Titlul proiectului: „Cooperare comună româno-bulgară pentru dezvoltarea durabilă şi pe

termen lung a resurselor umane tinere în domeniul tehnologiilor privind energia

regenerabilă, pentru eliminarea barierelor socio-culturale pentru crearea de oportunităţi

comune în vederea obţinerii unui loc de muncă şi a creşterii gradului de ocupare a forţei

de muncă de-a lungul zonei de frontiera”

Workshop

“The Future of Renewable Energy Sector”

Tema abordată:

ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE ŞI ECONOMICE

A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

CUPRINS

CAPITOLUL I. – ENERGIA SOLARĂ

CAPITOLUL II. – CALCULUL DESITĂŢII ENERGIEI RADIANTE

CAPITOLUL III. – CELULA FOTOVOLTAICĂ

CAPITOLUL IV. – SISTEM FOTOVOLTAIC

CAPITOLUL VI. – UTILIZAREA SISTEMELOR FOTOVOLTAICE

CAPITOLUL V. – ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE ŞI

INCIDENTE PE UN PLAN ORIENTAT ARBITRAR

ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

ENERGIA SOLARĂ – SURSE

REGENERABILEEpuizarea resurselor primare de energie impune necesitatea reevaluării

surselor noi şi regenerabile de energie.

Energia regenerabilă are un avataj faţă de celelalte forme de energie – ea

este nelimitată şi practic nepoluantă.

Într-un interval de 20 de minute, Soarele furnizează echivalentul consumului

energetic anual al omenirii. Pe teritoriul României, pe o suprafaţa orizontală de

1m2, putem capta anual o cantitate de energie cuprinsă între 900 şi 1450 kWh,

dependentă bineînţeles şi de anotimp.

CALCULUL DENSITĂŢII DE ENERGIE

Datorită mişcării diurne aparente a Soarelui pe bolta cerească, razele solare cad

asupra Pământului sub un anumit unghi care diferă de la un loc la altul, de la o oră la

alta, de la o zi la alta, de la un anotimp la altul.

coordonate orizontale(A şi h);

coordonate orare (H şi δ);

coordonate ecuatoriale (α şi δ);

coordonate eliptice (α şi ).

Sisteme de coordonate cereşti:

Coordonatele orare: unghiul orar

H şi declinaţia

CALCULUL DENSITĂŢII DE ENERGIE

Declinaţia medie anuală este: =0,033. Unghiul de înclinare optim anual este:

20,44033,023,44medîncl

Pentru oraşul Craiova coordonatele geografice sunt:

- latitudine = 44,23 ;

- longitudine = 23,87 .

CALCULUL DENSITĂŢII DE ENERGIE

Conversia fotovoltaică reprezintă conversia directă a radiaţiei solare în energie

electrică cu ajutorul celulelor solare sau generarea unei tensiuni electromagnetice

într-o joncţiune-homojoncţiune/heterojoncţiune sau dioda Schottky sub acţiunea

luminii.

CELULA FOTOVOLTAICĂ

Celula fotovoltaică se expune unei radiaţii incidente (flux de fotoni). Dacă

energia fotonului este suficient de mare, atunci în urma coliziunii fotonului cu un

atom, electronul din banda de valenţă va trece în banda de conducţie, devenind

liber, generând, totodată, un gol în reţeaua cristalului. Astfel, sub acţiunea fotonilor

are loc generarea de perechi electroni-goluri. Acest efect se mai numeşte efect

fotovoltaic intern.

Factorul de umplere (fill factor) este definit ca raportul între puterea maximă şi

produsul între tensiunea în gol şi curentul de scurtcircuit:

scg

MM

scg

M

IU

IU

IU

PFF

Temperatura Normală de Funcţionare a Celulei (NOCT).

st

aCE

E

8,0

20NOCTTT

Randamentul unei celule fotovoltaice - se determină ca raportul dintre puterea

generată de celulă la ieşire la o temperatură specificată şi puterea radiaţiei solare.

ES

Pp

S - aria suprafeţei celulei sau modulului, [m2];

E - radiaţia globală incidentă pe suprafaţa celulei sau modulului, [W/m2].

CELULA FOTOVOLTAICĂ

Principalele componente sunt:

- modulul, panoul, câmpul de module sau, altfel spus, generatorul fotovoltaic;

- bateria de acumulatoare;

- subsistemul pentru condiţionarea energie electrice, care includ inclus şi

elemente de măsurare, monitorizare, protecţie, etc.;

SISTEMUL FOTOVOLTAIC

- sursa auxiliară de

energie, de exemplu,

un grup electrogen

(back-up generator),

care funcţionează pe

benzină sau

motorină. În acest

caz sistemul

fotovoltaic se mai

numeşte sistem

fotovoltaic hibrid.

ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE ŞI

ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

Se consideră o casă în oraşul Craiova având suprafaţă construită: 85,12 m2.

Energia electrică (medie estimată) anuală consumată: Ec= 960 kWh/an

Energia electrică pe care trebuie să o producă modulului fotovoltaic:

zi/kWh28,3an/kWh12008,0

960

K

EE c

p

Puterea critică a modulului:

W1310kW31,15,2

28,3

HRS

E

G

EP

pp

c

Se alege panoul fotovoltaic cu următoarele caracteristici:

puterea maximă Pm=150W;

curentul de scurtcircuit Isc=9,9 A;

tensiunea de mers în gol Ug=23 V;

curentul maxim Im=8,42 A;

tensiunea maximă Um=17,8 V; Aria panoului A=1,173 m2

panouri973,8150

1310

Pm

PN c

p

2

pPV m557,109173,1NAS

ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE

ŞI ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

Numărul de panouri fotovoltaice necesare este:

Suprafaţa totală a panourilor fotovoltaice:

Calculul parametrilor panoului fotovoltaic în condiţiile de funcţionare

Curentul de scurtcircuit:

A22,41000

12,4269,9

E

EIEI

st

scsc

Temperatura medie anuală de lucru a celulei:

C31,331000

12,426

8,0

204520

E

E

8,0

20NOCTTT

st

ac

Tensiunea de mers în gol:

V23,222531,33400023,02325Tn0023,0UTcU cgg

ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE

ŞI ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

Factorul de umplere al panoului:

Puterea produsă de panoul fotovoltaic este:

Randamentul panoului fotovoltaic:

Capacitatea acumulatoarelor:

Invertor. Se alege un invertor cu puterea de 1500W.

66,09,923

150

IU

PFF

scg

m

W91,6122,423,2266,0EITUFFP sccgp

%3,12123,012,426173,1

91,61

EA

Pp

Ah49,595129,085,06,0

3280

Uk

EC

acumconvacd

p

Se aleg 5 acumulatoare cu capacitatea standard de 150 Ah care se vor conecta în

paralel.

Regulator de încărcare. Se alege un regulator suportând un curent de 30 A.

ANALIZA EFICIENŢEI ENERGETICE ŞI

ECONOMICE A UNUI SISTEM FOTOVOLTAIC

Investiţia iniţială în sistemul fotovoltaic: I = 11163,58 Euro

Volumul energiei produse:

Cheltuielile anulale de exploatare:

Cheltuielile totale actualizate pe durata de viaţă a instalaţiei:

anuală: an/kWh1434109531,1TPW man

pe durata de viaţă: kWh34,1220351,81434TWW 20%,10anact

an/Euro63,11158,1116301,0IC exex

Cheltuielile medii anuale: an/Euro63,111063,111RCCA Iex

Euro55,1213351.863,11158,11163TCICTA ex

Venitul brut anual obţinut din consumul de energie: an/Euro08,17212,01434TWV Wanan

CONCLUZII

În urma analizei energetice s-a constatat că eficienţa panourilor fotovoltaice în

condiţiile de lucru este mică (12,3%). Eficienţa scăzută a panourilor fotovoltaice

determină alegerea unui număr mai mare de panouri (9 panouri) pentru

alimentarea unei case cu consum energetic anual de 960 kWh/an.

Datorită numărului mare de panouri fotovoltaice necesare şi a preţului ridicat al

acestora (928,2 euro/panou) valoarea investiţiei într-un sistem fotovoltaic este

mare 11163,58 Euro.

Cheltuielile de exploatare a sistemului fotovoltaic ales sunt reduse (113,11

Euro/an) comparativ cu cheltuielile de investiţie.

Amortizarea se realizează într-un număr de ani mai mare decât durata de viaţă.

Exploatarea unui sistem fotovoltaic se justifică (la momentul actual) doar pentru

alimentarea cu energie a unor consumatori izolaţi şi de putere mică dacă se iau în

considerare costurile ridicate necesare pentru racordarea la reţea a acestor

consumatori.

Având în vedere descoperirile în acest domeniu ce ar putea avea loc în

următoarea perioadă precum şi creşterea continuă a preţului energiei electrice se

poate estima că aceste sisteme fotovoltaice vor deveni eficiente din punct de

vedere energetic şi economic într-o perioadă scurtă de timp.

Mulţumim pentru atenţie!

www.cbcromaniabulgaria.eu

Investim în viitorul tău!

Programul de Cooperare Transfrontalieră România – Bulgaria 2007-2013 este cofinanțat

de Uniunea Europeană prin Fondul European pentru Dezvoltare Regională