1. Intr Introd oduc ucer eree Energia verde este este un terme termenn care se referă referă la surse surse de energie energie regen regenera erabil bilăă și nepoluantă. Electricitatea generată din surse regenerabile devine din ce în mai disponibilă. Prin Prin aleg aleger erea ea un unor or astf astfel el de surs sursee de ener energi giee rege regene nera rabi bilă lă cons consum umat ator orii ii po pott sus sus ține ine dezvoltarea unor energii curate care vor reduce impactul asupra mediului asociat generării energ energiei iei con conven venționale ionale și vor crește indepe independe ndenn ța energe energetic tică. ă.
Energia regenerabilă se refera la forme de energie produse prin transferul energetic al energ energiei iei rezult rezultate ate din proce procese se natur naturale ale regene regenerab rabile ile.. Astfel Astfel,, energi energiaa lumini luminiii solare solare,, a vânturilor, a apelor curgătoare, curgătoare, a proceselor proceselor biologice biologice și a căldurii căldurii geotermale pot pot fi captate de către oameni utilizănd diferite procedee. Sursele de energie ne-reînnoibile includ energia nucleară nucleară precum precum și energia energia generată generată prin arderea arderea combusti combustibililo bililorr fosili, fosili, a șa cum ar fi ți țeiul, cărbu cărbunel nelee și gazele gazele naturale naturale.. Aceste Aceste resurs resursee sunt, în mod evident evident,, limitate limitate la exist existen en ța zăcămintelor respective și sunt sunt considerate ne-regenerabile. intre sursele regenerabile de energie fac parte! -
energia eoliană"
-
energia solară"
-
energia apei # energia $idraulică, energia mareelor%"
-
energia geotermică"
-
energia derivată din biomasă! biodiesel, bioetanol, biogaz.
Energia Energia eoliană eoliană este este gene genera rată tă prin prin tran transf sfer erul ul ener energi giei ei vânt vântul ului ui un unei ei turb turbin inee eoliene. eoliene.&ăntu &ănturile rile se formează formează datorită încalzirii încalzirii neun neuniform iformee a suprafe suprafeței Pământul Pământului ui de către energia radiată radiată de Soare care care a'unge la suprafața planetei noastre. Această Această încalzire variabilă variabilă a straturilor straturilor de aer aer produce produce zone de aer aer de densită densități diferite, diferite, fapt care creeaz creeazăă diferite diferite mi șcări ale aerului. Energia cinetică a vantului poate fi folosită la antrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate. (a începutul anului )**+, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de +* /0, acestea producând ceva mai mult de 12 din necesarul mondial de energie electrică.
15
esi înca o sursă relativ minoră pentru ma'oritatea țărilor, producția energiei eoliene a crescut practic de + ori între anii 1 și )**3, a'ungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ! anemarca #)2%, Spania #32%, 4ermania #52%. 6oile cerin țe în domeniul dezvoltării durabile au determinat statele lumii să î și pună problema metodelor de producere a energiei și să crească cota de energie produsa pe baza energiilor regenerabile. 7rei factori au determinat ca soluția eolienelor să devină mai competitivă! -
noile cunoștințe și dezvoltarea electronicii de putere"
-
ameliorarea performanțelor aerodinamice în conceperea turbinelor eoliene"
-
finanțarea națională pentru implementarea de noi eoliene. 8n prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile în producerea energiei
electrice este scazută. Se poate spune că poten țialul diferitelor filiere de energii regenerabile este sub-exploatat. 7otuși, ameliorarile te$nologice au favorizat instalarea de generatoare eoliene, într-un ritm permanent crescător în ultimii ani, cu o evoluție exponentială, având o rată de creștere impresionantă. 9iliera eoliană este destul de dezvoltata in Europa, deținând pozi ția de lider în topul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabilă asigura necesarul de energie electrică pentru )* milioane de locuitori. e altfel, *2 din producătorii de eoliene de medie și mare putere se află în Europa. Europa nu are decat 2 din poten țialul eolian disponibil în
lume, dar are 5*2 din puterea instalată in )**3. Ea a produs +* 70$ electricitate de origine eoliană în )**3, producția mondială fiind de 1)* 70$. Potențialul eolian te$nic disponibil in Europa este de :*** 70$ pe an.
15
;epartiția puterii eoliene pe plan mondial este reprezentată în graficul de mai 'os
9ig.1 ;epartiția puterii eoliene pe plan mondial
2. Alcătuirea unei centrale eoliene m?$% în regiune pe toată perioada anului, altitudine #o înăl țime mai mare înseamnă o viteză mai mare a vântului, datorită vâscozității reduse a vântului%, relief și temperatura #temperaturile scăzute necesită lic$ide de lubrifiere cu punct de îng$e țare scăzut, materiale mai rezistente și c$iar sisteme de încalzire a turbinei eoliene%.
În funcție de zona unde este instalată o centrală eoliana există trei tipuri de amplasări!
Pe țărm - centrale eoliene așezate la sau mai mul ți >ilometri în interiorul țărmului. Amplasarea ține cont de efectul de accelerare a unei mase de aer peste un obstacol #în acest caz țărmul%. eoarece orice eroare de amplasare poate însemna o scădere masivă a cantită ții de electricitate generată se fac studii pe perioade de cel pu țin un an pentru determinarea locației propice pentru instalarea centralelor eoliene. 15
In apropierea tarmului - centrale eoliene asezate la maxim >ilometri in interiorul tarmului sau 1* >ilometri in larg. Aceste centrale eoliene fructifica efectul de convecție al aerului datorită diferențelor de temperatură între apa și pământ. Printre probleme se numără migrația păsărilor, $abitatul acvatic, transportul și efectul vizual.
În larg - centrale eoliene plasate la peste 1* >ilometri în larg. 6u pătimesc de pe urma efectului vizual, nu generează zgomot și beneficiază de o viteza medie a vântului mai mare. Printre dezavanta'e se numară c$eltuielile mai mari de construire, amplasare, mentenanța #în special cele plasate în apa sărată, care are un efect puternic coroziv%. acă distan țele fa ță de țărm sunt suficient de mari, centralele eoliene plasate în larg pot fi conectate direct la o
instalație de curent de înaltă tensiune. @ centrală eoliana este compusă din mai multe elemente care asigură func ționarea corespunzatoare a acesteia.
Elementele componente ale unei centrale eoliene sunt! -
7urnul
- 6acela #cu elementele din interior% -
utucul rotorului
-
Paletele turbinei
-
Sistemul de pivotare
-
Bnvertorul
-
7ransformatorul
Turnul este cel care sus ține turbina eoliană și nacela , împreună cu celelalte elemente mecanice, generatorul electric, sistemul de virare. 8n trecut aceste turnuri aveau între )* și :* de metri, acum a'ungând până la 1)*-1* de metri. Pentru turbine medii și mari
turnul este pu țin mai mare decât diametrul rotorului. 7urbinele mici sunt montate în general în vârful turnului la înalțimea de câteva diametre de rotor. 8n alt caz ele ar avea
15
de suferit datorită condițiilor slabe de vânt care le întâlnim la nivelul solului. Cn exemplu de turn eolian este prezentat în fig. ).
9ig.) 7urn eolian
7urnurile sunt fabricate din beton sau din o țel, ambele variante fiind folosite. Acestea se montează cu a'utorul unor macarale de dimensiuni mari. Acestea sunt montate pe
fundația aferentă. 8n interiorul acestuia se află scările de acces spre nacela și re țeaua de distribuție a energiei electrice produse de turbina eoliană. Cn model de fundație a turnului este prezentat in figura de mai 'os #).1%.
9ig. ).1 9undația unui turn de turbină eoliană
Nacela reprezintă carcasa în care sunt aflate elementele componente ale turbinei. Aceasta este amplastă în vârful turnului. 6acela are rolul de a prote'a componentele turbinei
15
eoliene, care se montează în interiorul acesteia și anume! arborele principal, multiplicatorul de turație, dispozitivul de frânare, arborele de turație ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric și sistemul de pivotare. 8n fig ).) este prezentată o nacelă a unei turbine eoliene de ) /0.
fig ).) 6acelă unei turbine eoliene
utucul rotorului are rolul de a permite montarea paletelor turbinei și este montat pe arborele principal al turbinei eoliene. Paletele turbinei sunt fixe în raport cu butucul rotorului.
9ig.). utucul rotorului
Paletele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene și împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei.
15
aceleași te$nologii utilizate și în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistența mecanică, flexibilitate, elasticitate și greutate redusă. Cneori se utilizează la construcția paletelor și materiale metalice sau c$iar lemnul. Bn figura ). sunt prezentate două palete ale unor turbine de mari dimensiuni.
9ig ).. Paletele unor turbine de mari dimensiuni
!i"temul de pivotare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei după direcția vântului.
9ig. ).:. /otorul sistemului de pivotare și elementul de transmisie al sistemului de pivotare
Invertorul este un dispozitiv care face conversia curentului continuu #<% în curent alternativ#A<% asigurând calitatea frecvenței de :* de Dz , pentru alimentarea consumatorilor sau pentru distribuirea energiei către transformatorul de tensiune.
15
Tran"formatorul are rolul de a modifica tensiunea primită de la invertor #'oasă tensiune% într-o valoare ridicată pentru distribuirea acesteia în rețele de medie #)* >&% sau înaltă tensiune #11* >&%. 8n fig ).5 este prezentat un transformator de medie tensiune )*>&?*, >&.
9ig ).5 7ransformator de medie tensiune )* >&?*, >&
#. !trategii de mentenanță $n cadrul centralelor eoliene
%entenanța se definește ca ansamblul tuturor ac țiunilor te$nice și organizatorice, care sunt asociate și efectuate utila'elor, ec$ipamentelor, în scopul îndeplinirii de către acestea a funcțiilor specifice.
%entenabilitatea reprezintă capacitatea unei instalații # și a componentelor acesteia% de a-și păstra starea te$nică sau de a reveni, în condi ții de utilizare date, la starea te$nică în care să poată îndeplini o cerință funcțională. /entenabilitatea este egală cu probabilitatea ca un sistem #sau element% sa fie repus în funcțiune într-un anumit interval de timp. Sc$imbarile ma'ore din cadrul economiei și societății românești au determinat scăderea consumului de energie electrică în acela și timp cu cre șterea numărului abona ților și a pretențiilor acestora. Prin dezvoltarea automatizărilor, continuitatea alimentării cu energie
15
electrică depinde tot mai mult de ec$ipamente. Actuala con'uctura impune o aten ție sporită asupra rentabilității noilor investiții din domeniul instalațiilor electroenergetice. Se poate afirma ca un obiectiv energetică trebuie să satisfacă cererile de putere ale consumatorilor săi, pe întreaga durată, la standardele de performanță impuse și în condiții de eficiență economică. Avariile care conduc la scoaterea din func țiune a unui obiectiv energetic pot avea consecințe dezastruoase și?sau foarte costisitoare și determină cre șterea costului final al energiei electrică din mai multe cauze, cele mai importante fiind!
ieșirea din funcțiune a stației electrice și intreruperea continuității în alimentare cu energie electrică a consumatorilor"
investigația, intervenția ec$ipelor de mentenanța și înlăturarea defectului"
neîncadrarea parametrilor energiei electrice livrate în standardul de calitate"
apariția unor costuri indirecte, determinate de!
-
nerespectarea c$eltuielilor planificate"
-
fluctuții nepermise în costul final al energiei electrice"
-
c$eltuieli suplimentare pentru plata daunelor de neasigurare a continuită ții în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor.
@biectivele principale ale serviciului de mentenanță în cadrul instala țiilor de producere, transport și distributie a energiei electrice sunt! •
prevenirea producerii avariilor și mentâținerea în condiții de funcționare
așteptate a ansamblului instalațiilor, construcțiilor și ec$ipamentului aferent, un timp cât mai îndelungat" •
mărirea gradului de disponibilitate a sistemului energetic și a subsistemelor
sale, inclusiv a ec$ipamentelor componente ale acestora, prin realizarea doar a lucrărilor strict necesare" •
prelungirea duratei de funcționare a instalațiilor prin!
15
-
creșterea calității lucrărilor"
-
asumarea răspunderii personalului angrenat în aceasta activitate, prin
individualizarea sarcinilor legate de analiza stării te$nice a ec$ipamentelor, aparatelor și materialelor, stabilirea lucrărilor necesare, a programării și executării acestora" -
creșterea eficienței economice.
&elația dintre mentenanța și co"tul ciclului de viața al ec'ipamentelor Profitabilitatea pe termen lung a stațiilor electrice trebuie realizată în contextul adoptării unor măsuri pentru creșterea calitătii energiei, diminuarea daunelor de necontinuitate în alimentare și a controlului asupra nivelului de risc. Aceasta este puternic influențată de costul ciclului de viață al ec$ipamentelor. 8n general sunt șase componente care alcătuiesc
costul ciclului de viaț ă
al unui
ec$ipament, și anume! •
c$eltuieli de proiectare"
•
c$eltuieli de fabricație"
•
c$eltuieli de transport"
•
c$eltuieli de instalare? punere în funcțiune"
•
c$eltuieli de exploatare"
•
c$eltuieli de mentenanța? reparare. &alorea oricareia dintre c$eltuielile enumerate este variabilă. 8ncă
din faza de
proiectare, este necesar să se prevadă! -
accesul ușor la diferite locuri de intervenție"
-
posibilitatea și usurința de montare și demontare a diferitelor elemente
componente ale instalațiilor" -
posibilitatea de măsurare și accesul ușor la punctele de măsurare"
15
-
elaborarea unor instrucțiuni precise pentru defecțiunile previzibile.
Acțiunile de mentenanța și diagnoza pot fi simulate în laborator, pe prototip sau pe model pentru a se putea garanta mentenabilitatea. Printre problemele care trebuie să-și găsească solu ționarea, cu prile'ul studiilor pe model sau prototip, cele mai importante se referă la! -
asigurarea accesibilității, adică a acelei proprietăți a unui sistem #produs
complex%, care se referă
la posibilitatea de montare? demontare a oricărui elemente
component și măsurarea direct pe ec$ipament a unor mărimi fizice, în condiții de timp și efort minim #pentru aceasta, se prevede acces direct sau se fac construc ții modularizate%" -
determinarea defecțiunilor tipice care pot avea loc, modul și mi'loacele de
înlaturare rapidă a acestora" -
asigurarea unui timp minimal de remediere a oricărei defecțiuni.
8n dezvoltarea sa, activitatea de mentenanță a cunoscut mai multe faze, evoluând în același timp cu mărirea complexității ec$ipamentelor electrice și a exigentelor utilizatorilor. 8n zilele noastre, fiabilitatea alimentării cu energie electrică este influențată de tipul strategiei de mentenanță aplicată.
mentenanța destinată refacerii ec$ipamentului în urma producerii avariei!
mentenanța corectivă -
mentenanța destinată preîntâmpinării producerii avariei
-
mentenanța preventivă
-
mentenața predictivă #analiza vibratiilor%.
#.1 %entenanța corectivă
15
/entenanța corectivă este un concept care are la baza interven ția asupra ec$ipamentului dupa ce acesta s-a defectat #ex! reparație, sc$imbarea par țială sau totală a ec$ipamentului defect%. 8n cazul mentenanței corective, spre deosebire de cea reactivă, activitatea se focalizează pe sarcini planificate la intervale regulate de timp prin care să se asigure menținerea în stare de funcționare la parametri optimi a mașinilor?sistemelor critice. Eficiența programului de mentenanța se 'udecă în func ție de costul ciclului de via ță a mașinilor?sistemelor critice și nu în funcție de cât de repede este repus în funcțiune. Astfel, principalul obiectiv al mentenanței corective este acela de a elimina întreruperile în funcționare, deviațiile de la condițiile optime de funcționare și intervențiile nenecesare. Aceasta presupune repara ții corecte și complete ale problemelor înca din faza incipientă, pe baza unui program de interven ții bine stabilit, implementat de oameni pregăti ți în acest scop, reparațiile fiind verificate înainte de a pune ma șina?sistemul din nou în funcțiune. Problemele incipiente nu se restrâng numai la probleme electrice sau mecanice. 7oate deviațiile de la condițiile optime de funcționare, de exemplu randament, capacitate de producție sau calitatea produselor, sunt corectate imediat ce sunt detectate.
Avanta(ele mentenanței corective) -
valorea stocului de piese de sc$imb poate fi destul de redusă"
-
nu este necesară monitorizarea utila'ului"
-
intervenția nu necesită programare"
-
gradul de utilizare a parților componente ale instalațiilor este maxim"
-
întreținerea este ieftină.
*ezavanta(ele mentenanței corective) -
nu există o programare a timpului de lucru a personalului care se ocupă de
mentenanța" -
nu există resurse #bani,timp% alocate"
15
-
ec$ipa de întreținere da impresia de ineficiență"
-
nu există buget pentru parțile componente avariate"
-
timpul de așteptare până la livrarea pieselor de sc$imb poate fi mare"
-
adeseori, se întrerupe funcționarea instalației.
9ocalizarea numai pe costurile de producție este acum un concept în sc$imbare. /a'oritatea companiilor caută cai de reducere a costurilor mentenanței, dar mergând numai pe ideea intervenției asupra ec$ipamentului în momentul în care acesta s-a defectat, nu se poate controla, prevedea apariția defectelor și nici nu se pot găsi modalită ți de reducere a costurilor de intreținere.
#.2. %entenanța preventivă /entenanța preventivă este un concept care are la baza o ac țiune preventivă executată la intervale predeterminate, recomandate de către firma constructoare a ec$ipamentului sau rezultate din experiența de exploatare și care vizează prevenirea defectării unor elemente componente ale instalațiilor sau reducerea probabiliății de evoluție în timp a unor defecțiuni. /entenanța preventivă este cunoscută în te$nica de specialitate și sub denumirea de mentenanță bazata pe timp, mentenanța sistematică sau mentenan ța programată. Activită țile de asigurare a mentenan ței sunt gestionate in timp. 9igura .) prezinta rata de apari ție a unui defect în funcție de timpul de funcționare. Astfel, o mașină noua are sanse mari să se defecteze în prima saptamână de la punerea în func țiune datorită unor probleme legate de instalare. upa aceasta perioada probabilitatea de apari ție a unui defect este relativ redusă pentru o perioadă lungă de timp. upa aceasta perioadă, numită ciclu de via ță, probabilitatea defectării crește rapid cu timpul scurs. /anagementul mentenanței preventive ea sau trebuie sa ia în considerare aceasta statistică în planificarea lucrărilor de repara ții și întreținere.
15
9ig..) ;eprezentarea statistică a apariției defectelor la o mașina?ec$ipament?sistem.
Bmplementarea mentenanței preventive la momentul actual variază într-o gamă largă. Anumite programe sunt extrem de limitate și constau numai în lubrificare și a'ustări minore. Cn program real și eficient de mentenanța preventivă presupune planificarea repara țiilor, lubrificării, a'ustarilor, recondiționării pentru toate ec$ipamentele?mașinile?subsisteme din cadrul unui sistem industrial. 6umitorul comun al acestor intervenții este programarea corectă în timp funcție de statistică prezentată mai sus.
Avanta(ele mentenanței preventive) -
este o activitate repetitivă"
-
este ușor de programat și executat"
-
necesită un control redus al ec$ipei de lucru și a ec$ipamentelor"
-
eficiența activității de întrțtinere este ridicată"
-
pregătirea teoretică pentru ec$ipa de mentenanță este usor de organizat"
-
planificarea bugetului este clară, simplu de realizat"
-
transportul și distribuția energiei electrice și activitățile de întreținere se
desfasoară conform normelor de protecție a muncii.
*ezavanta(ele mentenanței preventive) -
activitatea repetitivă poate deveni obositoare, plictɩsitoare"
15
-
bugetul alocat pentru piesele de sc$imb este important"
-
stocul de piese este mare.
/entenanța preventivă predefinește intervale de timp bazate pe un feedbac> empiric, în care componentele sunt sc$imbate după o perioadă specificată de utilizare și a fost practicată ca o strategie uzuală de intre ținere în sistemul energetic mul ți ani. Acest mod de abordare, în general vorbind, a produs rezultate satisfăcătoare.
#.# %entenanța predictivă /entenanța predictivă este un concept care are la baza utilizarea unor aparate de masura capabile sa monitorizeze starea ec$ipamentului, aceasta putând fi determinată direct în funcținoare, într-un anume interval de timp.
acțiunilor care se impun pentru eliminarea deficiențelor constatate"
-
urgenței de executare a lucrărilor.
Pentru o parte din operatorii umani mentenanța predictivă se reduce la monitorizarea vibraiilor mașinilor rotative în vederea detectării defectelor incipiente și a prevenirii întreruperii funcționării. Pentru alții, aceasta se referă la monitorizarea cu camere de termoviziune a contactelor electrice, motoarelor sau altor ec$ipamente electrice, pentru a detecta problemele apărute.
15
vederea
eficientizării politicii de mentenanța trebuie avute în vedere câteva elemente, și anume! modul de abordare, de la cel mai înalt nivel, până la locul de muncă, pe de o parte, dar și diferența între dezvoltarea politicii de mentenanța pentru firme mari, mi'locii sau mici pe de alta parte, respectiv utilizarea corectă a te$nicilor de mentenanță.
15
