Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Cuprins
1. Introducere - Surse de energie
regenerabil.........................................1 1.1. Condiii
energetice actuale care impun utilizarea energiilor
regenerabile..........................................................................................1
1.2. Tipuri de energii
regenerabile.........................................................3
1.3. Demersuri pe plan mondial cu privire la folosirea surselor de
energie
neconvenionale........................................................................4
2. Energia solar. Dispozitive de captare a energiei
solare.......................6 2.1. Ponderea produciei de energie
prin conversia energiei solare n
Romnia................................................................................................8
2.2. Panourile
solare............................................................................11
2.2.1. Fabricarea panoului
solar........................................................11
2.2.2. Verificarea calitii panourilor
solare.......................................12 2.3. Celule
fotovoltaice........................................................................13
2.3.1. Principiu de funcionare al celulelor
fotovoltaice.....................13 2.3.2. Fabricarea celulelor
fotovoltaice.............................................15 2.4.
Caracteristicile celulelor
fotovoltaice.............................................16 2.4.1.
Caracteristicile unui sistem
fotovoltaic....................................21 2.4.2. Utilizarea
panourilor fotovoltaice
...........................................22 3. Proiectare sisteme
solare. Aplicaii ale sistemelor solare....................24 3.1.
Dimensionarea unei instalaii foto-electrice:
factori......................24 3.2. Stocarea energiei
solare...............................................................27
3.3. Aplicaii ale sistemelor
solare........................................................30
3.4. Evoluia sistemelor fotovoltaice in
Romnia..................................34 3.5. Sisteme solare -
preuri, amortizarea investiiilor..........................38 4.
Analiza SWOT a sistemelor ce capteaz energia
solar.......................39 5. Observaii i
concluzii.........................................................................44
Bibliografie..............................................................................................46
1. Introducere - Surse de energie regenerabil.1.1. Condiii
energetice actuale care impun utilizarea energiilor
regenerabileUnul din efectele dezvoltrii tehnologice a ntregii
societi umane, din ultimul secol, este creterea tot mai pronunat a
consumurilor de energie, dar i dependena tot mai
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 1/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
accentuat a omenirii, de consumul combustibililor fosili, n
special produse petroliere, gaze naturale i crbuni. n tabelul 1.1
este prezentat perioada estimat pan la epuizare. Tabelul 1.1.
perioada estimat pan la epuizare. Perioada estimat pn la epuizare
(ani). ASPO 2005 Petrol 45 Gaze naturale 66 Crbune 206 Uraniu 35
100 Analiznd aceste estimri, se observ c timpul extrem de scurt,
rmas pn la epuizarea resurselor existente, cel puin n cazul
petrolului i a gazelor naturale, impune gsirea unor soluii rapide i
eficiente de nlocuire a energiei care se va putea produce pn atunci
cu ajutorul acestor combustibili. Aceste soluii sunt cu att mai
necesare cu ct consumurile de energie ale economiei mondiale sunt n
continu cretere i nu se estimeaz o reducere a acestor consumuri n
viitorul apropiat. Pentru rezolvarea acestei probleme, singura
soluie previzibil este reprezentat de utilizarea energiilor
regenerabile. O alt problem major a producerii energiei din
combustibili convenionali, este reprezentat de nivelul ridicat al
emisiilor de CO2, datorate proceselor de producere a energiei.
Aceste emisii contribuie la accentuarea efectului de ser i la
accelerarea modificrilor climatice conexe acestui fenomen. n
figura. 1.1 este reprezentat diagrama nivelelor acestor emisii.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 2/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Este evident c modificrile climatice din ultimii ani,
caracterizati printr-un nivel crescut al emisiilor de CO2, au
produs mult mai multe pagube dect n perioadele caracterizate de un
nivel mult mai redus al polurii. Chiar dac nu demonstreaz c
emisiile de CO2 sunt responsabile de nivelul ridicat al pagubelor
datorate modificrilor climatice, cele dou grafice sugereaz c este
foarte posibil s existe o corelaie ntre nivelul ridicat al
emisiilor de CO2 i modificrile climatice, cu impact negativ asupra
mediului. Una din cele mai eficiente soluii pentru reducerea
nivelului emisiilor de CO2, l reprezint utilizarea energiilor
regenerabile, caracterizate printr-un nivel extrem de redus al
acestor emisii.
1.2. Tipuri de energii regenerabile
Cele mai utilizate forme de energie regenerabil sunt prezentate
n continuare:
Fig. 1.2.Energia solar
Fig.1.3 Energia geotermal
Fig.1.5. Energia apei
Fig.1.4. Energia eolian
Cteva dintre avantajele utilizrii energiilor regenerabile sunt
urmtoarele:
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 3/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Sunt ecologice Nu genereaz emisii de CO2 Sunt disponibile n
cantiti teoretic nelimitate Pot fi utilizate local Reprezint soluii
pentru toate nevoile. Primele utilizri ale energiei solare, prin
captare sunt legate de antichitate. Este suficient s amintim c
efectul de ser"a fost descoperit i folosit de vechii egipteni, c
Heron din Alexandria a construit un dispozitiv pentru pomparea apei
care folosea c surs primar energia solar i c celebra incendiere a
flotei romane de ctre Arhimede din Syracuza a fost subiect de
discuii i comentarii dealungul timpului, ntruct se spune c a
utilizat oglinzi pentru a reflecta razele Soarelui spre aceste
corbii cu pnze. Puterea furnizat de Soare depinde de felul
activitii Soarelui nsui, de latitudinea geografic, de altitudinea
locului, de nebulozitate, de umiditatea atmosferic, de numrul
orelor de insolaie, de poluarea atmosferic ,ntr-un cuvnt, de un
ansamblu de condiii geografice i meteorologice, care fie c nu pot
fi schimbate, fie c scap controlului nostru. n plus, energia solar
este difuz si discontinu (zi,noapte,vara,iarna) i extrem de
capricioas, aa c detractorii ei au destule argumente convingtoare
pentru a combate utilizarea ei. Aceste nsuiri ale energiei solare,
au fcut ca omenirea, confruntat cu o criza energetic serioas, s se
ntoarc la sursele primare, s reconsidere utilizrile posibile i
rentabile ale energiei solare. Soarele este una dintre miliardele
de stele, de mrime mijlocie, sursa de energie a tuturor fiinelor
vii de pe ntregul Pmnt. Omul utilizeaz ntr-o aa msur combustibilul
pe baz de materie fosilizat (petrol i crbune) nct rezervele se vor
epuiza n a doua parte a secolului urmtor.
1.3. Demersuri pe plan mondial cu privire la folosirea surselor
de energie neconvenionaleSocietatea Internaional de Energie Solar
(ISES) cu 35.000 de membrii din peste o sut de ri, pledeaz pentru
folosirea energiei solare nc din 1954. De-a lungul anilor, membrii
acestei organizaii au inventat tehnologii nucleare foarte eficiente
pentru nlocuirea combustibililor.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 4/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
ISES a iniializat aa-numitul program "colile solare - un viitor
strlucit". Programul ncearc s arate studenilor importana folosirii
i descoperirii de noi metode prin care are loc nlocuirea resurselor
convenionale cu cele neconvenionale. n astfel de coli sunt folosite
acele sisteme solare nu numai pentru a reduce costurile de energie,
ci i pentru a salva planeta. Pentru asigurarea armoniei dintre
climatul din interiorul cldirilor i mediul exterior s-a procedat la
elaborarea unor acte normative valabile att pe plan naional, ct i
internaional. Sau creat dou mari categorii de acte comunitare ce
conin restricii, pentru punerea de acord a conceptelor statelor
membre ale CEE i anume: regulamente comunitare (comune) i directive
(norme) cu caracter naional, cu posibiliti de extindere i n rile
cooperante. Problema esenial n realizarea normelor i directivelor
viznd armonizarea legturii construcie-mediu o constituie obinerea
unei ct mai mici poluri a mediului ambiant, care este mult mai
sczut dect n cazul folosirii energiilor primare, ct i natura
materialelor pentru construcii i instalaii. Aceste norme i
reglementri, dei elaborate sunt ntr-o continu mbuntire viznd, n
principal, ca msuri: economia de energie, reducerea poluanilor sub
normele admise, eliminarea pericolului de incendiu, securitatea n
exploatare, etc. Pe plan mondial, trebuie menionat c, din anii '40,
rile avansate au luat n studiu utilizarea surselor de energie
regenerabil pentru acoperirea necesitilor gospodreti i chiar
industriale. SUA se numr printre primele ri care au fcut studii
privind utilizarea energiei solare pentru nclzire, climatizare i
prepararea apei calde de consum, precum i a energiei vntului pentru
producerea de energie electric. Dup anii '70, toate rile
industrializate au trecut la cercetri legate de utilizarea altor
surse de energie n afara celor clasice. Referitor la ara noastr,
este de artat c, dintre sursele de energie regenerabile, energia
solar ar putea fi studiat cu scopul producerii de energie termic
pentru prepararea apei calde de consum n perioada cald. La Cmpina,
exist, de exemplu, case solare. De aceea, este deosebit de atractiv
ideea utilizrii energiei solare n scopul nclzirii locuinelor i se
pare c acesta va fi unul dintre cele mai largi domenii de aplicaie
a energiei solare n urmtorul secol. Tehnologia echipamentului
pentru instalaiile solare de nclzire a cldirilor este deja destul
de bine pus la punct ntr-o serie de ri ca Japonia, S.U.A.,
Australia, Israel, Rusia, Frana, Canada i Germania.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 5/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
2. Energia solar. Dispozitive de captare a energiei
solareEnergia solar const n radiaii calorice, luminoase, radio sau
de alt natur emise de soare. Este practic inepuizabil i reprezint
cea mai curat form de energie de pe pmnt; cantitile uriae
disponibile stau la baza a aproape tuturor proceselor naturale de
pe planet. Energia total capt de scoara terestr este de 720 x 106
TWh/an, disponibilitatea acestei energii depinznd de cilclul zi/
noapte, de latitudinea zonei unde este captat, anotimpuri,
nebulozitate. Energia solar termic presupune producerea de ap cald
menajer i agent pentru nclzire. Producerea energiei electrice prin
conversia energiei solare termice prezint randamente sub 15%. Apele
de suprafa ale oceanelor n zonele tropicale, natural nclzite de
soare reprezint un imens rezervor de energie. Proiectele de
"extracie a acestei energii termice a mrilor" au la baz acionarea
unor instalaii termotehnice, care genereaz lucru mecanic ca urmare
a diferenei de temperatur dintre cele dou straturi de ap (de
suprafa 25 - 30 C i de adncime 5C). Energia solar fotovoltaic se
bazeaz pe producerea direct de electricitate prin intermediul
celulelor de siliciu. Soarele furnizeaz n medie o putere de 1kW/m2
. Panourile fotovoltaice permit conversia doar a 10 - 15% din
aceast putere, producia de energie electric a unui panou de suprafa
unitar variind cu creterea sau scderea intensitii solare: 100kW/m2
i an n Europa de Nord iar n zona mediteranean este mult mai mare.
Intensitatea energiei solare n orice punct de pe Pmnt depinde
ntr-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de or, de
latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solar
care poate fi absorbit depinde de orientarea obiectului ce o
absoarbe. n figura.2.1 observm procedeele de utilizare a energiei
solare.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 6/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig. 2.1 Utilizarea energiei solare Captarea direct a energiei
solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari,
care sunt proiectai s capteze energia, uneori prin focalizarea
direct a razelor solare. Energia, odat captat, este folosit n
procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. n procesele
termice, energia solar este folosit pentru a nclzi un gaz sau un
lichid, care apoi este nmagazinat sau distribuit. n procesele
fotovoltaice, energia solar este transformat direct n energie
electric, fr a folosi dispozitive mecanice intermediare. n
procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care
capteaz razele solare ntr-un receptor, unde cldura solar este
transferat ntr-un fluid care pune n funciune un sistem de conversie
a energiei electrice convenionale. Energia solar fotovoltaic se
bazeaz pe producerea direct de electricitate prin intermediul
celulelor cu siliciu. Atunci cnd strlucete i atunci cnd condiiile
climatice sunt favorabile, soarele furnizeaz o putere de 1 KW/mp.
Panourile fotovoltaice, figura 2.2. permit convertirea direct n
electricitate a 10 -15% din aceast putere. Producia de energie a
unui astfel de panou variaz odat cu creterea sau scderea intensitii
solare: 100 kWh/mp/an n Europa de Nord, iar n zona mediteranean
este de dou ori mai mare. Un acoperi fotovoltaic de 5x4 metri are o
putere de 3kW i produce 2 - 6 MWh/an.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 7/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.2.2 Panouri fotovoltaice Principalele obstacole n utilizarea
pe scara larg a energiei solare fotovoltaice (i termice) le
reprezint, pe de o parte disponibilul de putere furnizat, care
constrnge la stocarea electricitii pentru o funcionare autonom sau
la utilizarea de soluii energetice complementare, iar pe de alt
parte competitivitatea economic.
2.1. Ponderea produciei de energie prin conversia energiei
solare n RomniaEnergia solar are o pondere redus n producia de
energie a Romniei, putndu-se spune c n prezent ea este reprezentat
la nivel experimental. Potrivit datelor furnizate de Agenia Romn
pentru Conservarea Energiei (ARCE) este indicat pentru anul 2010 o
pondere a energiei solare estimate la 7500 tep (tone echivalent
petrol), iar pentru 2015 la 17000 tep, din care solar termic 7340
tep , respectiv 16000 tep i solar electric 160 tep, respectiv 1000
tep. n figura 2.3. este reprezentat diagrama mediilor din 5 n 5 ani
pentru conservarea energiei (ARCE), din perioada (2005-2015).
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 8/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig. 2.3. Diagrama pentru conservarea energiei (ARCE) Potenialul
energetic al Romniei, care rezult din cantitatea de energie solar,
este evaluat la 1000 kW/m2 pe an, distribuia geografic acestui
potenial este realizat pe 5 zone, din care zona zero cu potenial de
peste 1250 kW/m2 i an, iar zona 4 cu potenial sub 950 kW/m2 i an.
Radiaia solar cu valori mai mari de 1200 kW/m2 i an se nregistreaz
pe o suprafa mai mare de 50% din suprafaa total a rii. Utilizarea
potenialului energetic solar se realizeaz prin sisteme solare
termice pentru cldur i ap cald menajer pentru locuinele individuale
sau instalaii centralizate de mic anvergur. Pentru a fi utilizate
cu eficien ridicat, aceste sisteme trebuie s funcioneze n "regim
hibrid" cu alte sisteme termice convenionale sau neconvenionale.
Potenialul utilizabil n sistemele solare ternice este apreciat la
1,434 milioane tep. n figura. 2.4. Harta solar a Romniei i
distribuia geografic realizat pe 5 zone.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 9/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig. 2.4. Harta solar n Romnia s-au realizat sisteme
fotovoltaice cu puteri variate i n regimuri de funcionare
difereniate, pe fondul derulrii unor programe de cercetare -
dezvoltare demonstrative. Astfel, au fost realizate sisteme
autonome pentru alimentarea unor consumatori izolai, staii de radio
- telecomunicaii, instalaii de pompare a apei, iluminat public sau
semnalizare trafic i obiective nscrise n programele de dezvoltare
rural. De asemenea au fost realizate sisteme conectate la reeaua
electric public ( staii pilot fotovoltaice cu panouri mobile,
sisteme integrate n imobile etc). Sistemele solar fotovoltaice i
gsesc utilitatea n aplicaii din zone geografice izolate sau cu
posibiliti limitate de acces la reeaua electric. n aplicaiile
fotovoltaice s-au delimitat mai multe tipuri de proiecte de genul:
sisteme fotovoltaice autonome pentru electrificarea rural, cu
aplicaii n munii Apuseni sau alte zone izolate ( Nordul Moldovei,
Delta Dunrii ) i sisteme fotovoltaice conectate la sistemele de
transport sau distribuie a energiei electrice existente.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 10/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Proiectele demonstrative pentru producerea de energie termic din
surse solare se realizeaz cu sisteme solar termale cu performane
superioare, avnd posibilitatea de funcionare n paralel cu sistemele
clasice de nclzire.
2.2. Panourile solareFluidul colector care trece prin canalele
panoului solar are temperatura crescut datorit transferului de
cldur. Energia transferat fluidului purttor este numit eficien
colectoare instantanee. Panourile solare au n general una sau mai
multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de cldur
i pentru a putea obine o eficien ct mai mare. n general, sunt
capabile s nclzeasc lichidul colector pn la 82C cu un randament
cuprins ntre 40 i 80%. Aceste panouri solare au fost folosite
eficient pentru nclzirea apei i a locuinelor, nlocuind
acoperiurile. n emisfera nordic, ele sunt orientate spre sud, n
timp ce n emisfera sudic sunt orientate spre nord. Unghiul optim la
care sunt montate panourile depinde de latitudinea la care se gsete
instalaia respectiv. n general, pentru dispozitivele folosite tot
anul, panourile sunt nclinate la un unghi egal cu latitudinea la
care se adun sau se scad 15 i sunt orientate spre sud respectiv
nord. n plus, panourile solare folosite la nclzirea apei sau a
locuinelor prezint pompe, senzori de temperatur, controllere
automate care activeaz pompele i dispozitivul de stocare a
energiei. Aerul sau chiar un lichid pot fi utilizate ca fluide n
sistemul de nclzire solar i un acumulator sau un rezervor cu ap,
bine izolate, sunt folosite de obicei ca medii de stocare a
cldurii.
2.2.1. Fabricarea panoului solarFabricarea ncepe ntotdeauna de
pe partea activ expus la soare. La nceput se pregtete i se cur un
geam de mrime corespunztoare. Pe acesta se aeaz un strat de folie
de etilen vinil acetat, EVA adaptat profilului celulelor solare
utilizate. Celulele solare vor fi legate cu ajutorul benzilor de
cositor n grupe (iruri - strings) care mai apoi se aeaz pe folia de
EVA dup care se face conectarea grupelor ntre ele i racordarea la
priza de legtur prin lipire. n final totul se acoper cu o folie EVA
i peste aceasta o folie tedlar. Pasul urmtor const n laminarea
panoului n vacuum la 150 C. n urma laminrii din folia EVA
plastifiat, prin polimerizare, se va obine un strat de material
plastic ce nu se
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 11/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
va mai topi i n care celulele solare sunt bine incastrate i
lipite strns de geam i folia de tedlar. Dup procesul de laminare,
marginile se vor debavura i se va fixa priza de conectare n care se
vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o ram metalic, se
msoar caracteristicile i se sorteaz dup parametrii electrici dup
care se mpacheteaz.
2.2.2. Verificarea calitii panourilor solareLa verificarea
calitii trebuie specificate urmatoarele. Calitatea este principala
caracteristic a panourilor solare prezentate: ct mai mult energie
solar captat ntr-un timp ct mai scurt pe un spatiu ct mai mic de
panoul solar, randament mare cu costuri reduse. De asemenea este
foarte important calitatea n privina materialelor folosite n
procesul de fabricare .ncapsularea durabil a elementelor componente
are o importan foarte mare deoarece umiditatatea ce ar putea
ptrunde ar afecta durata de via a panoului solar prin coroziune i
prin scurtcircuitarea legturilor dintre elementele prin care trece
curent electric Pentru a ndeplini condiiile impuse de producerea de
energie electric, celulele solare se vor asambla n panouri solare
utiliznd diverse materiale, ceea ce va asigura: protecie
transparent mpotriva radiaiilor i intemperiilor legturi electrice
robuste protecia celulelor solare rigide de aciuni mecanice
protecia celulelor solare i a legturilor electrice de umiditate
asigurare unei rciri corespunztoare a celulelor solare protecia
mpotriva atingerii a elementelor componente conductoare de
electricitate posibilitatea manipulrii i montrii uoare. n figura.
2.5. artm avantaje i dezavantaje pentru folosirea panourilor solare
pentru obinerea energiei electrice i a cldurii.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 12/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.2.5. Avantaje i dezavantaje folosirii panourilor solare
pentru obinerea energiei electrice i a cldurii
2.3. Celule fotovoltaiceCelulele fotovoltaice reprezint o soluie
tentant pentru alimentarea cu energie electric a unor amplasamente
izolate. n acest sens, principalele msuri ce trebuie luate constau
n coborrea costului celulelor fotovoltaice la preuri acceptabile pe
piaa energetic. Celulele solare fcute din cristale de silicon,
arsenicat de galiu i alte materiale semiconductoare, transform
direct radiaia solar n electricitate. Prin conectarea unui numr
mare de celule fotovoltaice, costul electricitii fotovoltaice a
fost redus la 30 de ceni/KWh, adic de dou ori mai mare dect rata pe
care oraele mari din Statele Unite o plteau pentru electricitate n
1989.
2.3.1. Principiu de funcionare al celulelor fotovoltaiceO celul
fotovoltaic de silicon e compus din o foi de un strat foarte subire
de silicon de tip N, deasupra unui strat gros de silicon de tip P.
Un cmp electric este creat
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 13/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
deasupra suprafeei de sus a acelei celule unde cele dou
materiale intr n contact, numit jucia P-N. Cnd razele solare ajung
la suprafaa unei celule fotovoltaice, cmpul electric produce
momentul i direcia la electronii stimulai de lumin, rezultnd fluxul
de curent, celulele solare fiind conectate la un ncrctor electric.
n figura. 2.6. descrierea principiului de functionare al celulelor
fotovoltaice
Fig.2.6. Principiu de funcionare al celulelor fotovoltaice
Indiferent de mrime, o bucat de celul fotovoltaic de silicon
produce n jur de 0.5 - 0.6 voli n conformitate cu un circuit
deschis, fr condiii de ncrcare. Curentul (i puterea) de ieire a
unei celule fotovoltaice depinde de eficiena i mrimea suprafeei, i
este proporional cu intensitatea soarelui care ajunge la suprafaa
celulei. De exemplu, n condiiile n care lumina solar este foarte
puternic, o celul fotovoltaic comercial cu o suprafa de 160 cm 2 va
produce n jur de 2 wai, la putere maxim. Dac intensitatea razelor
solare au fost la 40% din putere, acea celul va produce n jur de
0.8 wai.
Fig. 2.7. Celula fotovoltaic
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 14/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
2.3.2. Fabricarea celulelor fotovoltaiceProcesul de fabricare
convenional singular i policristalin al celulelor de silicon
fotovoltaic ncepe foarte cu aplicarea semiconductorului n
polisilicon - un material produs din quar i folosit mult n
industria electronic. Polisiliconul este pe urm nclzit pn la
temperatura de topire , i sunt adugate n polisiliconul topic buci
mici de bor pentru a crea un material semiconductor de tip P. Pe
urm blocuri de silicon sunt formate, de obicei folosind una din
cele doua metode: 1. Formnd un bloc pur de silicon cristalizat din
semine de cristal fcute din polisiliconul topit; 2. Turnnd
polisiliconul topit ntr-un cazan, formnd un material de silicon
policristalin. Buci individuale de wafere sunt feliate din
blocurile de silicon folosind un fierstru de srm i pe urm sunt
supuse gravurrii suprafeei. Dup ce waferele sunt curate, ele sunt
aezate ntr-un cuptor de difuzie de fosfor, crend un strat subire de
semiconductor de tip N n jurul ntregii suprafee exterioare a
celulei. Pe urm, un nveli antireflexiv este aplicat deasupra
suprafeei celulei, i contactele electrice sunt imprimate deasupra
suprafeei celulei (negativ). Un material conductor de aluminiu este
aezat dedesubtul suprafeei fiecrei celule (pozitiv), reatribuindu-i
proprietile de tip P a prii de jos, deplasnd stratul difuz de
fosfor. Fiecare celula este pe urm verificat electric, sortata dup
curentul electric de ieire, i electric conectate la celelalte
celule pentru a crea circuite de celule pentru asamblare n module
fotovoltaice. n figura.2.8. descrierea procesului de fabricare
convenional singular si policristalin al celulelor de silicon
fotovoltaic.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 15/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.2.8. Procesul de fabricare convenional singular si
policristalin al celulelor de silicon fotovoltaic n ceea ce privete
randamentul celulelor fotovoltaice convenionale, acestea transform
ntre 5 si 15% din energia solar primit n energie electric. Unele
celule experimentale, fabricate din materiale foarte scumpe, au o
eficien aproape dubl dar numai in anumite condiii de laborator.
ncapsularea durabil a elementelor componente are o importan foarte
mare deoarece umiditatatea ce ar putea ptrunde ar afecta durata de
via a panoului solar prin coroziune i prin scurtcircuitarea
legturilor dintre elementele prin care trece curent electric.
Amortizarea energetic este momentul n care energia consumat pentru
fabricarea celulei fotovoltaice este egalat de cea produs n timpul
exploatrii. Cel mai bine se prezint din acest punct de vedere
celulele cu strat subire. Un panou solar (fr cadru) cu astfel de
celule se amortizeaz n 2-3 ani, Celulele policristaline necesit pn
la amortizare cca 3-5 ani, pe cnd cele monocristaline 4-6 ani.
Deoarece un sistem cu panouri solare include i supori de montare,
invertor etc. durata de amortizare energetic se mrete cu cca 1
an.
2.4. Caracteristicile celulelor fotovoltaice Tensiunea de mers n
gol UOC (auch VOC)
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 16/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Curentul de scurtcircuit ISC Tensiunea n punctul optim de
funcionare UMPP (auch VMPP) Curentul n punctual de putere mazim
IMPP Puterea maxim estimat PMPP FF= PMPP Factor de umplere Uoc *I
sc Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei
Randamentul celulei solare = PMPP / A * Popt intensitate luminoas
Popt. Celulele solare deci pot ceda o putere de 160 W/ m2 Incluse n
module puterea pe suprafa va fi mai sczut pentru c ntre celule i
marginea modulului este o distan. Randamentul este raportul dintre
puterea debitat de panou i putere coninut n lumina incident total.
Semiconductoare cu zona interzis stabil utilizeaz doar o parte a
luminii solare. Randamentul teoretic maxim ce poate fi atins n
acest caz este de 33 %, pe cnd randamentul teoretic maxim la
sistemele cu mai multe benzi interzise care reacioneaz la toate
lungimile de und a luminii solare este de 85 %. n tabelul 2.1. sunt
prezentate randamentul celulelor solare comerciale. Tab.2.1.
Randamentul celulelor solare comerciale Material Siliciu amorf
Siliciu policristalin Siliciu monocristalin Arseniu de galiu
(monostrat) Arseniura de galiu (dou straturi) Arseniura de galiu
(trei straturi) Randamentul celulelor solare comerciale este de cca
20 %, iar modulele construite cu acestea ating un randament de cca
17 %. Recordul pentru celulele fabricate n condiii de laborator
este de 24,7 % (University of New South Wales, Australia), din care
s-au confecionat panouri cu un randament de 22 %. Preul acestor
module fabricate prin procedeul de topire zonal este de cca 200
Euro pe celul la o suprafa a celulei de 21,6 Randament (AM 1,5)
5-10% 10-15% 15-20% 15-20% 20% 25% (30% LA AM0) > 20 ani 20-100
EUR/W Durata de via < 20 J ani 25-30 ani 25-30 ani Costuri 5
EUR/W 10 EUR/W la o suprafa iluminat A i
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 17/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
cm2, corespunznd unui cost de 5-10 Euro/W. Sistemele GaAs au
costuri de 5 pn la 10 ori mai mari. mbtrnirea conduce la scderea
randamentului cu cca 10 % n 25 ani. Fabricanii dau garanii pe cel
puin 80 % din puterea maxim n 20 ani. n spaiu constanta solar este
mai mare dect iluminarea global pe pmnt, totodat celulele solare
mbtrnesc mai repede. Panourile pentru satelii ating momentan (2005)
un randament de 25 % la o durat de via de 15 ani. n figura 2.9.
descrierea avantajelor i dezavantajelor folosirii celulelor
fotovoltaice pentru obinerea energiei electrice.
Un panou fotovoltaic
figura 2.10. spre deosebire de un Panou solar termic,
transform energia luminoas din razele solare direct in energie
electric. Componentele principale ale panoului fotovoltaic sunt
celulele fotovolatice.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 18/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.2.10. Panou fotovoltaic n figura 2.11. artm celulele
fotovoltaice, modulele, panourile i matricele.
Fig.2.11. Celulele fotovoltaice, modulele, panourile i matricele
Pentru utilizarea energiei solare ca surs de energie electric,
potenialul exploatabil este ridicat, iar conversia energiei solare
n energie electric se realizeaz cu instalaii fotovoltaice care
cuprind module solare, n configuraii i de dimensiuni diferite. Un
sistem clasic fotovoltaic insular figura 2.12. este alctuit din
urmtoarele componente: - panouri fotovoltaice - regulatorul de
ncrcare al bateriilor - grupul de baterii de 12, 24 sau 48 V DC -
invertor, ce transform curentul continuu DC in curent alternativ
AC
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 19/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig2.12. Sistem clasic fotovoltaic Costul investiiei pentru
realizarea sistemelor fotovoltaice a avut o evoluie favorabil n
ultimele decenii, costul unui modul solar s-a diminuat treptat,
ajungndu-se n prezent la un nivel de aproape 6 $/W instalat. Un
panou fotovoltaic de 1 kW poate produce 800 kW de curent electric
ntr-un an, contribuind astfel la protejarea mediului nconjurtor de
500 kg de dioxid de carbon si alte elemente duntoare. Cantitatea
energiei solare accesibile se schimb n decursul zilei din cauza
micrii relative a Soarelui i depinde de gradul nnourrii cerului. La
miezul zilei pe un timp frumos, iluminarea energetic, format de
soare, poate ajunge la 1000 Wt/mp sau poate fi mai mic de 100 Wt/mp
n condiii cu nivel nalt de acoperire a cerului cu nori. Cantitatea
energiei solare se schimb odat cu unghiul de nclinare a instalaiei
i orientrii suprafeei ei, scznd pe msura ndeprtrii de direcia
sudului. Romnia dispune de o cantitate de energie solar mult mai
mare dect alte ri dezvoltate precum Gemania, Austria, Belgia ,
Olanda, ceea ce face ca utilizarea oricrui panou solar, pentru
producerea curentului electric, n locatii unde nu exist acces la
reteaua naional de energie, s devin nu numai interesant, ci i
necesar. Panourile solare se utilizeaz separat sau legate n baterii
pentru alimentarea consumatorilor independeni sau pentru generarea
de curent electric ce se livreaz n reeaua public.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 20/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
2.4.1. Caracteristicile unui sistem fotovoltaicModularitate Un
sistem fotovoltaic poate fi proiectat pentru o uoar expandare. Dac
cererea de putere ar creste, singurul obstacol care poate interveni
n expandarea sistemului fotovoltaic este lipsa spaiului necesar
amplasrii modulelor suplimentare; ne referim desigur la lipsa unui
spaiu iluminat de soare. Autonomie Nu necesit un consum suplimentar
i cheltuieli de ntreinere. Alimentarea cu combustibil convenional i
depozitarea lui poate costa mai mult dect combustibilul nsui.
Energia solar este oferit gratis. Deoarece tendina actual este
orientat spre optimizarea din punct de vedere energetic, pentru
asigurarea funcionalitii n condiii de maxim eficient, s-au
dezvoltat aplicaii n care sistemele fotovoltaice sunt dotate cu
sisteme inteligente pentru controlul funcionrii, dotri care asigur
personalizarea acestor aplicaii. Durabilitate Marea majoritate a
modulelor fotovoltaice de astzi sunt bazate pe tehnologii care au
dovedit o degradare minima dup 20 de ani de funcionare, ele fiind
garantate 30 de ani. Sistemele fotovoltaice produc energie electric
ziua, dar energia electric livrat ziua cost mai mult. n Romnia,
deja se practic tarifare difereniat zi-noapte deci, sistemul
fotovoltaic produce energie electric gratis sau aproape gratis n
timpul zilei, cnd energia electric este mai scump, iar pe timpul
nopii cnd sistemul fotovoltaic nu produce sau al orelor de vrf,
necesarul de energie electric este preluat din reeaua electric de
distribuie local. Un mare avantaj pe care-l prezint sistemele
fotovoltaice este acela c se pot integra n cldiri, pot nlocui
subansamble, materiale de construcie sau chiar ntregi pri
componente ale cldiri cum ar fi de exemplu acoperiul. Modulele
solare pot avea mai multe ntrebuinri; astfel, ele pot nlocui
suprafeele mai scumpe ale cldirilor i pot oferi n plus alte
avantaje. De exemplu, n faade, ele pot nlocui uor oglinzile sau
geamurile colorate, asigur umbr i, n acelasi timp, pot genera
electricitate. n interiorul acestor module de geam dublu, spaiul
dintre celulele solare opace este transparent.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 21/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Reciclare Cu toate c durata de via a panourilor solare este de
20-40 ani, n prezent se acumuleaz deja deeuri de ordinul a sutelor
de tone anual (2004). Pe plan mondial singura instalaie pilot de
reciclare a celulelor solar de siliciu cristalin se afl n
Freiberg-Germania. Aici la o temperatur de 600C se ard materialele
sintetice incluse n panouri, rezultnd sticl, metal, material de
umplere i celulele solare. Aceste celule pot fi reutilizate dup
prelucrare cu pierderi minime de material. Panouri fotovoltaice
funcioneaz pe lumina, asta este diferena intre un panou fotovoltaic
si unul solar. Chiar daca afara este nnorat, el tot produce curent
electric, dar nu la acelai randament ca intr-o zi cu soare. Un
sistem de panouri fotovoltaice pentru energie electrica, trebuie sa
aib neaprat unul sau mai muli acumulatori. Energia produsa pe timp
de zi, ce nu este consumata este stocata in aceti acumulatori
pentru consumul de noapte.
2.4.2. Utilizarea panourilor fotovoltaiceIn figura 2.13.
descriem Conversia fotovoltaic. Principiu de funcionare
Fig.2.13. Conversia fotovoltaic. Principiul de funcionare n
tabelul 2.2 descriem domenii de utilizare a principalelor tipuri de
instalaii solare
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 22/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Tab.2.2 Domenii de utilizare a principalelor tipuri de instalaii
solare Domenii de utilizare a principalelor tipuri de instalaii
solare IMAGINI INSTALATII CU TEMPERATURI DOMENIU - nclzire -
preparat ap cald Colector plan 100C - uscare - desalinizare
Colector cu concentrator cilindrico- parabolic 300 - 500C -procese
tehnologice 600 - 900C Colector cu concentrator de revoluie Sisteme
de concentrare a radiaiei cu heliostate i receptor turn Panourile
fotovoltaice sunt folosite pentru producerea de energie electric n
domenii diverse, ncepnd de la centrale solare i terminnd cu
dispozitive complexe, cum ar fi sateliii. Cel mai adesea sunt ins
ntlnite in producerea de energie pentru locuinele individuale. Ele
se monteaz pe acoperiurile caselor sau pe nite stand-uri separate
si asigur o parte din necesarul habitatului. De cele mai multe ori
ele sunt parte a unui sistem complex, ce conine baterii, o turbin
eolian dar si un generator de urgent (diesel, pe gaz sau pur si
simplu reeaua de electricitate). Acesta din urm este obligatoriu
pentru a asigura alimentarea cu energie a locuinei 100% din timp,
sistemele alternative fiind dependente de prea muli factori
externi. 3000 - 5000C de descompunere a unor substante pentru
producerea de lucru mecanic i energie electric -pentru determinarea
performanelor diferitelor materiale la temperaturi nalte -de
producere a apei fierbini i a aburului
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 23/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
3. Proiectare sisteme solare. Aplicaii ale sistemelor solare3.1.
Dimensionarea unei instalaii foto-electrice: factori
a. Evaluarea necesitilor Este important de subliniat ca
primordiala este economia de energie la nivelul consumatorilor.
Aceasta implic un pre de achiziie mai mare, dar costul global va fi
mai mic, deoarece va rezulta necesitatea unei instalaii mai mici.
b. Orientarea i nclinarea modulelor Randamentul modulelor
fotoelectrice este influenat direct de poziia acestora fa de
radiaia solar. Este foarte important s fie bine plasate pentru a
beneficia la maxim de posibilitile lor. Dac este posibil de ales,
este foarte simplu de determinat orientarea ideal a modulelor
fotoelectrice: se plaseaz pe direcia Ecuatorului. Dac site-ul este
n emisfera nordic, panoul va fi orientat ctre Sud, iar n emisfera
sudic, ctre Nord. n ceea ce privete nclinarea, aceasta se determin
mai special. S considerm mai nti o aplicaie autonom, care consum
energie cvasi-constant pe toat durata anului. Pe durata iernii
trebuie optimizat producia, fiind perioada mai puin nsorit.
Panourile trebuie s recupereze energia Soarelui, a crui nlime este
mic. n Europa, pentru o utilizare pe toat durata anului, nclinarea
ideal este aproximativ egal cu latitudinea amplasamentului + 10.
Aceasta nseamn c n Romnia, vom avea un amplasament numit "55 Sud"
(orientare Sud, nclinare 55). Dac aplicaia nu funcioneaz dect vara,
se prefer o nclinare de 20 30, cu aceeai orientare. n cazul n care
panourile sunt instalate pe acoperiul locuinei, nu totdeauna este
posibil orientarea ctre Sud, datorit amplasamentului casei. n acest
caz, trebuie tiut c trebuie excluse orientrile ctre Nord, Nord-Est,
Nord-Vest, care sunt foarte defavorabile. Din contr, pentru un site
a crui amplasament ideal este de exemplu "30 Sud", nu vom pierde
dect cel mult 15% din producia anual, dac panourile sunt orientate
ctre Est, Vest, Sud-Est sau Sud- Vest, iar nclinarea panourilor nu
depete 30 fa de orizontal.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 24/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Transformarea, sau conversia energiei solare n energie termic,
este realizat n captatori solari, avnd funcionarea bazat pe diverse
principii constructive. Indiferent de tipul captatorilor solari,
pentru ca randamentul conversiei energiei solare n energie termic s
fie ridicat, este important ca orientarea captatorilor spre Soare,
s fie ct mai corect. Poziia captatorilor solari este definit prin
dou unghiuri i anume, unghiul de nclinare fa de orizontal,
prezentat n figura 3.1. i notat cu a, respectiv unghiul azimutului,
reprezentnd orientarea fa de direcia sudului, prezentat n figura
3.2.
Fig.3.1. Unghiul de nclinare a captatorilor solari fa de
orizontal, www.viessmann.com
Fig 3.2. Unghiul azimutului (orientarea fa de direcia Sud)
www.viessmann.com Diagrama de mai jos prezint ntr-un mod sintetic,
influena combinat a celor doi parametrii care definesc orientarea
captatorilor solari, asupra gradului de captare a energiei solare
disponibile.A fost trasat pentru Germania, dar concluziile care se
pot obine cu ajutorul acesteia pot fi extrapolate pentru
majoritatea rilor din Europa, inclusiv pentru Romnia.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 25/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
n figura 3.3. este reprezentata diagrama dintre influenta
combinata a unghiului de nclinare i a unghiului azimutului, asupra
gradului de captare a energiei solare disponibile.
Fig 3.3. Diagrama dintre influena combinat a unghiului de
nclinare i a unghiului azimutului, asupra gradului de captare a
energiei solare disponibile www.viessmann.com c. Date meteorologice
O suprafa expus la Soare, primete, la un moment dat, un flux de
energie din radiaia solar ce se exprim n W/m2 (putere pe unitate de
suprafa). Acest flux depinde de ora zilei, de trecerea norilor. La
finalul unei zile, acest flux a produs o anumit cantitate de
energie zilnic, ce este proporional cu integrala radiaiei solare,
fiind exprimat n Wh/m2 pe zi, fiind deci produsul dintre radiaie i
timp. Cum radiaia solar instantanee este variabil, energia zilnic
se obine calculnd integrala curbei radiaiei n funcie de timp.
Datorit staiilor meteorologice, se dispune de multe date
statistice. Acestea sunt date globale zilnice, care servesc la
dimensionarea sistemelor fotoelectrice. Pentru o expunere fr umbre,
se poate realiza o dimensionare destul de precis, utiliznd doar 12
valori ale radiaiei solare, cte una pentru fiecare lun a anului.
Pentru o dimensionare mai rapid, se poate utiliza valoarea cea mai
mic pe durata de funcionare a aplicaiei. n Romnia, de exemplu,
pentru o utilizare anual, se poate utiliza valoarea lunii
decembrie, care este, n general, cea mai mic. Din contr, pentru o
utilizare estival, de exemplu ntre mai i septembrie, se va utiliza
valoarea lunii mai. d. Umbrirea
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 26/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Umbrirea este o caracteristic foarte dificil de determinat,
neexistnd nici metode simple, nici mcar grosiere pentru estimarea
ei. Umbrire este determinat fie de umbra unei cldiri (simplu de
determinat), dar i de trecerea norilor (aleatoare). Pe plan
internaional s-au fcut i se fac studii i cercetri prin care se
urmrete realizarea unei armonii ntre construcie i mediul ambiant i,
de asemenea, se urmrete realizarea unor construcii ecologice. Se
pot da ca exemple n acest sens Programul casei verzi, n Marea
Britanie; Locuina n armonie cu mediul sau Ecocity, n Japonia;
Planul verde, n Canada; Ecologia i construcia, n Frana. Sectorul de
construcii - i n special cel de locuine - este un mare consumator
de energie, din care dou treimi sunt folosite pentru nclzire,
ventilare, climatizare i ap cald de consum i o treime este folosit
pentru iluminat, rcire, aparate casnice, etc.
3.2. Stocarea energiei solareDatorit micrii Pmntului i datorit
unor factori meteorologici, energia solar la nivelul scoarei
terestre este o surs energetic dependent de timp. n general,
necesitile de energie pentru cele mai multe domenii de aplicaii
sunt de asemenea dependente de timp, ns ntr-o manier diferit fa de
modul n care are loc furnizarea energiei solare. n consecin, dac se
urmrete ca anumite necesiti de energie s fie asigurate folosind
energia solar, este necesar ca instalaiile solare respective s fie
prevzute cu elemente corespunztoare de stocare (acumulare) a
energiei. Problema stocrii energiei trebuie analizat privind
instalaia termo-energetic ca un sistem compus din urmtoarele
elemente principale: captatorul de energie solar unitatea de
stocare a energiei aparatura de conversie a energiei instalaia
consumatoare de energie consumatorii auxiliari de energie sistemul
de automatizare si control robinet de golire rezervor de apa rece n
figura 3.4. prezentam un Sistem termo-energetic pentru stocarea
energiei.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 27/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.3.4. Sistem termo-energetic pentru stocarea energiei
Caracteristicile i randamentul fiecruia dintre aceste elemente sunt
legate de cele ale celorlalte elemente componente din instalaie.
Astfel, deoarece randamentul captatoarelor solare depinde de
temperatur, aceasta atrage dup sine faptul c randamentul ntregului
sistem va fi dependent de temperatur. De exemplu, ntr-o instalaie
termoenergetic solar, dac se folosete un sistem de stocare a
energiei termice care este caracterizat printr-o cdere mare de
temperatur ntre intrarea i ieirea fluidului purttor de cldur,
aceasta va conduce la necesitatea unei temperaturi ridicate n
captator i deci la un randament sczut al captatorului; de asemenea,
va conduce la o temperatur sczut a sursei calde a mainii termice i
n consecin la un randament sczut al acesteia. Orice sistem de
stocare trebuie s aib o anumit capacitate de stocare a energiei
solare. Capacitatea optim de stocare a energiei solare dintr-o
anumit instalaie depinde de mai muli factori ca: disponibilitatea n
timp a radiaiei solare n locul respectiv; natura sarcinii
energetice a instalaiei; modul n care este furnizat eventuala
energie auxiliar; anumite criterii economice care determin ponderea
din sarcina total anual care trebuie acoperit cu energie solar, i
implicit ponderea sursei de energie auxiliar. Stocarea energiei
solare se poate face n diverse moduri, de exemplu sub form de:
cldur sensibil a unui mediu solid sau lichid;
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 28/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
cldur latent de schimbare de faza a unor sisteme chimice;
energie chimic a produselor rezultate dintr-o reacie chimic
reversibil. Dac energia solar este transformat n energie mecanic,
aceasta poate fi transformat n energie potenial, i stocat sub form
de energie potenial a unui fluid (de exemplu, prin pomparea apei
din aval n amontele unui baraj de acumulare). Alegerea modului de
stocare a energiei solare depinde de natura procesului care se
urmrete n instalaia solar. De exemplu, pentru nclzirea apei este
practic folosirea stocrii energiei solare prin cldura sensibil a
apei. Dac se folosesc captatoare solare cu nclzirea aerului se
poate utiliza pentru stocarea energiei solare cldura sensibil a
unui pat de pietre n schimbtoare de cldur de tip regenerativ. Dac n
instalaia solar se folosesc celule fotovoltaice sau fotochimice,
cea mai indicat form de stocare a energiei este, n acest caz,
energia chimic. Proiectantul unei instalaii termoenergetice solare
are la dispoziie diverse alternative n ceea ce privete locul de
plasare a unitii de stocare a energiei n ansamblul instalaiei. Spre
exemplu n figura 3.5. se consider o instalaie n care o main termic
transform energia solar n energie electric. n acest caz energia se
poate stoca fie sub form de energie termic, ntr-o unitate plasat
ntre captatorul solar i maina termic, fie sub form de energie
mecanic ntr-o unitate de stocare plasat ntre maina termic i
generatorul electric, sau, n fine, sub form de energie chimic n
baterii de acumulatoare electrice plasate ntre generatorul electric
i consumatorul de energie electric.
Fig.3.5. Instalaie n care o main termic transform energia solar
n energie electric Cele trei alternative de plasare a unitii de
stocare a energiei nu sunt echivalente n ceea ce privete:
capacitatea de stocare necesar, costul instalaiei
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 29/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
efectele soluiei adoptate asupra proiectrii instalaiei n
ansamblu i asupra performanelor acesteia. De exemplu, capacitatea
necesar a unitii de stocare a energiei plasate n poziia B este mai
mic dect cea necesar in poziia A ntr-un raport aproximativ egal cu
randamentul convertizorului de energie. Astfel, capacitatea
sistemului de stocare plasat n B trebuie s fie de 15% din
capacitatea lui A dac procesul de conversie a energiei se desfoar
cu un randament de 15%. Stocarea energiei termice n poziia A
prezint avantajul c, convertizorul de energie poate fi proiectat
pentru o funcionare aproape continu, conducnd la un randament al
conversiei mai bun i la un factor de folosire a convertizorului mai
ridicat, ceea ce conduce la scderea capacitii convertizorului prin
eliminarea necesitii de funcionare a acestuia n regim de vrf de
sarcin, corespunztor energiei solare incidente. Alegerea plasrii
unitii de stocare ntre A i B poate avea efecte foarte diferite
asupra temperaturii de lucru a captatorului, asupra dimensiunilor
captatorului i, n final, asupra costului instalaiei. n instalaiile
hibride aceste argumente pot fi substanial modificate,n funcie de
cantitatea de energie auxiliar folosit.
3.3. Aplicaii ale sistemelor solareAlimentarea cu energie solar
a unei locuine este costisitoare. In ciuda beneficiilor pe termen
lung, nu toi dintre noi putem plai in numerar pentru investiia
iniial. Din fericire, deoarece soarele este o sursa constanta de
energie, minile inovatoare au gsit multe modalitati de a valorifica
razele soarelui. Iata o list cu top 5 lucruri privind alte forme de
valorificare a energiei solare care s-ar putea potrivi mai bine cu
bugetul dvs. si cu nevoile pe care le avei. Boilerul solar
Boilerele solare vin intr-o varietate de tipuri si modele, ceea ce
inseamn c sunt o optiune practic pentru toti cei care ador un dus
fierbinte. Cum functioneaz? Majoritatea folosesc caldur de la soare
pentru a inclzi ap, ceea ce inseamn c acestea consum mult mai putin
energie electric. Beneficiile acestei tehnologii: pre, randament si
mrime. Putei modifica un boiler deja existent intr-un boiler ce
folosete energia solar pentru o sum destul de mic. Calculele arat c
facturile care le plteai pentru nclzirea apei vor scdea
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 30/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
cu 50-80% dup instalare. V vei recupera investiia mult mai
repede dect cu alt sistem solar. Luminatoare i tuburi solare Pentru
majoritatea locuinelor instalarea unui luminator poate fi
costisitoare. Luai in considerare un tub solar - un tub
reflectorizant care direcioneaz lumin in interiorul spatiilor fr
ferestre. Tuburile solare ofer lumin natural fr a consuma energie
electric, sunt ieftine si nu ocup loc mai mult dect orice alt corp
de iluminat. ncrctoare solare pentru baterii Panouri solare
portabile care ii ncarc telefonul, ipod-ul sau laptop-ul. Acestea
se regsesc sub forma de sculee sau rucsaci si sunt perfeci pentru
excursii in aer liber, mai ales in caz de urgente. Aceste este un
item mai scump, ins cu toii tim frustrarea pe care o avem cnd ne
moare bateria. Luminatoare solare de grdin Acestea sunt probabil
cele mai cunoscute si accesibile produse solare de pe pia. Cu totii
am vzut luminile mici din unele grdini care parc ies din pmnt. Pe
lng acestea mai exist si lanterne portabile pentru camping sau
urgente. La scara larg, unele orase au investit in felinare solare.
Daca dorii s iluminai ceva si nu avei energie electric, solutia
perfect o reprezint energia solar. Perdele solare Orict de mult am
iubi soarele, uneori avem nevoie de o pauz la umbr. "Energia solar
pasiv" este o modalitate fantezist de a spune "soare cald, umbra
rece". Punei in funciune acest principiu in casa dvs. controlnd cnd
si unde lsai soarele sa intre. Dac lsai soarele s intre pe durata
iernii, va tine de cald. Dac vara l lsai s intre mai puin, va uura
munca aparatului de aer condiionat, in special in zilele toride.
Punerea energiei solare in avantajul vostru poate reduce facturile
de energie electric. Putei vedea din aceste lucruri faptul ca nu
este neaprat nevoie sa cumprai panouri solare imense pentru a putea
beneficia de energia soarelui. Unele tehnici, cum ar fi energia
solara pasiv, nu necesit nici un ban. "Solar" nseamn mult mai mult
dect plachete de siliciu sau gadget-uri de lux - este orice
aplicaie care pune la munca soarele. Multe din
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 31/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
aceste aplicaii v pot ajuta s economisii bani si sa ncurajai o
tehnologie energetica puternica si practica. Exist o varietate de
aplicaii ce utilizeaz energia electric produs de ctre celulele
solare pornind de la aparate de uz comun i ajungnd pn la tehnica
spaial care este mult mai costisitoare. Ceas de mn Ceasurile
produse de firma japonez Citizen sunt dotate cu o celul solar
inclus n cadran care ncarc un acumulator cu litiu avnd o independen
de 150-240 zile i care dup o funcionare de 20 ani prezint o scdere
de capacitate de maximum 20%. Aparat de taxare n parcri Aparatele
automate de taxare n parcri figura 3.6. aparin sistemelor cu
alimentare autonom care pe lng un modul cu celule solare mai este
nzestrat i cu un acumulator pentru a se asigura alimentarea continu
cu energie electric
Fig.3.6. Automat de taxare n parcri Automobile solare
Automobilele solare sunt construite utiliznd rezultate din tehnica
spaial, tehnologia de fabricaie a bicicletelor, industria de
automobile i tehnologia energiei rennoibile. Cadrul este realizat
din materiale compozite uoare (fibr de carbon, fibr de sticl,
Kevlar) asamblate prin lipire cu rini sintetice (epoxidice) i este
purttorul a sute de celule solare legate ntre ele. Un astfel de
ansamblu, ntr-o zi nsorit, poate produce o putere
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 32/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
de pn la 2kW(2,6CP) Firma Venturi AstroLab n 2006 a promis c va
scote pe pia primul automobil comercial electro- solar hibrid
figura 3.7. n ianuarie 2008.
Trecerile de pietoni din Bucureti au fost dotate cu sisteme
solare de avertizare
Fig.3.8. Trecere de pietoni dotate cu sisteme solare de
avertizare n capital, un numr de 25 de treceri de pietoni, au fost
dotate cu primele sisteme solare de avertizare. Acestea constau in
panouri luminoase, becuri si marcaje rutiere care se declaneaz,
aprinzndu-se, imediat ce se pune piciorul pe trecerea de pietoni.
Aceast msur de amplasare a sistemelor solare de avertizare, in
cadrul trecerilor de pietoni, s-a realizat datorita faptului ca au
fost nregistrate un numr mare de accidente, soldate cu decesul unui
numr impresionant de bucureteni.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 33/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Proiectul derulat de Administraia Strzilor Bucureti, a fost
aprobat, suma destinat acestuia fiind de 5.600.000 de euro.
3.4. Evoluia sistemelor fotovoltaice in Romnia.
1974 - Laborator Surse Noi de Energie - NESL Institutul de
Cercetari pentru Industria Electrotehnica - ICPE 1976 - 1980 -
Prima generatie de celule: Si mono, 2" si 3". Producie industriala
1982 - Module PV de 6.5-10 Wp - laminare PVB/ EVA 1982 - 1986 -
Aplicatii pentru locuri izolate: pomparea apei protectie catodica
telecomunicatii iluminat si semnalizari. - Demararea Programului
PVT Producerea combinata de caldura si electricitate (ICPE) -
Lentile Fresnel liniare si sferice .Celule solare GaAs -
Concentratoare cilindro-parabolice celule solare din Si
monocristalin. Utilizare industriala pentru producerea de energie
termica. - Solar Home System (ICPE) lkWp figura 3.9. Aplicaie
autonoma 48/220V, 50Hz
Fig.3.9. Solar Home System
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 34/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
1989 - Demararea Programului de Centrale Solare (ICPE): Centrala
autonoma de 10kWp Centrala conectata la retea de 10kWp 1993 -
Demararea programului de aplicatii autonome personalizate :
UVT-DCEM. 1995 - Demararea Programului privind Integrarea n cladiri
a sistemelor PV la Universitatea Valahia din Trgovite. - Demararea
programului de electrificare rurala: ICEMENERG, ICPE, UVT- DCEM
"100 de Case alimentate din surse regenerabile". - Amfiteatrul
Solar din Targovite figura 3.10: Prima BIPV aplicata in Romnia
10kWp connectata la retea . Prima (si nc singura) instalatie solara
de 10kW integrata n mediul construit. Proiect INCOP din 1998.
Functionala din mai 2001.
Fig.3.10. Amfiteatrul Solar din Targovite 2002 Casa inteligent i
ecologic( figura 3.11.) la ICPE-NESL Baza de cercetare Agigea.
Fig.3.11. Casa inteligent si ecologic 2004 - Demararea
programului naional de "Cercetare de excelent": celule solare n
strat subtire /celule solare organice /noi materiale pentru celule
solare avansate, sisteme PV integrate n cladiri / sisteme
complementare PV si solar termic, sisteme conectate la retea /
producere distribuita / sisteme hibride cu pile de combustie,
sfritul anului 2008 a marcat rezultate deosebite. PROGRAM BLOCAT N
IANUARIE 2009. 2005 - Central de 30kWp conectat la retea la
Universitatea "Politehnica" Bucuresti figura 3.12 - Proiect "PV
enlargemen"
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 35/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.3.12. Prim central fotovoltaic din Romania - Centrala de
40kW, conectat la retea ICEMENERG-Bucuresti - Centrala de 10kWp
conectat la retea la Universitatea "Transilvania" Brasov Colaborare
cu ICPE Bucuresti & UVT-DCEM
Fig. 3.13. Centrala de 10kWp 2008 - Dezvoltare de Piaa legea
energiilor regenerabile programe si proiecte din fonduri nationale
sau europene nfiinarea SunE. 2009 - Centrala de 22kWp conectata la
reea. Electrica, staia Floresti. Girasolar Romania
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 36/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Fig.3.14. Centrala de 22kWp conectat la reea electric Satu Mare
este primul jude din Romnia n care funcioneaz oficial, ncepnd din 2
iunie 2010 prima fabric n care se produc panouri solare, o
alternativ eco care utilizeaz ca surs de energie energia solar,
nlocuind astfel curentul. Investiia se ridic la 10 milioane de euro
i va crea aproximativ 50 de locuri de munc. La inaugurare au
participat reprezentanii firmei, att de la Bucureti - Andre Fraga,
ct i de la Satu Mare - Andrei Dng, colaboratori locali i regionali,
autoriti locale i judeene, respectiv reprezentanii mass-media local
i regional. Cei prezeni au vizitat fabrica timp de 20 de minute,
prezentndu-li-se procesul tehnologic de realizare a panourilor
solare. Reprezentanii firmei Renovatio Solar, care face parte
dintr-o companie naional, spun c investiia de la Satu Mare se ridic
la 10 milioane de euro, iar la ora actual sunt angajai 17 muncitori
dar pn la finele anului vor fi 50. Investitorii au ales judeul Satu
Mare pentru aceast fabric datorit proximitii fa de pieele de care
sunt interesai ei i datorit forei de munc specializat sau dispus s
se specializeze n domeniu. Autoritile locale i judeene spun c noua
investiie este benefic pentru creterea economiei, crearea de noi
locuri de munc i nu n ultimul rnd este o mndrie pentru Satu Mare.
"Aceast investiie duce la creterea economiei judeului, crearea de
noi locuri de munc i, n plus, este o mndrie pentru Satu Mare
deoarece este prima fabric din Romnia. Totodat prin aceste elemente
produse i puse n funciune aici se protejeaz mediul nconjurtor", a
declarat Csehi Arpad, preedintele Consiliului Judeean Satu Mare.
Compania productoare de panouri foto-voltaice are linie de producie
destinat numai pentru export. Deocamdat, n fabrica de la Veti se
testeaz prima producie de panouri care vor urma s ajung pe piaa de
desfacere din Europa. Grupul internaional de companii din care face
parte i fabrica de la Veti are activiti n domeniul energiei
regenerabile, att
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 37/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
eolian ct i fotovoltaic. Compania are birouri locale n Polonia,
Italia, Bulgaria, Romnia i proiecte de dezvoltare n SUA, Bahamas i
Malta.
3.5. Sisteme solare - preuri, amortizarea investiiilor
Preul panourilor solare este n general ridicat. Ins sistemele ce
le utilizeaz sunt foarte fiabile, astfel c investiia iniial se va
amortiza in timp. Scopul acestei pagini este de a va ajuta n a v
face o idee general asupra investitiilor intr-un astfel de sistem.
In cazul n care veti dori s v montati unul, vor fi necesare calcule
mai amanuntite, preturile variind in functie de necesitti. Sisteme
solare de nclzire - preturi Acestea conin n mare urmtoarele
componente: panouri solare un rezervor pentru stocare apei calde
sisteme de racord, de prindere, tevi optional: pompa, boiler
electric, sistem de comand, etc Preurile incep de la 1500 - 2000
RON pentru sistemele foarte simple ce pot fi utilizate doar vara.
Ele pot urca pana spre 3000 - 8000 de euro, pentru cele mai
complexe, care pot fi utilizate pe tot parcursul anului. Preurile
variaz ns n funcie de componente, de numarul de panouri si de
dimensiunea rezervorului de stocare. Amortizarea investiiei
Panourile solare de acest tip au o perioad medie de amortizare a
investitiei de 5-10 ani. Cu toate acestea, sunt foarte multi
factori care influenteaz acest fapt, aadar o apreciere exact nu se
poate face decat pentru o serie de parametri fixi: pozitia
geografica, clima local, nivelul de utilizare, capacitatea etc.
Tinand cont ns de faptul ca durata de viat garantat a acestor
sisteme este de 20 de ani, investitia ntr-un astfel de sistem poate
fi una de viitor. Sisteme de producere a energiei electrice -
preuri De cele mai multe ori, sistemele fotovoltaice sunt integrate
cu sisteme eoliene sau cu sistemul electric general, pentru
reducerea facturii la energie electrica. Functionarea unei locuinte
doar cu ajutorul energiei solare este posibila, insa in practica ea
nu este tot timpul posibila. De aceea existenta unui sistem de
back-up este necesara, fie ca e vorba de un
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 38/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
generator diesel sau reeaua de la Electrica. Un sistem
fotovoltaic simplu conine urmtoarele elemente: panouri fotovoltaice
baterii pentru stocarea energiei + regulator de incarcare a
bateriilor invertor pentru trnasformarea curentului continuu din
baterii in curent alternativ Preturile pornesc de la 1000 - 2000 de
euro (pentru sisteme de 150-200 W) si pot urca foarte mult, in
functie de necesitatea energetica, de sistemele de back-up
folosite, etc. Amortizarea investiiei n general, sistemele
fotovoltaice moderne pot fi folosite pe tot parcursul anului chiar
i noaptea, cu un randament mai sczut ins. Durata de utilizare
preconizat este de pan la 25 de ani, caz in care randamentul lor nu
ar trebui sa scad sub 70% din cel iniial. n prezent recuperarea
investiiilor fcute intr-un sistem de panouri fotovoltaice se face
in 8-10 ani. Daca ne uitam la preturile resurselor energetice
obinuite, productoare de energie electric, observm ca preul
acestora tot creste, iar preul obinerii energiei electrice prin
energia solar, cu ajutorul panourilor fotovoltaice, devine tot mai
mica. Avnd n vedere preurile cresctoare, poluarea si volumul
limitat a resurselor energetice fosile, folosirea resurselor
energetice regenerabile si a energiei solare prin panouri
fotovoltaice, ne ofer soluii tot mai favorabile. n Romnia numrul
orelor nsorite este n medie intre 1900-2200 ore/an. Energia solara
din radiaiile solare, care ajunge pe suprafaa amantului este
1000-1300kWh/m2 / an, ceea ce ne ofer posibiliti de exploatare
excelente prin panouri fotovoltaice.
4. Analiza SWOT a sistemelor ce capteaz energia solarAnaliza
SWOT const n elaborarea unei tehnici prin care se pot identifica
punctele tari i aspectele slabe ale unei afaceri i examineaz
oportunitile i ameninrile unui proiect, aceasta analiza putnd fi
utilizat ca element in realizarea bilantului unei afaceri.
Examinarea factorilor (produs ,ntreprindere, angajat, etc) care
determin succesul sau eecul a determinat cererea unor metodologii
specifice de analiza si diagnosticare a activitatii afacerii.
'SWOT' este un acronim care provine din limba engleza de la
iniialele cuvintelor
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 39/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
strenghts - puncte tari, weaknesses - puncte slabe,
opportunities - oportunitati si threats amenintari. Analiza SWOT
este folosit n managementul strategic si const intr-un proces prin
care o firm poate obtine efecte materializate in cresterea
semnificativ a performantelor sale, n consolidarea pozitiei ei pe
piata, prin elaborarea, implementarea si controlul strategiei
firmei in vederea realizarii misiunii asumate si asigurarii
avantajului competitiv. Analiza SWOT este practic un inventar
intern al organizatiei si o schema proiectat a riscurilor externe
la care poate fi supus o afacere. Aceasta centralizare ia n calcul
atat factori pozitivi cat si negativi, oportunitati si amenintari
pe piata de profil. Etapele analizei S.W.O.T. sunt urmatoarele:
Enumerarea principalelor puncte tari si puncte slabe ale
societatii, produdului, angajatului, etc.; Enumerarea
oportunittilor (posibilitatilor) si amenintrilor (pericolelor)
prezente i viitoare; Identificarea aspectelor critice; Definirea
factorilor de success.
ANALIZA SWOT Sisteme de captare a energiei solare -emisiile
reduse de noxe-protecia mediului nconjurtor; -posibilitatea
asigurrii energiei electrice n locuri izolate, fr acces la reeaua
de energie electric; -ntreinerea sistemelor este facila- nu necesit
decat curatarea de impuritai a suprafeei; -prelungesc indirect
viata sistemului de nclzire existent al locuinei, din Aprilie pan
in Noiembrie nu este necesar utilizarea nclzirii clasice; S -
necesit expunere solar prelungit 60% din timp; -costuri ridicate;
-peroada de amortizare de aproximativ 2-7 ani, depinde din ce
materiale sunt confecionate panourile; -unele studii arat c este
necesar mai W mult energie electric pentru a crea o celul decat
pentru a o da napoi sub forma de energie elctric.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 40/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
-durata medie de utilizare 15-25 de ani -rezistena la intemperii
-cheltuielile iniiale de instalare; -soarele nu ofer energie
constant n nici un loc de pe pmant; -resursele naturale utilizate n
siteme clasice de producere a energiei electrice sunt
neregenerabile i epuizabile O T - datorit rotaiei Pmantului n jurul
axei sale, si deci a alternantei zi noapte, lumina solar nu poate
fi folosit la generarea electricitaii decat pentru un timp limitat
n fiecare zi; - necurarea panourilor duce la reducerea
randamentului cu 30%; - existenta zilelor noroase, cand potenialul
de captare al energiei solare scade sensibil datorit ecanarii
Soarelui.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 41/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Riscurile instalrii de sisteme solare Panourile solare instalate
acas reprezint un risc imens pentru un eventul incendiu. Cnd v
instalai sistemul, avei de fcut multe conexiuni. Creai una eronat
si este posibil s avei parte mai trziu de un scurt-circuit. Au fost
mai multe cazuri de acest gen in ultimii ani, cele mai multe fiind
cauzate de sisteme de o calitate inferioar ins. Panourile solare
ocup foarte mult spaiu. Vrei un sistem care s produc destul energie
electric si s eliminati factura la curent electric? V dati seama c
este posibil s aveti nevoie de peste 1000 de metri ptrati? Nu toate
acoperiurile sunt potrivite pentru instalarea panourilor solare.
Acoperisul poate sa nu fie perfect orientat spre Soare sau, daca
este un acoperis mai vechi, poate s nu treac de inspecie ntregul
sistem solar are nevoie de muli ani pentru a returna investitia. Ar
putea s ia peste 20 de ani pentru a va recupera banii. Ca multe
alte energii regenerabile, energia solar inc nu a fost dezvoltat
destul de mult pentru a fi pe cat de eficient trebuie s fie. Va fi
extraordinar atunci cand va avansa, ins in prezent nu este destul
de eficient pentru cei care vor s isi reduc costurile facturilor la
energie electric. Sistemele solare, risc i beneficiu De ce risc?
Deoarece produsele foarte ieftine i pot pierde din randament chiar
i dup un an. Instalarea unui panou solar pentru nclzirea apei calde
menajere este rentabil mai ales dac nu sunt gaze naturale n zon.
Sunt muli care spun c investiia se recupereaz n doitrei ani, dar
mint. Gazul este ieftin acum i merit s i montezi panou solar dac
eti ntr-o zon fr gaze, cum e Alexandria, de pild". Un sistem de
3.600 euro, de pild, pentru nclzirea apei menajere (cu boiler de
300 litri i trei panouri cu 12 tuburi solare vidate) poate fi
considerat amortizat dup cinci ani, comparativ cu alimentarea
electric, sau n 15 ani, comparativ cu cea pe gaz. Ct de repede ne
recuperm investiia depinde totui de ce fel de tip de sistem solar
alegem i ct de bine este dimensionat consumului real, pentru a nu
funciona cu pierdere. De aceea, se recomand efectuarea de ctre
firme specializate a unei simulri pe calculator. De asemenea,
trebuie s v gndii dac vrei ap nclzit solar tot anul sau doar pentru
perioada cald (martie-septembrie). Panourile solare din a doua
categorie sunt cele mai ieftine, dar trebuie golite nainte de
primul nghe si reumplute cu ap primvara, inclusiv tuburile.
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 42/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Dac v lsai pclii de preurile cele mai mici, ale produselor
fabricate de regul n China, ai putea constata c dup un an avei
probleme deja. La panourile chinezeti vidul din tuburi se pierde
foarte uor, astfel c nu mai reine cldura", explic Domiian Covaci,
marketing manager la Solariss. De aceea, inei cont de garania
sistemului, dar i a manoperei. Nefiind muli instalatori
specializai, putei fi taxai serios. Pe de alt parte, un sistem
solar care asigur i aport la nclzirea casei poate duce la economii
n perioada de iarn de 30-45%, mai ales dac e asociat cu nclzirea
prin pardoseal. ntrebri frecvente cu privire la sistemele de
captare a energiei solare: Ce se ntmpl dac ntr-o zi plou sau este
nnorat? Pe o parte trebuie sa fim contieni de zona climatic unde ne
situam, evident nu avem aceeai zona climatic n toat Romnia. Deinem
5 zone climatice ce se difereniaz de radiaia solar asupra suprafeei
orizontale. Odat amintit acest concept, la fel trebuie s ne amintim
ca panelele solare nu doar capteaz radiaia direct, capteaz si
radiaia rvit care o avem, nu doar in zilele de soare, dar si in
zilele onorate. Logic cnd nu este radiaie solar, captorul nu aduna
suficient radiaie. Din aceasta cauza ntotdeauna trebuie sa
compensam cu un sistem de ajutor pentru aceste zile unde energia
soarelui nu ajunge la 100% din necesarul nostru. Ce msuri de
protecie sunt necesare pentru a evita supranclzirea din instalaie?
Probleme care pot duce la supranclzirea sistemului sunt simple si
la fel de simplu de evitat. Se poate pune problema supranclzirii n
condiii de soare puternic ( si sistemele pot face insolaie), consum
redus, utilizare rar etc. Soluia ideal pentru rezolvarea acestei
probleme este montarea n circuitul hidraulic de la instalaie, o
aeroterma, numita si risipitor de cldur. Cnd senzori de temperatura
detecteaz o temperatur superioar a celei de siguran, o parte din
acest lichid se pune in circulaie ctre o alt instalaie integrat in
panoul solar, acesta din urma are ca efect rcirea instalaiei cu
circulaie forata, scond cldura in exterior si prin aceasta metoda
reducem temperatura apei. Ce se ntmpl pe timp de iarna? Dup cum tim
iarna se produce ngheul, este foarte important sa tim ca lichidul
care circul prin instalaia noastr nu este acelai cu cel pe care l
folosim la consum, avem circuit primar si secundar. Circuitul
primar este umplut cu un lichid antigel de uz alimentar, substana
propilen-glicol este cea care suporta temperaturile sczute de pana
la -20C, acest lichid transfera cldura n apa care noi o
consumam.ing. Schintee Ion Lucrare de disertaie 43/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
5. Observaii i concluziiEnergia solar poate nclzi locuinele n
mod pasiv, datorit construciei acestora (casele pasive) sau poate
fi stocat n acumulatoare termice sub form de energie termic. Cldura
generat solar se poate folosi n principal la prepararea apei calde
menajere, nclzirea agentului termic responsabil de temperatura
ambiant a casei i nclzirea piscinelor. Exist chiar i instalaii de
aer condiionat bazate pe cldura solar, unde aceasta reprezint
energia principal necesar rcirii aerului. Utilizarea energiei
solare reprezint la nivel global cea mai eficient metod de a aduce
cldura n locuine. n general, cantitatea de cldur solar ce cade
asupra acoperiului unei case este mai mare dect energia total
consumat n cas. Cu mijloace simple, eficiente constructiv, se poate
utiliza energia solar pentru a reduce sau chiar pentru a nlocui
total celelalte surse de energie necesare traiului dintr-o locuin
modern, n Europa, Romnia se afl n zona a doua de nsorire, n Romnia
se pot defini 4 zone de nsorire, de la un maxim de 1600 kWh/m2 n
Dobrogea la 1250 kWh/m2 n nordul rii, anual. Dei energia solar este
rennoibil i uor de produs, problema principal este c soarele nu
ofer energie constant n nici un loc de pe Pmnt. n plus, datorit
rotaiei Pmntului n jurul axei sale, i deci a alternanei zi-noapte,
lumina solar nu poate fi folosit la generarea electricitii dect
pentru un timp limitat n fiecare zi. O alt limitare a folosirii
acestui tip de energie o reprezint existena zilele noroase, cnd
potenialul de captare al energiei solare scade sensibil datorit
ecranrii Soarelui, limitnd aplicaiile acestei forme de energie
rennoibil. Nu exist nici un dezavantaj deoarece instalaiile solare
aduc beneficii din toate punctele de vedere. Panourile solare
produc energie electric 9h/zi (calculul se face pe minim; iarna
ziua are 9 ore) Ziua timp de 9 ore aceste panouri solare produc
energie electric i n acelai timp nmagazineaz energie n baterii
pentru a fi folosit noaptea. Instalaiile solare sunt de 2 tipuri:
termice i fotovoltaice. Cele fotovoltaice produc energie electric
gratis. Cele termice ajut la economisirea gazului n proporie de 75%
pe an. O cas care are la dispoziie ambele instalaii solare (cu
panouri fotovoltaice i termice n vid) este considerat "FARA
FACTURI" deoarece energia acumulat ziua n baterii este trimis n
reea).ing. Schintee Ion Lucrare de disertaie 44/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
n ciuda preului si a dependenei de factorii externi, panourile
solare sunt o soluie pentru viitor. Acest lucru este dovedit si de
creterea de aproape 50% nregistrata in numrul de astfel de sisteme
folosite pe glob, in fiecare an din 2002 ncoace. Procentul
utilizrii energiei solare este in continuare minuscul, estimnd ca
va ajunge la 0,40% in 2010. Insa pe viitor, odat cu dezvoltarea
tehnologiei si micorarea costurilor iniiale, panourile fotovoltaice
vor deveni cu sigurana din ce in ce mai utilizate. n final,
lucrurile sunt destul de simple. Crbunele se va termina, la fel si
gazul si petrolul. In aceste condiii, ce va face omenirea? Nu este
cazul sa luam atitudine? Ba da. Iar instalarea unui sistem de
energie ecologic este un prim pas. Da, poate investiia iniiala va
fi mare, insa nu uita celebrul proverb: suntem prea sraci ca sa ne
permitem lucruri ieftine. La baza producerii energiei electrice sta
celula fotovoltaica. Pe scurt, n contact cu razele soarelui,
aceasta produce energie electrica. Pentru a intra n detaliu, ne-ar
fi necesare nsa cunotine de chimie destul de avansate: fotonii din
razele solare "bombardeaz" atomii materialelor din care este
realizata celula fotovoltaica. Sub aceasta aciune, acetia tind sa
se elibereze si astfel se formeaz energia electrica. Majoritatea
panourilor existente sunt rigide, dar in unele domenii se folosesc
si panouri solare flexibile. n ambele cazuri, celulele fotovoltaice
sunt protejate mpotriva intemperiilor, furtunilor sau razelor
ultraviolete de un strat protector de sticla speciala. Astfel
productorii pot afirma ca panourile fotovoltaice actuale sunt
destinate unei utilizri de lunga durata, ce poate depi 20 de ani.
Electricitatea solar poate s-i aduc o important contribuie la
pstrarea rezervelor de energie ale pmntului si, n acelasi timp
poate contribui la ncetinirea modificrilor climatice generale:
reduce consecintele efectului de ser si ale gazelor poluante din
atmosfer. Costul energiei produse de sistemele fotovoltaice continu
s scad. Oricum, costul energiei fotovoltaice este, n general, mai
mare dect al energiei produse n mod conventional. De asemenea, dei
costul initial al echipamentului fotovoltaic este mai mare, sunt
totusi unele aplicatii n care sistemul fotovoltaic este cel mai
eficient din punct de vedere financiar. Numrul sistemelor
fotovoltaice creste anual datorit avantajelor oferite. Dintre
aplicatiile mai eficiente, trebuie mentionate cele destinate
alimentrii consumatorilor izolati, de mic putere, din domenii
precum: telecomunicatii, balizaj, protecie catodic, refrigerare,
irigaii etc. Un sistem fotovoltaic bine realizat poate opera
neurmrit si necesit o ntreinere periodic minim. Economiile
provenite din costurile de munc si cheltuielile de transport pot fi
nensemnate.ing. Schintee Ion Lucrare de disertaie 45/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
Un mare avantaj pe care-l prezint sistemele fotovoltaice este
acela c se pot integra n cladiri, pot nlocui subansamble, materiale
de construcie sau chiar ntregi prti componente ale cldiri cum ar fi
de exemplu acoperisul. Modulele solare pot avea mai multe
ntrebuintari; astfel, ele pot nlocui suprafetele mai scumpe ale
cldirilor si pot oferi n plus alte avantaje. De exemplu, n fatade,
ele pot nlocui uor oglinzile sau geamurile colorate, asigur umbr
si, n acelasi timp, pot genera electricitate. n interiorul acestor
module de geam dublu, spatiul dintre celulele solare opace este
transparent. Avantajele eseniale ale sistemelor fotovoltaice sunt:
produc energie electric fr efecte poluante asupra mediului (+
reciclare complet) nu au componente n micare: fiabilitate ridicat,
durata de viat lung exploatare uoar, ieftin tehnologie fr poluare
fonic pierderi de transport reduse spatii pentru producere i
transport reduse nu produce modificri n mediu .
producere i consum n acelai loc, pentru puteri instalate mai
mici, consumabile local:
Specialitii prevd un viitor strlucitor pentru energia solar.
Considerat mult timp neprofitabil, acest tip de energie ncepe s
ctige teren, datorit mbuntirii tehnologiilor si costului tot mai
ridicat al resurselor energetice tradiionale. Chiar si fara
subventii guvernamentale, in maximum cinci ani, estimeaza
specialistii McKinsey, energia solara ar putea costa la fel ca
electricitatea produsa din combustibili fosili pentru consumatorul
final din multe zone, cum ar fi California sau Italia. Pan n 2020,
energia solar total exploatat ar putea creste de 20-40 de ori fat
de nivelul actual. Cu toate acestea, sectorul este abia la inceput.
Chiar daca luam n calcul cele mai optimiste previziuni pe termen
lung, in 2020, doar 3-5% din electricitatea folosita la nivel
global va proveni din energie solara.
Bibliografiewww.inmh.ro;ing. Schintee Ion Lucrare de disertaie
46/47
Energii regenerabile. Energia solar un beneficiu pentru
viitor
www.windenergy.com; www.magnus.ro. www.lpelectric.ro
www.wikipedia.org www.naturenergy.ro Kelemen G., Ursa D. -
Alternativa energetica. Partea I. Argumente n favoarea utilizarii
energiei solare, Rev. Tehnica instalaiilor nr. 5/2003. Kelemen G.,
Ursa D. - Alternativa eneregtica. Partea II. Aplicaii ale
sistemelor solare n instalaiile pentru construcii, Rev. Tehnica
instalaiilor nr. 6/2003
ing. Schintee Ion
Lucrare de disertaie 47/47