Turbinele eoliene au un mod de functionare suficient de simplist si usor de inteles. Va rugam sa vizionati imaginea urmatoare dupa care sa cititi lamuririle:

Generatorul eolian/turbina eoliana este producatorul de tensiune alternativa trifazata. Puterea vantului de pornire este de 2.5m/s iar rezistenta maxima la vant este de 40m/s.

Controllerul transforma curentul in DC care se inmagazioneaza in acumulatori. Acestia difera ca si numar intre 2 si 30 bucati, in functie de puterea generatorului. Acest dispozitiv are si rolul de a transforma curentul din AC in DC dar si de a infrana generatorul atunci cand este nevoie. Dispozitivul prezinta tensiunea din baterii (Volti) dar si intensitatea curentului de incarcare (Amperi).

Invertorul este de asemenea conectat la baterii. Acesta ridica tensiunea la 240V, curent alternativ - precum curentul de la reteaua nationala. Acest dispozitiv este de doua feluri: cu unda pura si cu unda modificata, primul model este mult mai bun calitativ decat al doilea dar si cu un cost mai ridicat. In cazul in care tensiunea din acumulatori coboara sub valoarea predefinita, pentru a proteja acumulatorii invertor va intra in standby.

Panourile solare fotovoltaice. Pentru a avea energie electrica de la soare, aveti nevoie de un panoul solar ce are o celula solara sau mai multe celule. Celula solara absoarbe o parte din particulele de lumina ce cad pe aceasta, numite si fotoni. Fiecare foton contine o cantitate mica de energie. Atunci cand un foton este absorbit, acesta elibereaza un electron din materialul celulei solare. Deoarece fiecare parte a celulei solare este conectata la un circuit, un curent va trece prin acesta. Celula va produce electricitate ce poate fi folosita instantaneu sau inmagazinata in acumulatori.

1. Lumina (fotoni); 2. Suprafata frontala; 3. Strat negativ; 4. Strat izolator; 5. Strat pozitiv; 6. Suprafata posterioara

Panourile solare sunt alcatuite din celule solare. Deoarece o celula fotovoltaica nu produce suficienta energie ca sa poata fi folosita eficient, este nevoie de mai multe celule, acestea fiind legate in serie – paralel, formand astfel un panou fotovoltaic. Panourile solare fotovoltaice sunt produse in diferite dimensiuni avand puteri variate. Cele mai folosite panouri in gama rezidentiala sunt cele de 50 si 75 W, iar pentru centrale fotovoltaice de puteri mari, panouri solare de 220W. Panourile solare disponibile comercial au o eficienta cuprinsa intre 5 - 15%. Acest lucru inseamna ca 5-15% din energia luminoasa va fi transformata in energie electrica. Laboratoare din toata lumea dezvolta tehnologii de panouri solare cu randament mult mai mare (aproape 30%). Dezavantajul acestor panouri solare cu eficienta foarte mare este costul de productie ridicat. Acest lucru a dus la dezvoltarea panourilor thin film (cu film subtire) ce au un randament mai scazut, dar costul lor este mic. Suprafata unui panou solar cristalin de 50W este de aproximativ 0,5 mp. Panourile solare se pot conecta si ele la randul lor in serie – paralel formand sisteme de puteri mai mari iar tensiunea de asemenea se insumeaza. Un sistem solar ce va fi contectat la un

singur controller/charger trebuie sa aiba panouri solare de acelasi tip, acelasi producator, aceeasi orientare si inclinare si sa nu fie umbrit partial. Daca acest lucru nu este posibil, se vor folosi mai multe chargere. Un sistem asemenator cu cel eolian se foloseste si in cazul sistemelor solare fotovoltaice doar ca generatorul eolian este inlocuit de panourile solare:

Panouri solare de incalzire a apei functioneaza dupa diferite principii de aici si diferite tipuri:

Panourile solare nepresurizate. Tuburile vidate capteaza radiatia solara si o transforma in energie termica, incalzind astfel apa din tubul interior. Pe masura ce apa se incalzeste, densitatea ei scade. Apa calda din tub se va ridica in rezervorul de acumulare si va fi inlocuita de un volum echivalent de apa rece. Circuitul natural se va realiza in continuare si apa din rezervor se va incalzi. Acest tip de colector solar se utilizeaza pentru prepararea apei calde in perioada martie - octombrie. Este construit din tuburi vidate individuale ce transfera radiatia solara, prin convectie, in masa apei din rezervor. Din acest motiv rezervorul de acumulare este montat in partea superioara a panoului solar. Apa din tuburile vidate se incalzeste, isi reduce densitatea si se ridica in rezervor, fiind inlocuita de un volum echivalent de apa rece, cu densitate mai mare. Vidul din tuburile de sticla asigura o termoizolare eficienta, pierderile de caldura spre exterior fiind extrem de mici.

Tuburile sunt introduse in orificiile care traverseaza peretii rezervorului, fixarea lor facandu-se cu ajutorul suportului inferior . Etansarea este asigurata cu garnituri speciale. Vasul de acumulare este conectat la reteaua de alimentare cu apa rece printr-

un rezervor de alimentare cu flotor si cu reteaua de consumatori de apa calda menajera printr-un stut de la partea inferioara. Pe peretele lateral al vasului se poate monta un senzor de temperatura, intr-un racord filetat.

Caracteristicile panourilor: Acest tip de panou se livreaza cu suportul de montaj standard, unghiul de inclinare fiind fix. Cu suportul standard panoul se poate monta numai pe suprafete orizontale. Pentru suprafete inclinate este necesara modificarea suportului sau montarea acestuia fara picioarele posterioare si contravanturi. Exista posibilitatea montarii unei rezistente electrice (accesoriu), la partea inferioara ca protectie antiinghet si a unor regulatoare electronice dotate cu sonde de nivel si temperatura sau electovane. Comanda este asigurata, in functie de temperatura si nivelul apei din vas, de regulatorul electronic de comanda. Acest tip de panou este destinat celor mai simple aplicatii: - alimentare de la o sursa de apa prin cadere libera, - alimentare de la reteaua de distributie centralizata, presiunea minima a retelei fiind impusa doar de inaltimea de montaj a panoului.< ;/div> - alimentare de la un sistem propriu cu instalatie de hidrofor. Daca utilizarea apei calde se face numai prin cadere libera, sistemul nu este dependent de reteaua electrica, in schimb trebuie sa fie amplasat la o inaltime superioara celui mai de sus consumator.

Panourile solare presurizate. Tuburile vidate capteaza radiatia solara si o transforma in energie termica, incalzind heatpipe-urile. Caldura este transmisa in capatul superior al heatpipe-ului, care este introdus in rezervorul de acumulare. Agentul termic din bazin se incalzeste si transfera caldura catre serpentina care se afla in interiorul sau. Apa rece intra in serpentina, preia caldura si poate fi folosita ca apa calda menajera.

Schimbatorul de caldura (colectorul) este constituit dintr-o serpentina de cupru aflata in interiorul rezervorului. Tuburile se introduc in decuparile cilindrice practicate in carcasa exterioara a rezervorului, bulbul superior al heat-pipe-ului patrunzand in interiorul acestuia. Lichidul aflat in interiorul rezervorului preia caldura de la heat-pipe si o cedeaza serpentinei de cupru, care la randul ei cedeaza caldura apei care circula prin ea.Tot ansamblul este izolat printr-un strat de spuma poliuretanica in grosime de 55mm. Principalul avantaj al acestui sistem solar compact este ca poate fi folosit la presiunea si PE TOATA DURATA ANULUI!

Caracteristicile panourilor: - Functioneaza indiferent de temperatura exterioara, chiar si iarna (cu performanta redusa), deoarece apa nu intra in tuburi ci este incalzita cu ajutorul unui schimbator de caldura aflat la partea superioara a tubului; (daca unul sau mai multe tuburi se sparg accidental, sistemul functioneaza in continuare dar cu performanta redusa. - Razele solare radiaza intotdeauna perpendicular pe tot parcursul zilei; - Tubul colector vidat ofera rezultate excelente chiar pe timp innorat fiind capabil sa capteze razele infrarosii care trec prin stratul de nori. - Tuburile defecte sunt usor de schimbat cu altele noi, cu costuri mici si efort redus.

Panouri Solare Presurizate Separate. Tuburile vidate capteaza radiatia solara si o transforma in energie termica, incalzind heatpipe-urile. Caldura este transmisa in capatul superior al hetpipe-ului, care incalzeste agentul termic(antigel). Agentul termic incalzit este circulat de pompa prin serpentina din interiorul rezervorului. Apa rece preia caldura de la serpentina si poate fi folosita ca apa calda menajera sau aport la incalzire. Schimbatorul de caldura (colectorul) este constituit dintr-o teava de cupru in care sunt introduse un numar de 18 sau 24 teci sudate printre care circula antigelul (agentul termic) sub presiune. Tot ansamblul este izolat si inchis intr-o carcasa exterioara din tabla de aluminiu. Tuburile se introduc in decuparile cilindrice practicate in carcasa, bulbul superior al tevii de cupru patrunzand in teaca colectorului astfel incat sa se asigure un contact termic cat mai bun. Rigidizarea tubului pe pozitia de functionare se face prin fixarea acestuia cu bride metalice, pe latura inferioara a cadrului. Cele doua capete ale tevii colectorului sunt cuplate intr-un circuit hidraulic inchis prin care, cu o pompa de circulatie, caldura este transferata in preparator (ex: boiler, schimbator de caldura sau un simplu rezervor de acumulare).

Varianta de utilizare recomandata este cea cu boiler bivalent, pompa de circulatie si panou electronic de comanda(regulator electronic dedicat). Montajul panoului solar se face pe un cadru metalic dreptunghiular, sistemul de fixare la locul de montaj cazand in sarcina instalatorului (proiectantului). Se pot monta direct pe acoperisuri inclinate sau, cu un suport adecvat, pe suprafete orizontale sau pe fatada cladirilor. Acest tip de panou solar se utilizeaza la sistemele solare complexe pentru apa calda tot timpul anului si pentru aport la incalzirea locuintelor toamna, iarna si primavara.

Caracteristici si Parametrii de Functionare: - Functioneaza indiferent de temperatura exterioara, chiar si iarna, deoarece apa nu intra in tuburi ci este incalzita prin un schimbator de caldura aflat in partea superioara(daca un tub se sparge sistemul functioneaza in continuare);

- Razele solare radiaza intotdeauna perpendicular pe tot parcursul zilei;

- Tubul colector vidat ofera rezultate excelente chiar pe timp innorat fiind capabil sa capteze razele infrarosii care trec prin stratul de nori.

- Tuburile defecte sunt usor de schimbat cu altele noi, cu costuri mici si efort redus

Sistem hibrid solar-eolian. Sistemele hibride sunt sisteme ce combina mai multe tipuri de generatoare de energie electrica. Cele mai folosite sisteme ce realizeaza un ansamblu hibrid sunt sistemele solare, sistemele eoliene si generatoarele diesel. Majoritatea sistemelor hibride sunt sisteme off-grid, adica nu sunt conectate la retea, avand acumulatori in alcatuirea lor. Aceste sisteme sunt folosite in zone izolate unde conectarea la reteaua electrica este imposibila sau foarte scumpa.

Sistemele hibride au capacitate limitata din cauza generatoarelor de energie electrica instalate si a capacitatii acumulatorilor. Dimensiunea sistemului de acumulatori poate sa fie foarte mare, pana la 100.000Ah, numai ca pretul este destul de mare. Din acest motiv se doreste o eficentizare a productiei si a consumului de energie electrica. Utilizatorii unui sistem off-grid trebuie sa invete sa foloseasca eficient sistemul de energie electrica in intervalul acestor limitari.

Un sistem hibrid eolian-solar cuprinde urmatoarele componente principale:

Panouri fotovoltaice: transformă radiaţia solară în energie electrică. Turbina eoliana: transforma energia mecanica a vantului in energie electrica. Controller hibrid: comandă acumulatorii, îi încarcă şi descarcă în siguranţă. Acumulatori: inmagazineaza energie produsa pentru a fi consumata ulterior.

Invertor: transforma curentul continuu de la panouri în curent alternativ Consumatori: aparatele electrice din clădire alimentate la invertor (CA) sau la acumulatori (CC). În multe locaţii, viteza vântului este mică vara, iar soarele are cea mai mare putere. În schimb vântul este mult mai puternic iarna, când soarele are o mai mică putere. Deoarece perioadele de maximă eficienţă pentru cele două sisteme sunt complementare, un sistem hibrid poate produce energie mai multă atunci când aveţi nevoie de ea.

PANOUL SOLAR FOTOVOLTAIC Un panou solar fotovoltaic transforma energia solara generata de razele soarelui in energie electrica. Componentele cele mai importante ale unui panou solar sunt celulele solare. Panourile solare pot fi utilizate "on-grid", adica direct legate la consumatori si la panoul electric pentru a livra electricitate in reteaua publica, fie conectate la baterii pentru stocarea electricitatii si folosirea ulterioara a acesteia.

Putem spune ca panourile solare sunt generatoare de curent constinuu alimentate de energia solara. In momentul in care fotonii ciocnesc celula fotovoltaica, acestea cedeaza electroni in structura cristalina si ii forteaza printr-un circuit extern precum bateriile sau sarcina de curent continuu. Electronii revin la polul opus al celulei solare si intregul proces este repetat. Tensiunea de iesire a unei singure celule solare cristaline este in jur de 0,5V la un curent direct proportional cu suprafata celulei (aproximativ 7A la o suprafata de aproximativ 39 cm2). De regula, pentru a obtine tensiuni de 12V (17V la varf), sunt inseriate cate 30-36 celule fotovoltaice intr-un panou solar. Apoi, panourile solare pot fi legate in serie sau paralel pentru a obtine astfel matrici solare pentru incarcarea bateriilor de 12, 24 sau 48V.

Panouri solare fotovoltaice Kyocera

Panourile solare, ca toate produse electrice, sunt si ele caracterizate de anumiti parametri precum tensiunea in gol, curentul la scurt circuit s.a.s.m.d. Pentru indeplinirea conditiilor de ptroducere a electricitatii, celulele fotovoltaice se asambleaza sub forma panourilor solare, ceea ce asigura:

protectie transparenta impotriva radiatiilor si intemperiilor legaturi electrice robuste protectia celulelor solare rigide de actiuni mecanice protectia celulelor solare si a legaturilor electrice de umiditate asigurare unei raciri corespunzatoare a celulelor solare protectia impotriva atingerii a elementelor componente conducatoare de electricitate posibilitatea manipularii si montarii usoare

Exista diferite moduri si variante pentru construirea modulelor solare. Mai jos vom descrie etapele construirii unuia dintre cele mai raspandite modele in momentul de fata.

Componentele Panoului Solar: Un ecran protector (de cele mai multe ori geam securizat monostrat) pe fata expusa la

soare Un strat transparent din material plastic (etilen vinil acetat, EVA sau cauciuc siliconic) in

care se fixeaza celulele solare Celule solare monocristaline sau policristaline conectate intre ele prin benzi de cositor Caserarea fetei posterioare a panoului cu o folie stratificata din material plastic rezistent

la intemperii ( fluorura de poliviniliden sau tedlar ) si Poliester Priza de conectare prevazuta cu dioda de protectie, respectiv dioda de scurtcircuitare

(vezi mai jos) si racord O rama din profil de aluminiu pentru protejarea geamului la transport, manipulare si

montare, pentru fixare si rigidizarea legaturi. Etapele fabricarii panoului solar Fabricarea incepe intotdeauna de la partea activa expusa la soare. Pentru aceasta se curata si se trateaza un geam de marime corespunzatoare. Pe acesta se aseaza un strat de folie de etilen vinil acetat, EVA, adaptat profilului celulelor solare utilizate. Celulele solare vor fi legate cu ajutorul benzilor de cositor in grupe (siruri), care mai apoi se aseaza pe folia de EVA, dupa care se face conectarea grupelor intre ele si racordarea la priza de legatura prin lipire. In final, totul se acopera cu o folie EVA si peste aceasta o folie tedlar. Pasul urmator consta in laminarea panoului in vacuum la

150 °C. In urma laminarii, din folia EVA plastifiata, prin polimerizare, se va obtine un strat de material plastic ce nu se va mai topi si in care celulele solare sunt bine incastrate si lipite strans de geam si folia de tedlar. Dupa procesul de laminare, marginile se vor debavura si se va fixa priza de conectare, in care se vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o rama metalica, se masoara caracteristicile si se sorteaza dupa parametrii electrici, dupa care se impacheteaza. Caracteristici technice Parametrii unui panou solar se stabilesc, la fel ca si cei pentru celule solare, pentru conditii de test standard.

Prescurtari ale termenilor mai des utilizati

SC: Short Circuit - Scurtcircuit OC: Open Circuit – Mers in gol MPP: Maximum Power Point – Punctul de putere maxima Tensiunea de mers in gol UOC Curent de scurtcircuit ISC Tensiunea in punctul optim de functionare UMPP Curentul in punctual de putere maxima IMPP Putere maxima PMPP Factor de umplere FF Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei Randamentul celulei solare

INCARCATORUL SOLAR Incarcatorul solar se monteaza in circuitul sistemului solar, intre panoul solar fotovoltaic si baterie. Incarcatorul solar asigura o incarcare eficienta a bateriei, pe care o si protejeaza impotriva descarcarii profunde si scurtcircuitelor, protejand in acelasi timp si panoul solar impotriva unui eventual scurtcircuit. Incarcarea bateriei este realizata prin metoda PWM (Pulse Width Modulation = Modulare a Duratei de Impuls). Bateria este incarcata folosind un tren continuu de impulsuri de curent electric, impulsuri a caror durata este modificata automat de incarcator in functie de gradul de incarcare a bateriei. Modul de functionare a unui incarcator solar este exemplificat prin figura de mai jos:

INVERTORUL

Invertorul este utilizat intr-un sistem solar pentru a obtine o tensiune utila de 230V, folosind ca sursa de alimentare bateria, incarcata in prealabil de panoul solar, prin intermediul incarcatorului solar. Tensiunea de 12 volti a bateriei este convertita in 230 V de catre acest aparat. Printre facilitatile pe care le pot avea invertoarele se numara: protectie la scurt-circuit pe intrare si iesire, protectie la suprasarcina si supraincalzire, protectie la supravoltare si subvoltare, afisarea puterii consumate si a tensiunii bateriei etc. Invertoarele au ca si caracteristica principala puterea nominala, care reprezinta consumul maxim admis la iesirea de 230 V. O alta caracteristica importanta a unui invertor esteforma undei de iesire. Astfel, exista invertoare cu unda sinusoidala pura sau cu unda sinusoidala modificata. Invertoarele cu unda sinusoidala modificata sunt mai accesibile ca pret, dar nu se preteaza la echipamente electrice sau electronice care folosesc motoare alimentate direct la 230 V, pentru care se utilizeaza invertoare cu unda sinusoidala pura. Modul de conectare al unui invertor intr-un sistem solar este exemplificat prin figura urmatoare :

Sunt situatii in care costurile bransarii la reteaua electrica sunt foarte mari sau bransarea este imposibila, cazuri in care apelarea la instalatii eoliene ar putea fi solutia ideala. Pentru casele izolate alimentate cu energie alternativa, respectiv centrale eoliene, este recomandat sa utilizati becuri si echipamente electrice cu randament ridicat din punct de vedere al consumului de energie. Datorita faptului ca energia eoliana depind de viteza si fluctuatiile vitezei vantului, in situatiile unde este nevoie de

alimentare 24 ore din 24 instalatia electrica trebuie sa aiba ca aiba ca rezerva grup electrogen. Sistemul cuprinde:

Generatorul sau grupul de generatoare eoliene Controler ce transforma energia alternativa produsa de generator in tensiune continua

pentru stocaj in baterii Baterii pentru stocajul energiei produse de turbinele eoliene Inverter ce transforma tensiunea continua din baterii in tensiuna alternativa 230V pentru

alimentare consumatori

Carpatenergy.ro