Studiu privind posibilitatea utilizarii energiei regenerabile pentru deservirea unui corp de cladire din UPIT [305484]

[anonimizat] – SISTEME DE CONVERSIE A ENERGIEI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

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

Coordonator științific:

Sef lucrari dr. ing. [anonimizat]: [anonimizat]

2017

CAPITOLUL I – [anonimizat] o cercetare in domeniul energiilor regenerabile prin monitorizarea tehnologiilor moderne 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

Domeniile abordate si tematica generala

"Economia de energie este o [anonimizat], [anonimizat], cauzate de emisia în atmosferă a gazelor cu efect de seră. În anul 1997 a [anonimizat] 2005 și prin care 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 [anonimizat], dintre care făceau parte România.”

[anonimizat] o preocupare intensa in domeniul energiilor neconventionale. [anonimizat], decât o [anonimizat], [anonimizat].

“[anonimizat], prin utilizarea diferitelor tipuri de panouri solare termice. [anonimizat]-am abordat în acest studiu sunt producerea energiei electrice cu ajutorul panourilor fotovoltaice.”

Contextul și obiectivele cercetărilor efectuate

Energiile regenerabile au trei domenii de utilizare:

producția de electricitate;

încălzirea și răcirea;

biocombustibilii pentru transport.

[anonimizat], [anonimizat] o [anonimizat].

Tabel 1.1 [anonimizat]. [anonimizat], precum biomasa (materia organică), [anonimizat].

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. [anonimizat]mului 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 concluzie, creșterea productivității energetice a acestor instalații presupune atât eficientizarea funcționării lor în domeniul electric, cât și studiul fenomenelor termice care au loc.

CAPITOLUL II – Surse de energie regenerabile si neregenerabile

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. Dincolo 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 rezervelor 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 arata 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 calcul: 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 neregenerabile 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 peste 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 dezvoltare echilibrata si durabila a localitatilor in raport cu resursele

Figura 2.1 Tipuri de surse neregenerabile

Surse de energie regenerabile

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 oamenii 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 eoliană 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.

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% microhidrocentrale și 2% voltaic și geotermal.”

Figura 2.2 Tipuri de energii regenerabile

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.

Bioxidul de carbon din atmosferă și apa din sol participă în procesul obținerii glucidelor, care formează „blocurile de construcție” a biomasei. Astfel, energia solară, utilizată la fotosinteză, își păstrează forma chimică în structura biomasei. Dacă ardem efectiv biomasa (extragem energia chimică), atunci oxigenul din atmosferă și carbonul din plante reacționează formand 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

Potentialul Biomasa

Din punct de vedere al potentialului energetic al biomasei, teritoriul Romaniei a fost impartit in opt regiuni si anume:

1. Delta Dunarii

2. Dobrogea

3. Moldova

4. Muntii Carpati

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

Tabel 2.2 Potentialul energetic al biomasei

Figura 2.4 Potentialul energetic al biomasei in romania

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.

Avantajele si dezavantajele energiei eoliene

Avantaje:

Sursa inepuizabila de energie

Emisii zero de substante poluante

Nu implica generarea deseurilor

Turbinele produc energie

Cost redus

Dezavantaje:

Riscul mare de distrugere in cazul furtunilor

Poluarea sonora

Resursa 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.

Figura 2.5 Parcul eolian CEZ

Potentialul eolian al Romaniei

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

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 să 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 temperaturii în interiorul Pământului.

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

Figura 2.10 Centrala electrica geotermala din Rusia

Distributia resurselor geotermale in Romania

Figura 2.11 Harta geotermala a Romaniei

Energia solara

Energia solară reprezintă energia electromagnetică transmisă de soare generată prin fuziune nucleară. Ea stă la baza întregii 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 însumează 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 radiației 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 acestuia.

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 manieră: 10% ultraviolet, 40% spectru vizibil și 50% infraroșu. Spectrul solar este reprezentat în figura 2.1.” [20]

Figura 2.12 – Spectrul radiației solare

La nivelul Pământului, radiația solară se clasifica:

radiația directă – componenta paralelă, provenită 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 trebuie să le parcurgă de-a lungul atmosferei terestre. Înclinarea unei suprafețe, orientată 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

Efectul fotoelectric

Datorită absorbției radiației electromagnetice, în anumite materiale 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 publicate de Lenard în anul 1900 [ 2].

Efectul fotoelectric este un fenomen 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 fotovoltaice au fost construite de către Johann Elster și Hans Geitel, fiind utilizate la măsurarea intensității luminoase.

Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice

În anul 2001, 99% dintre celulele fotovoltaice au fost realizate din siliciu, element chimic 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.), nefiind 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 (bor). 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 obține o joncțiune PN. O celulă fotovoltaică este alcătuită dintr-o joncțiune de acest tip, doi electrozi, o grilă conducătoare și un strat antireflexie .

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 energia 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.

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 etape de purificare chimică, obținându-se siliciul de calitate electronică, sub formă lichidă. Ultima etapă este cea de dopare pentru obținerea materialelor 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 principal al acestui tip de celule este 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 cristale. 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. Dezavantajul 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, policristalin 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 subțire

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.

Celule din polimeri

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.

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= (1.1)

Puterea electrică disponibilă la bornele unei celule PV variază 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 celulelor PV și domeniul lor de aplicabilitate

Utilitatea panourilor fotovoltaice

Sistem fotovoltaic pentru apa calda menajera

Sistemul solar termal folosește tuburi vidate echipate cu sondă termică din cupru carerealizează un transfer termic rapid șifuncționează la presiunea rețelei apei.

Figura 2.16 Sistem fotovoltaic pentru apa menajera

Semafor fotovoltaic

Echipamentul se poate utiliza pentru semnalizariluminoase intermitente (semafor-galben intermitent) sau continue.

Poate opera în două regimuri de lucru: pemanent sau numai noaptea

Figura 2.17 Semafor fotovoltaic

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 alimenta stâlpul.

• A doua opțiune este de a folosi un sistem de iluminare

Figura 2. 18 Stalp fotovoltaic pentru iluminat

Alimentarea masinilor electrice cu energie obținută din energia solară

Figura 2.19 Sistem de alimentare automobile electrice

CAPITOLUL 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 suport 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).

Avantajele soluției GENERAL SOLAR 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 realizată 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 complicate 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 mecanice (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 cu 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 reflectată (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 hidroizolantă făcând imposibilă dezlipirea lor;”

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

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 panourile conform figurii de mai jos (Figura 3.4):

Latime: 10m;

Lungime: 14m;

Suprafata totala: 140m2;

Suprafata disponibila pentru montarea panourilor: 117m2;

Figura 3.4 Suprafata disponibila de montare panouri

Oferte furnizori panouri fotovoltaice

In urma discutiilor cu reprezentantii companiilor de panouri fotovoltaice au fost prezentate diferite oferte ale acestora conform Tabel:

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 4850/48V = 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 Membrane:

Figura 3.5 Ofetă Tego Solar

Date generale despre panourile TegoSolar

„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 20% 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

„O celulă solară este alcătuită din două sau mai multe straturi de material semiconductor, 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 netedă (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 mare.”[6]

Materiale auxiliare pentru funcționarea panourilor Tego Solar

Invertoare

„Invertoarele pentru panouri fotovoltaice sunt echipamente ale sistemelor de producere a energiei electrice, din surse regenerabile, care au rolul de a transforma energia 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. Invertoarele 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 electrice.” [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]

Figura 3.7 Invertor on-grid

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 pompele 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 mult 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:

Perioada de iarnă și/sau cer cu nori și ploaie – când este necesară întodeauna o putere 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]

Acumulatori

„Sistemele fotovoltaice, 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 bateriile 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 este 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 tipuri 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 intervalului 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]

Principiul 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;

Colectarea sarcinilor.

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, compun 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 materialul să aibă capacitatea de a absorbi lumina vizibilă, aceasta fiind ceea ce se dorește a se converti: lumina solară sau a altor surse artificiale.

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.

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 (efectul fotoelectromagnetic).

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 semiconductor. 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 celulelor 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 suprafață 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 stratului 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 nitratului 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 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 decât panourile fotovoltaice uzual întâlnite pe piață.” [12]

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, acoperișuri 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 adaptate 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 concepuți 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 fotovoltaice 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. Aceste elemente se pot combina ulterior cu elementele generale de montare a modulelor 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 înclinare 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 înclinate ale 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 fotovoltaice în structura acoperișului, datorită esteticii rezultatului final, adică un 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 plane

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 fotovoltaica, 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 principale:

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 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

Aplicatiile SCADA se bazeaza pe stabilirea si utilizarea TAG-urilor. Tag-urile sunt interfata intre utilizator si procesul monitorizat. Exista mai multe 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 aplicatiei SCADA

Variabile tag de tip trends – necesare pentru trasarea graficelor marimilor achizitionate din process

Functiile sistemelor SCADA

Supravegherea si controlul

Alarmarea

Realizarea listelor de evenimente

Analiza post avarie – trending

Proiectare-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

Crearea unui nou proict

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

Figura 4.1. Crearea noului proiect

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

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 servicii de:

alarme;

rapoarte;

trenduri;

I / O.

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

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" și 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

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.

Figura 4.6 Denumire adresa

Vor fi configurate in continuare facilitatile de "Alarmare", "Trending" si "Report" astfel: Din Citect Project Editor -> Servers -> Alarm Server

Figura 4.7 Cale accesare si denumire Alarm Server

Din Citect Project Editor -> Servers -> Trend Server

Figura 4.8 Cale accesare si denumire Trend Servers

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

Figura 4.9 Cale accesare 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

Figura 4.12 Pasul 2 instalare I/O Servers

Figura 4.13 Pasul 3 instalare I/O Servers

Figura 4.14 Pasul 4 instalare I/O Servers

Figura 4.15 Pasul 5 instalare I/O Servers

Figura 4.16 Pasul 6 instalare I/O Servers

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 proiect. 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 click pe Roles (figura 4.17).

Figura 4.17 Selectarea unui nou Roles

Descrierea constructiei schemei

Crearea paginii de lucru

Crearea unei noi pagini se face parcurgand urmatorii pasi:

Citec explorer>>Paun_Florina>>Grafics>>Pages>>Create a new page

Figura. 4.18 Cale creare pagina noua

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

Figura 4.19 Alegere stil pagina

Figura 4.20 Salvare si denumire pagina

CAPITOLUL V – Concluzii generale

Deși sunt mult studiate si implementate, 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 fotovoltaice;

• 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

Avantajele și dezavantajele folosirii panourilor Tego Solar

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 grade);

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 datorită 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, au capacitatea de a lucra într-un interval orar extrem de larg în cursul unei zile indiferent de condițiile de însorire;

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

Fiind flexibile și având 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 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 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]

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 ventilația 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 riscul 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 din 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 performant 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 praf 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).

Figura 5.1 Modul 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 asigurare 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 companii 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 tip 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, performanțele 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 fosili, sunt demne de luat în seamă.

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 acestor 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 consumul total de energie. Lucrarea se găsește 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 structură 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 commercial 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 jurul 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 disiparea căldurii de la module, în timpul iernii. Puterea totală instalată a sistemului PV este de 10kW și suprafața acoperită este de aproximativ 100 m2 (figura 5.2)”.( www.pvtrin.eu – Instalarea sistemelor fotovoltaice. Aspecte practice pentru instalatori)

Figura 5.3 Centrul comunitarLudessch, Austria

Figura 5.4 Renovarea fatadei locuintelor integrand panouri fotovoltaice

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://documents.tips /proiect-de-licenta-celula-solara

[12]. http://www.tegola.ro/tegosolar

[13]. http://www.esolar.ro/blog/suporti-de-prindere-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 instalatori

[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

ANEXA1 Date experimentale