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 senzoriviteza & 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 RomaniaComponenţă:

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: 600x600x210mmMasa: 20kgTensiunea de alimentare: 220Vca / acumulator 12V/17AhPuterea maximă absorbită: 6WGradul de protecţie: IP54Temperatura de lucru: -20ºC … 50ºCInterfaţa serială: RS232Sistem 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 ÷ +600Cgrad de protecţie: IP 65interfaţă serială: RS 232mod de transmitere: asincronviteză de transmitere: 2400 19200 bits/stensiune de alimentare: 12 Vcc, prin acumulator exteriortastatura cu 16 taste (10 taste numerice + 6 taste de funcţii) pentru operarea sistemului de achiziţieafişaj 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 valoriNumărul maxim de canale de măsurare: 128Parametrii 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 RS232Interfeţe de măsurare :-Hidrologie: Nivelul apei cu sondă de presiune/temperatura apei, nivelul apei cu senzor incremental cu plutitor (traductor incremental rotativ optic) şi senzor radarParametrii 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 termistoareNTC de precizie, constând din 2 termistoare montate în paralel -Domeniul de măsurare standard: –50oC ......+60oC-Abatere: +/-0,1K-Timp de raspuns :< 10secStandard 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 profilDimensiuni taler: diametru 12cm x inaltime 27cmGreutate : 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 laVcc=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 cupeDomeniul de măsurare: 0,3...60m/secViteza minima: 0,3m/secSolicitare maxima: 60m/secAcuratete: +/- 0.4m/sec respectiv +/-2.5 % din valoarea masurataRezolutie: 0,05m miscarea aeruluiTensiune de lucru : 4Vcc ..18Vcc

Date mecano/climaticeTemperatura de lucru: -40oC… 60oCGrad de protectie IP65Solicitare vant la 35m/sec aprox 10NConsum: cca 0,3mA fara sarcinaIncalzitor: 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 .. 1100hPaAbatere: 0,3 hPa la 20oC 1,0 hPa pe intreg domeniul de temperaturiDomeniul de temperaturi: -50oC .. 60oCRezolutie: 0,1 hPa iTensiune de lucru : 7Vcc ..30VccConsum: 10mA

Date mecano/climaticeTemperatura de lucru: -50oC… 60oCDimensiuni: 118mm x 73mm x 54mmGrad de protectie IP65Greutate: 0.6 kg

Specificaţii tehnice:

Material : teava dural D=60mm x 5mm ; D=50 x 3mmx Inaltime : 10mDiametrele si lungimile tronsoanelor:I -> D=60mm x 5mm, l= 2982 mmII-> D=50mm x 3mm. l= 3100 mmIII-> D=50mm x 3mm. l= 3900 mm Greutate totala: 56 kg(stalp & ancore & balamale)

Instalare

Stalp prevazut cu sistem de basculareSistem de ancorare: 3 ancore la 5,5m si respectiv 9,5m

inaltimeechidistante la 120 gradeViteza 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 dateEmulare de terminalIeşire graficăIeşire numericăFuncţii 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 AlbaLa 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 AlbaLa 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.