Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________CUPRINSI. Introducere- Surse de energie regenerabila. 1.1. Condiii energetice actuale care impun utilzarea energiilor regenerabile...........2 1.2. Demersuri pe plan mondial cu privire la folosirea energiei neconventionale.4 II. Energia solara - Dispozitive de captare a energiei solare 5 2.1. Ponderea produciei de energie prin conversia energiei solare n Romnia...6 2.2. Panouri solare..8 2.3. Celulele fotovoltaice..10 2.4. Panouri fotovoltaice...13 III. Proiectare sisteme solare.Aplicatii ale sistemelor ce capteaza energia solara 3.1. Orientarea si inclinarea modulelor....17 3.2. Stocarea energiei solare....20 3.3. Aplicatii ale sistemelor solare...22 3.4. Evolutia sistemelor PV in Romania.Prima fabrica de panouri fotovoltaice din Romania..25 3.5. Sisteme solare - preturi, amortizarea investitiilor ...27IV. Analiza SWOT a sistemelor solare.Analiza riscuri...29 Observatii si Concluzii..32 Bibliografie...361Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________I.Introducere- Surse de energie regenerabila.1.1. Condiii energetice actuale care impun utilzarea energiilor regenerabile Unul din efectele dezvoltrii tehnologice a ntregii societi umane, din ultimul secol, este creterea tot mai pronunat a consumurilor de energie, dar i dependena tot mai accentuat a omenirii, de consumul combustibililor fosili, n special produse petroliere, gaze naturale i crbuni.Analiznd aceste estimri, se observ c timpul extrem de scurt, rmas pn la epuizarea resurselor existente, cel puin n cazul petrolului i a gazelor naturale, impune gsirea unor soluii rapide i eficiente de nlocuire a energiei care se va putea produce pn atunci cu ajutorul acestor combustibili. Aceste soluii sunt cu att mai necesare cu ct consumurile de energie ale economiei mondiale sunt n continu cretere i nu se estimeaz o reducere a acestor consumuri n viitorul apropiat. Pentru rezolvarea acestei probleme, singura soluie previzibil este reprezentat de utilizarea energiilor regenerabile. O alt problem major a producerii energiei din combustibili convenionali, este reprezentat de nivelul ridicat al emisiilor de CO2, datorate proceselor de producere a energiei. Aceste emisii contribuie la accentuarea efectului de ser i la accelerarea modificrilor climatice conexe acestui fenomen. n figura 4, este prezentat nivelul acestor emisii.Nivelul emisiilor de CO2 n atmosfer2Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Este evident c modificrile climatice din ultimii ani, caracetrizai printr-un nivel crescut al emisiilor de CO2, au produs mult mai multe pagube dect n perioadele caracterizate de un nivel mult mai redus al polurii. Chiar daca nu demonstreaz c emisiile de CO2 sunt responsabile de nivelul ridicat al pagubelor datorate modificrilor climatice, cele dou grafice sugereaz c este foarte posibil s existe o corelaie ntre nivelul ridicat al emisiilor de CO2 i modificrile climatice, cu impact negativ asupra mediului. Una din cele mai eficiente soluii pentru reducerea nivelului emisiilor de CO2, l Tipuri de utilizarea energiilor reprezintenergii regenerabile regenerabile, caracterizate printr-un nivel extrem de redus al Cele mai utilizate forme de energie regenerabil sunt prezentate n continuare: acestor emisii.Energia solaraEnergia geotermalaEnergia apeiEnergia eoliana3Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Cteva dintre avantajele utilizrii energiilor regenerabile sunt urmtoarele: - Sunt ecologice; - Nu genereaz emisii de CO2; - Sunt disponibile n cantiti teoretic nelimitate; - Pot fi utilizate local; - Reprezint soluii pentru toate nevoile. Primele utilizri ale energiei solare, prin captare sunt legate de antichitate. Este suficient s amintim c efectul de sera fost descoperit i folosit de vechii egipteni, c Heron din Alexandria a construit un dispozitiv pentru pomparea apei care folosea c surs primar energia solar i c celebra incendiere a flotei romane de ctre Arhimede din Syracuza a fost subiect de discuii i comentarii de-alungul timpului, ntrucat se spune c a utilizat oglinzi pentru a reflecta razele Soarelui spre aceste corabii cu pnze. Puterea furnizat de Soare depinde de felul activitii Soarelui nsui,de latitudinea geografic,de altitudinea locului, de nebulozitate, de umiditatea atmosferic, de numrul orelor de insolaie, de poluarea atmosferic ,ntr-un cuvnt, de un ansamblu de condiii geografice i meteorologice, care fie c nu pot fi schimbate, fie c scap controlului nostru.n plus,energia solar este difuz si discontinu (zi,noapte,vara,iarna) i extrem de capricioas, aa c detractorii ei au destule argumente convingatoare pentru a combate utilizarea ei. Aceste nsuiri ale energiei solare, au facut ca omenirea, confruntat cu o criza energetic serioas, sional de Energie Solar (ISES) cu35.000 de membrii rile posibile Societatea Interna se ntoarc la sursele primare, s reconsidere utiliz din peste o posibile sut i rentabile ale energiei solare. Soarele este una dintre miliardele de stele, de mrime de ri, pledeaz pentru folosirea energiei solare nc din 1954. De-a lungul anilor, 1.2. Demersuri pe plan mondial, cu privire la folosirea surselor de energie mijlocie, membrii neconvenionale a tuturor fiinelor vii de pe ntregul Pmnt. Omul utilizeaz ntr-o aa sursa de energieii au inventat tehnologii nucleare foarte eficiente pentru nlocuirea acestei organiza msur combustibililor. combustibilulializat aa-numitul program colile solare un viitor strrezervele se vor ISES a ini pe baz de materie fosiliazat (petrol i c rbune) nct lucit. Programul epuiza n s arate studenilor importana folosirii i descoperirii de noi metode prin care ncearc a doua parte a secolului urmtor. are loc nlocuirea resurselor convenionale cu cele neconvenionale. n astfel de coli sunt folosite acele sisteme solare nu numai pentru a reduce costurile de energie, ci i pentru a salva planeta. Pentru asigurarea armoniei dintre climatul din interiorul cldirilor i mediul exterior sa procedat la elaborarea unor acte normative valabile att pe plan naional, ct i internaional. Sau creat dou mari categorii de acte comunitare ce conin restricii, pentru punerea de acord a conceptelor statelor membre ale CEE i anume: regulamente comunitare (comune) i directive (norme) cu caracter naional, cu posibiliti de extindere i n rile cooperante. Problema esenial n realizarea normelor i directivelor viznd armonizarea legturii construciemediu o constituie obinerea unei ct mai mici poluri a mediului ambiant, care este mult mai sczut dect n cazul folosirii energiilor primare, ct i natura materialelor pentru construcii i instalaii. Aceste norme i reglementri, dei elaborate sunt ntr-o continu mbuntire viznd, n principal, ca msuri: economia de energie, reducerea poluanilor sub normele admise, eliminarea pericolului de incendiu, securitatea n exploatare, etc. Pe plan mondial, trebuie menionat c, din anii 40, rile avansate au luat n studiu utilizarea surselor de energie regenerabil pentru acoperirea necesitilor gospodreti i 4 chiarEnergii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________industriale. SUA se numr printre primele ri care au fcut studii privind utilizarea energiei solare pentru nclzire, climatizare i prepararea apei calde de consum, precum i a energiei vntului pentru producerea de energie electric. Dup anii 70, toate rile industrializate au trecut la cercetri legate de utilizarea altor surse de energie n afara celor clasice. Referitor la ara noastr, este de artat c, dintre sursele de energie regenerabile, energia solar ar putea fi studiat cu scopul producerii de energie termic pentru prepararea apei calde de consum n perioada cald. La Cmpina, exist, de exemplu, case solare. De aceea, este deosebit de atractiv ideea utilizrii energiei solare n scopul nclzirii locuinelor i solar. Dispozitive de captare a energiei solaredomenii de aplicaie a Energia se pare c acesta va fi unul dintre cele mai largi II. energiei solare n urmtorul secol. Tehnologia echipamentului pentru instalaiile solare de nclzire Energia solar const n radiaii calorice, luminoase, radio sau de alt natur emise a soare.de cldirilor este deja destul de bine pus la punct ntr-o serie de ri ca Japonia, S.U.A., Este Australia, practic inepuizabil i reprezint cea mai curat form de energie de pe pmnt; Israel, Rusia, Frana, Canada i Germania. cantitile uriae disponibile stau la baza a aproape tuturor proceselor naturale de pe planet. Energia total capat de scoara terestr este de 720 x 106 TWh/an, disponibilitatea acestei energii depinznd de cilclul zi/ noapte, de latitudinea zonei unde este captat, anotimpuri, nebulozitate. a) Energia solar termic presupune producerea de ap cald menajer i agent pentru nclzire. Producerea energiei electrice prin conversia energiei solare termice prezint randamente sub 15%. Apele de suprafa ale oceanelor n zonele tropicale, natural nclzite de soare reprezint un imens rezervor de energie. Proiectele de extracie a acestei energii termice a mrilor au la baz acionarea unor instalaii termotehnice, care genereaz lucru mecanic ca urmare a diferenei de temperatur dintre cele dou straturi de ap (de suprafa 25 30 C i de adncime 5C). b) Energia solar fotovoltaic se bazeaz pe producerea direct de electricitate prin intermediul celulelor de siliciu. Soarele furnizeaz n medie o putere de 1kW/m2 . Panourile fotovoltaice permit convesia doar a 10 15% din aceast putere, producia de energie electric a unui panou de suprafa unitar variind cu creterea sau scderea intensitii solare: 100kW/m2 i an n Europa de Nord iar n zona mediteranean este mult mai mare. Intensitatea energiei solare n orice punct de pe Pmnt depinde ntr-un mod complicat, dar previzibil, de ziua anului, de or, de latitudinea punctului. Chiar mai mult, cantitatea de energie solar care poate fi absorbit depinde de orientarea obiectului ce o absoarbe.5Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Captarea direct a energiei solare presupune mijloace artificiale, numite colectori solari, care sunt proiectai s capteze energia, uneori prin focalizarea direct a razelor solare. Energia, odat captat, este folosit n procese termice, fotoelectrice sau fotovoltaice. n procesele termice, energia solar este folosit pentru a nclzi un gaz sau un lichid, care apoi este nmagazinat sau distribuit. n procesele fotovoltaice, energia solar este transformat direct n energie electric, fr a folosi dispozitive mecanice intermediare. n procesele fotoelectrice, sunt folosite oglinzile sau lentilele care capteaz razele solare ntr-un receptor, unde Energia solar fotovoltaic se bazeaz pe cldura producerea direct de ntr-un fluid care solar este transferat electricitate prin pune n funciune un sistem de conversie a intermediul celulelor cu siliciu. Atunci cnd energiei strlucete i atunci cnd electrice convenionale. condiiile climatice sunt favorabile, soarele furnizeaz o putere de 1 KW/mp. Panourile fotovoltaice permit convertirea direct n electricitate a 10 - 15% din aceast putere. Producia de energie a unui astfel de panou variaz odat cu creterea sau scderea intensitii solare: 100 kWh/mp/an n Europa de Nord, iar n zona mediteranean este de dou ori mai mare. Un acoperi fotovoltaic de 5x4 metri are o putere de 3kW i produce 2 6 MWh/an. Principalele obstacole n utilizarea pe scar larg a energiei solare fotovoltaice (i termice) le reprezint, pe de o parte disponibilul de putere furnizat, care constrnge la stocarea electricitii pentru o funcionare autonom sau la utilizarea de soluii energetice complementare, iar pe de alt parte competitivitatea economic. 2.1. Ponderea produciei de energie prin conversia energiei solare n Romnia Energia solar are o pondere redus n producia de energie a Romniei, putndu-se spune c n prezent ea este reprezentat la nivel experimental. Potrivit datelor furnizate de Agenia Romn pentru Conservarea Energiei (ARCE) este indicat pentru anul 2010 o pondere a energiei solare estimate la 7500 tep (tone echivalent petrol), iar pentru 2015 la 17000 tep, din care solar termic 7340 tep , respectiv 16000 tep i solar electric 160 tep, respectiv 1000 tep.6Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Potenialul energetic al Romniei, care rezult din cantitatea de energie solar, este evaluat la 1000 kW/m2 i an, distribuia geografic a cestui potenial este realizat pe 5 zone, din care zona zero cu potenial de peste 1250 kW/m2 i an, iar zona 4 cu potenial sub 950 kW/m2 i an. Radiaia solar cu valori mai mari de 1200 kW/m2 i an se nregistraz pe o suprafa mai mare de 50% din sprafaa total a rii. Utilizarea potenialului energetic solar se realizez prin sisteme solare termice pentru cldur i ap cald menajer pentru locuinele individuale sau instalaii centralizate de mic anvergur. Pentru a fi utilizate cu eficien ridicat, aceste sisteme trebuie s funcioneze n regim hibrid cu alte sisteme termice convenionale sau neconvenionale. Potenialul utilizabil n sistemele solare ternice este apreciat la 1,434 milioane tep.n Romnia s-au realizat sisteme fotovoltaice cu puteri variate i n regimuri de funcionare difereniate, pe fondul derulrii unor programe de cercetare dezvoltare demonstrative. Astfel, au fost realizate sisteme autonome pentru alimentarea unor consumatori izolai, staii de radio 7Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________telecomunicaii, instalaii de pompare a apei, iluminat public sau semnalizare trafic i obiective nscrise n programele de dezvoltare rural. De asemenea au fost realizate sisteme conectate la reeaua electric public ( staii pilot fotovoltaice cu panouri mobile, sisteme integrate n imobile etc) Sistemele solar fotovoltaice i gsesc utilitatea n aplicaii din zone geografice izolate sau cu posibiliti limitate de acces la reeau electric. n aplicaiile fotovoltaice s-au delimitat mai multe tipuri de proiecte de genul: sisteme fotovoltaice autonome pentru electrificarea rural, cu aplicaii n munii Apuseni sau alte zone izolate ( Nordul Moldovei, Delta Dunrii ) i sisteme fotovoltaice conectate la sistemele de transport sau distribuie a energiei electrice existente. 2.2. Panourile solare Proiectele demonstrative pentru producerea de energie termic din surse solare se realizeaz cu sisteme solar termale cu performane superioare, avnd posibilitatea de Fluidul colector care trece prin canalele panoului solar are temperatura crescut funcionare n paralel cu sistemele clasice de nclzire. datorittransferului de cldur. Energia transferat fluidului purttor este numit eficien colectoare instantanee. Panourile solare au n general una sau mai multe straturi transparente pentru a minimaliza pierderile de cldur i pentru a putea obine o eficien ct mai mare. n general, sunt capabile s nclzeasc lichidul colector pn la 82C cu un randament cuprins ntre 40 i 80%. Aceste panouri solare au fost folosite eficient pentru nclzirea apei i a locuinelor, nlocuind acoperiurile. n emisfera nordic, ele sunt orientate spre sud, n timp ce n emisfera sudic sunt orientate spre nord. Unghiul optim la care sunt montate panourile depinde de latitudinea la care se gsete instalaia respectiv. n general, pentru dispozitivele folosite tot anul, panourile sunt nclinate la un unghi egal cu latitudinea la care se adun sau se scad 15 i sunt orientate spre sud respectiv nord. 2.2.1. Fabricarea panoului solar n plus, panourile solare folosite la nclzirea apei sau a locuinelor prezint pompe, senzori de temperatur, controllere automate care activeaz la soare. La nceput sede Fabricarea ncepe ntotdeauna de pe partea activ expus pompele i dispozitivul stocare a pregtete energiei. Aerul sau chiar mrime corespunztoare. Pe acesta se aeaz un strat de folie i i se cur un geam de un lichid pot fi utilizate ca fluide n sistemul de nclzire solar de un etilen acumulator sau un rezervor cu apcelulelor solare utilizate. Celulele solare medii de vinil acetat, EVA adaptat profilului , bine izolate, sunt folosite de obicei ca vor fi legate cu stocare a ajutorul benzilor de cositor n grupe (iruri - strings) care mai apoi se aeaz pe folia de cldurii. EVAdup care se face conectarea grupelor ntre ele i racordarea la priza de legtur prin lipire. n final totul se acoper cu o folie EVA i peste aceasta o folie tedlar. Pasul urmtor const n laminarea panoului n vacuum la 150 C. n urma laminrii din folia EVA plastifiat, prin polimerizare, se va obine un strat de material plastic ce nu se va mai topi i n care celulele solare sunt bine incastrate i lipite strns de geam i folia de tedlar. Dup procesul de laminare, marginile se vor debavura i se va fixa priza de conectare n care se vor monta diodele de bypass. Totul se prevede cu o ram metalic, se msoar caracteristicile i se 8 sorteaz dup parametrii electrici dup care se mpacheteaz.Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________2.2.2. Verificarea calitii panourilor solare La verificarea calitii trebuie specificate urmatoarele: Calitatea.ea este principala caracteristic a panourilor solare prezentate: ct mai mult energie solar captat ntr-un timp ct mai scurt pe un spatiu ct mai mic de panoul solar, randament mare cu costuri reduse. De asemenea este foarte important calitatea n privina materialelor folosite n procesul de fabricare .ncapsularea durabil a elementelor componente are o importan foarte mare deoarece umiditatatea ce ar putea ptrunde ar afecta durata de via a panoului solar prin coroziune i prin scurtcircuitarea legturilor dintre elementele prin care trece curent electric protec ie transparent iile impuse de iilor i intemperiilor Pentrua ndeplini condimpotriva radiaproducerea de energie electric, celulele solare se legturi electrice robuste protecia celulelor solare utiliznd diverse materiale, vor asambla n panourisolare rigide de aciuni mecanice ceea ce va asigura: protecia celulelor solare i a legturilor electrice de umiditate asigurare unei rciri corespunztoare a celulelor solare proteia mpotriva atingerii a elementelor componente conductoare de electricitate posibilitatea manipulrii i montrii uoare .Avantaje si dezavantaje folosirii panourilor solare pentru obtinerea energiei electrice si a caldurii9Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________2.3. Celule fotovoltaice Celulele fotovoltaice reprezint o soluie tentant pentru alimentarea cu energie electric a unor amplasamente izolate. n acest sens, principalele msuri ce trebuie luate constau n coborrea costului celulelor fotovoltaice la preuri acceptabile pe piaa energetic. Celulele solare fcute din cristale de silicon, arsenicat de galiu i alte materiale semiconductoare, transform direct radiaia solar n electricitate. Prin conectarea unui numr mare de celule fotovoltaice, costul electricitii fotovoltaice a fost redus la 30 de ceni/KWh, adic de dou ori 2.3.1. Principiu de funcionare al celulelor fotovoltaiceUnite o plteau pentru electricitate mai mare dect rata pe care oraele mari din Statele n O 1989.celul fotovoltaic de silicon e compus din o foi de un strat foarte subire de silicon de tip N, deasupra unui strat gros de silicon de tip P. Un cmp electric este creeat deasupra suprafeei de sus a acelei celule unde cele dou materiale intr n contact, numit jucia P-N. Cnd razele solare ajung la suprafaa unei celule fotovoltaice, cmpul electric produce momentul i direcia la electronii stimulai de lumin, rezultnd fluxul de current, celulele solare fiind conectate la un ncrcator electric.Indiferent de mrime, o bucat de celul fotovoltaic de silicon produce n jur de 0.5 0.6 volti n conformitate cu un circuit deschis, fr condiii de ncrcare. Curentul (i puterea ) de ieire a unei celule fotovoltaice depinde de eficiena i mrimea suprafeei, i este proporional cu intensitatea soarelui care ajunge la suprafaa celulei. De exemplu, n condiiile n care lumina solar este foarte puternic, o celul fotovoltaic comercial cu o suprafa de 160cm2.3.2. Fabricarea celulelor fotovoltaice va produce n jur de 2 wai, la putere maxim. Dac intensitatea razelor solare au fost la 40% din putere, acea celul va produce n ional singulari.i policristalin al Procesul de fabricare conven jur de 0.8 wa celulelor de silicon fotovoltaic ncepe foarte cu aplicarea semiconductorului n polisilicon un material produs din quar i folosit mult n industria electronic. Polisiliconul este pe urm nclzit pn la temperatura de topire , i sunt adugate n polisiliconul topic buci mici de bor pentru a creea un material semiconductor de tip P. Pe urm blocuri de silicon sunt formate, de obicei folosind una din cele doua metode:210Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________1) Formnd un bloc pur de silicon cristalizat din semine de cristal fcute din polisiliconul topit; 2) Turnnd polisiliconul topit ntr-un cazan, formnd un material de silicon policristalin. Bucti individuale de wafere sunt feliate din blocurile de silicon folosind un fierstru de srm i pe urm sunt supuse gravurrii suprafeei. Dup ce waferele sunt curate, ele sunt aezate ntr-un cuptor de difuzie de fosfor, crend un strat subire de semiconductor de tip N n jurul ntregii suprafee exterioare a celulei. Pe urm, un nveli antireflexiv este aplicat deasupra suprafeei celulei, i contactele electrice sunt imprimate deasupra suprafeei celulei (negativ). Un material conductor de aluminiu este aezat dedesubtul suprafeei fiecrei celule (pozitiv), reatribuindui proprietile de tip P a prii de jos, deplasnd stratul difuz de fosfor. Fiecare celula este pe urm verificat electric, sortata dup curentul electric de ieire, i electric conectate la celelalte celule pentru a creea circuite de celule pentru asamblare n module fotovoltaice.n ceea ce priveste randamentul celulelor fotovoltaice convenionale, acestea transform ntre 5 si 15% din energia solar primit n energie electric. Unele celule experimentale, fabricate din materiale foarte scumpe, au o eficien aproape dubl dar numai in anumite condiii de laborator. Incapsularea durabil a elementelor componente are o importan foarte mare deoarece umiditatatea ce ar putea ptrunde ar afecta durata de via a panoului solar prin coroziune i prin scurtcircuitarea legturilor dintre elementele prin care trece curent electric. Amortizarea energetic este momentul n care energia consumat pentru fabricarea celulei fotovoltaice este egalat de cea produs n timpul exploatrii. Cel mai bine se prezint din acest punct de vedere celulele cu strat subire. Un panou solar (fr cadru) cu astfel de celule se amortizeaz n 2-3 ani, Celulele policristaline necesit pn la amortizare cca 3-5 ani, pe cnd cele monocristaline 4-6 ani. Deoarece un sistem cu panouri solare include i suporii de montare, invertor etc. durata de amortizare energetic se mrete cu cca 1 an. 11Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________2.3.3. Caracteristicile celulelor fotovoltaice Tensiunea de mers n gol UOC (auch VOC) Curentul de scurtcircuit ISC Tensiunea n punctul optim de funcionare UMPP (auch VMPP) Curentul n punctual de putere mazim IMPP Puterea maxim estimatPMPPFactor de umplere Coeficient de modificare a puterii cu temperatura celulei Randamentul celulei solare luminoas Popt la o suprafa iluminat A i intensitateCelulele solare deci pot ceda o putere de 160 W/ m. Incluse n module puterea pe suprafa va fi mai sczut pentru c ntre celule i marginea modulului este o distan. Randamentul este raportul dintre puterea debitat de panou i putere coninut n lumina incident total. Semiconductoare cu zona interzis stabil utilizeaz doar o parte a luminii solare. Randamentul teoretic maxim ce poate fi atins n acest caz este de 33 %, pe cnd randamentul theoretic maxim la sistemele cu mai multe benzi interzise care reacioneaz la toate lungimile de und a luminii solare este de 85 %. Durat de Material Randament(AM1,5) Costuri via Siliciu amorf Siliciu policristalin Siliciu monocristalin 5-10 % 10-15 % 15-20 % < 20 J ani 25-30 ani 25-30 ani 5 EUR/W 10 EUR/WArseniura de galiu (monostrat) 15-20 % Arseniura de straturi) galiu (doua 20 %25 % (30% la >20 ani 20-100 EUR/W AM0) Randamentul celulelor solare comerciale este de cca 20 %, iar modulele construite cu acestea ating un randament de cca 17 %. Recordul pentru celulele fabricate n condiii de laborator este de 24,7 % (University of New South Wales, Australia), din care s-au confecionat panouri cu un randament de 22 %. Preul acestor module fabricate prin procedeul de topire zonal este de cca 200 Euro pe celul la o suprafa a celulei de 21,6 cm2, corespunznd unui cost de 5-10 Euro/W. Sistemele GaAs au costuri de 5 pn la 10 ori mai mari. mbtrnirea conduce la scderea randamentului cu cca 10 % n 25 ani. Fabricanii dau garanii pe cel puin 80 % din puterea maxim n 20 ani. n spaiu constanta solar este mai mare dect iluminarea global pe pmnt, totodat celulele solare mbtrnesc mai repede. Panourile pentru satelii ating momentan (2005) un randament de 12 25 % la o durat de via de 15 ani. Arseniura de galiu (trei straturi)Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Avantajele si dezavantajele folosirii celulelor fotovoltaice pentru obtinerea energiei electrice 2.4. Panoul fotovoltaic Un panou fotovoltaic spre deosebire de un Panou solar termic transform energia luminoas din razele solare direct n energie electric. Componentele principale ale panoului fotovoltaic sunt celulele fotovoltaice.Panou fotovoltaic13Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Pentru utilizarea energiei solare ca surs de energie electric, potenialul exploatabil este ridicat, iar conversia energiei solare n energie electric se realizeaz cu instalaii fotovoltaice care cuprind module solare, n configuraii i de dimensiuni diferite. Un sistem clasic fotovoltaic insular este alcatuit din urmatoarele componente: -panouri fotovoltaice, -regulatorul de incarcare al bateriilor, -grupul de baterii de 12, 24 sau 48 V DC -invertor, ce tranforma curentul continuu DC in curent alternativ ACCostul investiiei pentru realizarea sistemelor fotovoltaice a avut o evolutie favorabil n ultimele decenii, costul unui modul solar s-a diminuat treptat, ajungandu-se n prezent la un nivel de aproape 6 $/Winstalat . Un panou fotovoltaic de 1 kW poate produce 800 kW de curent 14Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________electric ntr-un an, contribuind astfel la protejarea mediului nconjurator de 500 kg de dioxid de carbon si alte elemente daunatoare. Cantitatea energiei solare accesibile se schimb n decursul zilei din cauza micrii relative a Soarelui i depinde de gradul nnourrii cerului. La miezul zilei pe un timp frumos, iluminarea energetic, format de soare, poate ajunge la 1000 Wt/mp sau poate fi mai mic de 100 Wt/mp n condiii cu nivel nalt de acoperire a cerului cu nori. Cantitatea energiei solare se schimb odat cu unghiul de nclinare a instalaiei i orientrii suprafeei ei, scznd pe msura ndeprtrii de direcia sudului. Romnia dispune de o cantitate de energie solar mult mai mare dect alte ri dezvoltate precum Gemania, Austria, Belgia , Olanda, ceea ce face ca utilizarea oricrui panou solar, pentru producerea curentului electric, n locatii unde nu exist acces la reteaua naional de energie, s devin nu numai interesant, ci i necesar. Panourile solare se 2.4.1. Caracteristicile unui sistem fotovolatic utilizeaz separat sau legate n baterii pentru alimentarea consumatorilor independeni sau a. Modularitate pentru generarea de curent electric ce se livreaz n reeaua public. Un sistem fotovoltaic poate fi proiectat pentru o uoar expandare. Dac cererea de putere ar creste, singurul obstacol care poate interveni n expandarea sistemului fotovoltaic este lipsa spaiului necesar amplasrii modulelor suplimentare; ne referim desigur la lipsa unui spaiu b. Autonomie iluminat de soare. Nu necesit un consum suplimentar i cheltuieli de ntreinere. Alimentarea cu combustibil conventional i depozitarea lui poate costa mai mult dect combustibilul nsusi. Energia solar este oferit gratis. Deoarece tendinta actual este orientat spre optimizarea din punct de vedere energetic, pentru asigurarea funcionalittii n conditii de maxim eficient, s-au dezvoltat aplicatii n care sistemele fotovoltaice sunt dotate astzi sunt bazate pe tehnologii care au Marea majoritate a modulelor fotovoltaice de cu sisteme inteligente pentru controlul c. Durabilitate functionrii, dotri care asigur personalizarea acestor aplicatii. fiind garantate 30 de ani. dovedit o degradare minima dup 20 de ani de functionare, ele Sistemele fotovoltaice produc energie electric ziua, dar energia electric livrat ziua cost mai mult. n Romnia, deja se practic tarifare diferentiat zi-noapte deci, sistemul fotovoltaic produce energie electric gratis sau aproape gratis n timpul zilei, cnd energia electric este mai scump, iar pe timpul noptii cnd sistemul fotovoltaic nu produce sau al orelor de vrf, necesarul de energie electric este preluat din reteaua electric de distributie local. Un mare avantaj pe care-l prezint sistemele fotovoltaice este acela c se pot integra n cladiri, pot nlocui subansamble, materiale de constructie sau chiar ntregi prti componente ale cldiri cum arfideexempluacoperisul. Modulele solare pot avea mai multe ntrebuintari; astfel, ele pot nlocui suprafeele mai scumpe ale cladirilor i pot oferi n plus alte avantaje. De exemplu, n faade, ele pot nlocui uor oglinzile sau geamurile colorate, asigur umbr i, n acelasi timp, pot genera electricitate. n interiorul acestor module de geam dublu, spaiul dintre celulele solare opace este 15 transparent.Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________d. Reciclare Cu toate c durata de via a panourilor solare este de 20-40 ani, n prezent se acumuleaz deja deeuri de ordinul a sutelor de tone annual (2004). Pe plan mondial singura instalaie pilot de reciclare a celulelor solar de siliciu cristalin se afl n Freiberg-Germania. Aici la o temperatur de 600C se ard materialele sintetice incluse n panouri, rezultnd sticl, metal, material de umplere i celulele solare. Aceste celule pot fi reutilizate dup prelucrare cu pierderi minime de material. Panouri fotovoltaice functioneaza pe lumina, asta este diferenta intre un panou fotovoltaic si unul solar. Chiar daca afara este inorat, el tot produce curent electric, dar nu la acelasi randamentcaintr-ozicusoare. Un sistem de panouri fotovoltaice pentru energie electrica, trebuie sa aiba neaparat unul sau mai multi acumulatori. fotovoltaice 2.4.2. Utilizarea panourilor Energia produsa pe timp de zi, ce nu este consumata este stocata in acesti acumulatori pentru consumul de noapte.Conversia fotovoltaica. Principiul de functionare16Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Domenii de utilizare a principalelor tipuri de instalaii solare INSTALAII IMAGINI TEMPERATURI CUDOMENIU -nclzire -preparatap cald -uscare -desalinizareColector plan100CColectorcu concentrator cilindricoparabolic300 - 500C-de producere a apei fierbini i a aburuluiColectorcu concentrator de revoluie600 - 900C-procese tehnologice de descompunere a unor substane pentru producere delucru mecanici energie electric -pentru determinarea performanelor diferitelor materialela temperaturi nalteSistemede concentrare a radiaiei cu heliostate ireceptor turn3000 - 5000CPanourile fotovoltaice sunt folosite pentru producerea de energie electrica in domenii diverse, incepand de la centrale solare si terminand cu dispozitive complexe, cum ar fi satelitii. 17Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Cel mai adesea sunt insa intalnite in producerea de energie pentru locuintele individuale. Ele se monteaza pe acoperisurile caselor sau pe niste stand-uri separate si asigura o parte din necesarul habitatului. De cele mai mutle ori ele sunt parte a unui sistem complex, ce contine baterii, o turbina eoliana dar si un generator de urgenta (diesel, pe gaz sau pur si simplu reteaua de electricitate). Acesta din urma este obligatoriu pentru a asigura alimentarea cu energie a locuintei 100% din timp, sistemele alternative fiind dependente de prea multi factori externi. III. Proiectare sisteme solare. Aplicatii ale sistemelor solare 3.1. Dimensionarea unei instalatii fotoelectrice- factori a. Evaluarea necesitatilor Este important de subliniat ca primordiala este economia de energie la nivelul Randamentul modulelor fotoelectrice este influenat direct de poziia acestora fa consumatorilor. Aceasta implica un pret de achizitie mai mare, dar costul global va fi mai de mic, radiaia solar. Este foarte important s fie bine plasate pentru a beneficia la maxim de deoarece va rezulta necesitatea unei instalatii mai mici. posibilitile lor. b. Orientarea i nclinarea modulelor Dac este posibil de ales, este foarte simplu de determinat orientarea ideal a modulelor fotoelectrice: se plaseaz pe direcia Ecuatorului. Dac site-ul este n emisfera nordic, panoul va fi orientat ctre Sud, iar n emisfera sudic, ctre Nord. n ceea ce privete nclinarea, aceasta se determin mai special. S considerm mai nti o aplicaie autonom, care consum energie cvasi-constant pe toat durata anului. Pe durata iernii trebuie optimizat producia, fiind perioada mai puin nsorit. Panourile trebuie s recupereze energia Soarelui, a crui nlime este mic. n Europa, pentru o utilizare pe toat durata anului, nclinarea ideal este aproximativ egal cu latitudinea amplasamentului + 10. Aceasta nseamn c n Romnia, vom avea un amplasament numit "55 Sud" (orientare Sud, nclinare 55). Dac aplicaia nu funcioneaz dect vara, se prefer o nclinare de 20 - 30, cu aceeai orientare. n cazul n care panourile sunt instalate pe acoperiul locuinei, nu totdeauna este posibil orientarea ctre Sud, datorit amplasamentului casei. n acest caz, trebuie tiut c trebuie excluse orientrile ctre Nord, Nord-Est, Nord-Vest, care sunt foarte defavorabile. Din contr, pentru un site a crui amplasament ideal este de exemplu "30 Sud", nu vom pierde dect cel mult 15% din producia anual, dac panourile sunt orientate ctre Est, Vest, Sud-Est sau SudVest, iar nclinarea panourilor nu depete 30 fa de orizontal. Transformarea, sau conversia energiei solare n energie termic, este realizat n captatori solari, avnd funcionarea bazat pe diverse principii constructive. Indiferent de tipul captatorilor solari, pentru ca randamentul conversiei energiei solare n energie termic s fie ridicat, este important ca orientarea captatorilor spre Soare, s fie ct mai corect. Poziia captatorilor solari este definit prin dou unghiuri i anume, unghiul de nclinare fa de orizontal, prezentat n figura 3.1. a) i notat cu , respectiv unghiul azimutului, 18 reprezentnd orientarea fa de direcia sudului, prezentat n figura 3.1. b).Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Fig 3.1 a) Unghiul de nclinare a captatorilor solari fa de orizontal www.viessmann.comFig 3.1. b) Unghiul azimutului (orientarea fa de direcia Sud) www.viessmann.com Diagrama de mai jos prezint ntr-un mod sintetic, influena combinat a celor doi parametrii care definesc orientarea captatorilor solari, asupra gradului de captare a energiei solare disponibile. A fost trasat pentru Germania, dar concluziile care se pot obine cu ajutorul acesteia pot fi extrapolate pentru majoritatea rilor din Europa, inclusiv pentru Romnia.19Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Influena combinat a unghiului de nclinare i a unghiului azimutului, asupra gradului de captare a energiei solare disponibile www.viessmann.comc. Date meteorologice O suprafa expus la Soare, primete, la un moment dat, un flux de energie din radiaia solar ce se exprim n W/m (putere pe unitate de suprafa). Acest flux depinde de ora zilei, de trecerea norilor. La finalul unei zile, acest flux a produs o anumit cantitate de energie zilnic, ce este proporional cu integrala radiaiei solare, fiind exprimat n Wh/m pe zi, fiind deci produsul dintre radiaie i timp. Cum radiaia solar instantanee este variabil, energia zilnic se obine calculnd integrala curbei radiaiei n funcie de timp. Datorit staiilor meteorologice, se dispune de multe date statistice. Acestea sunt date globale zilnice, care servesc la dimensionarea sistemelor fotoelectrice. Pentru o expunere fr umbre, se poate realiza o dimensionare destul de precis, utiliznd doar 12 valori ale radiaiei d. Umbrirea una pentru fiecare lun a anului. solare, cte Umbrirea este o caracteristicrapid, se poate utiliza valoarea cea mai micmetode Pentru o dimensionare mai foarte dificil de determinat, neexistnd nici pe durata simple, de nici mcar grosiere iei. n Romnia, de exemplu, este determinat fie de , se poate utiliza funcionare a aplicapentru estimarea ei. Umbrire pentru o utilizare anual umbra unei cldiri valoarea lunii decembrie, care este, n general, cea mai mic. Din contr, pentru o (simplu de determinat), dar i de trecerea norilor (aleatoare). utilizare Pe , de exemplu ntre mai cut i se fac studii i cercetvaloarea lunii mai. estivalplan internaional s-au fi septembrie, se va utiliza ri prin care se urmrete realizarea unei armonii ntre construcie i mediul ambiant i, de asemenea, se urmrete realizarea unor construcii ecologice. Se pot da ca exemple n acest sens Programul casei verzi, n Marea Britanie; Locuina n armonie cu mediul sau Ecocity, n Japonia; Planul verde, n Canada; Ecologia i construcia, n Frana. Sectorul de construcii i n special cel de locuine este un mare consumator de energie, din care dou treimi sunt folosite pentru nclzire, ventilare, climatizare i ap cald de consum i o treime este folosit pentru iluminat, rcire, aparate 20 casnice, etc.Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________3.2. Stocarea energiei solare Datorit micrii Pamntului i datorit unor factori meteorologici, energia solar la nivelul scoarei terestre este o surs energetic dependent de timp. n general, necesitile de energie pentru cele mai multe domenii de aplicaii sunt de asemenea dependente de timp, ns ntr-o manier diferit fa de modul n care are loc furnizarea energiei solare. n consecin, dac se urmrete ca anumite necesiti de energie s fie asigurate folosind energia solar, este necesar ca instalaiile solare respective s fie prevzute cu elemente corespunztoare de stocare captatorul de energie (acumulare) a energiei. solar, unitatea destocrii energiei trebuie analizat privind instalaia termo-energetic ca un Problema stocare a energiei, aparatura de conversie a energiei, sistem compus din urmtoarele elemente principale: instalaia consumatoare de energie, consumatorii auxiliari de energie, sistemul de automatizare si controlCaracteristicile i randamentul fiecruia dintre aceste elemente sunt legate de cele ale Sistem termo-energetic pentru stocarea celorlalte elemente componente din instalaie. Astfel, deoarece randamentul energiei captatoarelor solare depinde de temperatur, aceasta atrage dup sine faptul c randamentul ntregului sistem va fi dependent de temperatur. De exemplu, ntr-o instalaie termoenergetic solar, dac se folosete un sistem de stocare a energiei termice care este caracterizat printr-o cdere mare de temperatur ntre intrarea i ieirea fluidului purttor de cldur, aceasta va conduce la necesitatea unei temperaturi ridicate n captator i deci la un randament sczut al captatorului; de asemenea, va conduce la o temperatur scazut a sursei calde a mainii termice i n consecin la un randament sczut al acesteia. Orice sistem de stocare trebuie s aib o anumit capacitate de stocare a energiei solare. Capacitatea optim de stocare a energiei solare dintr-o anumit instalaie depinde de mai muli factori ca: 21 disponibilitatea n timp a radiaiei solare n locul respectiv;Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________natura sarcinii energetice a instalaiei; modul n care este furnizat eventuala energie auxiliar; anumite criterii economice care determin ponderea din sarcina total anual care trebuie acoperit cu energie solar, i implicit ponderea sursei de energie auxiliar. Stocarea energiei solare se poate face n diverse moduri, de exemplu sub form de: caldur sensibil a unui mediu solid sau lichid; caldur latent de schimbare de faza a unor sisteme chimice; energie chimic a produselor rezultate dintr-o reacie chimic reversibil. Dac energia solar este transformat n energie mecanic, aceasta poate fi transformat n energie potenial, i stocat sub form de energie potenial a unui fluid (de exemplu, prin pomparea apei din aval n amontele unui baraj de acumulare). Alegerea modului de stocare a energiei solare depinde de natura procesului care se urmrete n instalaia solar. De exemplu, pentru nclzirea apei este practic folosirea stocrii energiei solare prin caldura sensibil a apei. Dac se folosesc captatoare solare cu nclzirea aerului se poate utiliza pentru stocarea energiei solare cldura sensibil a unui pat de pietre n schimbtoare de cldur de tip regenerativ. Dac n instalaia solar se folosesc celule fotovoltaice sau fotochimice, cea mai indicat form de stocare a energiei este, n acest caz, energia chimic. Proiectantul unei instalaii termoenergetice solare are la dispozitie diverse alternative n ceea ce privete locul de plasare a unitii de stocare a energiei n ansamblul instalaiei. Spre exemplu n figura urmtoare se consider o instalaie n care o masin termic transform energia solar n energie electric. n acest caz energia se poate stoca fie sub form de energie termic, ntr-o unitate plasat ntre captatorul solar i masina termic, fie sub form de energie mecanic ntr-o unitate de stocare plasat ntre masina termic i generatorul electric, sau, n fine, sub form de energie chimic n baterii de acumulatoare electrice plasate ntre generatorul electric i consumatorul de energie electric.Cele trei alternative de plasare a unitaii de stocare a energiei nu sunt echivalente n ceea ce privete: 1. capacitatea de stocare necesar, 2. costul instalaiei 3. efectele soluiei adoptate asupra proiectrii instalaiei n ansamblu i asupra performanelor acesteia.22Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________De exemplu, capacitatea necesar a unitii de stocare a energiei plasate n poziia B este mai mic dect cea necesa in poziia A ntr-un raport aproximativ egal cu randamentul convertizorului de energie. Astfel, capacitatea sistemului de stocare plasat n B trebuie s fie de 15% din capacitatea lui A dac procesul de conversie a energiei se desfoar cu un randament de 15%. Stocarea energiei termice n poziia A prezint avantajul c, convertizorul de energie poate fi proiectat pentru o funcionare aproape continu, conducnd la un randament al conversiei mai bun i la un factor de folosire a convertizorului mai ridicat, ceea ce conduce la scderea capacitii convertizorului prin eliminarea necesitii de funcionare a acestuia n regim de vrf de sarcin, corespunzator energiei solare incidente. Alegerea plasrii unitii de stocare ntre ale sistemelor solare 3.3. Aplicatii A i B poate avea efecte foarte diferite asupra temperaturii de lucru a captatorului, Alimentarea cu energie solara a unei locuinte este costisitoare. In ciuda beneficiilor asupra dimensiunilor captatorului i, n final, asupra costului instalaiei. n instalaiile pe hibride lung, nu toti dintre noi putem plati in numerar pentru investitia initiala. Din termen aceste argumente pot fi substanial modificate,n funcie de cantitatea de energie fericire, auxiliar soarele este o sursa constanta de energie, mintile inovatoare au gasit multe deoarece folosit. modalitati de a valorifica razele soarelui. Iata o lista cu top 5 lucruri privind alte forme de valorificare a Boilerele solare vin intr-o varietate de bine cu bugetul dvs. ce inseamna ca sunt o energiei solare care s-ar putea potrivi maitipuri si modele, ceea si cu nevoile pe care le optiune aveti. practica pentru toti cei care adora un dus fierbinte. Cum functioneaza? Majoritatea a. Boilerul solar folosesc caldura de la soare pentru a incalzi apa, ceea ce inseamna ca acestea consuma mult mai putina energie electrica. Beneficiile acestei tehnologii: pret, randament si marime. Puteti modifica un boiler deja existent intr-un boiler ce foloseste energia solara pentru o suma destul de b. Luminatoare si tuburi solare mica. Calculele arata ca facturile care le plateati pentru incalzirea apei vor scadea cu 50-80% Pentru majoritatea locuintelor instalarea unui luminator poate fi costisitoare. Luati in dupa considerare un tub solar un tub reflectorizant care directioneaza sistem solar. instalare. Va veti recupera investitia mult mai repede decat cu alt lumina in interiorul spatiilor fara ferestre. Tuburile solare ofera lumina naturala fara a consuma energie electrica, sunt ieftine si nu ocupa loc mai mult decat orice alt corp de iluminat. c. Incarcatoare solare pentru baterii Panouri solare portabile care iti incarca telefonul, ipod-ul sau laptop-ul. Acestea se regasesc sub forma de saculeti sau rucsaci si sunt perfecti pentru excursii in aer liber, mai ales in caz de urgente. Aceste este un item mai scump, insa cu totii stim frustrarea pe care o avem cand ne moare bateria. d. Luminatoare solare de gradina Acestea sunt probabil cele mai cunoscute si accesibile produse solare de pe piata. Cu totii am vazut luminile mici din unele gradini care parca ies din pamant. Pe langa acestea mai exista si lanterne portabile pentru camping sau urgente. La scara larga, unele orase au investit in 23Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________felinare solare. Daca doriti sa iluminati ceva si nu aveti energie electrica, solutia perfecta o reprezinta energia solara. e. Perdele solare Oricat de mult am iubi soarele, uneori avem nevoie de o pauza la umbra. Energia solara pasiva este o modalitate fantezista de a spune soare cald, umbra rece. Puneti in functiune acest principiu in casa dvs. controland cand si unde lasati soarele sa intre. Daca lasati soarele sa intre pe durata iernii, va tine de cald. Daca vara il lasati sa intre mai putin, va usura munca aparatului de aer conditionat, in special in zilele toride. Punerea energiei solare in avantajul vostru poate reduce facturile de energie electrica. Puteti vedea din aceste lucruri faptul ca nu este neaparat nevoie sa cumparati panouri solare imense pentru a putea beneficia de energia soarelui. Unele tehnici, cum ar fi energia solara pasiva, nu necesita nici un ban. Solar inseamna mult mai mult decat plachete de siliciu sau f. Ceas de mn gadget-uri de lux este orice aplicatie care pune la munca soarele. Multe din aceste aplicatii va Ceasurile produse de firma japonez Citizen sunt dotate cu o celul solar inclus n pot ajuta sa economisiti bani si sa incurajati o tehnologie energetica puternica si practica. cadran Exist o varietate de aplicaii ce utilizeaz energia electric produs de ctre celulele care ncarc un acumulator cu litiu avnd o independen de 150-240 zile i care dup o solare funcionare de 20 ani prezint o scdere de capacitate de maximum 20%. pornind de la aparate de uz comun i ajungnd pn la tehnica spaial care este mult g. Aparat de taxare n parcri mai costisitoare. Aparatele automate de taxare n parcri aparin sitemelor cu alimentare autonom care pe lng un modul cu celule solare mai este nzestrat i cu un acumlator pentru a se asigura alimentarea continu cu energie electrich. Automobile solare Automobilele solare sunt construite utiliznd rezultate din tehnica spaial, tehnologia de fabricaie a bicicletelor, industria de automobile i tehnologia energiei reinnoibile. Cadrul este realizat din materiale composite uoare (fibr de carbon, fibr de sticl, Kevlar) asamblate prin lipire cu rini sintetice (epoxidice) i este purttorul a sute de celule solare legate ntre ele. Un 24Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________astfel de ansamblu, ntr-o zi nsorit, poate produce o putere de pn la 2kW(2,6CP) Firma Venturi AstroLab n 2006 a promis c va scote pe pia primul automobil comercial electrosolar hibrid n ianuarie 2008.i. Trecerile de pietoni din Bucuresti au fost dotate cu sisteme solare de avertizareIn capitala, un numar de 25 de treceri de pietoni, au fost dotate cu primele sisteme solare de avertizare. Acestea constau in panouri luminoase, becuri si marcaje rutiere care se declanseaza, aprinzandu-se, imediat ce se pune piciorul pe trecerea de pietoni. Aceasta masura de amplasare a sistemelor solare de avertizare, in cadrul trecerilor de pietoni, s-a realizat datorita faptului ca au fost inregistrate un numar mare de accidente, soldate cu decesul unui numar impresionant de bucuresteni. Proiectul derulat de Administratia Strazilor Bucuresti, a fost aprobat, suma destinata acestuia fiind de 5.600.000 de euro.3.4. Evolutia sistemelor PV in Romania.Prima fabrica de panouri fotovoltaice din Romania 1974 - Laborator Surse Noi de Energie NESL Institutul de Cercetari pentru Industria Electrotehnica - ICPE 1976 - 1980 - Prima generatie de celule: Si mono, 2 si 3. Productie industriala 25Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________1982 - Module PV de 6.5-10 Wp laminare PVB/ EVA 1982 1986 - Aplicatii pentru locuri izolate: pomparea apei protectie catodica telecomunicatii iluminat si semnalizari. 1984 - Demararea Programului PVT Producerea combinata de caldura si electricitate (ICPE) 1985 - Lentile Fresnel liniare si sferice .Celule solare GaAs 1986 - Concentratoare cilindro-parabolice celule solare din Si monocristalin. Utilizare industriala pentru producerea de energie termica. 1987 - Solar Home System (ICPE) 1kWp. Aplicatie autonoma 48/220V, 50Hz1989 - Demararea Programului de Centrale Solare (ICPE): Centrala autonoma de 10kWp Centrala conectata la retea de 10kWp 1993 - Demararea programului de aplicatii autonome personalizate : UVT-DCEM. 1995 - Demararea Programului privind Integrarea n cladiri a sistemelor PV la Universitatea Valahia din Trgoviste. 1998 - Demararea programului de electrificare rurala: ICEMENERG, ICPE, UVT- DCEM 100 de Case alimentate din surse regenerabile. 1999 - Amfiteatrul Solar din Targoviste: Prima BIPV aplicata in Romania 10kWp connectata la retea . Prima (si nca singura) instalatie solara de 10kW integrata n mediul construit. Proiect INCOP din 1998. Functionala din mai 2001.2002 - Casa inteligenta si ecologica la ICPE-NESL Baza de cercetare Agigea.26Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________2004 - Demararea programului national de Cercetare de excelenta: celule solare n strat subtire /celule solare organice /noi materiale pentru celule solare avansate sisteme PV integrate n cladiri / sisteme complementare PV si solar termic sisteme conectate la retea / producere distribuita / sisteme hibride cu pile de combustie sfrsitul anului 2008 a marcat rezultate deosebite. PROGRAM BLOCAT N IANUARIE 2009. 2005 - Centrala de 30kWp conectata la retea la Universitatea Politehnica Bucuresti Proiect PV enlargemen2007 - Centrala de 40kW, conectata la retea ICEMENERG-Bucuresti 2008 - Centrala de 10kWp conectata la retea la Universitatea Transilvania Brasov Colaborare cu ICPE Bucuresti & UVT-DCEM2008 - Dezvoltare de Piata legea energiilor regenerabile programe si proiecte din fonduri nationale sau europene27Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________ nfiintarea SunE. 2009 - Centrala de 22kWp conectata la retea. Electrica, statia Floresti. Girasolar RomaniaSatu Mare este primul jude din Romnia n care funcioneaz oficial, ncepnd din 2 iunie 2010 prima fabric n care se produc panouri solare, o alternativ eco care utilizeaz ca surs de energie energia solar, nlocuind astfel curentul. Investiia se ridic la 10 milioane de euro i va crea aproximativ 50 de locuri de munc. La inaugurare au participat reprezentanii firmei, att de la Bucureti Andre Fraga, ct i de la Satu Mare Andrei Dng, colaboratori locali i regionali, autoriti locale i judeene, respectiv reprezentanii mass-media local i regional. Cei prezeni au vizitat fabrica timp de 20 de minute, prezentndu-li-se procesul tehnologic de realizare a panourilor solare. Reprezentanii firmei Renovatio Solar, care face parte dintr-o companie naional, spun c investiia de la Satu Mare se ridic la 10 milioane de euro, iar la ora actual sunt angajai 17 muncitori dar pn la finele anului vor fi 50. Investitorii au ales judeul Satu Mare pentru aceast fabric datorit proximitii fa de pieele de care sunt Totodat prin aceste elemente produse i puse n funciune aici se protejeaz mediul interesai ei i datorit forei de munc specializat sau dispus s se specializeze n nconjurtor, a declarat Csehi Arpad, preedintele Consiliului Judeean Satu Mare. domeniu. Compania Autoritile locale i judeene spun c noua investiie este benefic pentru creterea productoare de panouri foto-voltaice are linie de producie destinat numai pentru economiei, export. crearea de noi locuri de munc i nu n ultimul rnd este o mndrie pentru Satu Mare. Deocamdat, n fabrica de la Veti se testeaz prima producie de panouri care vor urma Aceast s investiie duce la creterea economiei judeului, crearea de noi locuri de munc i, n plus, ajung pe piaa de desfacere din Europa. Grupul internaional de companii din care face este parte i o mndrie pentru Satu Mare deoarece este prima fabric din Romnia. fabrica de la Veti are activiti n domeniul energiei regenerabile, att eolian ct i fotovoltaic. Compania are birouri locale n Polonia, Italia, Bulgaria, Romnia i proiecte de dezvoltare n SUA, Bahamas i Malta. 3.5. Sisteme solare - preturi, amortizarea investitiilor28Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Pretul panourilor solare este in general ridicat. Insa sistemele ce le utilizeaza sunt foarte fiabile, astfel ca investitia initiala se va amortiza in timp. Scopul acestei pagini este de a va ajuta in a va face o idee generala asupra investitiilor intr-un astfel de sistem. In cazul in care veti dori sa va montati unul, vor fi necesare calcule mai amanuntite, preturile variind in 3.5.1. Sisteme solare de incalzire preturi functie de necesitati. Acestea contin in mare urmatoarele componente: panouri solare un rezervor pentru stocare apei calde sisteme de racord, de prindere, tevi optional: pompa, boiler electric, sistem de comanda, etc Preturile incep de la 1500 - 2000 RON pentru sistemele foarte simple ce pot fi utilizate doar vara. Ele pot urca pana spre 3000 - 8000 de euro, pentru cele mai complexe, care pot fi utilizate pe tot parcursul anului. Preturile variaza insa in fuctie de componente, de numarul de panouri si Amortizarea investitiei de dimensiunea rezervorului de stocare. Panourile solare de acest tip au o perioada medie de amortizare a investitiei de 5-10 ani. Cu toate acestea, sunt foarte multi factori care influenteaza acest fapt, asadar o apreciere exacta nu se poate face decat pentru o serie de parametri fixi: pozitia geografica, clima locala, nivelul de utilizare, capacitatea etc. Tinand cont insa de faptul ca durata de viata garantata a 3.5.2. Sisteme de producere a energiei electrice acestor preturi sisteme este de 20 de ani, investitia intr-un astfel de sistem poate fi una de viitor. De cele mai multe ori, sistemele fotovoltaice sunt integrate cu sisteme eoliene sau cu sistemul electric general, pentru reducerea facturii la energie electrica. Functionarea unei locuinte doar cu ajutorul energiei solare este posibila, insa in practica ea nu este tot timpul posibila. De aceea existenta unui sistem de back-up este necesara, fie ca e vorba de un generator diesel sau reteaua de la Electrica. Un sistem fotovoltaic simplu contine urmatoarele elemente: panouri fotovoltaice baterii pentru stocarea energiei + regulator de incarcare a bateriilor invertor pentru trnasformarea curentului continuu din baterii in curent alternativ Preturile pornesc de la 1000 - 2000 de euro (pentru sisteme de 150-200 W) si pot urca foarte mult, in functie de necesitatea energetica, de sistemele de back-up folosite, etc. Amortizarea investitiei In general, sistemele fotovoltaice moderne pot fi folosite pe tot parcursul anului si chiar si noaptea, cu un randament mai scazut insa. Durata de utilizare preconizata este de pana la 25 de ani, caz in care randamentul lor nu ar trebui sa scada sub 70% din cel initial. In prezent recuperarea investitiilor facute intr-un sistem de panouri fotovoltaice se face in 8-10 ani. Daca ne uitam la preturile resurselor energetice obisnuite, producatoare de energie electrica, observam ca pretul acestora tot creste, iar pretul obtinerii energiei electrice prin energia solara, cu ajutorul panourilor fotovoltaice, devine tot mai mica. 29Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Avand in vedere preturile crescatoare, poluarea si volumul limitat a resurselor energetice fosile, folosirea resurselor energetice regenerabile si a energiei solare prin panouri fotovoltaice, ne ofera solutii tot mai favorabile. In Romania numarul orelor insorite este in medie intre 1900-2200 ore/an. Energia solara din radiatiile solare, care ajunge pe suprafata pamantului este 1000-1300kWh/m / an, ceea ce ne IV.ofera posibilitatiade exploatare excelente prin panouri fotovoltaice. Analiza SWOT sistemelor ce capteaza energia solara Analiza SWOT consta in elaborarea unei tehnici prin care se pot identifica punctele tari si aspectele slabe ale unei afaceri si examineaza oportunitatile si amenintarile unui proiect, aceasta analiza putand fi utilizata ca element in realizarea bilantului unei afaceri. Examinarea factorilor (produs ,ntreprindere, angajat, etc) care determina succesul sau esecul a determinat cearea unor metodologii specifice de analiza si diagnosticare a activitatii afacerii. 'SWOT' este un acronim care provine din limba engleza de la initialele cuvintelor strenghts - puncte tari, weaknesses - puncte slabe, opportunities - oportunitati si threats - amenintari. Analiza SWOT este folosita in managementul strategic si consta intr-un proces prin care o firma poate obtine efecte materializate in cresterea semnificativa a performantelor sale, in consolidarea analizei ei pe piata, prin elaborarea, implementarea si controlul strategiei Etapele pozitiei S.W.O.T. sunt urmatoarele: firmei in vederea realizarii misiunii asumate si asigurarii avantajului competitiv. 1. Enumerarea principalelor puncte tari si puncte slabe ale societatii, produdului, Analiza SWOT este practic un inventar intern al organizatiei si o schema proiectata a angajatului, riscurilor externe la care poate fi supusa o afacere. Aceasta centralizare ia in calcul atat etc.; factori 2. Enumerarea oportunitatilor (posibilitatilor) si amenintarilor (pericolelor) prezente si pozitivi cat si negativi, oportunitati si amenintari pe piata de profil. viitoare; 3. Identificarea aspectelor critice; 4. Definirea factorilor de success.30Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________ANALIZA SWOT Sisteme de captare a energiei solare - emisii reduse de noxe- protectia mediului inconjurator; - posibilitatea asigurarii energiei electrice in locuri izolate, - costuri ridicate; fara acces la reteaua de energie electrica; - perioada de amortizare de aproximativ 2-7; - intretinerea sistemelor este facila- nu necesita decat curatarea de impuritati a suprafetei; - prelungesc indirect viata sistemului de incalzire existent al locuintei, din Aprilie pana in Noiembrie nu este necesara utilizarea incalzirii clasice - durata medie de utilizare 15-25 de ani - rezitenta la intemperii - cheltuielile initiale de instalare; - soarele nu ofera energie constanta in nici un loc de pe pamant; - datorit rotaiei Pmntului n jurul axei sale, i deci a alternanei zi-noapte, lumina solar nu poate fi folosit la generarea electricitii dect pentru un timp limitat n fiecare zi; - necuratarea panourilor duce la reducerea randamentului cu 30%; - existena zilelor noroase, cnd potenialul de captare al energiei solare scade sensibil datorit ecranrii Soarelui. S W ani- depinde din ce materiale sunt confectionate panourile; - unele studii arata ca este necesara mai - necesita expunere solara prelungita - 60% din timp;multa energie electrica pentru a crea o celula decat pentru a o da inapoi sub forma de energie electrica.- resursele naturale utilizate in sistemele clasice de producere a energiei electrice sunt neregenerabile si epuizabile; OT31Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Riscurile instalarii de sisteme solare 1. Panourile solare instalate acasa reprezinta un risc imens pentru un eventul incendiu. Cand va instalati sistemul, aveti de facut multe conexiuni. Creati una eronat si este posibil sa aveti parte mai tarziu de un scurt-circuit. Au fost mai multe cazuri de acest gen in ultimii ani, cele mai multe fiind cauzate de sisteme de o calitate inferioara insa. 2. Panourile solare ocupa foarte mult spatiu. Vreti un sistem care sa produca destula energie electrica si sa eliminati factura la curent electric? Va dati seama ca este posibil sa aveti nevoie de peste 1000 de metri patrati? Nu toate acoperisurile sunt potrivite pentru instalarea panourilor solare. Acoperisul poate sa nu fie perfect orientat spre Soare sau, daca este un acoperis 3. Intregul sistem solar are nevoie de multi ani pentru a returna investitia. Ar putea sa ia mai peste vechi, poate sa nu treaca de inspectie. 20 de ani pentru a va recupera banii. Ca multe alte energii regenerabile, energia solara inca nu a fost dezvoltata destul de mult pentru a fi pe cat de eficienta trebuie sa fie. Va fi extraordinara atunci cand va avansa, insa in prezent nu este destul de eficienta pentru cei care vor sa isi Sistemele solare, risc i beneficiu reduca costurile facturilor la energie electrica. De ce risc? Deoarece produsele foarte ieftine i pot pierde din randament chiar i dup un an. Instalarea unui panou solar pentru nclzirea apei calde menajere este rentabil mai ales dac nu sunt gaze naturale n zon. Sunt muli care spun c investiia se recupereaz n doitrei ani, dar mint. Gazul este ieftin acum i merit s i montezi panou solar dac eti ntr-o zon fr gaze, cum e Alexandria, de pild. Un sistem de 3.600 euro, de pild, pentru nclzirea apei menajere (cu boiler de 300 litri i trei panouri cu 12 tuburi solare vidate) poate fi considerat amortizat dup cinci ani, comparativ cu alimentarea electric, sau n 15 ani, comparativ cu cea pe gaz. Ct de repede ne recuperm investiia depinde totui de ce fel de tip de sistem solar alegem i ct de bine este dimensionat consumului real, pentru a nu funciona cu pierdere. De aceea, se recomand efectuarea de ctre firme specializate a unei simulri pe calculator. De asemenea, trebuie s v gndii dac vrei ap nclzit solar tot anul sau doar pentru perioada cald (martie-septembrie). Panourile solare din a doua categorie sunt cele mai ieftine, dar trebuie golite nainte de primul nghe si reumplute cu ap primvara, inclusiv tuburile. Dac v lsai pclii de preurile cele mai mici, ale produselor fabricate de regul n China, ai putea constata c dup un an avei probleme deja. La panourile chinezeti vidul din tuburi se pierde foarte uor, astfel c nu mai reine cldura, explic Domiian Covaci, marketing manager la Solariss. De aceea, inei cont de garania sistemului, dar i a manoperei. Nefiind muli instalatori specializai, putei fi taxai serios. Pe de alt parte, un sistem solar care asigur i aport la nclzirea casei poate duce la economii n perioada de iarn de 30-45%, mai ales dac e asociat 32 cu nclzirea prin pardoseal.Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________Intrebari frecvente cu privire la sistemele de captare a energiei solare: Ce se intampla daca intr-o zi ploua sau este inorat? Pe o parte trebuie sa fim constienti de zona climatica unde ne situam, evident nu avem aceeasi zona climatica in toata Romania. Detinem 5 zone climatice ce se diferentiaza de radiatia solara asupra suprafetei orizontale. Odata amintit acest concept, la fel trebuie sa ne amintim ca panelele solare nu doar capteaza radiatia directa, capteaza si radiatia ravasita care o avem, nu doar in zilele de soare, dar si in zilele inorate. Logic cand nu este radiatie solara, captorul Ce masuri de protectie sunt necesare pentru a evita supraincalzirea din nu instalatie? aduna suficienta radiatie. Din aceasta cauza intotdeauna trebuie sa compensam cu un Probleme care pot duce la supraincalzirea sistemului sunt simple si la fel de simplu de sistem de evitat. Se poate pune problema supraincalzirii nu ajunge la 100% din necesarul nostru. ajutor pentru aceste zile unde energia soareluiin conditii de soare puternic ( si sistemele pot face insolatie ), consum redus, utilizare rara etc. Solutia ideala pentru rezolvarea acestei probleme este montarea in circuitul hidraulic de la instalatie, o aeroterma, numita si risipitor de caldura. Cand senzori de temperatura detecteaza o temperatura superioara a celei de siguranta, o parte din acest lichid se pune in circulatie catre o Ce se intampla pe timp de panoul solar, acesta din urma are ca efect racirea instalatiei cu alta instalatie integrata in iarna? circulatie fortata, scotand caldura in exterior si prin aceasta metoda reducem Dupa cum stim temperatura apei. iarna se produce inghetul, este foarte important sa stim ca lichidul care circula prin instalatia noastra nu este acelasi cu cel pe care il folosim la consum, avem circuit primar si secundar. Circuitul primar este umplut cu un lichid antigel de uz alimentar, substanta Energia solar poate nclzi locuinele n mod pasiv, datorit construciei acestora propilen-glicol este cea care suporta temperaturile scazute de pana la -20C, acest lichid (casele transfera caldura in apa care noi o consumam. pasive) sau poate fi stocat n acumulatoare termice sub form de energie termic. Cldura OBSERVATII SI CONCLUZII generat solar se poate folosi n principal la prepararea apei calde menajere, nclzirea agentului termic responsabil de temperatura ambiant a casei i nclzirea piscinelor. Exist chiar i instalaii de aer condiionat bazate pe cldura solar, unde aceasta reprezint energia principal necesar rcirii aerului. Utilizarea energiei solare reprezint la nivel global cea mai eficient metod de a aduce cldura n locuine. n general, cantitatea de cldur solar ce cade asupra acoperiului unei case este mai mare dect energia total consumat n cas. Cu mijloace simple, eficiente constructiv, se poate utiliza energia solar pentru a reduce sau chiar pentru a nlocui total celelalte surse de energie necesare traiului dintr-o locuin modern, n Europa, Romnia se afl n zona a doua de nsorire, n Romnia se pot defini 4 zone de nsorire, de la un maxim de 1600 kWh/m2 n Dobrogea la 1250 kWh/m2 n nordul rii, anual. Dei energia solar este rennoibil i uor de produs, problema principal este c soarele nu ofer energie constant n nici un loc de pe Pmnt. n plus, datorit rotaiei 33 Pmntului njurul axei sale, i deci a alternanei zi-noapte, lumina solar nu poate fi folosit la generarea electricitii dect pentru solara un beneficiu pentru O alt limitare a folosirii acestui tip Energii regenerabile.Energiaun timp limitat n fiecare zi.viitor._____________________________ de energie o reprezint existena zilele noroase, cnd potenialul de captare al energiei solare scade sensibil datorit ecranrii Soarelui, limitnd aplicaiile acestei forme de energie rennoibil. Nu exist nici un dezavantaj deoarece instalaiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere. Panourile solare produc energie electric 9h/zi (calculul se face pe minim; iarna ziua are 9 ore) Ziua timp de 9 ore aceste panouri solare produc energie electric i n acelai timp nmagazineaz energie n baterii pentru a fi folosit noaptea. Instalaiile solare sunt de 2 tipuri: termice i fotovoltaice. Cele fotovoltaice produc energie electric gratis. Cele termice ajut la economisirea gazului n proporie de 75% pe an. O cas care are la dispoziie ambele instalaii solare (cu panouri fotovoltaice i termice n vid) este considerat "FARA FACTURI" deoarece energia acumulat ziua n baterii este trimis n reea). In ciuda pretului si a dependentei de factorii externi, panourile solare sunt o solutie pentru viitor. Acest lucru este dovedit si de cresterea de aproape 50% inregistrata in numarul de astfel de sisteme folosite pe glob, in fiecare an din 2002 incoace. Procentul utilizarii energiei solare este in continuare minuscul, estimand ca va ajunge la 0,40% in 2010. Insa pe viitor, odata cu dezvoltarea tehnologiei si micsorarea costurilor initiale, panourile fotovoltaice vor deveni cu siguranta din ce in ce mai utilizate. In final, lucrurile sunt destul de simple. Carbunele se va termina, la fel si gazul si petrolul. In aceste conditii, ce va face omenirea? Nu este cazul sa luam atitudine? Ba da. Iar instalarea unui sistem de energie ecologic este un prim pas. Da, poate investitia initiala va fi mare, insa nu uita celebrul proverb: suntem prea saraci ca sa ne permitem lucruri ieftine. La baza producerii energiei electrice sta celula fotovoltaica. Pe scurt, in contact cu razele soarelui, aceasta produce energie electrica. Pentru a intra in detaliu, ne-ar fi necesare insa cunostinte de chimie destul de avansate: fotonii din razele solare bombardeaza atomii materialelor din care este realizata celula fotovoltaica. Sub aceasta actiune, acestia tind sa se elibereze si astfel se formeaza energia electrica. Majoritatea panourilor existente sunt rigide, dar in unele domenii se folosesc si panouri solare flexibile. In ambele cazuri, celulele fotovoltaice sunt protejate impotriva interperiilor, furtunilor sau razelor ultraviolete de un strat protector de sticla speciala. Astfel producatorii pot afirma ca panourile fotovoltaice actuale sunt destinate unei utilizari de lunga durata, ce poate depasi 20 de ani. Electricitatea solar poate s-si aduc o important contributie la pstrarea rezervelor de energie ale pamntului si, n acelasi timp poate contribui la ncetinirea modificrilor climatice generale: reduce consecintele efectului de ser si ale gazelor poluante din atmosfer. Costul energiei produse de sistemele fotovoltaice continu s scad. Oricum, costul energiei 34Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________oglinzile sau geamurile colorate, asigur umbr si, n acelasi timp, pot genera electricitate. n interiorul acestor module de geam dublu, spatiul dintre celulele solare opace este transparent.Avantajele esentiale ale sistemelor fotovoltaice sunt: producenergieelectricafaraefectepoluanteasupramediului (+ reciclare completa) nu au componente in miscare: o fiabilitate ridicata, durata de viata lunga o exploatare usoara, ieftina o tehnologie fara poluare fonica producere si consum in acelas loc, pentru puteri instalate mai mici, consumabile local: o pierderi de transport reduse o spatii pentru producere si transport reduse o nu produce modificari in mediu .Specialistii prevad un viitor stralucitor pentru energia solara. Considerat mult timp neprofitabil, acest tip de energie incepe sa castige teren, datorita imbunatatirii tehnologiilor si costului tot mai ridicat al resurselor energetice traditionale. Chiar si fara subventii guvernamentale, in maximum cinci ani, estimeaza specialistii McKinsey, energia solara ar putea costa la fel ca electricitatea produsa din combustibili fosili pentru consumatorul final din multe zone, cum ar fi California sau Italia. Pana in 2020, energia solara totala exploatata ar putea creste de 20-40 de ori fata de nivelul actual. Cu toate acestea, sectorul este abia la inceput. Chiar daca luam in calcul cele mai optimiste previziuni pe termen lung, in 2020, doar 3-5% din electricitatea folosita la nivel global va proveni din energie solara.35Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________BIBLIOGRAFIEwww.inmh.ro; www.windenergy.com; www.magnus.ro. www.lpelectric.ro www.wikipedia.org www.naturenergy.ro Kelemen G., Ursa D. Alternativa energetica. Partea I. Argumente in favoarea utilizarii energiei solare, Rev. Tehnica instalatiilor nr. 5/2003. Kelemen G., Ursa D. - Alternativa eneregtica. Partea II. Aplicatii ale sistemelor solare in instalatiile pentru constructii, Rev. Tehnica instalatiilor nr. 6/200336Energii regenerabile.Energia solara un beneficiu pentru viitor._____________________________1