ENERGIA SOLARĂ. Ghid de captare si conversie a energiei solare pentru utilizare

  • Autor:

  • Editura: Editura Universitară

    ISBN: 978-606-28-0057-4

    Doi: 10.5682/9786062800574

  • Anul publicării:

    Ediţia: I

    Pagini: 208

2890 RON

Disponibilitate: în stoc



Mai multe detalii ENERGIA SOLARĂ. Ghid de captare si conversie a energiei solare pentru utilizare

Pamantul primeste energia necesara desfasurarii tuturor activitatilor inclusiv viata, de la Soare. Durata de viata a Soarelui este estimata la inca 5 miliarde de ani, de aici incolo, ceea ce conduce la concluzia ca, pe scara noastra a timpului, el reprezinta o energie inepuizabila si deci regenerabila. Energia totala captata de scoarta terestra estimata este de 720.000.000 TWh/an. Disponibilitatea acestei energii depinde de ciclul zi-noapte, de latitudinea locului unde este captata, de anotimpuri si de patura noroasa existenta, interpusa intre Pamant si Soare. Exista mai multe modalitati de captare/si conversie a energiei solare. Energia solara poate fi captata cu ajutorul captatorilor termici si stocata in acumulatoare termice sub forma de energie termica sau poate genera electricitate cu ajutorul panourilor fotovoltaice, echipate cu celule fotovoltaice.

Potentialul energetic instantaneu total teoretic al soarelui masoara 105 TW. Daca tinem seama ca atmosfera terestra absoarbe si reflecta o mare parte din aceasta energie (cca 60% din total captat), ca eficienta conversiei direct din energie solara in energie electrica este mica (de cca 20%, conform tehnologiilor si echipamentelor actuale), ca numai 1% din iradiatia emisa este captata la nivelul solului, potentialul practic total este de cca 25-30 TW. Echipamentele actuale au atins la varf, o eficienta a conversiei direct in energie electrica de 35%, iar pentru panouri solare de incalzire de 50-70%.

Panourile solare folosesc ca sursa energia solara difuza care este gratuita si inepuizabila. Acestea pot asigura 60-70% din nevoia de apa calda menajera pe an a populatiei globului si poate sa functioneze tot timpul anului. Sistemele solare bazate pe colectoarele solare gravitationale care functioneaza in perioada primavara-toamna sunt si ele din ce in ce mai raspandite. Imaginatia omului a ajuns pana acolo incat a folosit energia solara pentru utilizari din cele mai diverse. Lampile solare artizanale pot fi gasite sub forma de set de pitici de gradina, sau alte forme si sunt ideale pentru iluminarea gradinilor, pajistilor, aleilor, foisoarelor.

Soarele este fara indoiala o vasta sursa de energie. Intr-un singur an, el trimite spre pamant de 20.000 de ori mai multa energia decat cantitatea necesara de consum a intregii populatii a globului, de 15,7 TWh. In numai trei zile, pamantul primeste de la soare echivalentul energiei existente in rezervele geologice energetice de combustibili fosili cunoscute in prezent. Energia solara reprezinta una din potentialele viitoare surse de energie, folosita fie la inlocuirea definitiva a surselor conventionale de energie cum ar fi: carbune, petrol, gaze naturale etc., fie la folosirea ei ca alternativa la utilizarea surselor de energie conventionale mai ales pe timpul verii, cea de a doua utilizare fiind in momentul de fata cea mai raspandita folosire din intreaga lume. Energia solara ce atinge suprafata Pamantului intr-o ora este suficienta pentru a satisface nevoia de energie a tuturor locuitorilor de pe Pamant pentru o perioada de un an de zile! Marele avantaj al energiei produse cu surse solare este ca pretul ei scade rapid si se estimeaza ca in maxim doua decenii, energia electrica produsa cu resursa solara va concura cu energia electrica conventionala obtinuta din combustibili fosili.

Poate cel mai evident avantaj, in vederea utilizarii acesteia, este acela de a nu produce poluarea mediului inconjurator, deci este o sursa de energie curata; un alt avantaj al energiei solare este faptul ca sursa de energie pe care se bazeaza intreaga tehnologie este gratuita. In plus, un avantaj de necontestat este acela al sigurantei si stabilitatii functionarii instalatiilor de captare si conversie, datorita faptului ca nu au in componenta piese in miscare si nu necesita lucrari de intretinere. Procesele tranzitorii in componentele sistemului de conversie de la o stare la alta se produc instantaneu. Dintre toate sursele de energie care intra in categoria surselor ecologice si regenerabile cum ar fi: energia eoliana, energia geotermala, energia mareelor; energia solara se remarca prin instalatiile simple, sigure si cu costuri reduse ale acestora la nivelul unor temperaturi in jur de 100°C, temperatura folosita pentru incalzirea apei cu peste 40˚C peste temperatura mediului ambiant, instalatii folosite la incalzirea apei menajere sau a cladirilor. De aceea, este deosebit de atractiva ideea utilizarii energiei solare in scopul incalzirii locuintelor si se pare ca acesta va fi unul dintre cele mai largi domenii de aplicatie a energiei solare in acest secol si urmatorul. Tehnologia de fabricatie a echipamentului pentru instalatiile solare de incalzire a cladirilor este deja destul de bine pusa la punct intr-o serie de tari ca Japonia, S.U.A., China, Australia, Israel, Rusia, Franta, Canada si Germania.

Romania se gaseste intr-o zona geografica cu acoperire solara buna cu un flux anual de energie solara cuprins intre 1000 kWh/m²/an si 1300 kWh/m²/an. Din aceasta cantitate de energie se pot capta intre 600 si 800 kWh/m²/an. Radiatia medie zilnica poate sa fie de 5 ori mai intensa vara decat iarna. Dar si pe timp de iarna, in decursul unei zile senine, se pot capta 4 - 5 kWh/m²/zi, radiatia solara captata fiind independenta de temperatura mediului ambiant. 

Unele aspecte ale energiei solare constituie o problema pentru unii, fiind insa o oportunitate pentru altii. Pentru simplul fapt ca soarele straluceste deasupra fiecarui acoperis al fiecarei case, acesta poate fi un exemplu de avantaj pentru oamenii de rand si pentru folosirea energiei solare la nivel individual, nu numai in marile companii dotate cu echipamente speciale de captare si prelucrare a razelor solare, echipamente ce ar fi asezate pe suprafete mari de teren.

Avantajele sunt multiple: un profit crescut considerabil, o stare de sanatate mai buna a oamenilor determinata de lipsa poluarii, sau daca nu, macar de diminuarea ei. Avantajul utilizarii energiei solare este faptul ca aceasta este inepuizabila, fiind si una din cele mai “curate” forme de energie.

Nivelul de insolatie reprezinta cantitatea de energie solara care patrunde in atmosfera si ajunge pe suprafata pamantului. Aceasta cantitate de energie solara variaza in functie de latitudine, altitudine si perioada a anului. Nivelul de insolatie este exprimat ca media zilnica lunara/anuala in kWh /m².

Toate avantajele energiei solare prezentate mai sus m-au determinat sa incep ciclul manualelor “ghid” de folosire a energiilor din natura, regenerabile, nepoluante, gratuite, pe care am intentia sa le scriu si public in urmatoarea perioada de timp. Cartea se adreseaza atat celor ce sunt interesati sa-si construiasca singuri o instalatie care sa le asigure o independenta energetica cat si doritorilor de cunoastere de capabilitatea energiei solare.

Cuprinsul cărţii ENERGIA SOLARĂ. Ghid de captare si conversie a energiei solare pentru utilizare

Introducere /9 

Rezumat de prezentare a cartii /13 

1.     Soarele ca sursa de energie. Particularitati  /13 

1.1.  Sistemul solar termic /13

        1.1.1.   Energia solara, ca sursa inepuizabila/13

        1.1.2.   Ciclul solar si exploziile solare/ 16

        1.1.3.   Lumina ca radiatie electromagnetica purtatoare de energie/19

        1.1.4.   Interactiunea radiatiei solare cu atmosfera/22

        1.1.5.   Bilantul energetic al energiei solare/24

        1.1.6.   Atmosfera, invelisul gazos al Terrei/28

1.2. Particularitati ale energiei solare/ 29

        1.2.1.   Consideratii privind radiatia solara/29

        1.2.2.   Distributia energiei solare pe teritoriu /32

        1.2.3.   Compozitia spectrala a radiatiei solare/34

        1.2.4.   Captarea radiatiei solare/35

 2.     Instalatii de captare, conversie si stocare a energiei solare /40 

2.1. Instalatii de producere a energiei electrice. Panouri echipate cu celule Fotovoltaice/40

        2.1.1.   Componentele instalatiei de producere a energiei electrice cu panouri echipate cu celule fotovoltaice/42

                     2.1.1.1.  Dimensionarea componentelor instalatiei/43

                     2.1.1.2.  Instructiuni de montare si date tehnice a componentelor /45

                     2.1.1.3.  Regulatorul automat electronic de incarcare a bateriei/48

                     2.1.1.4.  Bateria/55

                     2.1.1.5.  Invertorul/56

                     2.1.1.6.  Legaturile electrice/61

                     2.1.1.7.  Modalitati de conexiuni/63

        2.1.2. Dimensionarea instalatiei la cutremure de pamant/65

2.2. Instalatii solare de producere energie termica, apa calda/67

        2.2.1. Componentele instalatiei de produs apa calda/68

        2.2.2.   Dimensionarea instalatiei/ 72

        2.2.3.   Instructiuni de montare a componentelor instalatiei/75

2.3. Alte tipuri de instalatii de captare a energiei solare/77

        2.3.1.   Centrale termice solare cu vant ascensional/77

        2.3.2.   Centrale termice solare cu vant descensional/77

        2.3.3.   Panouri termice cu sisteme de inmagazinare a caldurii/78

        2.3.4.   Instalatie de  reflectie a radiatiei calorice solare/79

        2.3.5.   Colectoarele cu jgheaburi parabolice /83

        2.3.6.   Cea mai mare instalatie solara cu oglinzi/85 

        2.3.7.   Centrale cu iaz solar sau gradient diferit/88

2.4. Tehnologie noua si randament/ 91

2.5.  Noutati privind marirea capacitatii de stocare a energiei/93

3.     Masuratori si observatii efectuate de autor / 98 

3.1.  Panouri fotovoltaice. Studii, masuratori, teste efectuate de autor pe instalatii componente de sistem si concluzii rezultate/98

        3.1.1.  Determinarea calitatii dupa performantele realizate/ 98

           3.1.2.  Dependenta curentului/99

        3.1.3.  Obtinerea eficientei maxime /101

        3.1.4.  Compatibilitatea componentelor sistemului/102

        3.1.5.  Functia de izolare, modalitate de crestere a eficientei /103

3.2. Panouri termice cu tevi/ 105

       3.2.1.  Descrierea instalatiei folosite/106

        3.2.2. Masuratori in functie de regimul de consum/ 106

3.3. Valabilitatea si corectitudinea observatiilor si masuratorilor efectuate/110

3.4. Costuri de producere a energiei/ 111

3.5. Recuperarea costului investitiei/112

3.6. Instructiuni de exploatare, intretinere si reparare a instalatiilor solare si panouri termice cu tevi/115

        3.6.1.   Instalatii solare fotovoltaice/115

        3.6.2.   Panouri termice cu tevi /118

3.7. Materiale utilizate pentru executia instalatiilor de conversie producere energie electrica si/sau termica din sursa solara/120

4.      Determinarea potentialului energetic solar local /123 

4.1. Generalitati/ 123

4.2.  Determinarea potentialului energetic solar in Romania/ 128

4.3.  Incalzirea globala realitate sau pacaleala?/132

5.     Particularitati constructive ale casei alimentata cu energie de la Soare/ 134 

5.1.  Detalii constructive /134

5.2.  Recomandari practice pentru executia unei locuinte/135

5.3.  Conceptul de locuinta “pasiva” din punct de vedere energetic/137 

5.4.  Avantaje ale productiei individuale de energie/138

5.5.  Modalitati de economisire a terenurilor agricole/140

6.     Alte domenii de utilizare a energiei solare /144

 

6.1.  Aparate de zbor/ 144

        6.1.1.   HB-SIA sau Solar Impulse - Date tehnice si istorice/145

           6.1.2.   Schema de conceptie proprie de producere a energiei electrice pentru aparate de zbor/ 147

           6.1.3.   Alte proiecte de aparate de zbor/148

           6.1.4.   Balonul solar/149

6.2.     Aparate de navigatie pe apa/151

6.3.     Automobile terestre/ 152

           6.3.1. De ce este necesara schimbarea tipului de alimentare? /156

6.4.     Trenuri cu tractiune electrica alimentate cu energie solara/ 158

6.5.     Iluminat ornamental din parcuri si gradini/158

6.6.     Iluminat stradal/159

           6.6.1.   Varianta 1/ 160

           6.6.2.   Comanda automata a functionarii corpului de iluminat/161

           6.6.3.   Avantajele variantei prezentate/162

           6.6.4.   Varianta 2/ 163

           6.6.5.   Varianta 3/ 165

           6.6.6.   Semnalizarea semnelor de circulatie in timpul noptii/166

6.7.     Incalzirea pasiva a cladirilor/167

           6.7.1.   Incalzirea pasiva a cladirilor/168

           6.7.2.   Incalzirea cu aer cald a cladirilor/170

           6.7.3.  Incalzire solara cu apa./172

6.8.     Alimentarea cu energie electrica si apa in locuri isolate/177

6.9.     Masini de gatit si cuptoare solare/178

6.10. Purificarea apei potabile/179

6.11. Energia solara folosita in razboi/179

6.12.  Incarcarea acumulatorilor diferitelor dispozitive mobile/180

6.13. Masdar – primul oras din lume in intregime ecologic/ 182

6.14. Reducerea poluarii/ 184 

6.15. Planificari, finantari si investitii pentru energie verde, prezent si viitor/185

6.16.  Aeroportul “verde”/188

7.     Captarea si producerea energiei din intuneric /192

 

7.1.   Existenta energiei in orice spatiu/192

7.2.   Captarea energiei/194

7.3.   Fotosinteza/ 198

7.4.   Poluarea aerului si fotosinteza/ 200

7.5.   Radiatia solara in orase / 201

7.6.   Procese cheie ale fotosintezei simulate la nivel cuantic/ 202

Anexe / 205

 

Bibliografie /208

 

Cuvânt înainte ENERGIA SOLARĂ. Ghid de captare si conversie a energiei solare pentru utilizare

Cartea de fata este impartita in 8 capitole. Capitolul intai prezinta date despre Soare ca cea mai importanta sursa energetica a Pamantului, sursa care asigura existenta vietii pe Pamant. Tot in acest capitol sunt tratate caracteristicile razelor solare, a undelor electromagnetice care poarta energia transmisa de Soare pe Pamant,  fenomenele care se petrec in Soare, ciclul solar si exploziile solare, balanta energetica a energiei totale emisa de Soare care devine utila necesitatilor umane, particularitati ale energiei solare.

Capitolul doi prezinta cele doua tipuri mari de instalatii de captare si conversie a energiei solare: instalatii care produc direct energie electrica si instalatii care produc energie termica. Tot aici sunt prezentate componentele instalatiei de producere a energiei electrice cu panouri echipate cu celule fotovoltaice, dimensionarea componentelor instalatiei, instructiuni de montare si date tehnice a componentelor instalatiei. Alte tipuri de instalatii de captare a energiei solare sunt prezentate. Prezentarea continua cu instructiuni de exploatare, intretinere si reparare a instalatiilor solare, fotovoltaice si panouri termice cu tevi. Noutati privind marirea capacitatii de stocare a energiei sunt prezentate la sfarsitul acestui capitol.

Capitolul trei prezinta masuratori si observatii efectuate de autor pe panouri fotovoltaice de diferite puteri, valabilitatea acestora si corectitudinea lor. Studii, masuratori, teste efectuate de autor pe instalatii componente de sistem de producere energie electrica si concluzii rezultate sunt descrise. Aceleasi informatii sunt furnizate pentru panourile termice de producere a apei calde. Dependenta productiei de energie este influentata de factorii prezentati. Costuri de producere a energiei cu panouri solare sunt analizate. Sunt  stabilite perioadele de recuperare a costului investitiei

Capitolul patru prezinta modul de determinare a potentialului energetic solar local si determinarea potentialului energetic solar pentru intreg teritoriul Romaniei. Incalzirea globala realitate sau pacaleala, este o intrebare la care nu s-a dat un raspuns deocamdata.

Capitolul cinci prezinta particularitati constructive ale casei alimentate cu energie de la Soare,  detalii constructive si avantaje ale productiei individuale de energie comparativ cu producerea, transportul si distributia centralizata de energie. Sunt prezentate modalitati de economisire a terenurilor agricole prin amplasare panourilor in zone disponibile, neincluse in circuitul agricol de productie.

Capitolul  sase prezinta alte modalitati si scopuri de utilizare a energiei solare utile activitatilor omului, printre care: transporturi, gatit, incalzit, incarcarea acumulatorilor dispozitivelor mobile, purificarea apei potabile, etc. Am prezentat mai sus aplicatii practice care utilizeaza energia solara transformata in energie care satisface utilitati care deservesc de la cerintele unui singur om, de la banalul incarcator al unui telefon mobil la necesarul de consum al intregii populatii a globului. Prin aceasta am vrut sa arat ca avem suficiente resurse energetice nepoluante, regenerabile, gratuite, puse la dispozitie de natura. Atunci de ce sa poluam inutil mediul inconjurator in care ne desfasuram intreaga viata? Inginerii si tehnicienii au dat solutia. Politicienii nu vor sa o accepte sa fie pusa in practica din cauza unor interese meschine care sunt mai presus decat viata si sanatatea populatiei intregii planete. Pentru politicieni conceptul de dezvoltare durabila este prea abstract si ideal pentru a fi transformat in realitate.

Capitolul sapte prezinta preocupari actuale ale cercetatorilor de captarea si producere a energiei din intuneric.

Despre autor

Victor Emil Lucian

Autorul este nascut la Arad unde a terminat liceul teoretic.
Studiile superioare le-a facut la Universitatea Politehnica din Timisoara, la Facultatea de Electrotehnica.
A lucrat pe santierele energetice, in perioada anilor 1969 – 1989, la centralele termoelectrice de la Rovinari, Turceni, Paroseni, t– Craiova, Arad, Anina, Mintia – Deva, hidrocentralele Tismana, Valea Mare, centrala Nucleara de la Cernavoda, ocupand funcţii de la simplu inginer de montaj si puneri in functiune a instalatiilor, la director de santier si inspector. Cu experienta practica acumulata, dupa 1989, a depus apoi o activitate de initiere, realizare si conducere a programelor de modernizare a sistemului energetic de producere, transport si distributie a energiei electrice, programe finantate cu ajutorul organismelor internationale ca Banca Mondiala si Banca Europeana pentru Reconstructie si Dezvoltare. In perioada 1996 - 2004, a prestat munca de consultant pe probleme de energie al firmelor Lahmayer si Parsons & Co, etc.
A efectuat studii de fezabilitate si proiecte tehnice la centralele Govora, Brazi, Bacau, Timisoara, Iasi, Combinatul petrochimic Midia – Navodari, privind sistemele de termoficare urbana, alimentarea mai eficiena a consumatorilor industriali tehnologici, reducerea consumului propriu intern de energie electrica si termica.
A facut studii de specialitate privind energiile regenerabile in Franta, Marea Britanie, Statele Unite ale Americii, studii organizate de Banca Mondiala sau firme interesate.
Este autorul mai multor carti care trateaza captarea si conversia energiilor regenerabile nepoluante pentru satisfacerea necesarului de energie al oamenilor, in special in conditii de izolare, unde nu exista retea centralizata de energie electrica.

Te-ar mai putea interesa şi..

Operational  decision support in the presence of uncertainties - Water distribution systems

Operational decision sup..

Stiinte tehnice

1740 RON Detalii

Analyse des jets lobes en vue de leur integration dans les unites terminales de diffusion d air

Analyse des jets lobes en..

Stiinte tehnice

2504 RON Detalii

Descărcări electrice în gaze şi vapori

Descărcări electrice î..

Stiinte tehnice

000 RON Detalii


MARINE BOILER SYSTEM

MARINE BOILER SYSTEM..

Stiinte tehnice

000 RON Detalii

Elektrotechnik - Aufgabensammlung - Zweite auflage

Elektrotechnik - Aufgaben..

Stiinte tehnice

000 RON Detalii

Condiţia fizică şi bio-profesiograma inginerului petrolist

Condiţia fizică şi bio..

Stiinte tehnice

000 RON Detalii

Promoţii

CONTABILITATEA INSTITUTIILOR PUBLICE comentata, actualizata si simplificata

CONTABILITATEA INSTITUTII..

Economie generala

5200 RON Detalii 57.8 RON

Filosofie, credinta si drept

Filosofie, credinta si dr..

Drept

4500 RON Detalii 60 RON

Contabilitatea in partida dubla si legislatia persoanelor juridice fara scop patrimonial, simplificata si actualizata

Contabilitatea in partida..

Contabilitate

5200 RON Detalii 57.8 RON

Recomandările editurii

Citatul zilei

Preceptele dreptului sunt: sa traiesti cinstit, sa nu vatami altuia, sa dai fiecaruia ce i se cuvine

Iustinian

Personalităţi

Grigore Alexandrescu Grigore Alexandrescu Grigore Alexandrescu a fost un poet si fabulist român. A debutat cu poezii publica ... citeşte mai mult →

Interviuri

 BEDROS HORASANGIAN BEDROS HORASANGIAN       Bedros Horasangian (n. 18 noiem­brie 1947, Bucuresti) este un scriit ... citeşte mai mult →