71802943 ENERGIE Regenerabila

8/12/2019 71802943 ENERGIE Regenerabila

1/38

ENERGIE EOLIANA

Vntul este rezultatul activitatii energetice a soarelui si se formeaza datorita ncalzirii neuniforme a suprafetei

Pamntului. Miscarea maselor de aer se formeaza datorita temperaturilor diferite a doua puncte de pe globul

pamntesc, avnd directia de la punctul cald la punctul rece.

Palele turbinelor eoliene se rotesc datorita miscarii maselor de aer si cu ct este mai mare masa aerului, cu att

mai repede se rotesc palele, producnd o cantitate mai mare de energie. Un rol important n cantitatea de

energie obtinuta o au si viteza vntului si suprafata palelor.

Turbinele eoliene se pot utiliza singulare sau n grupuri care formeaza sisteme eoliene.

n figura 2. este prezentata o imagine cu un sistem energetic format din turbine eoliene.

!igura 2.

Turbina eoliana , care este prezentata ntr"o forma simplificata n figura 2.2, este compusa n principal din#

1. Palete ( pale );

2. Generator;

3. Frna;4. Angrenaj;

5. Regulatoare electrice;

. !i"te# $e orientare;

%. &utuc.


2/38


3/38

)istemul de orientare este necesar pentru ca a&a rotorului sa fie aliniata directiei vntului pentru a e&trage ct

mai mult posibil din energia cinetica a vntului. $ste constituit dintr"o coroana dintata ec*ipata cu un motor. $l

asigura orientarea turbinei eoliene si blocarea acesteia pe a&a vntului cu a(utorul frnei.

&utucul este prevazut cu un sistem pa"i' , acti' sau #i t , care permite orientarea palelor pentru controlulvitezei de rotatie a turbinei eoliene.

'ontrolul activ, prin motoare *idraulice, asigura modificarea ung*iului de incidenta a palelor pentru a valorifica la

ma&im vntul instantaneu si de a limita puterea daca vntul depaseste viteza nominala.

+a controlul pa"i' , palele sunt fi&e n raport cu butucul turbinei. $le sunt concepute pentru a permite deblocarea

n cazul unui vnt puternic. $ste un sistem utilizat de ma(oritatea turbinelor eoliene.

ontrolul #i t , numit si control activ cu deblocare aerodinamica, mbina avanta(ele celor doua sistemeprezentate mai nainte.

Turbina eoliana are ca element au&iliar pilonul . Pilonul sunt fabricat din otel sau beton compactat. $l sustine

turbina eoliana. +a stabilirea naltimii trebuie sa se tina cont si de pretul de cost. $&ista o relatie de directa

proportionalitate ntre naltimea pilonului, viteza vntului si pretul de cost. Pilonii au n general naltimi cuprinse

ntre - m si - m. Prin interiorul pilonului trec cablurile electrice.

Fun$atia asigura rezistenta mecanica a structurii formate din pilon si din turbina eoliana.

Turbinele eoliene sunt dotate si cu un "i"te# electronic $e control , care controleaza pornirea, regla(ul nclinarii

palelor, frnarea si oprirea rotirii palelor.

%e asemenea, se mai utilizeaza si dispozitive de masurare a vitezei vntului.


4/38

!igure 2./

n figura 2./ este prezentata o imagine cu un sistem eolian de"a lungul coastelor %anemarcei.

)uccesiunea etapelor n generarea "i tran"#iterea energiei eoliene poate fi rezumata dupa cum urmeaza#

. Pe masura ce vntul interactioneaza cu rotorul se produce un cuplu0

2. !recventa rotationala relativ scazuta a rotorului este intensificata prin intermediul angrena(ului de

transmisie0

/. 1&ul de iesire al angrena(ului de transmisie roteste generatorul0

. $nergia electrica produsa de generator trece prin regulatorul turbinei si prin dis(unctoare si este

ridicata la o tensiune intermediara de transformatorul turbinei0

. Prin sistemul de cabluri se transmite energia electrica transformatorului0

3. Transformatorul instalatiei creste tensiunea pna la valoarea minima a retelei0

4. )istemul de retele interconectate transmite energia electrica pna la punctul ultim de utilizare0

. )ubstatiile transformatorului reduc tensiunea la valori de utilizare pe o scara restrnsa sau la valori

industriale0

5etelele locale de tensiune scazuta transmit energia electrica utilizatorilor casnici sau industriali.


5/38

!igure 2.

n figura 2. este prezentata o imagine cu un sistem eolian n care turbinele sunt foarte apropiate una de alta si

sunt orientate sub ung*iuri diferite. n prezent, dezvoltarile te*nologice au permis realizarea unor turbine eoliene

care sa produca un zgomot ct mai mic si astfel sa fie ct mai putin deran(ante pentru vecinatate. $&ista mai

multe metode de micsorare a zgomotului, cum ar fi# 1ntifonarea nacelei0 5ealizarea unor sisteme de transmisie

mecanica ct mai silentioase0 Utilizarea unor amortizoare pentru limitarea vibratiilor0 5ealizarea unor profile ct

mai performante pentru pale si care sa fie ct mai putin zgomotoase. 6 parte din energia electrica obtinuta de la

turbinele eoliene poate fi folosita pentru consumul comunitatilor locale, iar o parte poate fi transferata retelei

electrice nationale.


6/38

ENERGIA GEOTERMALA

%in interiorul Pamntului spre suprafata este transmis un flu& de caldura cu intensitatea medie de -,- 78m2.

%eoarece diferite parti ale scoartei terestre poseda conductivitati termice inegale, intensitatea flu&ului de caldura

variaza n limite largi. 5egiunile *ipertermice, cu intensitati ale flu&ului de caldura mai mari, sunt situate n zone

tectonice n apropiere de *otarele platformelor continentale. n astfel de zone, la adncimi de ctiva 9ilometri se

ntlnesc roci cu temperatura pn: la /--... --6'. $nergia rocilor este numit: petrogeotermic:, iar energia apelor

freatice ncalzite de aceste roci, *idrogeotermic:. 1(ungnd n caverne, ntre doua straturi impermeabile, apa

geotermala se poate transforma n abur. 'aracteristic pentru ma(oritatea apelor geotermale este continutul sporit de

saruri dizolvate. 1burul geotermal contine gaze si vapori, care uneori, pot fi periculoase pentru mediu. n figurile . si

.2 sunt prezentate imagini cu apa si aburi ce izvorasc din interiorul pamntului.

!igura .

*nergia geoter#ala poate +i,

. de nalta temperatura ;caracteristica zonelor vulcanice


7/38

2. de (oasa temperatura0 accesibila n orice parte a globului. Temperatura scoartei pamntesti creste n

adncime cu /=' la fiecare -- m. %iferenta de temperatura creata ar putea fi aplicata n termoficare prin

recircularea fluidului n pompe de caldura, nu n producerea energiei electrice.

!igura .2

entrale ter#ice geoter#ale

$&ista mai multe variante de utilizare a energiei termice geotermale#

. utilizare directa ;figura ./


8/38

!igura ./ !igura .

-otatiile pentru +igurile 5.3 5.4 "i 5.5 "unt,

1)"apa de sonda0

1'"apa calda0

1>"apa din surse naturale0

1P"apa potabila0 5T"retele termice0

"strat acvifer0

2"sonda de captare a energiei geotermale0

/"sc*imbator de caldura cu amestec0

"pompa de caldura, P'0

"vaporizator al pompei de caldura0

3"condensator al pompei de caldura0

4"sc*imbator de caldura cu suprafata0

"sonda de retur a apei geotermale.


9/38

!igura .

1pele geotermale se e&trag prin puturi forate pna la stratul acvifer. %in sistemele acvifere nc*ise apa poate iesi sub

propria presiune. %aca presiunea nu este suficient de mare, pe sonde se instaleaza pompe. 1pa slab mineralizata poate

fi folosita pentru producerea apei calde de consum sau pentru alte destinatii. Poate fi folosita si ca apa potabila. ?radul

de mineralizare a apei potabile se regleaza din sc*imbatorul de caldura, iar temperatura din pompa de caldura.

'entrale electrice geotermale 1burul sau apa suprancalzita iese prin sonda de e&tractie sub propria presiune. Turbinele

centralelor electrice geotermale functioneaza cu abur saturat, care poate fi obtinut pe trei cai #

@ direct din sonda 0

@ prin destinderea apei suprancalzite 0

@ prin vaporizarea apei cu o presiune mai (oasa sau a unui lic*id cu temperatura de fierbere mai scazuta.

n figurile urmatoare sunt prezentate mai multe variante de centrale electrice geotermale, dupa cum urmeaza #

@ cu abur saturat, figura .3 0

@ cu apa suprancalzita, cu o treapta de destindere si instalatie de termoficare, figura .4 0

@ cu apa suprancalzita, cu doua trepte de destindere si instalatie de termoficare, figura . 0 @ cu generator de abur si circuit de lucru nc*is, figura .A.


10/38


11/38

3"condensator0

4"pompa de refulare a condensatorului 0

"ncalzitor de apa de retea 0

A"pompa de retea 0 -"sonda de retur 0

"pompa de alimentare 0

2"generator de abur.

1)"apa de sonda0

1'"apa calda0

1>"apa din surse naturale0

5T"retele termice0

A'antajele energiei geoter#ale,

@ lipsa produselor obtinute prin ardere0

@ sisteme eficiente de ncalzire. %ezavanta(ele energiei geotermale#

@ sporirea seismicitatii zonei prin reducerea presiunii n sol la e&tragerea apei sau a aburului0

@ poluarea aerului cu diferite gaze rezultate prin e&ploatarea aburului0

@ poluarea apei cu diferite substante reziduale ale apei e&trase.

oben...

HIDROENERGIA
http://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rogeo.htm#oben%23obenhttp://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rogeo.htm#oben%23oben


12/38

$&ista trei tipuri de curenti de apa ; de

deplasare a apei pe suprafata

pamntului ivelul apei se sc*imba de doua ori pe

zi, BocupndD si BeliberndD o parte din teritoriul litoralului, formnd astfel bazine. 'urentii de apa, formati n aceste

bazine, pot fi utilizati pentru aducerea n miscare a *idroturbinelor, care, fiind conectate cu generatoare, pot produce

energie electrica. 'u ct flu&urile sunt mai nalte, cu att mai multa energie se poate produce. Te*nologia care utilizeaza

aceasta sursa, este asemanatoare cu te*nologia *idroenergetica cu viteza mica a curentului de apa. Valurile imense ale

oceanelor poarta cantitati masive de energie, dar aceasta energie este greu de e&ploatat eficient si ieftin. 'onversia

energiei *idraulice n energie electrica nu este poluanta, presupune c*eltuieli mici de ntretinere si constituie o solutie de

lunga durata. 'reeaza nsa niste probleme de ordin ecologic. Principiul de obtinere a energiei electrice folosind forta apei

este urmatorul# apa este colectata ntr"un lac de acumulare si apoi canalizata printr"o conducta de aductie direct n

turbina. 'aderea pe verticala creeaza presiunea necesara la capatul inferior al conductei de aductie pentru a pune n

miscare turbina. $ste o relatie directa de proportionalitate ntre energia obtinuta si debitul si caderea apei. n figurile . ,

.2 si ./ sunt prezentate imagini cu centrale *idroelectrice.


13/38

Puterea apro&imativa a unei centrale

*idroelectrice, este data de

urmatoarea relatie#

P E 97 F G H Em/8sF@I EmF4 E9>8m@/F

unde#

H"debitul de apa0

I"naltimea de cadere a apei0

4 E9>8m/F"coeficient rezultat din

randament, rezistenta opusa de

turbina si angrena(ul de transmitere.

Tipuri $e i$rocentrale,

. centrale *idroelectrice

fluviale normale, folosite

e&clusiv la producerea

energiei electrice0

2. centrale *idroelectrice de

acumulare prin pompare0

/. centrale *idroelectrice maree

motoare.

!ig. .2

i$rocentralele au o serie de

influente pozitive asupra mediului, cum

ar fi#

. lipsa de dega(ari cu impact

negativ asupra mediului0

2. reglarea debitului rului0

/. e&cluderea inundatiei

localitatilor situate n avalul

centralei0

!ig. ./


14/38

. dezvoltarea irigatiilor.

i$rocentralele au si o serie de influente negative asupra mediului, cum ar fi#

. e&cluderea din sistemul agricol a unor suprafete roditoare de teren0

2. sc*imbarea florei si faunei0

/. sc*imbarea regimului *idrologic al rurilor si reducerea debitului n aval

ENERGIA SOLARA

$nergia solara este practic inepuizabila. $ste cea mai curata forma de energie de pe pamnt si este formata din radiatii calorice, luminoase,

radio sau de alta natura, emise de soare. 'antitatile uriase ale acestei energii stau la baza ma(oritatii proceselor naturale de pe Pamnt. 'u

toate acestea, este destul de dificila captarea si stocarea ei ntr"o anumita forma ;n principal caldura sau electricitate< care sa pemita

utilizarea ei ulterioara. $nergia solara poate ncalzi locuintele n mod pasiv, datorita constructiei acestora ;casele pasive< sau poate fi stocata

n acumulatoare termice sub forma de energie termica. 'aldura generata solar se poate folosi n principal la prepararea apei calde mena(ere,

ncalzirea agentului termic responsabil de temperatura ambianta a casei si ncalzirea piscinelor. $&ista c*iar si instalatii de aer conditionat

bazate pe caldura solara, unde aceasta reprezinta energia principala necesara racirii aerului. Utilizarea energiei solare reprezinta la nivel

global cea mai eficienta metoda de a aduce caldura n locuinte. n general, cantitatea de caldura solara ce cade asupra acoperisului unei caseeste mai mare dect energia totala consumata n casa. 'u mi(loace simple, eficiente constructiv, se poate utiliza energia solara pentru a

reduce sau c*iar pentru a nlocui total celelalte surse de energie necesare traiului dintr"o locuinta moderna.

Celula solara


15/38

!izicianul francez JecKuerel a descoperit n /A efectul

fotovoltaic care consta n transformarea directa a energiei

luminoase n energie electrica, iar n A/-, fizicianul american

)c*ott9L a argumentat teoretic efectul fotovoltaic. $fectul

fotovoltaic se bazeaza pe trei fenomene fizice simultane, strns

legate ntre ele#

. 1bsorbtia luminii de catre materiale0

2. Transferul de energie de la fotoni la sarcinile electrice0

/. 'olectarea sarcinilor.

'elulele solare sunt compuse din siliciu necristalin ;amorf< sau

cristalin.

'elulele solare din alte materiale precum ?a1s sau 'u n)e2 sunt

nca n faza de dezvoltare. n domeniul puterii reduse ;m7, N7


16/38

. 1u randamentul de / O " O0

2. )unt fabricate din blocuri de siliciu compuse din cristale mari0

/. 1u suprafata perlata0

. 1u costuri de productie mai reduse dect cele ale celulelor monocristaline.

'. 'elule amorfe

. )unt realizate dintr"un suport de sticla sau material sintetic, pe care se depune un strat subtire de siliciu0

2. 1u randamentul de O " - O, mai mic dect al celulelor cristaline0

/. )unt utilizate n mici produse comerciale ;ceasuri, calculatoare


17/38

!ig. ./

n figura ./ este reprezentata sc*ematic structura unei celule solare. $nergia luminii disloca n (onctiunea p"n electroni si i face liberi. 1stfel

sunt disponibili un electron negativ si o gol pozitiv. %aca circuitul este nc*is, electronii negativi se scurg n stratul p si protonii pozitivi n

stratul n. 1sadar, curentul electric poate trece. %atorita potentialului energetic ridicat al semiconductorului n si a spatiului n regiunea de

ncarcare, electronii pot circula doar pe traseul urmator#

. de la stratul n0

2. prin contactul partii superioare ;polul negativ al celulei solare


18/38

sau n paralel sau se pot realiza combinatii de celule legate n serie si paralel. n figura . este reprezentat un modul de celule conectate

mi&t, n serie si paralel.

!ig. .

Orientarea celulelor solare

Puterea ma&ima se poate obtine de la un modul solar daca razele de lumina cad perpendicular pe suprafata sa. 1cest lucru nu este totdeauna

posibil, tinnd cont de deplasarea zilnica si anuala a soarelui. %e aceea, la calculul eficientei unei instalatii fotovoltaice trebuie luate n

considerare aceste pierderi. Ung*iul ideal de instalare al unei celule solare este determinat de latitudinea localitatii. Totusi, un ung*i de

instalare sub 6 trebuie evitat, pentru ca la ploaie efectul de autocuratire sa aiba loc. Un ung*i de instalare de 3-6 permite iarna ca zapada

sa alunece. n localitatile la nord de $cuator, modulele solare sunt pozitionate spre sud, n cazul eventualelor umbriri si spre sud"vest sau

sud"est. n localitatile la sud de $cuator, modulele solare sunt pozitionate spre nord, n cazul eventualelor umbriri si spre nord"vest sau nord"

est. Un modul solar dezvolta o putere mai mare daca se afla n apropierea $cuatorului. Totodata, aceasta putere marita este diminuata de

temperatura ridicata a celulelor. +a cresterea temperaturii cu grad elvin, puterea scade cu -, O. 1ceasta nseamna ca la o temperatura a

celulelor de 4 6', puterea modulului scade cu 2 O. 'urentul si tensiunea unei celule solare sunt marimi dependente de temperatura

celulelor.

Caracteristicile celulei solare


19/38

. +a iluminarea unei celule solare, apare o tensiune egala cu -,3 V, independenta de intensitatea luminoasa0

2. 'urentul n scurtcircuit ; < creste liniar n raport cu intensitatea luminoasa. n conditii standard, la o suprafata a celulelor de --

cm2 si o iluminare cu )T' de -- 7 8 m2, acest curent este de / 1.

Module solare

Reali area #o$ulelor "olare

%upa ce feliile de silicon au fost taiate, se fi&eaza contacte pe partea superioara si inferioara mpreuna cu o banda cositorita. 'ontactul partii

inferioare acopera ntreaga suprafata a celulei, n timp ce contactul partii inferioare este n forma de pieptene, permitnd luminii sa cada pe

suprafata de silicon. n final, un nvelis anti"refle&ie este aplicat partii superioare. 1cesta asigura patrunderea a ct mai multa lumina pe

suprafata de silicon. Ultimul pas este controlul calitatii.

A"a#blarea unui #o$ul

n primul rnd se leaga conductoare de contactele celulei solare. %epinznd de putere si tensiune, ele vor fi legate n serie sau paralel. )iliciul

este casant si se rupe usor, de aceea celulele solare vor fi puse ntr"un suport de plastic. 1cest plastic nu are voie sa mbatrneasca si trebuie

sa fie rezistent la deteriorarea prin raze ultraviolete. %e asemenea, sticla acoperitoare trebuie sa satisfaca anumite conditii. )ticla, partea din

spate a modulului si plasticul vor forma n final o singura unitate. 1stfel, celulele nu mai pot fi separate fara a fi distruse. 'a ultim pas, tot

modulul este montat ntr"o rama de aluminiu si se fi&eaza doza de legatura a modulului.

Acoperirea unui #o$ul

1par probleme daca, la legarea n serie a celulelor ntr"un modul, una dintre ele este acoperita de e&emplu, cu o frunza. )a analizam cazul cel

mai critic# modulul furnizeaza curent acumulatorului. 'elula acoperita devine consumatoare de energie. 'elulele ramase libere canalizeaza

curentul prin celula acoperita. %rept rezultat, energia pusa la dispozitie de modul este transformata n caldura de celula acoperita. 1ceasta

energie poate distruge celula. 1cest inconvenient poate fi evitat prin legarea antiparalel a unei diode ;dioda bLpass


20/38

invertor trebuie prote(ate mpotriva scurtcircuitului. %e obicei se folosesc cabluri solare speciale simple sau duble. Problema generala a

generatoarelor solare este ca, curentul la scurtcircuit este doar cu - O mai mare dect valoarea nominala. 6 siguranta normala, n acest

caz, nu va fi activata si de aceea arcul electric va putea continua sa arda.

Generatoare solare

Pentru constructia unor sisteme fotovoltaice mai mari, se leaga n serie sau paralel mai multe module solare, obtinndu"se un generator

solar. Pentru obtinerea tensiunii alese a sistemului se leaga mai multe module n serie. Prin legarea n paralel a mai multor sisteme modulare

legate n serie, se poate obtine puterea dorita a sistemului. n figura . este prezentat un generator solar. !igura . 5amele metalice ale

modulelor trebuie conectate la sistemul de protectie mpotriva fulgerelor, adica la paratraznetul de(a e&istent. Pentru protectia mpotriva

focului, se folosesc varistoare, raportate la cea mai ridicata tensiune posibila la functionarea n gol, si montate n locatii rezistente la foc.

!ig. .

5amele metalice ale modulelor trebuie conectate la sistemul de protectie mpotriva fulgerelor, adica la paratraznetul de(a e&istent. Pentru

protectia mpotriva focului, se folosesc varistoare, raportate la cea mai ridicata tensiune posibila la functionarea n gol, si montate n locatiirezistente la foc.

Conversia energiei solare

Pentru utilizarea energiei solare este nevoie de conversia acesteia n alte forme de energie, cum ar fi#


21/38

1. on'er"ia +ototer#i ca0 'onversia fototermica ;termoconversia< presupune transferul energetic de la razele soarelui la apa, abur,

aer cald, alte medii ;lic*ide, gazoase sau solide


22/38

cresterea suprafetei de captare. 1nsamblul este asezat ntr"o cutie izolata termic foarte bine. 1ceasta cutie are peretele transparent e&pus la

soare ;din sticla cu transparenta ridicata


23/38

. unitatea de stocare a energiei trebuie sa fie capabila sa suporte un numar ridicat de cicluri ncarcare"descarcare, far: diminuarea

substantial: a capacitatii sale0

. nu n ultimul rnd, unitatea de stocare trebuie s: fie ieftina.

!ig. . # storage batterL

n sistemele electrice autonome stocarea energiei este asigurata de baterii de acumulatoare, iar cele mai folosite sunt bateriile de tip plumb"

acid. $le sunt de doua tipuri#

. baterii cu electrolit lic*id0

2. baterii cu electrolit stabilizat.

n figura . este prezentata o baterie de acumulatoare.

Echipa ente au!iliare

$c*ipamentele au&iliare sunt necesare pentru utilizarea corespunzatoare a energiei solare. 'ele mai utilizate sunt regulatoarele de sarcina si

convertoarele statice. )e mai utilizeaza protectii contra descarcarilor atmosferice, dis(unctoare si sigurante fuzibile.


24/38

Regulatoare de sarcina

Regulatoarele $e "arcina controleaza flu&ul de energie si prote(eaza bateria de suprancarcare si consumatorul de descarcare accidentala.

%e asemenea, regulatoarele de sarcina asigura supraveg*erea si siguranta instalatiei. n sistemele fotoelectrice se pot utiliza mai multe tipuri

de regulatoare si anume#

. regulatoare serie0

2. regulatoare paralel0

/. regulatoare cu cautarea punctului de putere ma&ima.

Regulatoarele "erie contin un ntreruptor ntre panoul solar si bateria de acumulatoare. 'nd bateria este ncarcata, ntreruptorul static se

desc*ide si astfel se prote(eaza bateria de acumulatoare de o suprancarcare. )c*ema unui regulator serie este prezentata n figura .A. %e

asemenea, sc*ema mai contine un ntreruptor care deconecteaza sarcina ;consumatorul< de la baterie.

!ig. .A

Regulatoarele paralel scurtcircuiteaza panoul solar dupa ce bateria de acumulatoare este ncarcata. n timpul ncarcarii panoul solar este

conectat direct la bateria de acumulatoare. %upa ce bateria de acumulatoare este ncarcata, ntreruptorul static se nc*ide si panoul solar va fi

n scurtcircuit. %ioda de separare are rolul de a prote(a de scurtcircuit bateria de acumulatoare. %e asemenea sc*ema mai contine un

ntreruptor care deconecteaza sarcina ;consumatorul< de la baterie. )c*ema unui regulator paralel este prezentata n figura . -.


25/38

!ig. . -

5egulatoarele cu cautarea punctului de putere ma&ima permit e&tragerea din panoul cu celule solare a ma&imului de putere.

Convertoare statice

'onvertoarele statice adapteaza puterea de curent continuu furnizata de panourile solare la cerintele sarcinii. )unt doua tipuri de convertoare

statice si anume# convertoare statice c.c."c.c. C adapteaza tensiunea de curent continuu obtinuta de la panourile solare la tensiunea

utilizata de sarcina0 convertoare statice c.c."c.a. C transforma tensiunea de curent continuu ntr"o tensiune alternativa. )e mai numesc si

invertoare. $&ista doua tipuri de convertoare statice c.c."c.c. si anume# ridicatoare de tensiune si cobortoare de tensiune. n figura . este

sc*ema unui convertor static c.c."c.c. ridicator de tensiune. 1u randament uzual de 4- O, iar la variante performante, randamentul poatecreste la "A- O.

!ig. .

n figura . 2 este sc*ema unui convertor static c.c."c.c. cobortor de tensiune. 5andamentul acestui tip de convertoar este cuprins ntre -"

A- O.


26/38

!ig. . 2

"tili#area energiei solare

$nergia solara are aplicatii si utilizari multiple, din care amintim#

. 1limentarea cu energie electrica a consumatorilor industriali si casnici0

2. 'uptoare solare0

/. Uscatorii solare0

. ucarii solare0

. %istilerii solare0

3. nstalatii solare pentru desalinizarea apei0

4. )ateliti alimentati cu energie solara0

. 5oboti spatiali alimentati cu energie solara0

A. >ave spatiale interplanetare alimentate cu energie solara0

-. nstalatii de climatizare pe timp de vara0

. nstalatii de ncalzire pe timp de iarna0

2. ncalzirea apei mena(ere0

/. Pile solare0

. )obe de gatit solare0

. !rigidere solare0

3. 'ase alimentate cu energie si caldura de la soare0

4. Piscine alimentate cu apa ncalzita de razele solare0

. +ampi solare, care se ncarca cu energie ziua si noaptea emit lumina.

A. 1utomobile solare.

Auto o$ilul solar


27/38

Modul de functionare al unui automobil cu propulsie fotoelectrica este urmatorul# energia solara captata de panourile solare ale automobilului

este furnizata unei baterii de acumulatoare. $nergia electrica furnizata de acumulatoare este transmisa unui motor electric de curent continuu

ce propulseaza masina. n cazul n care deplasarea se face ntr"o zona nsorita, energia furnizata de panouri poate servi direct propulsiei,

acumulatorii fiind solicitati numai atunci cnd este umbra sau ve*iculul urca pe o panta abrupta. +a un automobil, energia electrica este

necesara pe lnga alimentarea motorului, la blocul de lumini si la o multitudine de elemente comandate si actionate electric. n figurile . / si

. sunt prezentate prototipuri de automobile propulsate cu energie solara.

!ig. . /!ig. .


28/38

ENERGIA %IOMASEI

)ubstantele care alcatuiesc lumea vegetala si animala formeaza biomasa. $nergia biomasei poate fi folosita prin

ardere directa sau prin transformarea ei in combustibili artificiali, cum ar fi# mangalul, alcoolul, biogaz, motorina

produsa din uleiuri vegetale, etc. Jiomasa a fost utilizata n scopuri energetice din momentul descoperirii de catre

om a focului. 1stazi combustibilul din biomasa poate fi utilizat n diferite scopuri, de la ncalzirea ncaperilor pna

producerea energiei electrice si combustibililor pentru automobile. n Jrazilia a fost utilizata pentru prima data

biomasa n vederea obtinerii de etanol, care din A-/ a fost folosit combustibil pentru motoare.

n figura 3. este prezentata structura unui cazan folosit pentru arderea rumegusului de lemn, care poate fi folosit

la centrale termice, unde#

"rezervor cu rumegus0

2"alimentator cu combustibil0

/"camera de alimentare cu aer0

"focar de ardere0

"camera de racire0

3"tevi de evacuare a fumului

!igura 3.


29/38

Jiomasa, se poate utiliza ca si combustibil pentru a se obtine caldura si electricitate, n urmatoarele forme#

. lemne0

2. deseuri ale industriei forestiere si de prelucrare a lemnului0

/. deseuri ale industriei usoare ;confectii, pielarie, etc.


30/38

!igura 3.2

n figura 3.2 este prezentata structura unei instalatii de ardere a deseurilor tocate,

unde#

"distribuitor de aer0

2"aer pentru ardere0

/"aer secundar0

"introducerea combustibilului0

"aer tertiar0 3"flacara0

4"arzator0

"camera de postcombustie0

A"separator0

-"perete0

"cuva cu flacara ascendenta0

2"recipient pentru colectarea cenusii.

)pre deosebire de alte forme de energie durabila, biomasa are doua avanta(e importante si anume#

. poate fi stocata0

2. se gaseste pretutindeni.

+a arderea bimasei se dega(a mai putine produse de ardere nocive dect la combustibilii fosili si la gazul metan.

Temperatura de ardere a biomasei este n general mica. n figura 3./ este prezentata sc*ema de transformare

integrata a biomasei n gaz, unde#

??"gazogenerator0

'c"ciclon,

%'"decarbonator0

'1"camera de ardere0

?$"electrogenerator0

T"turbina0

'5"cazan recuperator0

's"compresor.


31/38

!igura 3./

!ormarea de gaze combustibile, prin descompunerea substantelor organice umede n medii lipsite de

o&igen molecular, este un proces care se produce n mod natural pe Terra. Metanul este constituentul lor

principal. 1sa s"au format n sedimentele din adncul pamntului gazele naturale, pe seama plantelor si

animalelor preistorice. Jiogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formeaza prin

descompunerea substantelor organice n mediu umed si n lipsa de o&igen. Jiogazul necesita sa fie

prelucrat pna la utilizare. %e obicei este trecut prin separatoare speciale, unde metanul este separat de

restul gazelor. Utilizarea biogazului brut poate duce la nto&icare, deoarece restul gazelor contine gazeto&ice. 'omponentele c*imice ale materiei organice cu gradul cel mai ridicat de conversie n biogaz sunt

celulozele, *emicelulozele si grasimile.


32/38

CEL"LE DE COM%"STI%IL

Iidrogenul nainte de descoperirea sa, *idrogenul a fost confundat cu alte gaze. n 433, c*imistul englez IenrL 'avendis* a

aratat ca *idrogenul se formeaza la aplicarea acidului sulfuric pe metale si astfel este considerat descoperitorul *idrogenului.Ulterior, a aratat ca, apa este rezultatul reactiei dintre *idrogen si o&igen. n 4 , osep* PriestleL a numit acest gaz aerul

inflamabilD. '*imistul francez 1ntoine +aurent +avoisier a dat acestui gaz denumirea de *Ldrogenium ;formeaza apa


33/38

Modul de functionare a unei celule de combustibil este prezentat n figura /.2. ntr"o celula de combustibil *idrogenul

reactioneaza cu o&igenul formnd apa. 'ele doua gaze sunt separate printr"un electrolit ;de e&emplu o membrana din material

artificial"plastic< si sc*imba electroni negativi printr"un conductor electric. 1cest flu& de electroni transforma celula ntr"o sursa;izvor< de energie. %e asemenea va fi folosita si caldura rezultata. +a anod ;polul negativ< *idrogenul va fi descompus cu a(utorul

unui catalizator n ioni pozitivi si electroni negativi. Trebuie facuta diferenta dintre sensul real al electronilor n circuit si, implicit,

si a sensului curentului electric si sensul conventional.

!igura /.2

!iecare atom de *idrogen va ceda cte un electron, care printr"un conductor se va ndrepta spre catod ;polul pozitiv


34/38

!igura /./

'onform legilor electroc*imiei, o singura celula de combustibil poate furniza doar o tensiune de volt. Pentru a obtine tensiuni

mai mari trebuie legate n serie mai multe celule, iar pentru curenti mai mari trebuie legate mai multe celule n paralel. 1stfel se

obtin panouri cu celule. 5eactiile c*imice sunt prezentate n figura /./. ntr"o celula de combustibil, energia c*imica acumulata n

combustibil se transforma n energie electrica si energie termica. $nergia combustibilului G $nergie electrica X $nergie termica n

figura /. sunt prezentate BproduseleD celulei de combustibil.

!igura /.

+a arderea combustibilului, energia sa se elibereaza prin caldura reactiei. ntr"o celula de combustibil reactioneaza *idrogenul cu

o&igenul, pe un mol de *idrogen se elibereaza o cantitate de energie de 2 39 . 1ceasta valoare este entalpia reactiei I sau, la

presiune constanta, este numita putere calorifica.

1plicatiile celulei de combustibil 'elulele de combustibil sunt uti lizate destul de mult la propulsia ve*iculelor sau la vapoare.

Pretentiile asupra celulei de combustibil sunt deosebit de mari, deoarece la volum mic ele furnizeaza o putere de peste - 97 sitrebuie sa garanteze un timp de functionare ndelungat. $le sunt alimentate n mare masura cu *idrogen sub presiune. Iidrogenul

va fi comprimat pna la 4-- bar si depozitat n rezervoare sigure. 'onceptele de propulsie cu *idrogen lic*id sau producerea ad"

*oc a *idrogenului au fost realizate cu succes. 'a tip de celula de combustibil se foloseste P$!'. Ma(oritatea producatorilor de

autoturisme au dezvoltat masini cu celule de combustibil, care se afla n stadiul de probe. 'elulele de combustibil sunt folosite si

ca baterii n aparate mici si la producatori portabili de energie de pna la 97. )unt o alternativa eficienta a acumulatorilor. n

comparatie cu bateriile, ele ofera un timp mai mare de utilizare precum si un numar nelimitat de cicluri de ncarcare. 'ele mai

mari avanta(e sunt greutatea redusa si puterea mare de acumulare. 'ele mai frecvent utilizate celule de combustibil sunt P$!' si

%M!'. %omeniile de utilizare sunt aparate de comunicare, lanterne, telefoane mobile, laptop si aparate portabile de producere a

energiei electrice.

Tipuri de celule de co $usti$il


35/38

'elula de combustibil cu acid fosforic ;P1!'< Temperatura de lucru de /-"2--o' face ideala folosirea celulei de combusibil cu

acid fosforic la producerea stationara de energie n centrale termice mici de blocuri. Primele instalatii comerciale sunt de(a pe

piata si servesc la alimentarea blocurilor sau a fabricilor mici cu caldura si curent electric. )e folosesc celule de combustibil cu acidfosforic mpreuna cu *idrogen. 'u a(utorul unui convertor se poate utiliza gaz sau metanol.

Caracteristici:

. se face sc*imb de ioni de *idrogen, deci membrana trebuie sa fie permanent umeda0

2. ca electrolit se foloseste acid fosforic lic*id0 instalatiile sunt sensibile la mono&idul de carbon, ceea ce implica

curatarea gazului din proces0

/. temperatura de lucru# /-"2-- o'0

. puterea# -" -- 70

. randamentul# "3- O0

3. se folosesc la centrale termice de bloc.

elula $e co#bu"tibil cu carbonat topit ( F )

Temperatura nalta de lucru, 3 -o', facili teaza, pe lnga producerea curentului electric si caldurii, si producerea de abur. %in

cauza temperaturii ridicate, n celula poate avea loc conversia interna a gazului n *idrogen si bio&id de carbon. Un convertor

e&tern nu este necesar. Temperaturile nalte si sarurile lic*ide ale electrolitului, ataca materialul.

Caracteristici:

. se pot folosi doar gaze de ardere continnd carbon, *idrogenul pur nu poate fi folosit0

2. o problema o constituie dizolvarea lenta a catodului n electrolit0

/. se cauta materiale mai rezistente0

. temperatura de lucru# 3 - o'0

. e&ista ec*ipamente care dezvolta 2 - 97, iar altele de 2,2 M7 se dezvolta n prezent0

3. randamentul# "3- O0

4. se folosesc la centrale termice de bloc.

elula $e co#bu"tibil cu o i$ cera#ic (! F )

'elula de combustibil cu o&id ceramic are temperatura de lucru cea mai ridicata, --" --- o', si va fi folosita n centralele

termice industriale. )e pot dezvolta si sisteme mai mici pentru case. Pentru acest tip se studiaza si o forma tubara. 'elula


36/38

functioneaza cu *idrogen, care datorita temperaturilor ridicate poate fi obtinut din gaz metan, printr"un proces intern. n figura

/. este prezentat principiul de functionare al unei celule de combustibil cu o&id ceramic ; )6!'


37/38

elula $e co#bu"tibil alcalina (AF )

'elulele de combustibil alcaline au fost utilizate la bordul navetei spatiale 1pollo. $le sunt celulele clasice de combustibil. %atorita

randamentului electric ridicat si a temperaturii de lucru usor controlabila de - o', sunt folosite si n prezent n zborurile spatiale.

Caracteristici:

. reactia este foarte sensibila datorita urmelor de bio&id de carbon din *idrogen si o&igen0

2. temperatura de lucru# 3-"A- o'0

/. au fost realizate instalatii cu puteri de la 97 la 2- 970

. randamentul este de pna la 3-O0

. se utilizeaza la zborurile cosmice si barci de agrement.

elula $e co#bu"tibil cu #e#brana $e poli#er (P*F )

>umele acestei celule provine de la o folie de polimer folosita drept perete despartitor ntre anod si catod. Prototipurile se folosesc

ca surse de energie pentru masini, centrale termice pentru case sau ca baterii pentru laptop, telefoane mobile. 'elula foloseste

*idrogen purificat. 'u un convertor, se poate folosi si gaz metan sau benzina.

Caracteristici:

se sc*imba ioni pozitivi de *idrogen, deci membrana trebuie sa fie permanent umeda0

instalatiile sunt sensibile la mono&idul de carbon, ceea ce implica curatarea gazului din proces0

. temperatura de lucru# -" - o'0

2. puterea pna la 2 - 970

/. randamentul cu *idrogen# 3-O0

. randamentul cu metan# -O0

. se utilizeaza la alimentarea cu curent electric, n domeniul automobilelor, la centralele termice.

elula $e co#bu"tibil cu #etanol $irect (6 F )

Metanolul este lic*id, deci poate fi utilizat usor. !unctioneaza fara un convertor. $lectrolitul este o membrana, iar temperatura de

lucru 3-" /- o'.


38/38

Caracteristici:

. se sc*imba ioni pozitivi de *idrogen0

2. temperatura de lucru# 3-" /- o'0

/. se utilizeaza la aparate mici.

oben...

www.energy-consultancy.eu/.../_rowind.htm
http://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rofc.htm#oben%23obenhttp://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rowind.htmhttp://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rofc.htm#oben%23obenhttp://www.energy-consultancy.eu/energy_consultancy/_rowind.htm

Documents

71802943 ENERGIE Regenerabila