UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICCOORDONATOR STIINTIFIC: Prof.dr.ing. Ion MIRCEAAsist.ing. Cristian BRATUABSOLVENT:TOMA IONU- 2012 -ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

CUPRINSCAPITOLUL I. ENERGIA SOLARCAPITOLUL II. CALCULUL DESITII ENERGIEI RADIANTECAPITOLUL III. CELULA FOTOVOLTAICCAPITOLUL IV. SISTEM FOTOVOLTAICCAPITOLUL VI. UTILIZAREA SISTEMELOR FOTOVOLTAICECAPITOLUL V. ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I INCIDENTE PE UN PLAN ORIENTAT ARBITRAR ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

ENERGIA SOLAR SURSE REGENERABILE Epuizarea resurselor primare de energie impune necesitatea reevalurii surselor noi i regenerabile de energie. Energia regenerabil are un avataj fa de celelalte forme de energie ea este nelimitat i practic nepoluant. ntr-un interval de 20 de minute, Soarele furnizeaz echivalentul consumului energetic anual al omenirii. Pe teritoriul Romniei, pe o suprafaa orizontal de 1m2, putem capta anual o cantitate de energie cuprins ntre 900 i 1450 kWh, dependent bineneles i de anotimp.

CALCULUL DENSITII DE ENERGIE Datorit micrii diurne aparente a Soarelui pe bolta cereasc, razele solare cad asupra Pmntului sub un anumit unghi care difer de la un loc la altul, de la o or lalta, de la o zi la alta, de la un anotimp la altul.coordonate orizontale(A i h);coordonate orare (H i );coordonate ecuatoriale ( i );coordonate eliptice ( i ).Sisteme de coordonate cereti:

Pentru oraul Craiova coordonatele geografice sunt: - latitudine = 44,23; - longitudine = 23,87.

CALCULUL DENSITII DE ENERGIEDeclinaia medie anual este: =0,033. Unghiul de nclinare optim anual este:

CALCULUL DENSITII DE ENERGIE

Conversia fotovoltaic reprezint conversia direct a radiaiei solare n energie electric cu ajutorul celulelor solare sau generarea unei tensiuni electromagnetice ntr-o jonciune-homojonciune/heterojonciune sau dioda Schottky sub aciunea luminii. CELULA FOTOVOLTAIC Celula fotovoltaic se expune unei radiaii incidente (flux de fotoni). Dac energia fotonului este suficient de mare, atunci n urma coliziunii fotonului cu un atom, electronul din banda de valen va trece n banda de conducie, devenind liber, genernd, totodat, un gol n reeaua cristalului. Astfel, sub aciunea fotonilor are loc generarea de perechi electroni-goluri. Acest efect se mai numete efect fotovoltaic intern.

Factorul de umplere (fill factor) este definit ca raportul ntre puterea maxim i produsul ntre tensiunea n gol i curentul de scurtcircuit:Temperatura Normal de Funcionare a Celulei (NOCT). Randamentul unei celule fotovoltaice - se determin ca raportul dintre puterea generat de celul la ieire la o temperatur specificat i puterea radiaiei solare.S - aria suprafeei celulei sau modulului, [m2];E - radiaia global incident pe suprafaa celulei sau modulului, [W/m2].CELULA FOTOVOLTAIC

Principalele componente sunt:- modulul, panoul, cmpul de module sau, altfel spus, generatorul fotovoltaic; - bateria de acumulatoare;- subsistemul pentru condiionarea energie electrice, care includ inclus i elemente de msurare, monitorizare, protecie, etc.; SISTEMUL FOTOVOLTAIC- sursa auxiliar de energie, de exemplu, un grup electrogen (back-up generator), care funcioneaz pe benzin sau motorin. n acest caz sistemul fotovoltaic se mai numete sistem fotovoltaic hibrid.

ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC Se consider o cas n oraul Craiova avnd suprafa construit: 85,12 m2. Energia electric (medie estimat) anual consumat: Ec= 960 kWh/an Energia electric pe care trebuie s o produc modulului fotovoltaic: Puterea critic a modulului:Se alege panoul fotovoltaic cu urmtoarele caracteristici: puterea maxim Pm=150W; curentul de scurtcircuit Isc=9,9 A; tensiunea de mers n gol Ug=23 V; curentul maxim Im=8,42 A; tensiunea maxim Um=17,8 V; Aria panoului A=1,173 m2

ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC Numrul de panouri fotovoltaice necesare este: Suprafaa total a panourilor fotovoltaice: Calculul parametrilor panoului fotovoltaic n condiiile de funcionare Curentul de scurtcircuit: Temperatura medie anual de lucru a celulei: Tensiunea de mers n gol:

ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC Factorul de umplere al panoului: Puterea produs de panoul fotovoltaic este: Randamentul panoului fotovoltaic: Capacitatea acumulatoarelor: Invertor. Se alege un invertor cu puterea de 1500W.Se aleg 5 acumulatoare cu capacitatea standard de 150 Ah care se vor conecta n paralel. Regulator de ncrcare. Se alege un regulator suportnd un curent de 30 A.

ANALIZA EFICIENEI ENERGETICE I ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC Investiia iniial n sistemul fotovoltaic: I = 11163,58 Euro Volumul energiei produse: Cheltuielile anulale de exploatare: Cheltuielile totale actualizate pe durata de via a instalaiei: anual: pe durata de via: Cheltuielile medii anuale: Venitul brut anual obinut din consumul de energie:

CONCLUZII n urma analizei energetice s-a constatat c eficiena panourilor fotovoltaice n condiiile de lucru este mic (12,3%). Eficiena sczut a panourilor fotovoltaice determin alegerea unui numr mai mare de panouri (9 panouri) pentru alimentarea unei case cu consum energetic anual de 960 kWh/an. Datorit numrului mare de panouri fotovoltaice necesare i a preului ridicat al acestora (928,2 euro/panou) valoarea investiiei ntr-un sistem fotovoltaic este mare 11163,58 Euro. Cheltuielile de exploatare a sistemului fotovoltaic ales sunt reduse (113,11 Euro/an) comparativ cu cheltuielile de investiie. Amortizarea se realizeaz ntr-un numr de ani mai mare dect durata de via. Exploatarea unui sistem fotovoltaic se justific (la momentul actual) doar pentru alimentarea cu energie a unor consumatori izolai i de putere mic dac se iau n considerare costurile ridicate necesare pentru racordarea la reea a acestor consumatori. Avnd n vedere descoperirile n acest domeniu ce ar putea avea loc n urmtoarea perioad precum i creterea continu a preului energiei electrice se poate estima c aceste sisteme fotovoltaice vor deveni eficiente din punct de vedere energetic i economic ntr-o perioad scurt de timp.

`