Soluii de Optimizare Energ

7/26/2019 Soluii de Optimizare Energ

1/58

MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII,TINERETULUI I SPORTULUI

UNIVERSITATEA VASILE ALECSANDRI DIN BACUFACULTATEA DE INGINERIE

MASTERAT UNIVERSITAR: ETME

LUCRARE DE DISERTAIESoluii de optimizare a conversiei energiei

fotovoltaice n energie electric

ndrumtor,

Prof. univ. dr. ing. HAZI Aneta

Masterand,

Ing. BANU Ioan-Viorel

Bacu, 2011


2/58

Soluii de optimizare a conversiei energiei fotovoltaice n energie electric

2

TEM DE PROIECTARE

1. S se realizeze o documentare privind sistemele fotovoltaice:

conversia fotovoltaic;

elementele componente;

modelarea sistemului fotovoltaic.

2. S se realizeze un calcul de dimensionare a unui sistem fotovoltaic pentru

alimentarea cu energie electric a unui consumator casnic, urmrind:

stabilirea necesarului de energie electric;

identificarea datelor meteo;

alegerea elementelor componente;

realizarea schemei sistemului fotovoltaic.

3. S se realizeze optimizarea sistemului fotovoltaic.


3/58


3

CUPRINS

CUPRINS ................................................................................................................... 3

1. INTRODUCERE ..................................................................................................... 5

2. PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE CU AJUTORUL CELULELOR

FOTOVOLTAICE ....................................................................................................... 7

2.1. Consideraii generale ................................................................................ 7

2.2. Celula fotovoltaic.................................................................................... 9

2.3. Componentele sistemului fotovoltaic ....................................................... 11

2.3.1. Sisteme de montaj a panourilor fotovoltaice.................................. 12

2.3.2. Caseta de conectare ..................................................................... 13

2.3.3 Controlerul de ncrcare................................................................ 14

2.3.4. Baterii de stocare pentru sisteme electrice solare ......................... 15

2.3.5. Invertor solar ................................................................................. 16

2.3.6. Deconectoare de reea de curent continuu sau alternativ............. 17

2.3.7. Diverse componente ..................................................................... 18

3. MODELAREA I SIMULAREA UNUI SISTEM DE CONVERSIE A ENERGIEI

FOTOVOLTAICE N ENERGIE ELECTRIC DE CURENT ALTERNATIV.............. 19

3.1. Modelarea putere-tensiune a unui panou fotovoltaic ............................... 19

3.2. Modelarea unui convertor ....................................................................... 23

4. DIMENSIONAREA I OPTIMIZAREA UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC............... 28

4.1. Necesar de energie electric.................................................................. 28

4.2. Date meteo ............................................................................................. 29

4.2.1. Iradierea solar lunar .................................................................. 29


4/58


4

4.2.2. Performana reelei PV conectate................................................. 32

4.2.3. Media zilnic a iradierii solare ....................................................... 34

4.3. Alegerea panoului fotovoltaic .................................................................. 37

4.4. Alegerea bateriei de stocare ................................................................... 38

4.5. Alegere regulator ncrcare baterie ......................................................... 40

4.6. Alegere invertor ...................................................................................... 42

4.7. Cabluri si diverse componente ................................................................ 43

4.8. Schema sistemului fotovoltaic ................................................................. 43

4.9. Preul de cost al instalaiei fotovoltaice................................................... 45

4.10. Optimizarea sistemului fotovoltaic ......................................................... 45

4.10.1. Alegere sistem de orientare ........................................................ 45

4.10.2. Soluia de optimizare aleas ....................................................... 49

4.10.3. Preul de cost al instalaiei fotovoltaice cu sistem de urmrire..... 50

5. CONCLUZII .......................................................................................................... 51

BIBLIOGRAFIE ....................................................................................................... 53

ANEXA 1 - Programul de calcul al sistemului fotovoltaic ...................................54


5/58


5

1. INTRODUCERE

La momentul actual, omenirea se confrunt cu o criza energetic major,

avndca rezultat reconsiderarea surselor primare de energie n special a celei solare

ca fiind posibil i rentabil. Energia solar are o serie de caliti remarcabile fiind o

formde energie primar gratuit care se gsete n cantiti nelimitate. Aceasta are

i o serie de dezavantaje, fiind influenat de condiiile meteorologice i de

amplasare geografic care nu pot fi modificate. Utilizarea energiei solare prin

intermediul celulelor fotovoltaice este folosit pentru obinerea direct a energiei

electrice.

Principalul obiectiv al acestei lucrri l-a constituit cercetarea sistemelor care

utilizeaz surse regenerabile de producere a energiei electrice cu panouri

fotovoltaice, pentru cldiri civile. S-a urmrit s se stabileasc soluiile optime,

minimiznd consumul de energie primar, n condiiile asigurrii necesarului de

energie. S-a conceput i studiat n principal sisteme care s foloseasc o eficien

maxim a procesului de conversie fotovoltaic a energiei.

Proiectul i-a propus de asemenea s promoveze soluii optime ale instalaiilor

care utilizeaz energia solar ca surs regenerabil de energie.

Obiectivele realizate n aceast lucrare sunt urmtoarele:

prezentarea noiunilor teoretice referitor la conversia energiei fotovoltaice;

descrierea componentelor principale ale unui sistem fotovoltaic;

modelarea unui panou fotovoltaic i modelarea unui convertor pentruoptimizarea conversiei energiei fotovoltaice;

dimensionarea i optimizarea unui sistem fotovoltaic pentru asigurarea

energiei electrice a unei cldiri.

n aceast abordare, lucrarea este structurat pe 5 capitole i bibliografie.

Primul capitol este reprezentat de introducerea n cadrul general al importanei

conversiei energiei fotovoltaice pentru obinerea direct a energiei electrice, i a

obiectivelor realizate prin intermediul acestei lucrri.


6/58


6

n capitolul 2 se prezint generaliti referitor la conversia fotovoltaic,

componentele principale ale unui sistem fotovoltaic n direcia fluxului de energie

electric printr-un sistem tipic.

Capitolul 3 prezint cteva aspecte ale modelrii unui sistem de conversie a

energiei fotovoltaice. Este analizat modelarea unui panou fotovoltaic i modelarea

unui convertor static de putere utilizat pentru sistemele fotovoltaice.

Capitolul 4 al lucrrii reprezinto soluiede dimensionare i optimizare a unui

sistem fotovoltaic. n acest capitol se prezint calcul de dimensionare a sistemului

fotovoltaic pentru asigurarea energiei electrice a unei cldiri, inndu-se cont de

alegerea judicioas a componentelor sistemului pentru satisfacerea nevoilor de

energie electric la un pre total al investiiei cat mai mic, cu maximizarea extragerii

energiei prin conversie fotovoltaic.

n ncheiere sunt prezentate principalele concluzii care se desprind din

aceast lucrare.

Bibliografiaconine 13 referine.


7/58


7

2. PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE CU AJUTORULCELULELOR FOTOVOLTAICE

2.1. Consideraii generale

Istoric

Fotovoltaiceleau fost descoperite de fizicianul francez Edmond Becquerel n

anul 1830. El a fcut nite experimente cu ceea ce este cunoscut sub numele de

"baterii umede" i a aflat c de tensiunea pe plcile sale a crescut atunci cnd

acestea au fost expuse la lumina soarelui. Dei descoperirea lui nu a fost inovatoare

n domeniul fotovoltaic, acesta a pus bazele moderne pentru fotografie. O

descoperire n domeniul fotovoltaic nu a venit pn in anul 1950, atunci cnd

materiale semiconductoare au devenit un domeniu popular de interes pentru

ingineria electric [1].

Conversia fotovoltaicConversia fotovoltaic reprezint transformarea direct a radiaiei solare n

energie electric prin intermediul celulelor solare[2].

Helio-electricitatea se refer la conversia direct a energiei solare n energie

electric. Pentru aceasta, se utilizeaz module fotoelectrice compuse din celule

solare sau fotoelemente [3].

Fig. 2.1.Conversia energiei solare n energie fotoelectric [3]


8/58


8

Producia de energie fotoelectric depinde de expunerea la Soare a locaiei i

de temperatur, deci de amplasare geografic, de anotimp i de ora zilei: producia

are un maxim la amiaz (ora solar), cu cer senin. Valoarea maxim nregistrat nacest moment are valoarea de aproximativ 1000 W/m (valoare de referin) [4].

Radiaia solar este influenat de modificarea permanent a urmtorilor

parametrii importani [5]:

nlimea soarelui pe cer (unghiul pe care l formeaz direcia razelor soarelui

cu planul orizontal);

unghiul de nclinare a axei Pmntului;

modificarea distanei Pmnt - Soare (aproximativ 149 milioane km pe o

traiectorie eliptic, uor excentric.);

latitudinea geografic.

Fig. 2.2.Harta solar a Romniei pentru nclinare optim a modulelor fotovoltaice[6]


9/58


9

n figura 2.2 se poate observa ca cea mai bun zon pentru instalaii solare

este situat n partea de sud a Romniei, cu o radiaie cuprins ntre 1450 si 1750

kwh/m2

an [5].

2.2. Celula fotovoltaic

Celula fotovoltaic reprezint un dispozitiv electronic, realizat din materiale

semiconductoare, care genereaz perechi de electroni i goluri libere prin absorbia

luminii, purttorii de sarcin fiind separai spaial datorit unei bariere de potenial

format de discontinuitile interne care antreneaz electronii n sens opus golurilor

[2].

Prin separarea purttorilor de sarcin rezult o tensiune la bornele celulei i

un curent printr-o rezisten de sarcin, astfel nct celula fotoelectricfuncioneaz

ca un generator electric (a se vedea figura 2.3) [2].

Fig. 2.3.Celula fotovoltaic

Cantitatea de radiaii care ajunge pe pmnt este, variabil, depinznd att de

variaiile regulate cauzate de micarea aparent a Soarelui (zile i ani) ct i de


10/58


10

variaii aleatoare determinate de compoziia general a atmosferei precum i de

condiiile climatice (prezena norilor) [2].

Din motivele enumerate n paragraful anterior, sistemele de conversie

fotovoltaic se construiesc pe baza datelor obinute prin msurtori realizate n

apropierea zonei instalate [2].

Ecuaia caracteristicii curent-tensiune a unei celule fotovoltaice este [2]:

( ) (2.1)

unde: - intensitatea curentului de saturaie, [A]; - tensiunea termic corespunztoare temperaturii de funcionare a

jonciunii ; - sarcina electronului, [C]; - constanta lui Boltzmann; - temperatura absolut, ; - tensiunea fotoelectric (care se stabilete la bornele celulei, polariznd-o

n sens direct) [V].

Randamentul unei celule fotovoltaicese determin ca raportul dintre puterea

generat de celul la ieire la o temperatur specificat i puterea radiaiei solare [2].

(2.2)unde:

- aria suprafeei celulei sau modulului, [m2]; - radiaia global incident pe suprafaa celulei sau modulului, [W/m2].

Caracteristicile celulei fotovoltaice [2] pentru diferite valori ale radiaiei solare

sunt prezentate n figura 5.4.


11/58


11

a) b)

Fig. 2.4.Caracteristicile celulei fotovoltaice

a)- la variaia radiaiei solare; b)- la variaia temperaturii

2.3. Componentele sistemului fotovoltaic

Sistemele electrice solare sunt o alegere populara printre opiunile de energieregenerabil din cauza cerinelor de ntreinere relativ sczut i durata lung de

via pentru majoritatea componentelor sistemului. Pentru c nu exist pri

mecanice n micare, i astfel puine anse de eec, sistemele electrice solare vor

continua sa produc energie pentru cel puin 30 de ani[7].

Dei unele sisteme electrice solare mai mici pot fi relativ simplu de instalat,

muli oameni aleg s angajeze instalatori. Indiferentdac avei de gnd s instalai

un sistem singuri sau avei nevoie un contractant pentru a instala un sistem, vei

beneficia de asistena i mentenan n mod corespunztor pentru fiecare

component din sistemul fotovoltaic.

Modulele fotovoltaice sunt cunoscute ca panouri solare sau panouri electrice

solare. Vom folosi termenii alternativ pe parcursul acestui capitol, dei modul

fotovoltaic este mult mai corect din punct de vedere al terminologiei tehnice.


12/58


12

Panourile solare furnizeaz energie electric de la lumina soarelui. Ele sunt de

obicei realizate din felii de siliciu numite celule, sticl, un suport polimer, i de rama

de aluminiu. Panourile solare pot varia n tip, dimensiune, form, i culoare. n celemai multe cazuri, "dimensiunea" unui modul fotovoltaic se refer la puterea nominal

a panoului sau potenialul de generare de electricitate. Panourile solare au diferite

nivele de tensiune. n general cele cu 12 sau 24 de voli, sunt preferate pentru ieirea

sistemelor de reea cu baterii. Alte panouri solare vin n tensiuni nominale mai puin

comune, cum ar fi 18, 42, i chiar i 60 voli. Aceste module sunt de obicei folosite n

aplicaii reea-legat pentru a se adapta la reeaua-invertoare conectat. Panourile

solare pot fi utilizate singure sau combinate n reele de cabluri. Preul modulelorfotovoltaice mari, rezideniale sau comerciale poate varia ntre 2.20 i 3.40 USDper

watt evaluat [7].

2.3.1. Sisteme de montaj a panourilor fotovoltaice

Fig. 2.5.Suport de montaj pe stlp pentru panourile fotovoltaice [7]

Montarea sistemelor de panouri solare include dispozitive de aplicare

permanent a matricei fie pe un acoperi, un pol, sau la sol. Aceste sisteme sunt de

obicei fcute din aluminiu i sunt selectate pe baza modelului specific i numrul de

module n matrice, precum i de configuraia dorit. Panouri solare funcioneaz cel

mai bine la temperaturi mai sczute, iar montarea corecta a modulelor permite

rcirea fluxului de aer din jurul lor. Pentru toate locaiile, vntul de ncrcare est e un

factor de instalare, i este extrem de important pentru proiectare i pentru turnarea

fundaiei de ciment n mod corespunztor pentru orice stlp de montare. Un stlp de


13/58


13

montare are opiunea de a crete producia de energie prin mutarea modulelor de

panouri pentru a face fa la lumina soarelui cnd soarele se mic pe cer. Un panou

solar pe un urmritor va produce mai mult energie dect unul fix. Urmritoarele suntadesea utilizate n aplicaii de pompare a apei. Costul unui urmritor poate fi

semnificativ, i datorit posibilitii de defalcare, acestea sunt cele mai recomandate

pentru nclinarea mecanic. Costul unui sistem de montare variaz n funcie de

numrul de module i tipul de montare. Costul mediu este intre 250 i 1.000 USD

pentru o gam fix i 2.000 USD pentru un urmritor solar. Un alt cost de estimarea

a factorului pentru montare de rafturi este de 0.50 USD la 1 USD pe Watt evaluat [7].

2.3.2. Caseta de conectare

Fig. 2.6.Caseta de conectare Midnight PV3 [7]

Casetele de conectare trecute adesea cu vederea, reprezint o parte

esenial din majoritatea sistemelor solare electrice. Caseta de conectare este o

incint electric care permite conectarea in paralel a mai multor panouri solare. De

exemplu, pentru conectarea mpreun a dou panouri pentru un sistem de 12 Voli,

trebuie conectat fiecare cablu de ieire a panoului direct la bornele din interiorul cutiei

de conectare. Din caseta de conectare se monteaz apoi doar un conductor de plus

i unul de nul (n conduct este cazul) pentru componenta urmtoare a sistemului,

reprezentat de intrarea redresorului de ncrcare. Caseta de conectare va gzdui,

de asemenea, iruri de sigurane serie sau disjunctoare. Aceste cutii sunt de obicei

n aer liber, pentru plasarea n imediata vecintate a panourilor solare. De obicei

casetele de conectare, au preul cuprins intre 80 si 140 USD[7].


14/58


14

2.3.3 Controlerul de ncrcare.

Fiecare sistem solar electric cu baterii ar trebui s aib un controler de

ncrcare. Controlerul de ncrcare regleaz cantitatea de curent a modulelor

fotovoltaice care alimenteaz bateriile. Funcia lor principal este de a preveni

suprancrcarea bateriilor, dar de asemenea, controlerul de ncrcare, limiteaz

curentul de scurgere invers din blocul de baterii napoi n panoul fotovoltaic pe timp

de noapte sau n zilele noroase, consumnd bateria.

Fig. 2.7.Controler de ncrcare C40[7]

Cele dou tipuri principale de controlere de ncrcare sunt PWM (Pulse Widthmodulaie) i MPPT (de urmrire). Tehnologia PWM este mai vechei mai frecvent

utilizat la panouri solare mai mici. Alegerea unui controler de ncrcare PWM, se

face pentru panouri fotovoltaice i pentru baterii de aceeai tip. Controlerul de

ncrcare trebuie s aib o capacitate nominal suficient (n amperi) pentru da

curentul total sistemului de panouri solare n condiii de siguran. Controlerele de

ncrcare MPPT pot urmri punctul de puterea maxim a unui sistem de panouri

fotovoltaice i s livreze o putere cu 10-25% mai mare dect ar putea da un controlerPWM pentru acelai sistem. Acetia fac acest lucru prin transformarea excesului de

tensiune n curent utilizabil. O alt caracteristic a controlorilor de ncrcare MPPT

este capacitatea lor de a accepta o tensiune mai mare din sistemul de panouri pentru

ieirea unei tensiuni mai mici a baterie de stocare. Costurile controlerelor de

ncrcare este de obicei, cuprins ntre 50 i 750 USD n funcie de mrimea, tipul i

caracteristicile acestuia [7].


15/58


15

2.3.4. Baterii de stocare pentru sisteme electrice solare

Baterii de stocarea a energiei electrice pentru sisteme de energie regenerabil

vin n mai multe nivele de tensiuni, dar cele mai frecvente sunt cele de 6 i de 12

voli.

Fig. 2.8. Baterie cu ciclu adnc

Cele mai utilizate tipuri de baterii n sistemele regenerabile sunt:

Baterii acide cu plumb;

Baterii sigilate cu absorbie de sticl;

Baterii cu electrolit stabilizat (sigilate cu celule in gel).

Bateriile acide cu plumb sunt cele mai rentabile. Ele necesit ntreinere, careimplic controlul tensiunii, i adugnd ocazional acid. n plus, bateriile pe baz de

hidrogen, trebuie s fie depozitate ntr-o incint ventilat. Din cauza problemelor de

ntreinere, unii oameni prefera baterii sigilate, care nu necesit ntreinere. Din

moment ce acestea sunt sigilate, ele nu au nevoie de aerisirea gazelor. Bateriile

sigilate cu absorbie de sticl costmai mult i sunt mai sensibile la suprancrcare

dectcele acide cu plumb. Bateriile sigilate cu celule in gel sunt similare cu absorbie

de sticl n car acestea sunt, de asemenea sigilate i, prin urmare, nu necesitntreinere, dar tind s fiecele mai scumpe dintre cele trei tipuri existente. Durata de

via util pentru toate tipurile de baterii se msoar, nu n uniti de timp ci direct in

numrul de cicluri de ncrcare posibile: bateriile mai au scurgeri de fiecare dat

cnd sunt utilizate, deci se obin mai puine cicluri de ncrcare. Bateriile sigilate nu

tind s dureze att timp ct bateriile acide. Bine ntreinute bateriile acide pot avea o

durata de funcionare de zece ani, iar bateriile sigilate au durata de aproape cinci ani.

Alt factor de care se in cont este c unele dintre aceste baterii cntresc peste 90 de
http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Flooded-Lead-Acid/c435/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Sealed-Agm/c436/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Sealed-Agm/c436/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Sealed-Gel-Cell/c437/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Sealed-Gel-Cell/c437/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Sealed-Agm/c436/http://www.altestore.com/store/Batteries/Batteries-Flooded-Lead-Acid/c435/


16/58


16

kilograme i, n funcie de capacitatea pe care o au, pot costa de la 20 la 1200 USD

fiecare. Avnd n vedere problemele de ntreinere, greutatea i cheltuielile de

ntreinere, pentru a alege bateriile de stocare a energiei trebuie mult ateniePlanificarea pentru cinci zile a energiei stocate de baterie poate sa fie cea mai bun

opiune.

2.3.5. Invertor solar

Fig. 2.9.Invertor Solectria, pe un panou de alimentare precablat

Un invertor ia curentul continuu de la baterii i l transform n curent

alternativ, care este folosit pentru cele mai comune sarcini electrice. Exist dou

tipuri principale de invertoare, cu und perfect sinusoidal i cu und sinusoidal

modificat.

Invertoarele cu und perfect sinusoidal au nevoie de baterii de stocare.Invertoarele cu grila dreapt legat nu folosesc baterii i invertoarele cu gril

capabil pot lucra, fie cu sau fr baterii, n funcie de proiectarea sistemului. Exist

o gam larg de invertoare disponibile avnd caracteristici adaptate nevoilor

sistemului in situaii diferite. Unele invertoare au integrat ncrctoare ca, astfelnct

acestea s poat folosi alimentarea de la reea pentru a ncrca bateriile n timpul

perioadelor fr soare. Invertoare cu ncrctoarele ca integrate pot fi de asemenea

utilizat n asociere cu generatoare pe baz de combustibili fosili pentru ncrcarea


17/58


17

bateriei sau pentru sarcini foarte mari. Invertoarele fr gril pentru folosirea ntregii

case trebuie s aib cutii adecvate de protecie i accesorii care s includ toate

cabluri necesare. De obicei, invertoarele pentru ntreaga cas sunt apreciate pentruproducerea unei puteri de 2000 W putere continu sau chiar mai mult. Invertoare

fr gril sunt cele care produc curent. Unele aparate (compresoare sau alte sarcini

inductive) i echipamentele electronice foarte sensibile (ncrctoare de baterie fr

fir, calculatoare, aparate stereo, etc.) nu vor funciona corect cu und sinusoidal

modificat. Invertoare fr gril au preul cuprins ntre 100 i 3000 dolari n funcie de

mrimea i de tipul acestuia.

Un invertor cu und sinusoidal modificat se conecteaz direct la reeaua de

energie electric fr utilizarea de baterii. Cu aceste invertoare, n cazul n care

curentul scade, curentul din sistemul fotovoltaic scade de asemenea, pentru a

proteja sistemul la avariile cauzate n timpul ntreruperilor. Un invertor cu und

sinusoidal capabil s se conecteze att la reea i de asemenea s utilizeze baterii,

este cel care are posibilitatea de a ridica puterea n timpul ntreruperilor. Invertoarele

cu und sinusoidal modificat, produc n general peste 2000 W, si cost in jur de

2.000 - 4000 USD.

2.3.6. Deconectoare de reea de curent continuu sau alternativ

Nici un sistem electric complet () nu poate exista fr Deconectoare de reea.

Deconectoare de reea de curent continuu i alternativ ale unui sistem fotovoltaic

sunt ntreruptoare manuale care sunt capabile de tiere a puterii la i din invertor.

Unele invertoare au deconectoare de reeacu ntreruptoare integrate n structura

lor. Alte sisteme utilizeaz un panou de putere integrat care s sprijine invertorul sauinvertoarele asociate acestora pentru deconectare ntr-o anumit ordine. n alte

cazuri, va trebui s cumpere separat deconectoare de reea corespunztoare, pentru

a lucra cu un invertor. Deconectoarele de reea sunt utilizate de personalul de

serviciu sau de persoane autorizate (pompieri/poliie/lucrtori din domeniul electric)

pentru a opri de puterea surselor de energie regenerabil de a ajunge la invertor. (Nu

uitai c n cele mai multe invertoare exist condensatori care potdeine o tensiune

mortal de pn la cteva minute dup oprirea curentului. Consultai manualul


18/58


18

invertorului pentru timpii de acces n condiii de siguran). Deconectarea mpiedic

curentul produs de la a merge dincolo de punctul de deconectare de la o reea de

energie electric sau de la componentele deteriorate. Proprietarii de case saupersonalul autorizat poate folosi deconectarea pentru deenergizarea unui sistem de

ntreinere sau de service. Preul deconectoarelor de reea poate varia n jurul a 100

300 USD.

Fig. 2.10. Deconectoare de reea

2.3.7. Diverse componente

Cabluri, conectori, conducte i alte componente din aceast categorie includ

tot ceea ce ai nevoie pentru a conecta toate echipamentele mpreun n condiii desiguran. Ca i n majoritatea tehnologiilor de specialitate, exist mai multe pri i

instrumente implicate n instalarea corect a unui sistem fotovoltaic eficient i n

siguran. Este responsabilitatea instalatorului de a avea o cunoatere aprofundat a

acestora, a normelor i reglementrilor referitoare la instalaiile electrice solare (NEC

Seciunea 690). Obinerea cunotinelor necesare pentru proiectarea i instalarea

unui sistem eficient nu doar asigur c sistemul fotovoltaic va satisface nevoile n

mod eficient, dar, de asemenea, ine casa n condiii de siguran i ajut lapromovarea acceptrii energiei regenerabile ca surs de energie principal.


19/58


19

3. MODELAREA I SIMULAREA UNUI SISTEM DE CONVERSIE A

ENERGIEI FOTOVOLTAICE N ENERGIE ELECTRICDE CURENT

ALTERNATIV

Capacitatea maxim pentru extragerea puterii pentru panouri fotovoltaice este

realizat prin metode dinamice i statice. n metodele dinamice punctul de putere

maxim (MPP) este atins prin urmrirea micrii soarelui. Aceast premis nu estepotrivitn cazul conversiei fotovoltaice cu module de capacitate mic i medie din

motivul energiei consumate i a costului mare. Metoda static [11], folosit pentru

modulele de mic capacitate, depisteaz punctul de putere maxim utiliznd

convertore de putere cu frecvene nalte prin intermediul crora se ajusteaz n mod

continuu punctul de funcionare maxim.

Literatura de specialitate descrie cteva modaliti de urmrire a punctului de

putere maxim pentru un modul fotovoltaic. Metoda cea mai utilizat n abordrile de

stabilire a punctului de putere maxim este metoda perturb i observ (P&O).

Aceast metod modific n continuu nivelul de operare a panoului solar prin

observarea efectelor la puterea emis de panoul solar i mrirea respectiv scderea

tensiunii de funcionare a panoului fotovoltaic [11]. Metoda are la baz minimizarea

erorilor dintre tensiunea dat de panoul fotovoltaic i o tensiune de referin variabil

sau fix [13].

3.1. Modelarea putere-tensiune a unui panou fotovoltaic

Modelul cel mai simplu pentru o celul solar, derivatdin caracteristica fizica

acesteia, este reprezentat de modelul cu o diod. Circuitul echivalent pentru o celul

fotovoltaic este reprezentat n figura 3.1, n care sursa de curent furnizeaz un

curent direct proporional cu nivelul radiaiei solare [11].


20/58


20

Fig. 3.1.Circuit echivalent pentru o celulfotovoltaic

Legtura dintre tensiunea i curentul de ieire este realizat de modelul

matematic prezentat de urmtoarelerelaii[11]:

[ ( )]

(3.1)

in care:

reprezintcurentul fotovoltaic emis; reprezintcurentul prin diod; reprezint factorul ideal pentru diod; i sunt rezistene serie respectiv paralel; reprezinttensiunea termic.

n figurile 3.3 i respectiv 3.4 sunt date caracteristicile curent-tensiune i

putere-tensiune, ale unui panou fotovoltaic pentru diverse trepte ale radiaiei.

Fig. 3.3.Caracteristica curent-tensiune pentru un panou fotovoltaic


21/58


21

Fig. 3.4.Caracteristica putere-tensiune pentru un panou fotovoltaic

Fig.3.5.Caracteristica curent-tensiune pentru un panou fotovoltaic supus unei radiaii

de , i la diferite niveluri ale temperaturii


22/58


22

Fig. 3.6.Caracteristica putere tensiune pentru un panou fotovoltaic la temperatura

constant de i la un prag al radiaiei S

Fig. 3.7.Caracteristica putere-tensiune a unui modul fotovoltaic pentru o radiaie de

i valori diferite de temperatur T


23/58


23

3.2. Modelarea unui convertor

Energia electric generat de fotovoltaice, este produs direct, cu ajutorul

celulelor semiconductoare de siliciu, prin intermediul energiei radiaiei solare.

Optimizarea conversiei energetice este asigurat de convertoarele statice de putere.

n figura 3.8 este reprezentat schema bloc pentru o astfel de modalitate de

conversie a energiei [10].

Fig. 3.8.Producerea energiei electrice prin conversie fotovoltaic

Echipamente electronice pentru conversia energiei fotovoltaice

Fig. 3.9.Convertor unidirecional pentru sisteme fotovoltaice [12]
http://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/Figures/zoom/image3.gifhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/Figures/zoom/image3.gifhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/Figures/zoom/image3.gifhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/Figures/zoom/image3.gif


24/58


24

Pentru panouri fotovoltaice tensiunea de ieire este de 100 V, aceasta fiind

variabil n funcie de sarcina celulei respectiv n funcie de poziia soarelui. Rezult

c tensiunea trebuie s fie amplificat prin intermediul unui invertor-transformatorconform figurii 3.9, pn n jurul valorii de 800 V. Stocarea energiei se face prin mai

multe metode, n cazul figurii 3.10 folosindu-se baterii Pb-acid care, din motive

economice i tehnice sunt alese la tensiunea de 120 V. Conectarea modulului

fotovoltaic la reea se face cu ajutorul unui sistem bidirecional prin care se asigur

un ciclu optim al ncrcrii i al descrcrii bateriei [12].

Fig. 3.10.Convertizor bidirecional de ncrcare i descrcare a acumulatorului [12]


25/58


25

Fig. 3.11.Egalizator de putere [12]

Din motivul c sarcinile pe prile de -800 V respectiv +800 V, ale sistemului,

pot sa fie diferite, aceasta avnd consecine defavorabile pentru funcionareasistemului, se utilizeaz un egalizator de putere. n figura 3.11, este prezentat un

astfel de circuit, realizat dintr-un transformator de izolare care transfer sarcina ntre

sisteme i dou invertoare monofazate cu tranzistoare IGBT. Aceste invertoare sunt

proiectate pentru a funciona la frecvena de 50 kHz, asigurnd un gabarit redus al

sistemului [12].

Fig. 3.8.Schema electric a convertorului


26/58


26

n figura 3.8. este reprezentat circuitul electric al unui convertor. Prin varierea

ciclului D, comutatorul este utilizat pentru modularea transferului de energie de la

surs ctre sarcin. Relaia de legtur dintre tensiunea de ieire i de intrare aconvertorului de energie este dat deecuaia 3.2:

(3.2)

Dependena dintre starea activ i ctigul de tensiune a convertorului, nu

este liniar. Ctigul de tensiune, scade respectiv crete prin descreterea respectiv

creterea strii active a convertorului. Astfel, crescnd sau scznd starea activ a

convertorului rezult deplasarea punctului de funcionare a panoului solar, pecaracteristica curent-tensiune, ctre dreapta sau ctre stnga.

Circuitul echivalent a convertorului n strile pornit i oprit ale comutatorului

este prezentat n figura3.9.

a)

b)

Fig. 3.9.Circuite echivalente pentru convertor n strile pornit i oprit

a) stare pornit, b) stare oprit


27/58


27

Stare pornit

Starea pornit este exprimat de relaiile 3.3:

(3.3)

Stare oprit

Starea oprit este dat de relaiile urmtoare:

(3.4)

Dac se presupune c acest convertor funcioneaz n regimul conduciecontinu, modelul uzual este exprimat prin ecuaiile urmtoare:

(3.5)


28/58


28

4. DIMENSIONAREA I OPTIMIZAREA UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

4.1. Necesar de energie electric

Se propune proiectarea i analiza unui sistem fotovoltaic pentru asigurarea

alimentarea necesarului de energie electric pentru un consumator casnic, avnd

urmtoarele consumuri:

Tabelul 4.1.Consumul de energie electric considerat

Iluminat Putere Ore/zi Cantitate (Buc) KWH/zi KWh/Luna

Economic 20 4 6 0,48 14,4

Electrocasnice Putere Ore/zi Cantitate KWH/zi KWh/Luna

Mixer 300 0,5 1 0,15 4,5

Usctor 1000 0,5 1 0,5 15

Cafetiera 1000 1 1 1 30

Fier de calcat 1000 1 1 1 30

Frigider (nou,

economic)200 5 1 1 30

Comunicaii Putere Ore/zi Cantitate KWH/zi KWh/Luna

TV color 25'' 150 3 1 0,45 13,5

AC stereo/home

cinema500 6 1 3 90

Desktop Computer 300 3 1 0,9 27

Laptop Computer 100 6 1 0,6 18

Imprim. Laser 900 0,2 1 0,18 5,4

Iluminat 14,4 KWh/luna Procent: 0,051836

Electrocasnice: 109,5 KWh/luna Procent: 0,394168

Comunicaii: 153,9 KWh/luna Procent: 0,553996

Total: 277,8 KWh/luna Procent: 1


29/58


29

Energia electric de care are nevoie consumatorul casnic este de 277,8 KWh

pe lun, respectiv 9,26 KWh pe zi.

4.2. Date meteo

Fr datele climatice, nu se poate face calculul necesarului i consumului de

energie. Pentru a afla energia solar disponibil n zona oraului Roman se folosete

aplicaia online de pe site-ulhttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

Fig. 4.1.Sistem Geografic de Informare PV (SGIPV) - alegere zona Roman

4.2.1. Iradierea solar lunar

Estimrile medii lunare Sistem Geografic de Informare PV (SGIPV -

Photovoltaic Geographical Information System) pe termen lung:

localizare: Roman 4655'39" nord, 2655'19" est, elevaia: 203 m a.s.l.;

baze de date ale radiaiei solare utilizate: PVGIS clasic;
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/


30/58


30

unghi optim de nclinare: 37 grade;

deficitul de iradiere anual cauza de umbrire (orizontal): 0,0%.

Tabelul 4.2.Estimrile iradierii solare lunare zona Roman

Luna Hh Hopt H(90) Iopt T24h Ngz

Ianuarie 1130 1950 2010 66 -2.7 610

Februarie 1980 3090 2910 59 0.1 472

Martie 3280 4300 3420 47 3.9 382

Aprilie 4380 4860 3080 31 10.5 140

Mai 5770 5760 2990 18 16.3 31

Iunie 6170 5840 2770 10 19.7 6

Iulie 6140 5980 2940 17 21.6 3

August 5580 6010 3500 28 20.8 24

Septembrie 3990 5060 3730 43 15.4 128

Octombrie 2660 4020 3620 57 10.6 321

Noiembrie 1380 2290 2290 64 4.5 516

Decembrie 933 1640 1710 67 -1.3 641

Mediaanuala

3620 4240 2910 37 9.9 3274

*Sursa: PVGIS Comunitile Europene, 2001-2010

unde:

Hh: iradiere pe plan orizontal (Wh/m2/zi)

Hopt: iradiere optim pe plan inclinat (Wh/m2/zi)

H(90): iradiere pe plan la unghi: 90 grade. (Wh/m2/zi)

Iopt: nclinaia optim (grade)

T24h: media pe zi a temperaturii ( C)

Ngz: Numrul de grade - zile nclzire (grade-zile)


31/58


31

Fig. 4.2.Reprezentri grafice ale iradierii solare lunaren zona Roman

* Sursa: PVGIS Comunitile Europene, 2001-2010


32/58


32

4.2.2. Performana reelei PV conectate

Estimrile PVGIS de producere a energiei electrice solare:

localizare: Roman 4655'39" nord, 2655'19" est, elevaia: 203 m a.s.l.;

baze de date ale radiaiei solare utilizate: PVGIS clasic

puterea nominal pentru sistemul PV: 0.1 kW (siliciu cristalin);

pierderile estimate din cauza temperaturii: 8,8% (folosind temperatura

ambiant locale);

pierderea estimat din cauza efectelor de reflexie unghiular: 2,8%;

alte pierderi (cabluri, etc. invertor): 14,0%;

pierderi combinate ale sistemului de PV: 23,8%.

Tabelul 4.3.Estimarea PVGIS de producere a energiei electrice solare

Luna Ed Em Hd Hm

Ianuarie 0.24 7.55 1.92 59.6

Februarie 0.38 10.6 3.06 85.6

Martie 0.51 15.8 4.28 133

Aprilie 0.55 16.6 4.87 146Mai 0.64 19.8 5.80 180

Iunie 0.64 19.2 5.90 177

Iulie 0.65 20.2 6.03 187

August 0.66 20.4 6.04 187

Septembrie 0.57 17.1 5.04 151

Octombrie 0.47 14.4 3.97 123

Noiembrie 0.28 8.27 2.25 67.6

Decembrie 0.20 6.32 1.61 49.9

Mediaanual

0.483 14.7 4.24 129

Total an 176 1550

unde:

Ed: producia medie zilnic de energie electric din sistemul respectiv (kWh)

Em: producia medie lunar de energie electric din sistemul respectiv (kWh)


33/58


33

Hd: suma medie zilnic de iradiere la nivel mondial pe metru ptrat primit de

PV respectiv (kWh/m2)

HM: suma medie de iradierii la nivel mondial pe metru ptrat primit de PVrespectiv (kWh/m

2)

Fig. 4.3.Producia de energie lunara unghi - fix din sistemul PV

Fig. 4.4.Iradiere lunar n plan pentru unghi fix


34/58


34

Fig. 4.5.Schi de orizont cu calea soarelui pentru solstiiul de iarn i de var

4.2.3. Media zilnic a iradierii solare

Estimrile PVGIS ale profilelor medii zilnice:

rezultate pentru: ianuarie;

baze de date ale radiaiei solare utilizate: PVGIS clasic;

nclinarea planului: 35 grade;

orientarea (azimut) planului: 0 grade.

Tabelul 4.4.Estimarea mediei zilnice a iradierii solare n zona Roman

Ora G Gd Gc A Ad Ac

07:52 68 34 159 133 38 42508:07 96 47 233 178 57 557

08:22 127 62 314 214 71 665

08:37 151 70 382 238 76 739

08:52 173 78 447 257 81 798

09:07 194 84 507 274 85 845

09:22 213 90 564 287 90 884

09:37 231 96 616 299 93 915


35/58


35

09:52 246 101 663 309 96 941

10:07 260 105 705 317 99 963

10:22 273 108 743 324 102 980

10:37 283 111 775 329 104 995

10:52 292 113 803 334 106 1010

11:07 299 115 825 337 107 1010

11:22 304 117 841 340 108 1020

11:37 308 117 852 342 109 1020

11:52 310 118 858 342 109 1030

12:07 310 118 858 342 109 1030

12:22 308 117 852 342 109 1020

12:37 304 117 841 340 108 1020

12:52 299 115 825 337 107 1010

13:07 292 113 803 334 106 1010

13:22 283 111 775 329 104 995

13:37 273 108 743 324 102 980

13:52 260 105 705 317 99 963

14:07 246 101 663 309 96 941

14:22 231 96 616 299 93 915

14:37 213 90 564 287 90 884

14:52 194 84 507 274 85 845

15:07 173 78 447 257 81 798

15:22 151 70 382 238 76 739

15:37 127 62 314 214 71 665

15:52 96 47 233 178 57 557

16:07 68 34 159 133 38 425

16:22 19 19 10 9 8 5

*Timpul indicat este ora solar local. Pentru ora GMT se adaug -1.79 ore

unde:

G - iradiana global pe un plan fix (W/m2)

Gd- iradiana difuz pe un plan fix (W/m2

)


36/58


36

GC- iradiana global cer senin pe un plan fix (W/m2)

A - iradiana pe un plan global de urmrire cu 2 axe (W/m2)

Ad- iradiana difuz pe un plan de urmrire cu 2 axe (W/m2

) Ac- iradianaglobal cer senin pe plan de urmrire a 2-axa (W/m2)

Fig. 4.6.Iradiana zilnic pe un plan fix

Fig. 4.7.Iradiana zilnic pe un plan de urmrire a 2-axa


37/58


37

Fig. 4.8.Schi de orizont cu calea soarelui pentru solstiiul de iarn i de var

4.3. Alegerea panoului fotovoltaic

Se utilizeaz panouri solare din siliciu cristalin tip H1540-150, produse de

firma Helios Technologies, i comercializate de LP Electric.

n alegerea tipului de panoului solar sau avut in vedere urmtoarele:

aceste panouri produc mai mult energie dect panourile de siliciu amorf, dar

sunt si mai costisitoare;

sunt cele mei puternice panouri solare, producnd energie electrica conformputerii nominale a acestora;

locaia nu dispune de o suprafa in care s se adune mult panou solar;

firma productoare ofer o garanie de 80% din putere dup 25 de ani de

funcionare.
http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150


38/58


38

Tabelul 4.5.Caracteristici tehnice panou solar HELIOS H1540-150 - 150W

Tip Celula: mono-Si

Putere Maxim (W): 150

Curent Scurt - Circuit

(A):

9,9

Tensiune Circuit

Deschis (V):

23

I la Pmax(A): 8,42

U la Pmax(V): 17,8

Lungime (mm): 690

Lime (mm): 1700

Aria (m ): 1,173

Greutate (Kg): 14,5

Model: H1540-150 HELIOS

Certificri: CE Mark TSafety Class II Certified

*Sursa:http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150

4.4. Alegerea bateriei de stocare

Principala caracteristic de alegere a acumulatorului este tensiunea acestuia

dar de asemenea este important i capacitatea lui.

Dimensionarea bateriei trebuie s in cont de durata n care panourile solare

nu furnizeaz energie n timp ce circuitele de utilizare consum.

Acumulatorul trebuie s aib o capacitate suficienta de a stoca energia

furnizat de panouri pentru perioadele de rencrcare ntre dou sejururi.

n funcie de energia furnizata de panourile fotovoltaice i de independenta

energetic de 1 zi fr producere de energie de la panou n care se dorete
http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150http://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150


39/58


39

funcionarea la minimul necesar se aleg baterii de stocare de tipul Sonnenschein

SB12/130 A, seria Solar Block. Numrul acumulatorilor este 8, conectai n

combinaie serie-paralel (trebuiesc 4 baterii conectate in serie pentru a asiguravaloarea curentului necesar alimentrii).

Tabelul 4.6.Caracteristici tehnice baterie SB12/130 A

Model SB12/130 A

Voltaj (V) 12

Capacitate (Ah) 130

N C100

Lungime (mm) 513

nlime(mm) 223

Lime (mm) 223

Greutate (Kg) 48

Se aleg acest tip de acumulatori din urmtoarele considerente:

reprezint o gam fiabil pentru aplicaii n condiii dure iar aplicaiile tipice

includ arii de folosire diversificat;

sunt concepute pentru a suporta maxim 1200 de cicluri cu descrcare 100%;

pot ajunge sa suporte 4500 de cicluri pentru o descrcare de numai 30%.
http://www.lpelectric.ro/ro/products/battery/battery_sol_ro.html#blockhttp://www.lpelectric.ro/ro/products/battery/battery_sol_ro.html#block


40/58


40

4.5. Alegere regulator ncrcare baterie

Regulatoarele de ncrcare sunt dispozitive de control indispensabile n

sistemele de energie alternativ, avnd rolul de a proteja acumulatorii conectai la

sursa de energie alternativ.

Pentru alegerea regulatorului de ncrcare, este necesar ca acesta s poat

controla curentul maxim la ieirea din panouri.

Curentul maxim pentru sistemul de panouri este dat de:

unde:reprezintcurentul de scurtcircuit al unui panou.

n funcie de curentul maxim de la ieirea sistemului de panourilor fotovoltaice

i de raportul calitate-pre, se alege un regulator de ncrcare Steca seria 4401,

prezentat n figura 4.9, complet programabil care se preteaz pentru aceasta

aplicaiile, ale crui caracteristici tehnice sunt date in tabelul 4.7.

Fig. 4.9.Regulator de ncrcare Steca4401
http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24


41/58


41

Tabelul 4.7.Caracteristici tehnice regulator de ncrcareSteca4401

Model 4401

Voltaj 48 V

Curentul maxim de scurtcircuit 40 A

Curentul maxim de ieire 10A

Consumul propriu maxim 14 mA

Tensiunea de ncrcare final 54.8 V

tensiunea de ncrcare 57.6 V

Tensiunea de egalizare (dezactivatpentru gel)

58.8 V

Tensiunea minim de reconectare (LVR) 50.4 V

Protecie mpotriva descrcrii profunde(LVD)

44.4 V

Temperatura ambiant permis -10 C...+60 C

Dimensiunea terminal (fir subire/unic) 16 mm / 25 mm

clasa incintei de protecie IP 22

Greutatea 550 g

Dimensiuni L x l x h 188 x 128 x 49 mm

Descriere detaliata:

Steca Solarix 4401 completeaz gama de produse solare actuale Omega

Solarix cu valori ale curentului de 30 de Amperi pn la 40 Amperi, disponibile n 12

V, 24 V si 48 V. Curentul de sarcin este limitat la 10 Amperi. Procedurile de

ncrcare se bazeaz pe niveluri de tensiune care pot fi reglate individual prin

intermediul a patru butoane situate n spatele capacului frontal[8].

Aplicaii:case solare Off-grid i vehicule de agrement (RVs).
http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html#24


42/58


42

Caracteristici de proiectare Steca Solarix 4401[8]:

PWM bazate pe algoritm de ncrcarea baterilor serie;

Boost, und de ncrcare;

egalizare ncrcare;

control SOC al bateriei;

sarcin de reactivare automat;

temperatur de compensare;

punere la pmnt printr-un terminal;

modificarea domeniului parametrilor prin jumper-ii de pe PCB;

interfa RJ45.

4.6. Alegere invertor

Pentru invertor se adopt o soluie cu un preul de cost acceptabil pentru

aceast instalaie.

Se alege invertorul Studer CompactC3548,prezentat in figura 4.9., ale crui

caracteristici tehnice sunt date in tabelul 4.8.

Fig. 4.9.InvertorStuder Compact

C3548
http://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compact


43/58


43

Tabelul 4.8.Caracteristici tehnice invertorStuder CompactC3548

Model C 3548

Putere (W) 3500

Voltaj (V) 48

Dimensiuni L x l x h (mm) 480 x 215 x 124 mm

Greutate (Kg) 29,4

Clasa de protecie IP20

Remarc cu ncrctor de baterie 0-50A

4.7. Cabluri si diverse componente

Conductoarele utilizate pentru conectarea parilor componente ale sistemului

fotovoltaic au caracteristicile date in tabelul 4.10. Ele sunt alese diferit pentru partea

de curent continuu respectiv pentru partea de curent alternativ.

Tabelul 4.9.Caracteristici cabluri utilizate

Partea de c.c. Partea de c.a.

Lungime cablu monofilar: 114 m 60.0 m

Cablu cu seciune transversal: 4 mm 4 mm

Cderea de tensiune: 2.10 V 1.87 V

Rezistenta cablului: 0.10 0.04

Pierderi totale de putere: 21.44 W 40.64 W

Pierderi la puterea maxim 0.40% 0.88%

4.8. Schema sistemului fotovoltaic

n figura 4.13 este reprezentat simplificat schema sistemului fotovoltaic. De

exemplu sistemul de acumulatori este reprezentat doar de o singur baterie.
http://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compact


44/58


44

Fig. 4.10.Schema sistemului fotovoltaic

Regulator ncrcare

baterie

8 Acumulatori

SB12/130 A

InvertorStuder

Compact C3548

20 Panouri fotovoltaice

HELIOS H1540-150 - 150W

230 V c.a. /50 Hz
http://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compacthttp://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html#Compact


45/58


45

4.9. Preul de cost al instalaiei fotovoltaice

n tabelul 4.11 este prezentat preul fiecrei componente a sistemului

fotovoltaic, respectiv preul total al acestuia exprimat in Euro, respectiv n Lei. 1 Euro

= 4,27 Lei, curs valutar stabilit de ctre BNR la data de 14.01.2011.

Tabelul 4.10.Preul de cost al sistemului fotovoltaiccu sistem de orientare

Componente / Pre Euro Lei

1. Panouri fotovoltaice (20) 16000 68320

2. Baterii de stocare (8) 3784 16157,7

3. Regulator ncrcare baterie 289,95 12384. Invertor 2.651 11319,8

5. Cabluri i alte componente 900 3843

TOTAL 23625 100879

4.10. Optimizarea sistemului fotovoltaic

Pentru optimizarea sistemului fotovoltaic se alege un sistem de orientare a

panourilor fotovoltaice, iar pentru diferite unghiuri de inclinare se determin produciamedie zilnic de energie electric pentru sistemul respectiv i se alege soluia optim

de nclinare orizontala modulelor.

4.10.1. Alegere sistem de orientare

Se alege sistemul de urmrire activ ETA 1500 Lorentz, prezentat in figura

4.10. Mai jos sunt prezentate caracteristicile, design-ul i modul de montare pentru

sistemul de orientare ETA 1500 a firmei Lorentz.

Firma Lorentzwas cu sediul n Hamburg este fondat din 1993 i este astfel,

unul dintre pionierii industriei solare. Lorentz proiecteaz i produce sisteme de

orientare solare, pompe de ap i diverse componente electronice i hidraulice [9].

Caracteristicile sistemului de orientare ETA 1500 Lorentz

Sistemele de orientare activa ETA Lorentz sunt disponibile n versiuni diferite

cu o suprafa total a modulelor de pn la 15m. Sistemele de orientare sunt fr


46/58


46

ntreinere i datorit fiabilitii ridicate au o durata de viaa lung. Datorit

consumului redus de energie de cca. 1.25 kWh/an i puterii suplimentare de maxim

40% (n comparaie cu modulele cu instalare fix), aceste sisteme sunt foarterentabile.

Sistemele sunt controlate central i astronomic, minimiznd astfel micrile

inutile de urmrire. Sistem de orientare activa ETA Lorentz sunt proiectate pentru a

rezista la viteze ale vntului de pana la 150 km/h [9].

Fig. 4.11.Sistemul de orientare activ ETA 1500 Lorentz [9]

Tabelul 4.11.Caracteristici tehnice sistem de urmrire

Model Lorentz Etatrack active 1500

Suprafaa total maxim 15m

Capacitatea total maxim amodulelor 2400Wp

Unghiul de azimut 90,orientare automat
http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/


47/58


47

Unghiul de elevaie 0-45, ajustabil manual

Tensiunea de alimentare 12V

Control astronomic Orientare dup soare

Unitatea de control local LCU pana la 10 (opional 25/50)urmritoare

Unitatea central de control CCU pana la 2000 urmritoare

Consumul de putere 1.25kWh/an

Viteza maxima a vntului 150km/h

Piese pentru fixare incluse

Lungimea de montare a stlpului 2.75m

Volumul de beton al fundaiei 3.0m

Dimensiuni (L/W/H) 1200mm/800mm/800mm

Dimensiuni urmritor (L/W/H) 4220mm/800mm/300mm

Greutate 396kg

Aplicaii: Sistemul de urmrire solar cu o singur ax, ETA 1500 Lorentz

este folosit pentru panourile solare n conformitate cu IEC 61215, UL 1703. Acestea

produc o putere suplimentar de pn la 40% n comparaie cu modulele cu instalare

fix.

Funcia de urmrire automat n direcia Est - Vest cu un unghi de pivotare

posibil de 90 . Unghiul de elevaie poate fi reglat manual ntre n funcie delocaia geografic. Energia de 12 V poate fi furnizat de ctre un mini-modul

suplimentar. Noaptea, sisteme de urmrire adopt ntotdeauna o poziie orizontal

pentru a minimiza suprafa expus la vnt [9].

Design-ul unitii de urmrire

sistem de orientare cu o singur axa, unghiul axei a doua reglabil manual ntre

; suprafaa modulelor (circa ), 2.5 kWp; altitudine Est - Vest: ; fr senzori de lumin predispui la eec;

cadru: otel zincat prin imersie la cald;


48/58


48

fixare cu cleme din oel inoxidabil;

aprovizionarea cu energie a unitii de urmrire: 12 V (tensiune nominal) la

80 V, furnizate de ctre unul dintre module, control de urmrire de ctre unuldintre module. Pentru operarea n siguran n design-ul specific al sistemului

s-ar putea sa fie necesar, instalarea unui mic panou suplimentar;

consum redus de energie ; urmrire n etape, n funcie de durata de iluminare zilnic (durata zilei);

fr micri inutile de urmrire;

poziionare ctre Sud pe timp de noapte;

pre de cost eficient al sistemului de urmrire.

durat de via i fiabilitate ridicat;

fr ntreinere;

potrivite pentru viteze mari ale vntului: staticii n conformitate cu standardele

germane i europene.

Modul de fixare. Avnd n vedere c modulul este fixat cu ajutorul clemelor

mobile din oel inoxidabil, un mare numr de tipuri de module pot fi folosite fr guri

suplimentare n cadrul modulului.

Fig. 4.12.Parc solar din Portugalia realizat cu sisteme de urmrire ETA Lorentz [9]

Fundaia [9]:

fundaie din beton (min. ); fixare cu uruburi n fundaie;

contrafort fundaie;


49/58


49

Comanda sistemului de orientare este realizat de o unitate cu motor liniar de

curent continuu, pentru urmrirea Est - Vest, fr ntreinere [9].

n pachetul de livrare sunt incluse urmtoarele [9]:

cadru i elemente de fixare din oel zincat;

clame din oel inoxidabil pentru fixarea modulului;

parte electronic inclus, baterie n carcasa din plastic;

motor liniar de curent continuu;

stlp de montare.

Fig. 4.13.Schema sistemului de orientare [9]

4.10.2. Soluia de optimizare aleas

n urma recalculrii mediei anuale a produciei medii zilnice de energie

electric pentru acelai sistem de panouri dar cu sistem de urmrire, prin intermediul

aplicaiei online de pe site-ul http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/,pentru diferite unghiuri

de nclinare orizontal (azimut) a sistemului de urmrire, au rezultat urmtoarele

valori ale produciei mediei anuale pentru sistemul de panouri.
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/


50/58


50

Tabelul 4.12.Rezultate obinutepentru diferite unghiuri de nclinare

1 10 15 30 35 40 45 50 60 90

2 0,571 0,58 0,595 0,597 0,598 0,597 0,595 0,586 0,5243 343 348 357 358 359 358 357 352 314

Legend:

1 - Unghiul de inclinare [];

2 - Media anual a produciei medii zilnice de energie electric pentru

sistemul respectiv [kWh];

3 - Producia medie lunarfinala sistemului de panouri [kWh/lun].

Ca soluie optims-a ales o nclinare pe orizontala panoului solar de 40,pentru care producia sistemului fotovoltaic cu sistem de urmrire este maxim . Se

obine astfel o putere suplimentara cu 23 % mai mare dect varianta frsistem de

orientare, conform tabelului 4.13.

Tabelul 4.13. Puterea suplimentar produs

Producia medie lunara pentru varianta iniial [kWh/luna] 290Producia medie lunara finala pentru varianta opt imizat [kWh/lun] 359

Puterea suplimentar rezultat prin optimizarea sistemului [%]

23

4.10.3. Preul de cost al instalaiei fotovoltaice cu sistem de urmrire

n tabelul 4.13 este prezentat preul de cost al sistemului fotovoltaic cu sistem

de urmrire, exprimat n Euro, respectiv n Lei. 1 Euro = 4,27 Lei, curs valutar stabilit

de ctre BNR la data de 14.01.2011.

Tabelul 4.12.Preul de cost al sistemului fotovoltaic cu sistem de orientare

Componente / Pre Euro Lei



3. Regulator ncrcare baterie 289,95 1238

4. Invertor 2.651 11319,8


6. Sistem de orientare 2593 11072

TOTAL

26218 111951


51/58


51

5. CONCLUZII

Cererea de putere electric pentru progresele tehnologice este foarte mare n

societatea de astzi n continu cretere. Pentru a satisface aceste nevoi de energie

se folosesc generatoare de putere, care folosesc combustibili convenionali. Odat

cu folosirea combustibililor fosili apare poluarea mediului nconjurtor. Acetia emit natmosfer gaze cu efect de ser, care conduc la nclzirea global, avnd un impact

negativ asupra atmosferei i a organismelor vii, cu alte cuvinte duneaz grav

mediului. O modalitate foarte bun de a rezolva problema polurii mediului este

folosirea celulelor fotovoltaicelor. Energia solar este o energie verde, curat, avnd

de partea ei sprijinul multor oameni. Singurul dezavantaj al conversiei fotovoltaice n

energie electric este nendeplinirea cerinelor de putere din punct de vedere fizic i

economic, care nu sunt suficiente pentru cerinele actuale. n prezent, n acestdomeniu exist timp i banii investii n cercetare i n dezvoltare, i va dura foarte

puin pn cnd energia solar va deveni o modalitate eficient de furnizare a

energiei electrice. Din punct de vedere economic, preul panourilor fotovoltaice nu

scade foarte mult, dar cantitatea de energie produs de acestea este n continu

cretere. Aceasta este o indicaie pentru un viitorde succes n acest domeniu. Dei

exist i alte surse alternative de energie regenerabil, celulele fotovoltaice sunt cele

mai curate i mai ecologice. Astzi se poate vedea poluarea mediului nconjurtor,iar obinerea, i posibilitatea de utilizare a celulelor fotovoltaice reprezint un pas

mare n recuperarea mediului.

n acest proiect s-au realizat urmtoarele:

A fost ntocmit o documentare privind producerea energiei electrice cu

ajutorul celulelor fotovoltaice, respectiv conversia energiei fotovoltaice,

modelarea unui panou fotovoltaic imodelarea unui convertor;


52/58


52

S-a proiectat un sistem fotovoltaic pentru acoperirea necesitii de energie

electric a unei cldiri;

S-a realizat calculul de dimensionare a sistemului fotovoltaic pentruconsumatorul casnic;

S-a realizat optimizarea sistemului fotovoltaic prin folosirea unui sistem de

orientare activ, obinndu-se astfel o putere suplimentara cu 23 % mai mare

dect varianta frsistem de orientare;

Calculul de dimensionare i optimizares-a realizatnprogramul MS Excel.


53/58


53

BIBLIOGRAFIE

1. Boyle, G., Renewable Energy, Power for a Sustainable Future, Oxford,

Oxford University Press, 1996

2. ***Bratu, C., Sisteme descentralizate de producere a energiei, Curs 3, site

***http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+des

centralizate/

3. ***http://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Filie

reSolaire/solaire.htm

4. ***http://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolair

e/Introduction/introduction.htm

5. ***Blan, M., Particularitile energiei solare, Note de curs, Curs 2, site

www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1.pdf

6. ***http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.

png

7. ***http://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-

V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/

8. http://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-

amp-p/steca-solarix-4401.htm

9. http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-15m2-24kwp-with-pole/

10.http://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/Prod

uctionElectricite/1_cours.htm

11. Knopt, H., Analysis, Simulation, and Evaluation of Maximum Power Point

Tracking (MPPT) Methods for Solar Powered Vehicle, Master Thesis,

Portland State University, 1999

12.http://www.vlab.pub.ro/research/DCnet/CONSORTIUM/Sinteza.pdf

13. Castaner, L., Silvestre, S., Modelling Photovoltaic Systems Using Pspice,

John Wiley & Sons, LTd, 2002
http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/http://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1.pdfhttp://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1.pdfhttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-15m2-24kwp-with-pole/http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-15m2-24kwp-with-pole/http://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://www.vlab.pub.ro/research/DCnet/CONSORTIUM/Sinteza.pdfhttp://www.vlab.pub.ro/research/DCnet/CONSORTIUM/Sinteza.pdfhttp://www.vlab.pub.ro/research/DCnet/CONSORTIUM/Sinteza.pdfhttp://www.vlab.pub.ro/research/DCnet/CONSORTIUM/Sinteza.pdfhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/Enjeux/ProductionElectricite/1_cours.htmhttp://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-15m2-24kwp-with-pole/http://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.ecodirect.com/Steca-Solarix-4401-PWM-Charge-Controller-40-amp-p/steca-solarix-4401.htmhttp://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://www.altestore.com/howto/Solar-Power-Residential-Mobile-V/Components-for-your-Solar-Panel-Photovoltaic-System/a82/http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/cmaps/eu_opt/pvgis_solar_optimum_RO.pnghttp://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/2_1.pdfhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://em.ucv.ro/elee/ro/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/Introduction/introduction.htmhttp://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://www.em.ucv.ro/eLEE/RO/realisations/EnergiesRenouvelables/FiliereSolaire/solaire.htmhttp://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/http://retele.elth.ucv.ro/index.php?path=Bratu+Cristian%2FSisteme+descentralizate/


54/58

ANEXA 1 - Programul de calcul al sistemului fotovoltaic

CALCUL PANOURI FOTOVOLTAICE

1. NECESAR ENERGIE ELECTRICA:

Iluminat Putere Ore/zi Cantitate (Buc) KWH/zi KWh/LunaEconomic 20 4 6 0,48 14,4

Electrocasnice Putere Ore/zi Cantitate KWH/zi KWh/Luna

Mixer 300 0,5 1 0,15 4,5

Uscator 1000 0,5 1 0,5 15

Cafetiera 1000 1 1 1 30

Fier de calcat 1000 1 1 1 30

Frigider (nou, economic) 200 5 1 1 30

Comunicatii Putere Ore/zi Cantitate KWH/zi KWh/Luna

TV color 25'' 150 3 1 0,45 13,5

AC stereo/home cinema 500 6 1 3 90Desktop Computer 300 3 1 0,9 27

Laptop Computer 100 6 1 0,6 18

Imprim. Laser 900 0,2 1 0,18 5,4

Iluminat 14,4 KWh/luna Procent: 0,051836

Electrocasnice: 109,5 KWh/luna Procent: 0,394168

Comunicatii: 153,9 KWh/luna Procent: 0,553996

Total: 277,8 KWh/luna Procent: 1

9260 Wh/zi

2. DATE METEO:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=en&map=europe

Luna Hh Hopt H(90) Iopt T24h NgzIanuarie 1130 1950 2010 66 -2,7 610

Februarie 1980 3090 2910 59 0,1 472Martie 3280 4300 3420 47 3,9 382Aprilie 4380 4860 3080 31 10,5 140Mai 5770 5760 2990 18 16,3 31Iunie 6170 5840 2770 10 19,7 6Iulie 6140 5980 2940 17 21,6 3August 5580 6010 3500 28 20,8 24

Septembrie 3990 5060 3730 43 15,4 128

Octombrie 2660 4020 3620 57 10,6 321Noiembrie 1380 2290 2290 64 4,5 516

Decembrie 933 1640 1710 67 -1,3 641

Media anuala 3620 4240 2910 37 9,9 3274

Hh: iradiere pe plan orizontal (Wh/m2/zi)

Hopt: iradiere optim pe plan inclinat (Wh/m2/zi)

H(90): iradiere pe plan la unghi: 90 grade. (Wh/m2/zi)Iopt: nclinaia optim (grade)T24h: media pe zi a temperaturii ( C)Ngz: Numrul de grade - zile nclzire (grade-zile)

Luna Ed Em Hd Hm

Ianuarie 0,24 7,55 1,92 59,6

Februarie 0,38 10,6 3,06 85,6


54


55/58

Martie 0,51 15,8 4,28 133

Aprilie 0,55 16,6 4,87 146

Mai 0,64 19,8 5,8 180

Iunie 0,64 19,2 5,9 177

Iulie 0,65 20,2 6,03 187

August 0,66 20,4 6,04 187

Septembrie 0,57 17,1 5,04 151

Octombrie 0,47 14,4 3,97 123Noiembrie 0,28 8,27 2,25 67,6

Decembrie 0,2 6,32 1,61 49,9

Media anual 0,483 14,7 4,24 129

Total an

Ed: producia medie zilnic de energie electric din sistemul respectiv (kWh)Em: producia medie lunar de energie electric din sistemul respectiv (kWh)Hd: suma medie zilnic de iradiere la nivel mondial pe m primit de PV respectiv (kWh/m2)HM: suma medie de iradierii la nivel mondial pe metru ptrat primit de PV respectiv (kWh/m2)

puterea nominal pentru sistemul PV: 0,1 kW (siliciu cristalin);

pierderile estimate din cauza temperaturii: 8,8% (folosind temperatura ambiant locale);pierderea estimat din cauza efectelor de reflexie unghiular: 2,8%;

alte pierderi (cabluri, etc. invertor): 14,0%;pierderi combinate ale sistemului de PV: 23,8%.

3. ALEGEREA PANOULUI FOTOVOLTAIC:

Se aleg panouri tip: H1540-150 Helios Technologieshttp://www.lpelectric.ro/ro/products/solar/panels_he_ro.html#150

Necesarul de energie este 277,8 kWh/luna

Necesarul de putere maxima 3,0 kWPuterea unui panou 150Productia medie zilnica a unui panou 0,48 kWh/ziProductia medie lunara a unui panou 14,5 kWh/lunaNr. de panouri nec. (nec. energie/prod.unui panou) 19,2

Tensiunea sistemului de panouri (un multiplu de 12V/panou) 48 V

Nr. panori in serie 5

Nr. randuri panouri in paralel 3,8

Nr. randuri panouri in paralel - rotunjit la nr. intreg 4,0

Nr. panouri final 20

Productia medie lunara finala a sistemului de panouri 290 kWh/luna

Puterea totala maxima a panourilor 3000 W

Lungime panou 1,700 m

Latime panou 0,690 m

Suprafata unui panou 1,17 mpSuprafata necesara 22 mp

Lungime acoperis 10 m

Numar module posibile pe lungime (asezate cu baza mica) 14

Numar de randuri necesare 1

Latime necesara la acoperisul spre sud 2,5 m

Greutatea unui panou 14,5 kg

Greutatea panourilor 278 kg

curs valutar stabil it de ctre BNR la data de 14.01.2011 4,27 Lei/E

pret panou in E 800 EPret sistem module, in E 16000 E

Pret sistem module, in Lei 68320 Lei

176 1530


55


56/58

4. ALEGEREA BATERIEI DE STOCARE

Se doreste independenta energetica de 1 zi (zi fara producere de en de la panou)

in care se functioneaza la minimul necesar:6 becuri de 20 W * 4h, frigider de 200 W*5h, 1 televizor de 150 W*3h, 1 laptop de 100 W*6h

Puterea maxima avarie 570 WTensiunea bateriei 12 VCurent maxim la 12V 48 AEnergie necesara stocare 2530 Wh/zi

Stocarea se face in baterii cu ciclu profund care permit descarcare de 40 %Curentul bateriilor=Energie stocare/12V) 211 AhCorectia curentului tinand seama de descarcare (se imparte la (100-60)/100) 527 AhFactor corectie a curentului pentru functionare la temp. scazuta (la 10C este 1,25) 1,25Corectia curentului pentru functionare la temp. scazuta (la 10C este 1,25) 659 AhCapacitatea bateriei 130 AhNr.baterii(=curent total/capacitatea bateriei) 5,07Nr.baterii inseriate (corelat cu tensiunea sistemului-tens.sist/tens.baterie) 4,00

Nr.randuri baterii(nr.necesar/nr.bat.inseriate) 1,27

Nr.randuri final(trebuie sa fie nr.intreg) 2Nr.final baterii(nr.de randuri sa fie nr.intreg) 8Energia stocata final 3993,6 Wh/zi

Pret baterie in E 473 EPret baterie in Lei 2019,7 Lei

Pret total sistem de baterii, in E 3784 EPret total sistem de baterii, in Lei 16158 Lei

Cbaterie [Ah] mai mare sau egal cu5h Pnom invertor [w] / Unom [V].-pt.sist off gridhttp://www.electronica-azi.ro/articol/6884

Cb=5*3500/220 80 Ah

5. ALEGERE REGULATOR INCARCARE BATERIE

Puterea totala maxima a panourilor 3000 WCurentul maxim la tensiunea sistemului fotovoltaic 63 ATensiunea de intrare 48 V

Pret baterie in E 289,95 E

Pret baterie in Lei 1238 Lei

http://www.lpelectric.ro/ro/products/inverter/charger_ro.html

6. ALEGERE INVERTOR

Puterea totala maxima a panourilor 3000 WDurata de viata 10 aniCaracteristici: intrare DC: 800V-maximCurent maxim de intrare: 20 APutere maxima AC: 3500 W 62,5 WTensiunea nominala AC: 196 V - 253 V 13,63636 V

Eficienta: 95%

Pret in E 2.651 EPret in Lei 11319,77 Lei

Date tehnice: http://dl.owneriq.net/0/00679021-512c-496e-9fa0-34fd9224f28e.pdf

http://www.lpelectric.ro/en/products/inverter/inverter_en.html


56


57/58

7. ALEGERE SISTEM DE ORIENTARE

Sistem de orientare activa ETA 1500 independent

(1500 WP)

Model Lorentz Etatrack active 1500Suprafaa total maxim 15m

Capacitatea total maxim a modulelor 2400WpUnghiul de azimut 90,orientare automatUnghiul de elevatie 0-45, ajustabil manualTensiunea de alimentare 12VControl astronomic Orientare dup soareUnitatea de control local LCU pana la 10 (optional 25/50)urmritoareUnitatea central de control CCU pana la 2000 urmritoareConsumul de putere 1.25kWh/an

Viteza maxima a vantului 150km/hPiese pentru fixare incluse

Lungimea de montare a stalpului 2.75m

Volumul de beton al fundatiei 3.0m

Dimensiuni (L/W/H) 1200mm/800mm/800mm

Dimensiuni urmritoar (L/W/H) 4220mm/800mm/300mm

Greutate 396kg

Pret in E cu TVA 2593 E

Pret in lei 11072,11 Lei

http://www.tecnolia.ro/es/etatrack-active-1500-diy-15m2-24kwp-without-pole/

8. PRETUL DE COST AL INSTALATIEI FOTOVOLTAICE

8.1. Fara sistem de urmarire

E Lei


2. Baterii de stocare (8) 3784 16157,68 3. Regulator incarcare baterie 289,95 1238

4. Invertor 2.651 11319,77


TOTAL 23624,95 100879

8.2. Cu sistem de urmarire

E Lei



3. Regulator incarcare baterie 289,95 1238

4. Invertor 2.651 11319,77

5. Sistem de orientare 2593 11072,116. Cabluri i alte componente 900 3843

TOTAL 26217,95 111951

9. Sistem de orientare pentru diferite unghiuri de inclinare a PV

Unghiul de inclinare [] 15 30 35 40 45 50 60

Media anual a produci 0,58 0,595 0,597 0,598 0,597 0,595 0,586

Productia medie lunara fi 348 357 358 359 358 357 352

10. Puterea suplimentar produs

Productia medie lunara a sistemului de panouri pentru varianta initiala 290 [kWh/luna]Productia medie lunara a sistemului de panouri pentru varianta finala 359 [kWh/luna]

Puterea suplimentar rezultat prin optimizarea sistemului 23 [%]


57


58/58

Plagiarism Detector - Originality Report:

Warning: Demo Version - reports are incomplete!

To get full version, please order the software:

Core version: 885

Size: 26994 words

Registered to:Originality report generated by

unregistered Demo version!

Generated: 06.09.2015 13:55:54

License type: Plagiarism Detector

[Toggle other

sources:]

Analyzed document:

"Lucrare disertatie ETME - Ioan-Viorel Banu.pdf"Relation chart:

Distribution graph:

Top sources of plagiarism:

Top referenced sources:

Processed resources details:122 - Ok/ 14 - Failed

Important notes:

Wikipedia: Google Books: Ghostwriting services: Anti-cheating:

[not detected] [not detected] [not detected] [not detected]

Detailed document analysis:

FACULTATEA DE INGINERIE MASTERAT UNIVERSITAR: ETME nversiei energiei Prof. univ. dr. ing. HAZI

Aneta Masterand, Ing. BANU Ioan - Viorel 2 1. conv elementele componente; modelarea sistemului fotovoltaic.

2. stabilirea necesarului de energie e identificarea datelor meteo; alegerea elementelor componente; realizarea

schemei sistemului fotovoltaic. 3. 3 CUPRINS CUPRINS ................................ ................................................................ ................... 3 1. INTRODUCERE ................................ ................................

................................ ..... 5 2. PRODUCEREA ENERGIEI ELECTRICE CU AJUTORUL CELULELOR

FOTOVOLTAICE ................................ ................................ ................................ ....... 7 ................................

................................ ................ 7 ................................ ................................ .................... 9 2.3. Componentele

sistemului fotovoltaic ................................ ....................... 11 2.3.1. Sisteme de montaj a panourilor fotovoltaice

................................ .. 12 2.3.2. Caseta de conectare ................................ ................................ ..... 13 2.3.3 Co

................................ ............................... 14 2.3.4. Baterii de stocare pentru sisteme electrice solare

......................... 15 2.3.5. Invertor solar ................................ ................................ ................. 16 ............. 17

2.3.7. Diverse componente ................................ ................................ ..... 18 .............. 19 3.1. Modelarea putere -

tensiune a unui panou fotovoltaic ............................... 19 3.2. Modelarea unui convertor ................................

................................ ....... 23 ............... 28 ................................ ................................ .. 28 4.2. Date meteo

................................ ................................ ............................. 29 ................................ ................................ .. 29 4

................................ ................. 32 ................................ ....................... 34 4.3. Alegerea panoului fotovoltaic

................................ ................................ .. 37 4.4. Alegerea bateriei de stocare ................................

................................ ... 38 ie ................................ ......................... 40 4.6. Alegere invertor ................................

................................ ...................... 42 4.7. Cabluri si diverse componente ................................

................................ 43 4.8. Schema sistemului fotovoltaic ................................ ................................ . 43

................................ ................... 45 4.10. Optimizarea sistemului fotov oltaic ................................

......................... 45 4.10.1. Alegere sistem de orientare ................................ ........................ 45................................ ....................... 49 ..... 50 5. CONCLUZII ................................ ................................

................................ .......... 51 BIBLIOGRAFI E ................................ ................................ ................................

....... 53 ANEXA 1 - Programul de calcul al sistemului fotovoltaic ................................ ... 5 4 5 1. INTRODUCERE

form are care nu pot fi modificate. Utilizarea energiei solare prin electri ce. Principalul obiectiv al acestei l - a

constituit cercetarea sistemelor care - energie. S - - optime ale lor conversia energiei fotovoltaice ; descrierea

compo nentelor principale ale unui sistem fotovoltaic ; modelarea unui convertor pentru optimizarea conversiei

energiei fotovoltaice; dimensionarea unui sistem fotovoltaic pentru asigurarea ene rgiei electrice a u 5 capitole

Primul capitol es conversiei energiei fotovoltaice 6 capitolul 2 conversia fotovoltaic - un sistem tipic. Cap energiei

fotovoltaic e. modelarea unui panou fotovoltaic modelarea unui convertor static de putere utilizat pentru

sistemele fotovoltaice. Capitolul 4 a l r e prez de i optimizare a unui sistem fotovoltaic. alcul de dimensionare a

sistem ului fotovoltaic pentru asig urarea energiei electrice a unei - se cont de telor sistemului pentru satisfacerea

nevoilor de energie electric . concluzii care se desprind din aceast Bibliografia 13

file:///C:/Users/Ionut/Documents/Plagiarism Detector reports/originalit...