Cuprins
- CAPITOLUL 1. ENERGIA FOTOVOLTAICA .4
- 1.1 Evoluție și energie 4
- 1.2. Energia solară .6
- 1.2.1 Radiația solara pe glob ..7
- 1.2.2 Radiația solară în România . 11
- 1.3.1 Conversia fotoelectrică a energiei .. 13
- 1.3.2 Efectul fotoelectric intern ... 14
- 1.3.3 Efectul Dember ... 15
- 1.3.4 Efectul fotovoltaic ... 17
- 1.3.5 Conducția în semiconductoare ... 18
- 1.3.6 Analiza și funcționarea jonctiunii p-n 24
- 1.4 Celula fotovoltaică . 26
- 1.4.1 Tipuri de celule .. 29
- 1.4.2 Caracteristica externă a celulei fotovoltaice . 31
- 1.4.3 Modulul fotovlotaic . 35
- CAPITOLUL 2. SISTEME FOTOVOLTAICE 38
- 2.1 Panourile fotovlotaice . 38
- 2.1.1 Eficiența panourilor fotovoltaice . 38
- 2.1.2 Expunerea optima la radiația solară 40
- 2.1.3 Eficiența conversiei radiației solare în energie electrică .. 42
- 2.1.4 Calculul parametrilor electrici al panourilor solare 43
- 2.2 Urmărirea punctului de putere maximă - MPPT ... 45
- 2.2.1 Tipuri de algoritmi MPPT 48
- CAPITOLUL 3. SISTEME DE ANTRENARE CONECTATE LA PANOUL FOTOVOLTAIC .. 50
- 3.1 Motorul de curent continuu fară perii (BLDC) .. 50
- 3.1.1 Senzorii Hall 51
- 3.1.2 Controlul prin PWM al motorului BLDC 52
- 3.1.3 Pompe centrifuge . 54
- CAPITOLUL 4 Simularea unei pompe centrifuge alimentată de la panouri fotovoltaice 57
- 4.1 Programul MATLAB/Simulink .. 57
- 4.2 Alegerea sistemului fotovoltaic .. 59
- SISTEM DE POMPARE AL APAEI ALIMENTAT DE PANOURI FOTOVOLTAICE
- 4.3 Convertorul ridicător de tensiune (boost) ... 64
- 4.4 Controlerul MPPT . 66
- 4.5 Motorul BLDC 67
- 4.6 Sistemul hidraulic ... 70
- Concluzii generale . 73
- Bibliografie ... 75
Extras din licență
Memoriu justificativ:
Această lucrare se concentrează pe alimentarea de la panouri fotovoltaice a unui sistem de pompare al apei alcătuit dintr-un motor de curent continuu fară perii (BLDC) și o pompă centrifugă simulând un model schematic implementat în programul MATLBA/Simulink.
Sistemul fotovoltaic este proiectat pentru a valorifica energia solară prin intermediul celulelor fotovoltaice. Pentru că energia solară este regenerabilă, există din abundență și este prezentă peste tot am considerat că este eficient folosirea acestia ca sursă de energie pentru alimentarea sistemului de pompare.
Pentru pornirea lină a motorului am ales să folosesc algoritmul P&O (perturbă și observă) pentru gasirea punctului de maxima putere al sistemului fotovoltaic, iar pentru a extrage maximul de putere din sistem am folosit un convertor ridicator de tensiune.
Functionarea sitemului poate reprezenta o modernizare a agriculturii prin îmbunatățirea sistemelor de irigatie folosind surse de energie regenerabile în detrimentul generatoarelor pe combustibili fosili.
Scopul modelului schematic este de a vedea dacă puterea electrică oferită de către sistemul fotovoltaic este suficientă pentru antrenarea motorul conectat la popa centrifugă, iar debitul generat de popă este asemănător cu cel din fisa tehnică a pompei.
Din considerente tehnice și financiare, acest proiect reprezintă doar un model matematic și o simulare a intregului circuit. Acesta poate fi implementat la scară reală însă costurile de achizite a materialelor vor fi ridicate, aproximez o recuperare a investitiei în următori 2 ani de la pornire.
CAPITOLUL 1. ENERGIA FOTOVOLTAICA
1.1 Evoluție și energie
În 1831, Faraday arată după o serie de experimentări că electricitatea se obține prin inducție, prin frecare, pe cale chimică sau termoelectrică, și mai târziu descoperă principiul cuștii Faraday. În anul 1832 constructorul francez de instrumente electrice Antoine-Hippolyte Pixii, a realizat prima mașina magneto-electrică, fiind vorba de un generator de curent continuu cu magneți permanenți. [1]
Mai târziu în anul 1859, fizicianul italian Antonio Pacinotti, a realizat prima mașină electrică de curent continuu cu indusul având înfășurarea în inel, crestături și colector. Importante contribuții la dezvoltarea generatorului de curent continuu au avut și electrotehnicianul belgian Gramme, precum și inginerul și industriașul german Siemens, acesta fiind și cel care a experimentat în anul 1879 la Berlin prima linie de tramvai. Existența generatoarelor de curent continuu au impulsionat cercetările din domeniul iluminatului electric, rezultând astfel lampa electrică cu filament de cărbune, aparate pentru conectare, măsurare și protecție, toate acestea invenții ale lui Edison. Tot sub conducerea lui, în anul 1882, la New York, s-a construit prima centrală electrică din lume, cu ajutorul căreia sa realizat iluminatul stradal. Însă curentul continuu utilizat de Edison, nu era potrivit transportului la mare distantă. [1]
Figura 1 Temperaturi globale intre anii 1975 - 2010
Descoperirea utilității curentului electric a dus la un boom economico-industrial, un impuls puternic pentru om, determinând o accelerare puternică în evoluția omului. În ultimul secol au apărut sute de invenții pe bază electrică care au schimbat complet modul de viață a omului.
Marea parte a centralelor electrice sunt din păcate pe bază termică. Mai exact, arderi care produc în principal dioxid de carbon și alți poluanți. Principalul dăunător este momentan dioxidul, care a determinat în ultimii ani, cea mai mare problemă a omeniei, chiar dacă marea majoritate a oamenilor nu conștientizează asta.
Problema constă în încălzirea globală datorită efectului de seră. Încălzirea globală are efecte profunde în cela mai diferite domenii. Ea determină ridicarea nivelului mării, extreme climatice, topirea ghețarilor, extincția a numeroase specii și schimbări privind sănătatea oamenilor.
Împotriva efectelor încălzirii globale se duce o luptă insuficient de intensă, al cărei aspect central este ratificarea de către guverne a Protocolului de la Kyoto privind reducerea emisiei poluanților care Influențează viteza încălzirii. Datorită oamenilor de știință cu spirit ecologist, care au trăit și trăiesc cu frica că familiile lor vor avea de suferit datorită acestui fenomen, s-a căutat metode de generare a energiei electrice și de propulsare a mijloacelor de transport fără a se produce cantități imense de poluanți.
S-au încercat multe metode, multe sunt folosite, multe nu. Ce-a mai încercată și nereușită variantă este dezvoltarea unui principiu de perpetuum-mobile, care în definiție este un dispozitiv care își menține o mișcare ciclică permanentă încălcând legile de conservare acceptate, sau încălcând ireversibilitatea fenomenelor din natură, ireversibilitate de asemenea acceptată. există diverse perpetuum-mobile, numai că sunt dispozitive care nu funcționează:roata dezechilibrată, planuri înclinate, cupa lui Boyle, etc.
Bibliografie
[1] De la energie solară la energie electrică, Energii neconvenționale, Man Daniel Marius,
2009
[3] Revista Tehnica Instalațiilor nr. 5/2003
[6] Curs 2 Energii regenerabile - Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca
[7] Revista Tehnica Instalațiilor nr. 5/2004 - Editura Polirom
[8] Carmen L. S., Fizica Atomică (Note de curs)
[9] Mohamed AMJAHDI, Jean LEMALE Energia solara termica si fotovoltaica, Matrix
rom,Bucuresti 2012
[11] Mugur Bălan, Energii regenerabile, Ed. Tehnică Cluj Napoca, 2007
[12] Cuevas A, Russel D, Prog. In Photovoltaics, (2000)
[13] Răducu Marian, Electronică analogică, Ed. Matrix Rom, București, 2009
[14] Lefter Emilian, Surse de energie Note de curs
[15] Steven Hegedus, Antonio Luque, “Achivements and Challenges of Solar Electricity
from Photovoltaics, 2011
[17] Mănescu L.G., Sisteme Electroenergetice", Editura Universitaria, 2002.
[20] Caluianu I., Notton G., Colda I., Paoli C., „Photovoltaic module maximum power point
determination using one diode model and an artificial neural network model", Mathematical
Modelling in Civil Engineering 7 (2011), p.33-38.
[21] Teza de doctorat, 2007, conducator științific: Francois Olivie, Universite Toulouse III -
Paul Sabatier.
[22] Liu, C., Cheung, W., Cheung, R., "Advanced Algorithm for MPPT Control of
Photovoltaic Systems", Canadian Solar Buildings Conference, 20-24 August 2004,
Montreal.
[23] Tafticht T., Agbossou K., Dounbia M.L., Chériti A., „An improved maximum power
point tracking method for photovoltaic systems”, Renewable Energy 33 (2008), p. 1508-
1516.
[24] Shepard, Dennis G. (1956). Principiile Turbomachinery. Macmillan. ISBN 0-471-85546-4. LCCN 56002849.
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy
[4] https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/
[5] https://www.lpelectric.ro/ro/support/cell_solar_ro.html
[10] http://www.et.upt.ro/index.php?sublink=35&link=1&pag=2&lang=ro
16] http://free-energy-monitor.com/index.php/energy/fotovoltaice
[18] 3nanosae.org/?section=22, 3nanosae.pdf, Efectul fotovoltaic și Celule solare, pag 18-19
[19]http://facultate.regielive.ro/cursuri/energetica/surse_regenerabile-63174.html
Preview document
Conținut arhivă zip
- Sistem de pompare al apei alimentat de la panouri fotovoltaice.pdf