PROIECT DE CERCETARE ASUPRA TEHNOLOGIILOR ENEGETICE PE BAZA DE HIDROGEN UTILIZABILE IN
VEDEREA VALORIFICARII SURSELOR ENEGETICE REGENERABILE DIN ZONA DOBROGEI
HYRES 750/2006
STATIE METEOROLOGICA AUTOMATA – POARTA ALBA
PARTENER P6 –SC SIAT SA
•Ing. VICTOR GUBANDRU
•Ing. Mihai Grosfeld
Septembrie 2008
CONDUCATOR PROIECT - UOC
•Prof.Dr.Ing. EDEN MAMUT
INTRODUCERE
•Energiile regenerabile
•Energia eoliana
•Tendinte actuale privind utilizarea energiei eoliene
PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE – POARTA ALBA
•Descrierea subansamblelor
•Senzorii statiei
•Stalpul statiei automate
PUNCTUL DISPECER
•Echipamentul de transfer al datelor
•Modemul Fastrack
CANALELE DE MASURARE
•Viteza vant
•Directie vant
•Temperatura aer
•Presiune atmosferica
PROGRAMUL DE APLICATIE DIN PUNCTUL DISPECER
•Gealog pentru Windows
•Operarea statiei automate Poarta Alba
DATE ACHIZITIONATE DE STATIA AUTOMATA _ POARTA ALBA
ENERGIILE REGENERABILE
Diversele forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale
regenerabile.
Sursele regenerabile:
- energia eoliana
- energia solara
- energia apei
- energia hidraulica
- energia mareelor
- energia geotermica
- energia derivata din biomasa: biodiesel, bioetanol, biogaz
ENERGIA EOLIANA
Energia eoliană = transferul energiei vântului unei turbine eoliene. Vânturile se formează datorită încălzirii neuniforme a
suprafeţei pamantului de către energia radiată de soare care ajunge la suprafaţa planetei. Această încălzire variabilă a
straturilor de aer produce zone de aer de densităţi diferite, fapt care creează diferite mişcări ale aerului. Energia cinetica a
vântului poate fi folosită la antrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate.
TENDINTE ACTUALE PRIVIND UTILIZAREA ENERGIEI EOLIENE
Uniunea Europeana promoveaza exploatarea energiei eoliene cu subventii importante ceea ce a dus la extinderea pietii.
Capacitaea mondiala a generatoarelor eoliene a atins 73.904 MW la sfarsitul lui 2006.
Germania dispune de cca 20000 turbine eoliene.
Spania se plaseaza pe locul 2 al producatorilor de energie eoliana realizand annual peste 11600 MW.
SUA a instalat anul trecut capacitatea cea mai mare de productie de energie eoliana dintre toate statele.
India detine o capacitate de 6200 MW anual
PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE - POARTA ALBA
Statia automata Poarta Alba este o statie meteorologica automata cu functii de determinare,
stocare si transmitere a parametrilor meteorologici.
Staţia meteorologica “ Poarta Alba “ este prevăzută cu urmatorii senzori:
viteza vant
directie vant
temperatura aer
presiune aer
Pentru transferul datelor de la staţia automata către punctual dispecer de afişare şi prelucrare a
datelor se utilizează comunicaţia de date prin GSM.
Punctul dispecer se află în incinta sediului Universitatii Ovidius din Constanta
1
Sistem achizitie date- Datalogger SG
14
Interfata SNP – presiune aer
2
Modem GSM
15
Modul senzor – presiune aer
3
Cablu antena GSM
16
Modul alimentare retea 220V
4
Gablu de date GSM-Datalogger SG
17
Protectie supratensiune retea
5
Cablu alimentare GSM
18
Acumulator tampon 12V/27Ah
6
Cablu senzor temperatura aer
19
Corp siguranta
7
Cablu senzor viteza vant
20
Conector Fieldbus
8
Cablu senzor directie vant
21
Conector alimentare Datalogger 12V
9
Protectie supratensiune senzor temp. aer
22
Conector control Datalogger acumulator
10
Protectie supratensiune senzori viteza & directie vant
23
Regleta distributie +/- 12V
11
Interfata SNP - AC
24
Cablu conectare retea 220V CA
12
Interfata SNP - Vant
25
Masca distributie cable
13
Interfata SNP – temperatura aer
Destinaţie: Staţie automată cu funcţii de determinare , stocare, şi
transmitere a parametrilor meteorologici în vederea realizării prognozelor
meteorologice şi de alertă a sistemului informaţional din Romania Componenţă: Echipament complex realizat cu componente din ţară şi
străinătae, bazat pe o înaltă tehnologie şi o infrastructură soft
specializată ce permite aciziţionarea, prelucrarea , stocarea şi
transmiterea parametrilor meteorologici
Caracteristici tehnice: Dimensiuni de gabarit: 600x600x210mm Masa: 20kg Tensiunea de alimentare: 220Vca / acumulator 12V/17Ah Puterea maximă absorbită: 6W Gradul de protecţie: IP54 Temperatura de lucru: -20ºC … 50ºC Interfaţa serială: RS232 Sistem de comunicaţie: GSM/telefonie fixă/radio
Parametri măsuraţi: Viteza vant; directie cant; temperatura aer; presiune atmosferica
Caracteristici tehnice generale ale statiei meteorologice automate
Caracteristici tehnice: Temperatură de lucru: -250C ÷ +600C grad de protecţie: IP 65 interfaţă serială: RS 232 mod de transmitere: asincron viteză de transmitere: 2400 19200 bits/s tensiune de alimentare: 12 Vcc, prin acumulator exterior tastatura cu 16 taste (10 taste numerice + 6 taste de funcţii) pentru operarea sistemului de achiziţie afişaj alfanumeric LCD de două linii a cate 40 caractere/linie. Tastatura cât şi afişajul alfanumeric protejate la umezeală Caracteristicile funcţionale: Memorie de date integrată de până la 1000000 de valori Numărul maxim de canale de măsurare: 128 Parametrii de măsurare se definesc pentru fiecare canal de măsură în parte Ratele de eşantionare definite în intervalul: 10 secunde -12 ore. Ratele de memorare definite în intervalul: 1 minut-12 ore. Înregistrarea tuturor valorilor în unităţi fizice.) Funcţii accesate local, folosind afişajul sau tastatura cu ajutorul PC-ului sau folosind transferarea datelor la distanţă, prin intermediul funcţiei: “Emulare de terminal” folosind interfaţa RS232 Interfeţe de măsurare : -Hidrologie: Nivelul apei cu sondă de presiune/temperatura apei, nivelul apei cu senzor incremental cu plutitor (traductor incremental rotativ optic) şi senzor radar Parametrii calitativi ai apei: Conductivitate/Temperatură, pH, Redox, Conţinutul de oxigen, Concentraţia de oxigen, Turbiditatea etc. -Meteorologie: Precipitaţii, temperatura aerului, umiditate, presiunea aerului, radiaţie globală, direcţia vântului, viteza vântulu
Caracteristicile tehnice generale ale Data Logger-ului
Senzorul temperatura aer:
-Elemente de măsurare: Reţea de termistoare
NTC de precizie, constând din 2 termistoare
montate în paralel -Domeniul de măsurare standard:
–50oC ......+60oC -Abatere: +/-0,1K
-Timp de raspuns :< 10sec
Standard respectat
conform CE , WMO –No 8 -Accesorii: - Cablu 3*0.25 mm2 ecranat - Lungime standard: 5 m - Diametrul exterior: 4.7 mm - Rezistente UV (la razele ultraviolete)
Adapostul meteorologic:
Ecranare antiradiatie multitalere ,
discuri multiple cu acelasi profil
Dimensiuni taler:
diametru 12cm x inaltime 27cm
Greutate : 0,7kg
Senzorul temperatura aer / adapostul meteorologic
Specificaţii tehnice: Direcţia vânt: măsurare cu girueta - Domeniul de măsurare: 0…360o - Sensibilitatea răspunsului <0,4 m/s la orientarea de 30o -Acurateţe mai bună de +/-2,5o -Rezoluţie: 2,5o -Raportul de amortizare: >0,3 - Tensiunea de lucru: de la 3,5Vcc la 18Vcc - Consum: aprox. 30uA la Vcc=4,2V; aprox. 150uA la Vcc=15Vi -Încălzitor: 24Vca/cc, 20W, comandat electric Date mecano/climatice -Temperatura de lucru: de la –40oC la 80oC - Modul de protecţie în conformitate cu IP65 - Solicitare maximă vânt: 60 m/s - Greutate: 1,8 kg - Dimensiuni: lăţime 550mm, înălţime 415mmi Montare - Pe o ţeavă de catarg 1 ½ “ Standard - produs în conformitate cu ISO9001
Senzorul directie vant
Specificaţii tehnice: Viteză vânt: măsurare cu anemometru cu cupe Domeniul de măsurare: 0,3...60m/sec Viteza minima: 0,3m/sec Solicitare maxima: 60m/sec Acuratete: +/- 0.4m/sec respectiv +/-2.5 % din valoarea masurata Rezolutie: 0,05m miscarea aerului Tensiune de lucru : 4Vcc ..18Vcc Date mecano/climatice Temperatura de lucru: -40oC… 60oC Grad de protectie IP65 Solicitare vant la 35m/sec aprox 10N Consum: cca 0,3mA fara sarcina Incalzitor: 24V ca/cc; 20W Greutate: 1kg Montare: Pe teava unui catarg 1 ½” Standard - produs în conformitate cu ISO9001
Senzorul viteza vant
Senzorul presiune aer
Specificaţii tehnice: Senzor de presiune barometric Domeniul de lucru: 600hPa .. 1100hPa Abatere: 0,3 hPa la 20oC 1,0 hPa pe intreg domeniul de temperaturi Domeniul de temperaturi: -50oC .. 60oC Rezolutie: 0,1 hPa i Tensiune de lucru : 7Vcc ..30Vcc Consum: 10mA Date mecano/climatice Temperatura de lucru: -50oC… 60oC Dimensiuni: 118mm x 73mm x 54mm Grad de protectie IP65 Greutate: 0.6 kg
Specificaţii tehnice: Material : teava dural D=60mm x 5mm ; D=50 x 3mmx Inaltime : 10m Diametrele si lungimile tronsoanelor: I -> D=60mm x 5mm, l= 2982 mm II-> D=50mm x 3mm. l= 3100 mm III-> D=50mm x 3mm. l= 3900 mm Greutate totala: 56 kg (stalp & ancore & balamale) Instalare Stalp prevazut cu sistem de basculare Sistem de ancorare: 3 ancore la 5,5m si respectiv 9,5m inaltime echidistante la 120 grade Viteza maxima a vantului 45,2 m/sec
Stalpul statiei meteorologice
Componenta : - - Modemul GSM FASTRACK M 1306M – GSM / GPRS Cl. 10 - - Sursa de alimentare 220V -> 12V/2A - - Acumulatorul tampon 12V/4Ah - - Antena - baston 900/1800Mhz Specificatii tehnice modem GSM / GPRS: - Modem GSM / GPRS cu două benzi: 900 / 1800 MHz - Servicii GSM / GPRS (cl.10) de tip: date, SMS, voce şi fax - Telecomandă prin comenzi AT (GSM 07.07 şi 07.05) - Puterea maximă la ieşire: 2W pentru GSM 900 / 1W pentru GSM1800 - Tensiunea de intrare: de la 5,5 V la 32 V - Curentul maxim: 200 mA 1Rx / 1Tx (E-GSM900)
la - Cote de gabarit: 93mm x 54mm x 25mm - Greutate: 82g - Domeniul temperaturilor : de depozitare: -25ºC - +70ºC
de funcţionare - 20ºC - +55ºC
Echipamentul din punctul dispecer
Canalele de Masurare
Nr
Denumire canal
Unitate
Adresa
Semnificatie
1
ffi
m/sec
4200
FB1
Viteza vant instantanee
2
ddi
o
4201
FB1
Directie vant instantanee
3
ffav
m/sec
4203
FB1
Viteza medie vectoriala
4
ddav
o
4204
FB1
Directie medie vectoriala
5
ffx
m/sec
4205
FB1
Rafala viteza vant
6
ddffx
o
4206
FB1
Rafala directie vant
7
TT1i
oC
4097
FB1
Temperatura instantanee
8
TT1m
oC
4101
FB1
Temp. medie 1 minut
9
TT1n
oC
4109
FB1
Temp. minima 1 minut
10
TT1x
oC
4105
FB1
Temp. maxim 1 minut
11
POi
hPa
4052
FB1
Presiune aer instantanee
12
POm
hPa
4053
FB1
Presiune aer minut
13
POn
hPa
4054
FB1
Presiune aer minima
14
POx
hPa
4055
FB1
Presiune aer maxima
15
POa
hPa
4056
FB1
Presiune aer medie
16
ffStatus
4217
FB1
Stare vant
17
TTStatus
4120
FB1
Stare temperatura
18
POStatus
4058
FB1
Stare presiune aer
19
Batt%
%
8
Intern
Stare baterie
20
Batt%
%
8
Intern
Stare baterie
21
Baterie
V
1
Intern
Tensiune baterie
22
Backup
V
2
Intern
Tensiune baterie backup
23
R
14
Intern
Specificaţii tehnice:
Rulare sub sistemele de operare Windows95,98,Milenium, NT
Toate funcţiile, atât cele pentru lucrul local (operare, parametrizare pentru
sistemul de achiziţifere), cât şi cele pentru transferul şi evaluarea datelor la
distanţă sunt reunite intr-un unic pachet de programe.
Flexibilitate ridicată a software-ul, permitând folosirea atât la nivel de staţie
unică cât şi la nivel de reţea de măsurători, în vederea obţinerii unei evaluări
raţionale a datelor măsurate.
Staţiile automate sunt reprezentate prin “icon”-uri, dispuse peste o imagine de
fundal (de ex. harta regiunii), selecţia staţiei realizându-se prin punctarea pe
“icon”-ul corespunzător.
Programul permite configurarea flexibilă prin adaptarea programului la diverse
tipuri de lucrări şi operaţii.
Evaluările, setările pentru construirea de tabele şi grafice, pot fi stocate şi
utilizate ulterior.
Programul permite transferul datelor de la un sistem de achiziţie direct pe PC
sau transferărul datelor prin Modem, Radio, reţea (LAN, WAN), GSM şi
combinaţii ale acestor sisteme.
Există posibilitatea vizualizării mai multor curbe a parametrilor masurati în
acelaşi timp, atât sub formă grafică, cât şi sub formă de tabel.
Componentele pachetului de bază:
Transfer de date
Emulare de terminal
Ieşire grafică
Ieşire numerică
Funcţii de export
Programul GEALOG pentru Windows
Transferul datelor
•Modem telefonic standard •Modem GSM •Modem radio •Solutii combinate (combinatii radio-GSM, radio-telefon)
Componentele pachetului de bază:
•Transfer de date
•Emulare de terminal
•Ieşire grafică
•Ieşire numerică
•Funcţii de export
Punctul dispecer realizat cu ajutorul programului
GEALOG pentru Windows
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 1
Viteza / Directie vant
Perioada: 14/10/2007 06:00 - 15/10/07 05:50
Statia:Poarta Alba
11715
11715
11715
11715
11715
11715
Parametru:
ffi
ddi
ffav
ddav
ffx
ddffx
Unitate masurare:
m/s
o
m/s
o
m/s
o
14/10/2007 06:00
2.2
338
2.3
332
4.1
326
14/10/2007 06:10
0.9
293
1.7
331
3.1
326
14/10/2007 06:20
0.9
338
1.5
329
2.8
315
14/10/2007 06:30
0.9
293
1.7
330
3.5
326
14/10/2007 06:40
2.5
338
1.9
330
3.9
326
14/10/2007 06:50
3.5
326
1.9
331
3.7
326
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 2
Temperatura / Presiune aer
Perioada : 14/10/07 06:00 - 15/10/07 05:50
Statia:Poarta Alba
11715
11715
11715
11715
11715
11715
11715
11715
11715
Parametru:
TT1i
TT1m
TT1n
TT1x
POi
POm
POn
POx
POa
Unitate masurare:
oC
oC
oC
oC
hPa
hPa
hPa
hPa
hPa
14/10/2007 06:00
5.5
5.5
5.5
5.8
1017.3
1017.2
1017.1
1017.2
1017.1
14/10/2007 06:10
5.5
5.6
5.5
5.6
1017.4
1017.4
1017.3
1017.4
1017.3
14/10/2007 06:20
5.6
5.5
5.5
5.6
1017.5
1017.5
1017.4
1017.5
1017.4
14/10/2007 06:30
5.4
5.4
5.4
5.5
1017.5
1017.4
1017.4
1017.5
1017.4
14/10/2007 06:40
5.4
5.3
5.3
5.4
1017.6
1017.5
1017.4
1017.5
1017.4
14/10/2007 06:50
5.3
5.3
5.3
5.4
1017.8
1017.7
1017.5
1017.7
1017.6
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 3
Stare canale/ Baterii alimentare
Perioada : 14/10/07 06:00 - 14/10/07 06:50
Statia:Poarta Alba
11715
11715
11715
11715
11715
11715
11715
11715
Parametru:
ffStatus
TTStatus
POStatus
Batt %
Batt %
Batterie
Backup
R
Unitate masurare:
%
%
V
V
14/10/2007 06:00
0
32
0
100
100
13.99
3.45
14/10/2007 06:10
0
32
0
100
100
14.01
3.45
14/10/2007 06:20
0
32
0
100
100
14.02
3.45
14/10/2007 06:30
0
32
0
100
100
14.04
3.45
14/10/2007 06:40
0
32
0
100
100
14.04
3.45
14/10/2007 06:50
0
32
0
100
100
14.02
3.45
Masuratori - Statia automata Poarta Alba La inaltimea de 10m
Luna
Anul
V
(scalara)
V
(vectoriala)
Alfa (0º,
360º)
Vx
Vy
Temp. 1 min.
Pres. 1 min.
Pres. 10
min.
Sept 07
12.9
4.6
277.4
0.6
-4.6
17.5
1014.4
1014.4
Oct 07
1.3
0.5
26.1
0.5
0.2
12.9
1019.0
1018.9
Nov 07
2.1
0.3
329.2
0.3
-0.2
6.0
1015.6
1015.6
Dec 07
1.5
0.9
348.6
0.8
-0.2
1.4
1021.2
1021.2
Ian 08
1.6
1.0
1.5
1.0
0.0
0.1
1023.7
1023.7
Feb 08
1.9
0.8
2.0
0.8
0.0
3.3
1024.8
1024.7
Mar 08
2.2
0.5
264.0
0.0
-0.5
8.6
1006.4
1006.4
Apr 08
1.9
0.1
229.4
-0.1
-0.1
12.5
1008.7
1008.7
Mai 08
1.6
0.5
146.4
-0.4
0.3
16.0
1013.3
1013.3
Iun 08
1.3
0.3
120.8
-0.2
0.3
21.0
1012.4
1012.3
Iul 08
1.5
0.1
145.4
-0.1
0.1
22.8
1010.1
1010.1
Aug 08
1.3
0.6
93.8
0.0
0.6
23.6
1011.6
1011.6
Sept 08
0.9
0.8
114.6
-0.3
0.7
19.3
1016.0
1016.0
Masuratori - Statia automata Poarta Alba La inaltimea de 10m
VITEZĂ VÂNT ŞI TEMPERATURĂ (Medii lunare)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
Sept 07 Oct 07 Nov 07 Dec 07 Ian 08 Feb 08 Mar 08 Apr 08 Mai 08 Iun 08 Iul 08 Aug 08 Sept 08
Luna
m/s
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
grd
. C V (scalară)
V (vectorială)
Temp. 1 min.