 km;
 Mantaua 100… 3000 km;
 Nucleul extern 3000… 5000 km;
 Nucleul intern 5000… 6378 km.
Evident, temperatura Pământului crește dinspre suprafață spre centru, unde atinge o valoare
de cca. 6000°C, care însă nu a fost încă precis determinată de oamenii de știință. În figura 3.2 este
prezentată variația aproximativă a temperatu rii în interiorul P ământului.

17

Figura 2.8 Variatia temperaturii in interiorul Pamantului
Acest tip de energie geotermală este caracterizată prin nivelul ridicat al temperaturilor la
care este disponibilă și poate fi transformată direct în energie electrică sau termică. În figura 3.4
este prezentată o schemă de principiu a unei centrale electrice geotermale, iar în figura 3.5 este
prezentată o asemenea centrală electrică geotermală.

Figura 2.9 Partile component ale unei centrale electrice geotermale

18

Figura 2.10 C entral a electrica geotermala din Rusia

❖ Distri butia resurselor geotermale in R omania

19

Figura 2.11 Harta geotermala a Romaniei

20
2.4. Energia solara

Energia solară reprezintă energia electromagnetică transmisă de soare generată prin
fuziune nucleară. Ea stă la baza înt regii vieți de pe pământ și reprezintă aproximativ 420 trilioane
kWh. Aceasta cantitate de energie generată de soare este de câteva mii de ori mai mare decât
cantitatea totală de energie utilizată de toți oamenii .
“Energia solară primită anual pe Terra în sumează 1,5 x 1018 kWh, aproape de 10 000 de
ori mai mult decât consumul anual de energie în lume. [1 ]. Soarele este considerat un corp negru
având o temperatură de T  6000K care interacționează cu Pământul și cu atmosfera sa. Intensitatea
maximă a radia ției solare la intrarea în atmosferă este de 1353 W/m2 și se numește constantă
solară. Mici variații în jurul acestei valori se datorează variației distanței dintre Terra și Soare,
aproximativ  1,7% , iregularităților suprafeței solare și rotației acestui a.
Soarele emite o radiație electromagnetică cu o putere de aproximativ 3.86 × 10 26 J/s, într –
o gamă variată de lungimi de undă, de la raze X la unde radio. Cea mai mare parte din această
energie este emisă între 0,2 și 8 m , repartizată în următoarea m anieră: 10% ultraviolet, 40%
spectru vizibil și 50% infraroșu. Spectrul solar este reprezentat în figura 2.1. ” [20]

Figura 2.1 2 – Spectrul radiației solare

21
La nivelul Pămâ ntului, radiația solară se clasifica:
• radiația directă – componenta paralelă, pro venită de la discul solar și măsurată după
direcția normalei la suprafață.
• radiația difuză – radiația primită de o suprafață plană provenită din toată emisfera
văzută de pe acea suprafață, cu excepția discului solar.
• radiație reflectată – este rezultatul reflexiei razelor de către suprafețe reflectante;
această componentă depinde de albedoul suprafeței respective.
• radiația globală – radiație directă și radiație difuză.

Pentru funcționarea panourilor PV, radiația directă este cea mai importantă. În cazul unui
cer senin, aceasta are cea mai mare intensitate atunci când soarele se găsește la punctul său de
maxim spre Sud în emisfera nordică și spre Nord în emisfera sudică. Acest lucru se datorează celei
mai scurte distanță pe care undele electromagnetice tr ebuie să le parcurgă de -a lungul atmosferei
terestre. Înclinarea unei suprafețe, ori entată spre sud ca în figura 2.13 și poziția ei față de soare
este descrisă de unghiul h (înălțimea la care se găsește soarele la ora respectivă) și unghiul azimutal
 . Datorită mișcării de revoluție a Pământului, poziția soarelui este diferită față de suprafața din
figura 2.13 și în funcție de sezon.

Figura 2. 13 Unghiuri solare

22
2.4.1. Efectul fotoelectric

Datorită absorbției radiației electromagnetice, în anumite materia le electronii de pe straturi
energetice inferioare pot trece pe straturi energetice superioare, devenind astfel liberi. Fenomenul
invers se produce însoțit de eliberare de energie. Lumina, în special ultra -violetele, poate descărca
materialele electrizate negativ, având ca efect emiterea de raze asemănătoare razelor catodice.
Aceste fenomene au fost descoperite de Hertz și Hallwachs în anul 1887. Alte studii din același
domeniu au fost publi cate de Lenard în anul 1900 [ 2].
Efectul fotoelectric este un fe nomen fizic propriu semiconductoarelor. Acesta presupune o
strânsă legătură între lumină și proprietățile electrice ale materialelor. Efectul fotovoltaic este
studiat pentru prima dată de Alexandre Edmond Becquerel, în anul 1839. Primele celule
fotovoltaic e au fost construite de către Johann Elster și Hans Geitel, fiind utilizate la măsurarea
intensității luminoase.

2.4.2. Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice

În anul 2001, 99% dintre celulele fotovoltaice au fost realizate din siliciu, element c himic
din familia cristalogenilor, cel mai abundent din natură după oxigen (27, 6%). Siliciul se găsește
în formă naturală în compuși precum silica ( nisip, quartz, cristobalit etc. ) sau silicații (feldspat,
caolin etc.), n efiind un element toxic [3 ].
Datorită faptului că siliciul are 4 electroni pe ultimul strat, pentru a realiza elemente
electronegative (de tip N) sau electropozitive (de tip P), acesta este dopat cu elemente de valență
superioară (fosfor), respectiv cu elemente de valență inferioară (b or). Prin acest procedeu se
alcătuiesc semiconductoarele de tip N, respectiv semiconductoarele de tip P. Prin punerea în
comun, în aceeași rețea cristalină în maniera de a avea conductivitate electrică, a unui material de
tip N cu un material de tip P se o bține o joncțiune PN. O celulă fotovoltaică este alcătuită dintr -o
joncțiune de acest tip, doi electrozi, o grilă conducătoare și un strat antireflexie .

23

Figura 2.14 Structura și principiul de funcționare al unei celule PV cu Si

O celulă PV transformă o parte din energia radiativă primită de la soare în electricitate,
pentru lungimile de undă cuprinse în spectrul vizibil și foarte puțin din ultraviolete și infraroșii.
Acest fenomen se datorează faptului că electronii din materialul de tip N absorb energ ia fotonilor
proveniți din radiația solară, devenind liberi în rețeaua cristalină. Datorită existenței câmpului
electric creat de joncțiunea PN, acești electroni liberi se deplasează către electrodul pozitiv, dând
naștere unei diferențe de potențial.

2.4.3. Tipuri uzuale de celule fotovoltaice

La nivel industrial, pentru producerea celulelor PV, siliciul este cel mai utiliat material . În
urma proceselor tehnologice industriale se obține siliciul metalurgic cu o puritate de 98%. Acesta
este supus apoi unei etap e de purificare chimică, obținându -se siliciul de calitate electronică, sub
formă lichidă. Ultima etapă este cea de dopare pentru obținerea ma terialelor de tip P și de tip N . O
celula PV are o durata de viata de 2 -3 ani.
Celule cu siliciu monocristalin
“În urma răcirii sale, siliciul cristalizează, dând naștere unui singur cristal. Acesta se
decupează în fâșii subțiri pe care sunt aplicate apoi celelalte straturi componente ale unei celule
PV. Culoarea lor este în general albastru uniform. Avantajul princi pal al acestui tip de celule este

24
randamentul lor foarte bun  17%. Dezavantajele constau în costul ridicat de producție și
randament scăzut în cazul unei slabe iluminări. ”
Celule cu siliciu policristalin
În timpul cristalizării se formează mai multe cr istale. Decuparea în fâșii conduce la
realizarea de celule compuse din mai multe cristale. Acestea sunt de asemenea albastre, dar se pot
distinge diversele motive formate în urma cristalizării. Avantajele acestei tehnologii sunt:
randament bun al celulelor  13% , preț de producție mai scăzut. Dezavantaje: randament scăzut
în cazul unei slabe iluminări.
Celulele cu siliciu policristalin sunt cele mai utilizate la nivel industrial, acestea avand cel
mai bun raport calitate -pret.
Celule cu siliciu în stare amorfă
Acest tip de celule nu este cristalizat, ci se deoun pe o foaie de sticla. Culoarea acestora au
o tenta de gri. Avantajul cel mai important consta in faptul ca au un randament bun in cazul unei
iluminari slabe si costul scaut de productie. Dezavan tajul primordial consta in degradarea
materialului intr -un timp scurt de functionare.

Figura 2. 15 Celule cu siliciu (monocristalin, policristalin și amorf)
Celule tandem
Celulele tandem se realizează prin asocierea tipurilor de celule monocristalin, pol icristalin
si amorfa sub formă de straturi. Această combinație conduce la absorbirea unui spectru mai larg al
radiației electromagnetice pentru producerea de energie electrică. Costul de producție în acest caz
este evident mai ridicat.
Celule cu film subț ire
Acest tip dee celule este foarte des utilizat din pricina costurilor scazute de fabricatie,
greutatii reduse a panourilor si a flexibilitatii lor. Celulele cu film subtire reduc cantitatile de
material folosite la producerea celulei PV.

25
Celule din po limeri
Acest tip de celule se fabrică din polimeri organici și reprezintă una dintre cele mai noi
tehnologii PV. Celulele sunt în general realizate în film (10 nm) din polifenilen -vinil și fulerene
de carbon.
2.4.4. Caracteristici energetice ale celulelor fotovoltaice

Randamentul unei celule PV este definit ca raportul dintre puterea electrică furnizată la
bornele sale și puterea radiației incidente:
ɳ=𝑃𝑒
𝑃𝑖 (1.1)

Puterea electrică disponibilă la bornele unei celule PV varia ză în funcție de: intensitatea
radiației solare, temperatura celulei, unghiul de incidență al razelor solare, caracteristicile constructive
ale celulei și condițiile meteorologice (temperatură ambiantă, viteza vântului etc.)

Tabel 2.3 Randamentul celulel or PV și domeniul lor de aplicabilitate

26
2.4.5. Utilitatea panourilor fotovoltaice

2.4.5.1. Sistem fotovoltaic pentru apa calda menajera
Sistemul solar termal folosește tuburi vidate echipate cu sondă termică din cupru
carerealizează un transfer termic rapid șifuncțione ază la presiunea rețelei apei.

Figura 2.16 Sistem fotovoltaic pentru apa menajera

2.4.5.2. Semafor fotovoltaic
Echipamentul se poate utiliza pentru semnalizariluminoase intermitente (semafor -galben
intermitent) sau continue .
Poate opera în două regimuri de lu cru: pemanent sau numai noaptea

Figura 2.17 Semafor fotovoltaic

27
2.4.5.3. Stalp fotovoltaic pentru iluminat
Sistemul de iluminat stradal poate fi realizat în 2 moduri:
• Primul, prin folosirea unei centrale fotovoltaice care va fi miezul sistemului și care va ali menta
stâlpul.
• A doua opțiune este de a folosi un sistem de iluminare

Figura 2. 18 Stalp fotovoltaic pentru iluminat

2.4.5.4. Alimentarea masinilor electrice cu energie obținută din energia solară

Figura 2.19 Sistem de alimentare automobile electrice

28
Capitol ul III – Documentarea referitor la panourile Tego Solar

„Sistemul fotovoltaic integrat GENERAL SOLAR PV reprezintă un sistem complet cu
dublă funcționalitate ce îmbină componenta de producere a energiei electrice cu cea de
impermeabilizare a suprafeței s uport pe care este așezat. Panourile fotovoltaice flexibile înglobate
în acest sistem se așează în aderență totală (prin lipire) pe suparafața impermeabilizată în prealabil
prin utilizarea celeilalte componente a sistemului – membrana hidroizolantă PHOENIX SOLAR,
de tip APAO (flexibilitate -35°) cu rezistență ridicată la îmbătrânire prin acțiunea factorilor externi
(radiație UV, variații de temperatură).

1. Avantajele soluției GENERAL SOL AR PV

• dublă utilitate: sistem de hidroizolație și producere a energiei electrice din surse
regenerabile nepoluante;
• productivitate anuală superioară panourilor fotovoltaice clasice mono sau policristaline
(kWh produși / kWp instalați), în aceleași condiții de orientare;
• nu necesită orientare specifică, așa cum trebuie real izată în cazul modulelor clasice;
• greutate redusă – nu apare pericolul supraîncărcării structurii de rezistență;
• flexibilitate – permite aplicarea cu ușurință pe suprafețe cu orice tip de geometrie înlăturând
necesitatea montării unor structuri suport co mplicate și cu greutate mare;
• nu necesită perforarea suprafețelor pentru montarea unor sisteme de prindere – nu
deteriorează și nu afectează în nici un fel integritatea învelișului hidroizolant;
• perfectă integrare arhitecturală;
• rezistență la șocuri mec anice (incasabil – rezistă la grinidină cu viteza de impact de 27 m/s;
pentru comparație, țigla se sparge la o viteză de impact de 17 m/s);
• protecție implicită a membranei hidroizolante de acțiunea radiației solare;
• pierderi minime de performanță odată c u creșterea temperaturii – un avantaj net chiar și
față de panourile clasice ventilate, în special în perioadele și zonele cu temperaturi ridicate;
• modulele cu Si amorf produc energie chiar și în condiții de luminozitate scăzută, radiație
limitată sau ref lectată (dimineața, seara și în zilele cu nebulozitate accentuată când aceste
condiții pot însuma până la 35% din valoarea radiației incidente);
• strat superficial special, teflonat, antiaderent, cu autocurățire, rezistent la zgâriere, fără
reflexie (poate fi instalat chiar și în apropierea unor obiective speciale: aeroporturi etc.);
• numărul mare de diode by -pass (diodă by -pass pe fiecare celulă) permite excluderea din
circuit a oricărei celule deteriorate fără a influența semnificativ performanța generală a
modulului; prin comparație, în condiții similare, performanțele panourilor clasice scad
drastic, la apariția unor astfel de incidente, din cauza numărului redus de diode by -pass;
• protecție antifurt – modulele flexibile aderă excelent la membrana hidroi zolantă făcând
imposibilă dezlipirea lor;”

29
2. Studierea zonei de amplasare

Coordonatele si orientarea cladirii sunt urmatoarele:
➢ Locatie: Municipiul Pitesti;
➢ Coordonate geografice:
• 44°51’19.3”N;
• 24°52’51.8”E;
➢ Suprafata montaj: acoperis laborator;
➢ Inclinatia suprafetei de montaj: 0 °;
➢ Orientare suprafata montaj: 20°SSE;

Figura 3.1 Stabilirea locatiei

30

Figura 3.2 Ziua cea mai lunga 21 IULIE 2017

Figura 3.3 Ziua cea mai scurta 22 DECEMBRIE 2017
Cele doua figuri de mai sus Figura 3.2 si Figura 3.3 reprezinta traiectoria solara la solstiriu
de vara si iarna.
Au fost stabilite dimensiunile suprafetei unde vor fi montate panou rile conform figurii de
mai jos (Figura 3.4):
➢ Latime: 10m;
➢ Lungime: 14m;
➢ Suprafata totala: 140m2;
➢ Suprafata disponibila pentru montarea panourilor: 117m2;

31

Figura 3.4 Suprafata disponibila de montare panouri

3. Oferte furnizori panouri fotovoltaice

In urma discutiilor cu reprezentantii companiilor de pa nouri fotovoltaice au fost prez entate
diferite oferte ale acestora conform Tabel:

Denumiere
ofertant Material Pret ofertat Suma
totala Clasament

S.C. YOHO PLAY
S.R.L Panouri
fotovoltaice
Ascent Solar
Wave Sol 45 Wp
335.00 lei/buc

43.421.00 lei

2 Invertor on -grid
Froniusn Primo
5249.00 lei/buc
Charger
controller VE
Blue Solar MPPT
150/85
9112.00 lei /buc

32
Materiale montaj
si punere in
fuctiune
920.00 lei/buc
Manopera de
montaj si punere
in functiune
Gratuit

S.C ACAPULCO
IZOCONSTRUCT
S.R.L Module
fotovoltaice –
General Solar
136 819.00 lei /buc

36292.00 lei

1 Modul
fotovoltaic
TEGOSOLAR
PVL 68 810.00 lei/buc
Inbertor on -grid
FRONIUS
PRIMO 7437.50 lei/buc
Charger
controller VE
Blue Solar MPPT
150/85 3982.50 lei/buc
Tabel 3.1 Oferte companii PV

Pentru suprafata aleasa cu dimensiunile de 1400 x 1000 sunt necesare urmatoarele
materiale:
➢ Refacere impermeabilitate: General primer (cutie 20 litri) = 35 Euro/cutie = 4 cutii
➢ Module fotovoltaice General Solar = 27 buc x 180 Euro/modul
➢ Charge controller VE BlueSolar MPPT 4850/4 8V = 1 buc x 1370 Euro/buc
➢ Invertor off -grid = 1 buc x 2932 Euro/buc
➢ Sistem de monitorizare online = 1 buc x 720 Euro/buc
➢ Controller monitorizare baterii = 1 buc x 250 Euro/buc

Mai jos in figura 3.5 se poate vedea oferta trimisa de catre firma “General M embrane:

33

Figura 3.5 Ofetă Tego Solar

34
4. Date generale despre panourile Tego Solar

„Modul fotovoltaic Tego Solar este cu adevărat o „țiglă fotovoltaică”, născută din parteneriatul
dintre Tegola Canadese și United Solar Ovonic LLC.
Tegola Canadese este primul și unicul producător în UE de șindrile bituminoase complet
integrate cu module fotovoltaice. Aceste șindirle se integrează impecabil pe orice acoperiș,
combinând perfect funcția de protecție și impermeabilizare cu cea de producere de energie.
Solar LLC Unit Ovonic este un lider mondial în domeniul tehnologiilor de tip film subțire
triplă joncțiune fotovoltaice, garantând calitatea și fiabilitatea.
Factorii decisivi care influențează performanța modulelor fotovoltaice sunt nivelul de radiație
solară, temperatura de lucru, gradul de poluare, spectrul solar, unghiul de incidență al razelor solare
pe suprafața modulelor.
Modulele fotovoltaice Tego Solar sunt realizate cu siliciu amorf în triplă joncțiune depus prin
laminare și produc cu 10 până la 2 0% mai multă energie decât panourile fotovoltaice cu siliciu mono
sau poli cristalin uzual întâlnite pe piață.” [4]

Figura 3. 6 Sectiune prin sistemul General Solar PV

35
„O celulă solară este alcătuită din două sau mai multe straturi de material semico nductor, cel
mai întâlnit fiind siliciul . Aceste straturi au o grosime cuprinsă între 0,001 și 0,2 mm și sunt dopate
cu anumite elemente chimice pentru a forma joncțiuni „p” și „n”. Această structură e similară cu a
unei diode. Când stratul de siliciu este expus la lumină se va produce o „agitație” a electronilor din
material și va fi generat un curent electric (figura 26).” [5]

„Modulele cu film subțire (thin film) sunt create prin depunerea unui strat subțire de
semiconductor peste o suprafață omogenă n etedă (sticlă, metal sau chiar și plastic flexibil). Procesul
de depunere conferă modulelor cu film subțire un aspect negru mat. Chiar dacă modulele cu film
subțire au o eficiență mai redusă decât celulele cristaline, producția acestora necesită mai puțin
material semiconductor ducând la un preț mai redus pe metru pătrat. Produsele bazate pe tehnologia
cu film subțire se pot utiliza pentru fațadele clădirilor industriale, pentru acoperișuri sau pentru soluții
unde este necesar să fie acoperită o suprafață m are.” [6]

5. Materiale auxiliare pentru funcționarea panourilor Tego Solar

5.1. Invertoare

„Invertoarele pentru panouri fotovoltaice sunt echipamente ale sistemelor de producere a
energiei electrice, din surse regenerabile, care au rolul de a transforma energi a solară oferită de
colectorele solare în curentul necesar aplicațiilor electrice. Invertoarele pentru panouri fotovoltaice
pot modifica tensiunea curentului, pentru ca aceasta să poată fi utilizată într -o gamă variată de
dispozitive electronice. Invertoar ele mai sunt numite și "motoarele sistemelor fotovoltaice", tocmai
datorită faptului că fără ele, energia captată de panourile fotovoltaice de la soare, nu ar putea fi
transformată în energie electrică, necesară pentru punerea în funcțiune a aparatelor ele ctrice.” [7]

„Invertorul on -grid (figura 27) este o construcție mai specială și are particularitatea de a
monitoriza în permanență atât puterea panourilor cât și puterea absorbită de consumatori. În acest
mod, ajustează producția panourilor la nivelul pe care îl cer consumatorii.” [8]

36

Figur a 3.7 Invertor on -grid

5.2. Controller

„Controller -ul este un convertor care optimizează perfect transferul de energie între aria
de panouri solare fotovoltatice și bateria de acumulatori, rețeaua națională sau pom pele solare de
curent continuu.

Figura 3.8 Controller

Un controller determină precis punctul de putere maximă care este diferit în aproape toate
situațile. În condiții de temperatură foarte scăzută un panou solar de 120 W este capabil să ofere
mai mu lt de 130 W putere, pentru că în măsura în care temperatura merge în jos puterea
întotdeauna crește.
Controller -ul de încărcare este esențial în următoarele condiții:

37
 Perioada de iarnă și/sau cer cu nori și ploaie – când este necesară întodeauna o puter e
suplimentară.
 Vreme rece – panourile solare funcționează mai bine la temperaturi scăzute, dar fără un
controller se pierde puterea electrică generată suplimentar. Temperaturile scăzute se
regăsesc în perioada de iarnă, când numărul de ore cu soare este mic și este necesară toată
energia pentru a reîncărca acumulatorii.
 Când bateria este foarte descărcată – cu cât este mai scăzută tensiunea pe acumulatori, cu
atât mai mult un controler introduce un curent mai mare.” [9]
5.3. Acumulatori

„Sistemele fotovol taice, eoliene sau hibride independente necesită dispozitive speciale
pentru stocarea energiei pentru a fi utilizată atunci când generatorul nu produce sau produce sub
nivelul consumului. Cele mai la îndemână dispozitive de stocare a energiei sunt bateriil e de
acumulatori, care au rolul de a înmagazina energia electrică produsă atunci când sursa de energie
a generatorului (radiația solară, viteza vântul) este disponibilă și de a o reda pentru a fi utilizată pe
timpul nopții sau atunci când viteza vântului e ste sub limita de funcționare a turbinelor eoliene.
Bateriile de acumulatori pentru sisteme fotovoltaice, eoliene sau hibride sunt de construcție
specială, fără întreținere și suportă un număr mare de cicluri de încărcare -descărcare.
Cele mai utilizate t ipuri de baterii de acumulatori în sistemele fotovoltaice, eoliene sau
hibride independente sunt bateriile plumb -acid. Mai nou au fost dezvoltate baterii cu Li -Ion și
nichel – cadmiu (Ni -Cd) pentru capacități mari, dar prețurile lor sunt deocamdată destul de mari și
algoritmii controlerelor de încărcare ai invertoarelor de baterii nu sunt verificați suficient.
Bateriile plumb -acid continuă să reprezinte principala opțiune pentru stocarea energiei,
având avantajul prețului și al disponibilității, pe lângă faptul că pot elibera o cantitate foarte mare
de energie într -un interval foarte scurt de timp, putând suporta curenți foarte mari. Bateriile plumb –
acid utilizate în sistemele fotovoltaice, eoliene sau hibride sunt încapsulate și nu necesită
completare cu apă și întreținere, supapa regulatoare realizând recombinarea oxigenului și a
hidrogenului rezultați în urma reacțiilor chimice de la nivelul anodului și catodului.
Temperatura optimă de funcționare a unei baterii de acumulatori acid -plumb este 20°C –
5°C și influențează direct durata de viață a bateriei. În cazul în care bateriile de acumulatori
funcționează la temperaturi superioare acestui domeniu, durata de serviciu se reduce drastic, iar la
temperaturi inferioare se reduce capacitatea. În afara inter valului optim de temperatură este
necesară de asemenea, compensarea tensiunii de încărcare cu temperatura. Curentul de încărcare
al unei baterii de acumulatori trebuie să se încadreze în domeniul 10% până la 20% din capacitatea
ei nominală.” [10]

38
6. Princ ipiul de funcționare

Efectul fotoelectric a fost descoperit in anul 1839, de catre fizicianul A. Becquerel. Acest
efect bazandu -se pe 3 fenomenele fizice:
 Absorbția luminii de către material;
 Transferul energie de la fotoni la sarcinile electrice;
 Colec tarea sarcinilor.

6.1. Absorbția luminii

Lumina, ce are în componența sa albastru, verde și roșu din spectrul luminii solare, este
absorbită de diferitele straturi ale panourilor fotovoltaice și transformată în energie electrică.
Fotonii, de fapt, compu n lumina și pot penetra anumite materiale, sau chiar să le traverseze.
În general, o rază de lumină care atinge suprafața unui mediu, poate suporta trei fenomene
optice:
 Reflexia : lumina este "întoarsă" de către suprafață;
 Transmisia : lumina traversează obiectul;
 Absorbția : lumina penetrează obiectul și nu îl mai părăsește, energia fiind restituită într -o
altă formă.
Într-un material fotoelectric, o parte a energiei fluxului luminos va fi restituită sub formă
de energie electrică. Trebuie deci, ca mat erialul să aibă capacitatea de a absorbi lumina vizibilă,
aceasta fiind ceea ce se dorește a se converti: lumina solară sau a altor surse artificiale.
6.2. Transferul energie de la fotoni la sarcinile electrice (Efectul fotovoltaic )

Efectul fotovoltaic constă în apariția unei tensiuni electromotoare într -un semiconductor
luminat. Interacțiunea dintre un solid și undele electromagnetice determină, printre alte fenomene,
absorbția radiației incidente. În cazul semiconductorilor mecanismele absorbției constau în
tranziția unui electron din banda de valență în banda de conducție (în urma absorbției unui foton).
În consecință, numărul purtătorilor de sarcină liberi crește, ceea ce determină creșterea
conductivității electrice, fenomen numit fotoconductibilitate ( sau efect fotoelectric intern).
Generarea perechilor electron -gol sub secțiunea luminii este o condiție necesară pentru producerea
efectului fotovoltaic, dar nu și suficientă. Noii purtători de sarcină trebuie să se redistribuie,
determinând apariția unei diferențe de potențial între suprafața iluminată și cea neiluminată.

39

Redistribuirea poate fi determinată de:

 generarea neuniformă a purtătorilor de sarcină într -un semiconductor omogen (efectel
Dember);
 un câmp intern local din semiconductor care poate fi realizat prin doparea diferită a
semiconductorului (joncțiune p -n);
 un gradient al timpului de viață al purtătorilor de sarcină;
 prezența unui câmp magnetic (efe ctul fotoelectromagnetic).

6.3. Colectarea sarcinilor

Pentru ca sarcinile eliberate prin iluminare să genereze energie, trebuie ca acestea să
circule. Trebuie deci, extrase din materialul semiconductor și creat un circuit electric. Această
extracție a sarcinilor se realizează prin intermediul unei joncțiuni create special în semiconducto r.
Scopul este de a crea un câmp electric în interiorul materialului, care va antrena sarcinile negative
într-un sens, iar pe cele pozitive în celălalt sens. Aceasta se realizează prin doparea
semiconductorului (exemplu doparea n și p).
Structura celulel or solare se realizează în așa mod încât să absoarbă cât mai multă lumină
și să apară cât mai multe sarcini n joncțiune. Pentru aceasta electrodul de suprafață trebuie să fie
transparent, contactele la acest strat să fie pe cât posibil de subțiri, pe supra față se va aplica un strat
antireflectorizant pentru a micșora gradul de reflexie a luminii incidente. Acestui strat
antireflectorizant i se atribuie culoare negru -albăstruie a celulelor solare care fără aceasta ar avea
o culoare gri -argintie.
Grosimea s tratului influențează culoarea celulei (culoarea de interferență). Grosimea
stratului trebuie să fie cât se poate de uniformă, deoarece abateri de câțiva nanometri măresc gradul
de reflexie. Celulele își datorează culoarea albastră realizării unei grosimi ce corespunde lungimii
de undă a culorii roșii, culorea cea mai bine absorbită de siliciu. În principiu însă, în acest mod se
pot realiza celule roșii, galbene, sau verzi la cerințe arhitectonice deosebite, dar vor avea un
randament mai slab. În cazul nitr atului de siliciu și a bioxidului de siliciu stratul antireflectorizant
mai are și un rol de a reduce viteza de recombinare superficială. Razele solare, fotonii, mișcă
surplusul de electroni, care sunt captați și conduși către circuitul exterior.” [11]
Fiecare modul fotovoltaic este legat de celelalte cu legături prevăzute cu diode by -pass
lucru care asigură funcționarea sistemului la randament ridicat chiar și în cazul deteriorării
accidentale a unei celule.
Suprafața modulelor fotovoltaice este acoperită cu polimeri cu durabilitate mare care
asigură capacitatea de autocurățire sub influența ploii, elimină efectul de reflexie și mărește durata
de exploatare. Modulele fotovoltaice Tego Solar sunt pedonabile și nu necesită întreținere specială

40
fiind acoperit la suprafață cu un film de teflon capabil de auto -curățare la ploi. Produsul este
rezistent la grindină.
Modulele fotovoltaice Tego Solar prezintă unul dintre cele mai mari rate de randament
existente pe piață (kwp/kwh) fiind cu 15 -20% mai eficiente decâ t panourile fotovoltaice uzual
întâlnite pe piață.” [12]

6.4. Sistemul de prindere al panourilor

„Structurile panourilor fotovoltaice diferă în primul rând în funcție de tipul de acoperiș.
Astfel, există acoperișuri simple, acoperișuri de țiglă, acoperișur i din tablă terase, sau acoperișuri
ce oferă posibilitatea integrării sistemului în acoperiș. Panourile fotovoltaice se fixează pe
acoperișuri sau pe sol cu ajutorul unor sisteme realizate din profile ușoare de aluminiu prevăzute
cu accesorii special adapt ate pentru fiecare situație.

❖ Suporți pentru sisteme fotovoltaice pe acoperișuri de țiglă

Astfel, identificăm structuri de susținere potrivite pentru fiecare situație. Suporții pentru
fixarea sistemelor fotovoltaice pe acoperișuri din țiglă sunt concep uți pentru a putea fi ușor și rapid
de instalat pe structura acoperișului. Cele mai multe acoperișuri de acest gen sunt întâlnite pe case,
în zonele rezidențiale. .

Figura 3. 9 Montarea pe acoperisuri cu tigla

❖ Structuri pentru montarea panourilor fotovol taice pe acoperiș de tablă

Apoi, există și structuri pentru montarea fotovoltaicelor pe acoperișul din tablă. În aceste
cazuri însă, situația se poate complica pentru că aceste tipuri de acoperiș crează de obicei dificultăți
la montare. Tocmai din acest motiv s -au creat elemente de fixare potrivite pentru aceste cazuri.

41
Aceste elemente se pot combina ulterior cu elementele generale de montare a modu lelor
fotovoltaice.

Figura 3.10 Montarea pe acoperisuri cu table pofilata

❖ . Structuri pentru montarea panourilor fotovoltaice pe acoperișuri plane

În cazul în care avem de a face cu acoperișuri plane, de tip terasă, se recomandă utilizarea
structurilor potrivite pentru acest tip de situații. Acest lucru este necesar deoarece ele răspund
cerințelor de în clinare a panourilor fotovoltaice, conform proiectului tehnic. Structurile pentru 43
panouri fotovoltaice de acest gen se pot folosi atât pe halele industriale cu unghi foarte mic de
înclinare, cât și în scop rezidențial, pe terasele plate sau î nclinate al e locuințelor .

Figura 3.11 Montare pe acoperisuri plane

❖ Sisteme de montaj pentru integrarea panourilor fotovoltaice pe acoperișuri plane
Majoritatea celor ce își instalează panouri fotovoltaice preferă, dacă este posibil, integrarea
modulelor fotovol taice în structura acoperișului, datorită esteticii rezultatului final, adică un

42
acoperiș solar atractiv, atât din punct de vedere estetic, cât și din punct de vedere al energiei
regenerabile produse .” [13]

Figura 3.12 Panouri integrate pe acoperisuri pl ane

43

Capitolul IV – Sistem de monitorizare surse de energie regenerabila

Sistemul de monitorizare al surselor de energie regenerabila a fost facut in programul Citect
SCADA.
Au fost proiectate doua surse de energie eoliana si fotovo ltaica, cu ajutorul componentelor
principale
SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) – este un sistem bazat pe calculator
avand rolul de comanda si monitorizare a proceselor tehnologice.
Un sistem SCADA este alcatuit din doua componente hardware p rincipale:

 Server
 Client

Realizarea unei aplicatii SCADA presupune o serie de pasi cum ar fi:

 identificarea si setarea corespunzatoare a elementelor pentru achizitia de date precum si a
echipamenelor pentru comanda si controlul procesului monitoriza t.
 crearea unui nou proiect
 definirea si setarea tag -urilor
 realizarea paginilor grafice pentru mimarea procesului monitorizat
 scrierea de functii si setarea corespunzatoare a elementelor grafice din paginile grafice
pentru realizarea mimarii procesului.
 stabilirea utilizatorilor aplicatiei si setarea drepturilor acestora.
 testarea si rularea aplicatiei

Aplicatiile SCADA se bazeaza pe stabilirea si utilizarea TAG -urilor. Tag -urile sunt interfata
intre utilizator si procesul monitorizat. Exista mai mult e tipuri de variabile tag.
 Variabile tag – sunt variabilele care au legatura directa cu procesul, fiind modificate direct
de sistemul de achizitie si control si totodata la acestea are acces si aplicatia SCADA
 Variabile tag locale – necesare dezvoltarii ap licatiei SCADA
 Variabile tag de tip trends – necesare pentru trasarea graficelor marimilor achizitionate din
process

❖ Functiile sistemelor SCADA

44
 Supravegherea si controlul
 Alarmarea
 Realizarea listelor de evenimente
 Analiza post avarie – trending

1. Proiect are-simulare CitecSCADA

Realizarea unei aplicatii SCADA presupune o serie de pasi cum ar fi:
• identificarea si setarea corespunzatoare a elementelor pentru achizitia de date precum si a
echipamenelor pentru comanda si controlul procesului monitorizat.
• crearea unui nou proiect
• definirea si setarea tag -urilor
• realizarea paginilor grafice pentru mimarea procesului monitorizat
• scrierea de functii si setarea corespunzatoare a elementelor grafice din paginile grafice
pentru realizarea mimarii procesului.
• stabilirea utilizatorilor aplicatiei si setarea drepturilor acestora.
• testarea si rularea aplicatiei

1.1. Crearea unui nou proict

Din Citect Explorer -> File -> New Project, deschidem un nou proiect intitulat “Energie
regenerabila”

Figura 4.1. Crearea noului proiect

45

În continuare se parcurg următorii pași:

 în caseta Name se tastează numele noului proiect – “Paun_Florina”;
 în caseta Description se tastează un text explicativ – “Disertatie“;
 pentru stocarea proiectului fie se păstrează locația implicită, fie din Browse în caseta
Location se introduce o nouă locație;
 se recomandă să se marcheze opțiunea de realizare a unui proiect care se bazează pe
proiectul de start;
 stabilirea tipului de proiect în caseta Project ;
 se apasă butonul OK

Figura 4.1 Denumirea proiectului

46
1.2.Inițializarea proiectului

În continuarea finalizării proiectului este necesar să se configureze mediul de lucru selectând: 26
 un cluster;
 un server de rețea;
 un server de definiții pentru se rvicii de:
 alarme;
 rapoarte;
 trenduri;
 I / O.

Prin intermediul acestor componente se pot realiza interfețe grafice, alarme, trenduri, etc.
1.3. Configurare clustere

Configurarea clusterelor de comunicare definind serverul unde se execută procesele
(Intrările/Ieșirile de comunicare, jurnalele de date, alarmele, etc). Un sistem CitectSCADA trebuie
să aibă definit cel puțin un cluster asociat cu adresele de Rețea și Server.
Din partea stângă a lui Citect Explorer se selectează proiectul "prima lecție" ș i apoi
Communications (figura 2.6).
Din Citect Explorer -> Paun_Florina -> Communications -> Clusters , definesc un cluster
de comunicare numit "Cluster1".
Figura 4. 2 Accesare comunicare pentru crearea clusterului

47
Figura 4.3 Accesare Cluster

Figura 4.5 Denumire cluster
Din Citect Project Editor -> Servers -> Network Address, definesc adresa .TCP/IP
127.0.0.1 numita: "Florina_adr". Adresa " Florina_adr " fiind adresa TCP/IT a sistemului de
achizitie date care echipeaza sitemul de alimentare, fiind inclus in schema electrica de alimentare.

48

Figura 4.6 Denumire adresa
Vor fi configurate in continuare facilitatile de "Alarmare", "T rending" si "Report" astfel:
Din Citect Project Editor -> Server s -> Alarm Server

Figura 4.7 Cale accesare si denumire Alarm Server
Din Citect Project Editor -> Servers -> Trend Server

49

Figura 4.8 Cale accesare si denumire Trend Servers

Din Citect Project Editor -> Servers -> I/O Server

50
Figura 4.9 Cale a ccesare si denumire I/O Servers
Din Citect Explorer -> Paun_Florina -> Communications -> Express I/O Device Setup ->
Next ->Use an existing I/O -> Disk I/O Device ->Citect generic Protocol ->Automatic reefresh of
tags -> Finish

Figura 4.10 Accesare Express I/O Servers

Figura 4.11 Pasul 1 instalare I/O Servers

51

Figura 4.12 Pasul 2 instalare I/O Servers

Figura 4.13 Pasul 3 instalare I/O Servers

52

Figura 4.14 Pasul 4 instalare I/O Servers

Figura 4.15 Pasul 5 instalare I/O Servers

53

Figura 4.16 Pasul 6 instalare I/O Servers
1.4. Configurarea securității (Administratorilor)

Activitatea din cadrul HMI -ului poate fi controlată prin autentificarea unui utilizator.
Funcția Roles denumită “Administrator”, este activată automat la inițializarea unui nou pro iect.
Administratorul existent este conectat la grupul Administrator al Windowss -ului de pe calculatorul
pe care este instalat.

Modificarea acestei funcții se realizează astfel:
❖ se face click pe Project Editor Meniu ;
❖ se face click pe System ;
❖ se face c lick pe Roles (figura 4.17).

54

Figura 4.17 Selectarea unui nou Roles

2. Descrierea constructiei schemei

2.1. Crearea paginii de lucru

Crearea unei noi pagini se face parcurgand urmatorii pasi:
1. Citec explorer>>Paun_Florina>>Grafics>>Pages>>Create a new page

55

Figura. 4.18 Cale creare pagina noua

2. Create a new page>> Use Template>>Template normal>>xp_style>>OK

56

Figura 4.19 Alegere stil pagina

Figura 4.20 Salvare si denumire pagina

57
Capitolul V – Concluzii generale

Deși sunt mult studiate si implem entate, panourile fotovoltaice prezintă încă aspecte ce
merită să fie luate în considerare. În această lucrare am încercat să aduc contribuții la creșterea
productivității lor energetice. Pentru a realiza acest lucru le -am studiat funcționarea din punct de
vedere electric și transferul termic prin radiație, conducție și convecție ce are loc la nivelul lor, în
vederea recuperării energiei termice.
Există și în prezent conceptia greșită privind tehnologia fotovoltaică, în sensul că sistemele
fotovoltaice funcționează numai la lumină solară intensă și că tehnologia de fabricație este prea
sofisticată și mult prea scumpă comparativ cu sistemele electrice clasice.
Totuși, gradul tot mai mare de utilizare demonstrează că există o serie de caracteristici ale
sistemelor fotovoltaice care le face să se impună:
❖ există locuri unde sistemele fotovoltaice reprezintă cea mai simplă și ieftină opțiune pentru
alimentarea cu energie electrică;
❖ există o largă varietate de produse dezvoltate pentru utilizarea sistemelor fotov oltaice;

• Energia solara este cea mai curata sursa de energie regenerabila.
• Este practic inepuizabila, si reprezinta baza majoritatii proceselor naturale de pe Pamant.
-tabel calcule M.Cicerone

1. Avantajele și dezavantajele folosirii panourilor Tego S olar

1.1.Avantaje

 Rază largă de utilizare: poate fi orientat Est/Sud/Vest și cu o înclinație optimă între 5 grade
și 60 grade. Poziționare în afara acestui interval asigură un randament de ridicat de 93%,
putând fi productiv și în poziționări de fațadă (90 g rade);
 Tegosolar poate produce energie în condiții de eficiență, chiar și la temperaturi maxime
ridicate de până la 85 grade C;
 Tegosolar funcționează la lumină directă solară, dar și la lumină difuză. Modulele
valorifică un spectru radiant solar larg da torită tehnologiei “triplă joncțiune” cu trei straturi
de celule fin aplicate (celule roșii, verzi și albastre). Din acest motiv, modulele Tegosolar
produc energie la 60 -65% din capacitatea maximă, chiar în zilele de iarnă, complet
înnorate. De asemenea, a u capacitatea de a lucra într -un interval orar extrem de larg în
cursul unei zile indiferent de condițiile de însorire;

58
 Modulele Tegosolar au masă redusă – 12 kg/mp și nu implică modificări legate de
încărcarea la vânt și zăpadă;

 Fiind flexibile și avân d o grosime de aproximativ 6 mm modulele fotovoltaice Tegosolar
se pot aplica prin fixare mecanică sau prin vulcanizare, pe suprafețe plane sau curbe
asigurând o perfectă impermeabilizare;
 Fiecare modul fotovoltaic este legat de celelalte cu legături prev ăzute cu diode by -pass,
lucru care asigură funcționarea sistemului la randament ridicat chiar și în cazul deteriorării
accidentale a unei celule;
 Suprafața modulelor fotovoltaice este acoperită cu polimeri cu durabilitate mare care
asigură capacitatea de autocurățire sub influența ploii, elimină efectul de reflexie și mărește
durata de exploatare. Modulele fotovoltaice Tegosolar sunt pedonabile și nu necesită
întreținere specială, fiind acoperite la suprafață cu un film de teflon capabil de auto -curățare
la ploi. Produsul este rezistent la grindină;
 Modulele fotovoltaice Tegosolar prezintă unul dintre cele mai mari rate de randament
existente pe piață (kwp/kwh) fiind cu 15 -20% mai eficiente decât panourile fotovoltaice
uzual întâlnite pe piață. [14]

1.2. Dezavantaje

„Printre dezavantaje amintim faptul că panoul fotovoltaic TegoSolar, nu este prietenoas cu
mediul înconjurător, atât în faza de producție, cât și după încheierea duratei de viață, find greu de
reciclat ulterior și de asemenea, nu asigură venti lația între acoperiș.” [15]
„Un alt dezavantaj al modulelor Tego Solar este faptul că sunt o învelitoare plată și nu au
volum. Din această cauză sunt mai puțin atrăgatoare, din punct de vedere esthetic, și uneori arhitecții
le ocolesc, deoarece există ris cul apariției unor mici denivelari în timp, mai ales în zonele cu fluctuații
mari de temperatură. Tocmai din acest motiv este un material recomandat îndeosebi caselor din regiuni
cu un climat temperat, mai rezistent la temperaturi scăzute, decât la cele di n extrema superioară. De
asemenea, ele necesită și o atenție deosebită la depozitare, fiind necesar să se evite locurile umede și
pline de praf.
În ceea ce privește sistemul de montare, modulele General Solar PV pot fi prevazute cu
"adeziv", un sistem pe rformant de lipire, ce prezintă o aderență mai mare și pot fi montate la
temperaturi mai scăzute. Și aici, ca la orice alt material de construcții, montajul este extrem de
important, deoarece muncitorii care se ocupă de montare depozitează panourile în pra f sau în rouă,
dimineața, iar partea aderentă a acestora se degradează.” [16]
Tot din punct de vedere al montajului, pe suprafețe care nu sunt perfect plane, adică prezintă
denivelări, pot apărea în timp dezlipirea modulului (figura 5.1 ).

59

Figura 5.1 Mod ul TegoSolar dezlipit

„Tot ca un dezavantaj este și costul de achiziție a acestor panouri, deoarece sunt tehnologii
în curs de dezvoltare și costul lor achiziție este cu 10% mai mare decât cel clasic, iar instalarea lor
poate induce costuri separate de a sigurare a locuinței.” [17]

„O altă abordare implică obținerea de reglementări speciale, atât pentru producători, cât și
pentru furnizori și consumatori, deoarece în momentul de față, acest sistem inovator Tego Solar
prezintă un cost ridicat. Pentru a se întâmpla aceste lucruri, ar trebui să se acorde subvenții, scutiri
de taxe, chiar și recompensarea furnizorilor pentru că distribuie energie curată care duce la
scăderea emisiilor de carbon.
Pe măsură ce, aceste costuri vor scădea, tot mai multe compani i se vor implica în acest
domeniu, intrând, cel mai probabil mai întâi pe piața consumatorilor casnici și pe cea a micilor
oameni de afaceri. Aceștia sunt cei care plătesc la ora actuală electricitatea la prețuri mari și vor fi
încântați să treacă pe alt t ip de alimentare, mai ieftin.” [18]
În concluzie, energia solară tinde să devină din ce în ce mai atractivă și din punct de vedere
economic. Producătorii de componente, furnizorii de utilități și factorii de decizie hotărăsc în acești
ani structura, perfo rmanțele și mărimea acestui sector. Limitările tehnologice fac ca deciziile să fie
dificile, dar oportunitățile, atât pentru profitul companiilor implicate cât și pentru sănătatea
planetei, care are nevoie de o eliberare din dependența de combustibilii fos ili, sunt demne de luat
în seamă.
2. Exemple de aplicații ale acestor panouri

Integrarea în fațadă
„Pornind de la proiectarea pe principii de consum redus de energie și utilizarea
tehnologiilor curate, Atena Metro Mall a fost construit prin îmbinarea acesto r principii rezultând
o clădire cu un climat sănătos interior și consum redus de energie. Panourile solare PV (crystalline
silicon) acoperă o suprafață de 400 mp, pe fațada orientată spre sud, cu un aport de 5% din

60
consumul total de energie. Lucrarea se gă sește pe fațadele orientate spre sud ale centrului
comercial. Puterea la vârf a instalației este de 51kWp, energia furnizată fiind livrată în rețeaua
publică și cumpărată de furnizorul de energie la prețul de 0,39 Euro/kWh. În acord cu estimările
calculate instalația va produce aproximativ 39,9 MWh/an și timpul de recuperare a investiției a
fost estimat la 9 ani. Valoarea estimată a reducerii emisiilor de CO2 este de 23,940 t/an (figura
5.2).
Centrul Comunitar Ludessch din Austria (figura 5.2 ) are o struc tură ecologică, cu acoperiș
fotovoltaic care, în prezent, este cel mai mare sistem fotovoltaic cu celule solare transparente din
întreaga Austrie. Acoperișul masiv (350 m2) încorporează 120 de module de înaltă performanță”.
[19]

Figura 5.2 Centrul commer cial Athens Metro, Grecia

Suprapunerea pe fațadă. Renovarea locuințelor multifamiliale

„La începutul anilor 2000, Municipalitatea Tavros (parte a Zonei Metropolitane a Atenei) a
decis îmbunătățirea eficienței energetice la 2 clădiri -pilot, în regiunea sa. Scopul acestui proiect a fost
de a proiecta și îngloba concepte energetice inovatoare și tehnici solare în blocuri de locuințe sociale.
Acest proiect a fost inclus într -un program al Comisiei Europene, numit Joule -Thermie. Blocul a fost
construit în ju rul anului 1960. Este o clădire de 10 etaje cu o construcție elaborată și încălzire
centralizată. Diferite tehnologii SRE și sisteme pasive au fost aplicate pentru creșterea eficienței
energetice a clădirii. Panourile PV sunt integrate în fațada orientată spre sud a clădirii. Obiectivul
principal a constat în asigurarea energiei electrice necesare iluminatului exterior necesar în zonele
publice și din jurul blocului. Sistemul este de asemenea utilizat și pentru preîncălzirea zonelor
interioare prin disipare a căldurii de la module, în timpul iernii. Puterea totală instalată a sistemului PV
este de 10kW și suprafața acoperită este de aproximativ 100 m 2 (figura 5.2)”.( www.pvtrin.eu –
Instalarea sistemelor fotovoltaice. Aspecte practice pentru instalatori)

61

Figura 5.3 Centrul comunitarLudessch, Austria

Figura 5.4 Renovarea fatadei locuintelor integrand panouri fotovoltaice

62
BIBLIOGRAFIE

[1]. http://ines.solaire.free.fr/solpv/page1.html
[2]. https://www.wikipedia.org
[3]. Caluianu I., "Etude théorique et experimental des phenomènes d'ombrage sur les modules
photovoltaïques, Raport de stagiu profesional, UMR CNRS 6134, Ajaccio, 2008.
[4]. http://www.tegola.ro/tegosolar/
[5]. https://ro.wikipedia.org/wiki/Celul%C4%83_solar%C4%83 )
[6]. http://pvtrin.eu/assets/media/PDF/Publications/Informational%20Material/Installing%20PV –
Practical%20guide/68.pdf
[7]. https://www.esolar.ro/tehnologie -solara -fotovoltaica/invertoare -pentru -panouri –
fotovoltaice.html
[8]. http://ecowindsolar.ro/2016/02/09/3192/
[9]. http://www.ecovolt.ro/ro/support/ce_este_un_controler_solar_mppt.htm
[10]. http://www.tehnosat.ro/Produse/Acumulatori -Solari
[11]. http://document s.tips /p roiect -de-licenta -celula -solara
[12]. http://www .tegola.ro/tegosolar
[13]. http://www.esolar.ro/blog/suporti -de-prind ere-detaliul -care-fac-panourile -fotovoltaice -o-
investitie -de-durata.html
[14]. (http://www.vibor.ro/tegosolar -panou -solar -tegola/ )
[15]. (http://casepractice.ro/sindrila -bituminoasa -pareri -pro-si-contra/)
[16]. (http://jurnalul.ro/timp -liber/casa/invelitori -pentru -acoperis -sindrile -bituminoase -15599.html)
[17]. (http://casepractice.ro/sindrila -bituminoasa -pareri -pro-si-contra/)
[18]. (http://documents.tips/documents/proiect -de-licenta -celula-solara.html)
[19]. www.pvtrin.eu – Instalarea sistemelor fotovoltaice. Aspecte practice pentru i nstalatori

[21]. Dale. E., Tehnologii de valorificare a energiei solare. Aplicații fotovoltaice , note de curs, Univ
din Oradea, 2010;
[20]. https://www.yumpu.com/ro/document/view/14041482/teza -doctorat –
facultatea -de-instalatii -universitatea -tehnica -de-/12

63
Anexa1 Date experimentale

DATA Energia
produsa Unitate de masura
1/11/2016 4.32 KWh
2/11/2016 4.44 KWh
3/11/2016 1.53 KWh
4/11/2016 4.06 KWh
5/11/2016 3.69 KWh
6/11/2016 3.22 KWh
7/11/2016 3.43 KWh
8/11/2016 0.612 KWh
9/11/2016 0.976 KWh
10/11/2016 1.05 KWh
11/11/2016 2.6 KWh
12/11/2016 0.709 KWh
13/11/2016 2.63 KWh
14/11/2016 1.56 KWh
15/11/2016 1.17 KWh
16/11/2016 1.22 KWh
17/11/2016 2.26 KWh
18/11/2016 0.87 KWh
19/11/2016 0.765 KWh
20/11/2016 0.932 KWh
21/11/2016 0.0521 KWh
22/11/2016 0.413 KWh
23/11/2016 1.8 KWh
24/11/2016 1.5 KWh
25/11/2016 0.816 KWh
26/11/2016 0.747 KWh
27/11/2016 1.41 KWh

64
28/11/2016 2.17 KWh
29/11/2016 0.339 KWh
30/11/2016 0.571 KWh
1/12/2016 0.316 KWh
2/12/2016 2.14 KWh
3/12/2016 0.207 KWh
4/12/ 2016 0.191 KWh
5/12/2016 0.309 KWh
6/12/2016 0.155 KWh
7/12/2016 2.02 KWh
8/12/2016 1.29 KWh
9/12/2016 1.87 KWh
10/12/2016 1.66 KWh
11/12/2016 0.502 KWh
12/12/2016 0.853 KWh
13/12/2016 0 KWh
14/12/2016 0.1 KWh
15/12/2016 0.346 KWh
16/12/2016 1.2 KWh
17/12/2016 2.05 KWh
18/12/2016 0.386 KWh