Introducere Energia solarã reprezintã una din potenţialele viitoare surse de energie, folositã fie la înlocuirea definitivã a surselor convenţionale de energie cum ar fi: cãrbune, petrol, gaze naturale etc, fie la folosirea ei ca alternativã la utilizarea surselor de energie convenţionale mai ales pe timpul verii, cea de a doua utilizare fiind în momentul de faţã cea mai raspânditã utilizare din întreaga lume. Poate cel mai evident avantaj, în vederea utilizãrii acesteia, pe care îl are, este acela de a nu produce poluarea mediului înconjurãtor, deci este o sursã de energie curatã; un alt avantaj al energiei solare este faptul cã sursa de energie pe care se bazeazã întrega tehnologie este gratuitã.[1] Utilizarea energiei solare apare din timpurile istoriei ca prezentã în viaţa oamenilor sub diferi diferite te forme: forme: armã, armã, curioz curioziot iotate ate,, utiliz utilizare are efecti efectivã; vã; astfel astfel în secol secolul ul al III-le III-leaa î.H., î.H., matematicianul grec Arhimede (287 - 212 î.H.) a apãrat cetatea Siracuza (Sicilia) de atacuri, cu ajutorul unor oglinzi uriaşe care orientau fasciculele de luminã focalizatã spre navele inamice, incendiindu-le.[2]
Figura.1 [2]
în 1767, apare şi termenul de energie termosola solarã rã,, când când om omul ul de ştii ştiinţ nţãã elev eleveţ eţia iann Horac oracee de Saus Saussu sure re a inve invent ntat at "cut "cutia ia fierbinte", în fapt cel dintâi colector solar iar în 1830 830 astro strollogul ogul Sir John Hershe rshell utilizeazã "cutia fierbinte" pentru a gãti în timpul unei expediţii în sudul Africii ori în anul 1891 când are loc patentarea primului sistem comercial de încãlzire a apei de cãtre Clarence Kemp.[2]
Dint Dintre re toat toatee surse sursele le de ener energi giee care care intr intrãã în cate catego gori riaa surs sursee ecol ecolog ogic icee şi regenerabile cum ar fi: energia eolianã, energia geotermalã, energia mareelor; energia solarã se remarcã prin instalaţiile simple şi cu costuri reduse ale acestora la nivelul unor temperaturi în jur de 100°C, temperaturã folositã pentru încãlzirea apei cu peste 40 grade
peste temperatura mediului ambiant, instalaţii folosite la încãlzirea apei menajere sau a clãdirilor. De aceea, este deosebit de atractivã ideea utilizãrii energiei solare în scopul încãlzirii locuinţelor şi se pare cã acesta va fi unul dintre cele mai largi domenii de aplicaţie a energiei solare în urmãtorul secol. Tehnologia echipamentului pentru instalaţiile solare de încãlzire a clãdirilor este deja destul de bine pusã la punct într-o serie de ţãri ca Japonia, S.U.A., Australia, Israel, Rusia, Franţa, Canada şi Germania.
Panourile solare Panourile solare sunt echipamente care permit transformarea energiei solare radiante în energie termică , adică permit, prin expunerea razelor solare pe aceste panouri, creşterea temperaturii unui fluid (în general apă), din care, la rândul său, este posibilă obţinerea energiei pentru încălzirea utilizatorilor cum ar fi , de exemplu, boilerele, etc.[3] Lumina solară este alcătuită dintr-un fascicul de unde electromagnetice, care nu au o traiectorie rectilinie în timp, dar se propagă tocmai prin „unde” de energie: aceste unde prezintă nişte “răsturnări (loviri)”, distanţa între aceste “răsturnări” se numeşte “lungimea undei” λ. Lumina soarelui, alcătuită din acest „fascicul” de unde electromagnetice, transportă o cantitate de energie E pe suprafaţa unui corp expus la soare; lungimile de undă λ caracteristice luminii solare sunt cuprinse între 0,3 şi 3. Această cantitate de energie E reprezintă radiaţia globală incidentă pe o suprafaţă orizontală , care la rândul său este constituită din radiaţia directă (care vine perpendicular de la soare) plus radiaţia difuză (care vine din toate direc ţ iile cerului, şi reprezintă radiaţia solară “deviată” de la traseul său direct şi care ajunge pe suprafaţa orizontală a corpului). [4] Suprafaţa unui corp, la rândul său, va putea: - Să absoarbă aceste radiaţii solare cu un procent α al energiei iniţiale E; - Să transmită aceste radiaţii solare cu un procent τ al energiei iniţiale E; - Să reflecte aceste radiaţii solare cu un procent ρ al energiei iniţiale E. Evident, suma radiaţiilor absorbite / transmise / reflectate trebuie să fie egală cu radiaţia incidentă originară, deci trebuie să îndeplinească relaţia : α + τ + ρ = 100%
(1)
De asemenea trebuie ţinut cont de faptul că aceşti coeficienţi α / τ / ρ sunt variabili în funcţie de caracteristicile lungimii de undă λ. Spre deosebire de panourile solare fotovoltaice, un colector solar, (captator solar , panou solar termic) este o instala ție ce captează energia solară conținută în razele solare și o transformă în energie termică. Deoarece aproape întreg spectrul radiației solare este utilizat pentru producerea de energie termică, randamentul acestor colectoare este ridicat fiind în jur de 60 % - 75 % raportat la energia razelor solare incidente (200 - 1000 W/m² în Europa, în funcție de latitudine, anotimp și vreme).[5] 2
Ideea utilizării efectului termic al radia ției solare este veche. Încă din antichitate Arhimede a incendiat flota romană concentrând razele solare cu ajutorul oglinzilor . În secolul al XVIII-lea naturalistul Horace-Bénédict de Saussure a construit precursorul colectorului solar de azi, o cutie simplă de lemn, cu interiorul vopsit în negru și acoperită cu sticlă. Cu acest prim colector solar s-a atins o temperatură de 87 °C. La mijlocul secolului al XIX-lea francezul Augustin Mouchot a dezvoltat colectorul lui Saussure adăugându-i oglinzi concave, iar în anul 1878 la expoziția mondială din Paris a expus o mașină cu abur acționată cu energie solară și a făcut propunere utilizării acesteia pentru generarea de electricitate.[4] Principiu de func ionare
Din punct de vedere funcțional, componenta principală a colectorului solar este elementul absorbant care transformă energia razelor solare în energie termică și o cedează unui agent termic (apă, antigel). Cu ajutorul acestui agent termic, energia este preluată de la colector și este fie stocată, fie utilizată direct (ex. apă caldă de consum). Pentru a reduce pierderile termice inevitabile, este nevoie de o izolare termică a elementului absorbant de mediul înconjurător. În func ție de tehnica utilizată în acest scop se deosebesc: • •
•
colectoare ce utilizează materiale izolatoare obi șnuite; colectoare în care izolarea termică se realizează cu ajutorul vidului dar au o tehnologie de fabrica ție costisitoare; colectoare ce se bazează pe tehnici simple și care se utilizează la încălzirea bazinelor de înot.
Figura 2.Colectoare plate[3] 3
Colector solar În principiu, un colector solar are o carcasă metalică de formă dreptunghiulară în care se află montate celelalte elemente. Printr-un geam de sticlă, razele solare cad pe o suprafa ță care absoarbe aproape întregul domeniu spectral al acestora. Energia calorică rezultată nu se pierde, colectorul fiind izolat termic în toate păr țile. Căldura de convecție spre exterior este limitată de unul sau mai multe geamuri. La colectoarele cu vacuum, aceasta este aproape în întregime eliminată. Căldura de radia ție, datorată temperaturii proprii, este de asemenea împiedicată de geamul de sticlă care este opac pentru lungimile de undă mai mari. Această căldură este reținută în interiorul colectorului, echilibrul termic conducând la o temperatură mai înaltă decât în situa ția fără geam. Acest efect este cunoscut sub numele de efect de seră. La colectoarele solare moderne se utilizează sticlă specială, cu un con ținut cât mai mic posibil de fier și cu o rezisten ță mărită la grindină și încărcare cu zăpadă. Elementul absorbant, mai ales la colectoarele cu vid, poate prezenta o selectivitate față de lungimea de undă, astfel încât, pe de o parte, să absoarbă o gamă cât mai largă de radiație solară și, pe de altă parte, să aibă o emisie cât mai redusă în domeniul de infraroșu apropiat, pentru a reduce emisia de căldură.Elementul absorbant cedează căldura agentului termic ce curge prin conductele de cupru sau aluminiu ata șate acestuia. Agentul termic transportă energia calorică la utilizator sau la un recipient de stocare. Unele instala ții solare au circuitul agentului termic deschis, ceea ce înseamnă că prin conductele colectorului circulă chiar apa necesară utilizatorului, cum este cazul în principal al instalațiilor funcționând pe principiul termosifonului. În regiunile cu pericol de îngheț mai mare, se apelează totu și de regulă la circuite separate. Circuitul primar, cel al colectorului con ține un lichid rezistent la înghe ț (antigel). Din circuitul primar căldura este transferată prin intermediul unui schimbător de căldură apei din circuitul secundar, cel al utilizatorului.[5]
4
Colectoare cu tuburi vidate
Figura.3.Colector solar cu tuburi vidate.[4]
Figura.4.Detaliu colector solar cu tuburi vidate.[4] O construcție specială prezintă colectoarele solare cu tuburi vidate. Ele se compun din tuburi paralele în spatele cărora se află reflectoare pentru concentrarea radiației solare. Tuburile vidate se compun din două tuburi de sticlă concentrice intre care este vid. Tubul din interior este înconjurat de o suprafa ță absorbantă de care este ata șat un tub de cupru prin care circulă un agent termic. Vidul dintre tuburi reduce la minimum pierderile de căldură prin convec ție și conducție, permițând obținerea de performanțe superioare (randament și temperaturi mai mari). Datorită temperaturilor mai mari instala ția de încălzire poate necesita elemente speciale pentru eliminarea pericolului supraîncălzirii. Astfel de colectoare sunt mai eficiente în zonele cu temperatură moderată, utilizarea lor în zone calde justificânduse doar în instala ții tehnice unde este nevoie de temperaturi mai mari. Un alt avantaj îl reprezintă faptul că suprafața absorbantă fiind mereu perpendiculară pe direc ția razelor solare, energia absorbită este aproape constantă în cursul zilei.[6] 5
Schema constructiva a unui colector solar
Figura.5. Schema constructiva [7] Ansamblul suprafaţă opacă alcătuit din tub (prin care curge fluidul) şi placa care conţine acest tub constituie un schimbător de căldură, energia care pătrunde în placă se transmite tubului, care la rândul său cedează energia fluidului termo – vector. Energia solară E în mod experimental are valoarea de 1,4 kW/m2, dar această valoare e valabilă pe suprafaţa externă atmosferei, trebuie luate în considerare şi pierderile date de latitudine, de anotimp şi de starea vremii, care împreună duc la diminuarea acestei energii. [7] Inclinarea colectoarelor
În ceea ce priveşte înclinaţia colectoarelor, aceasta este raportată la anotimpul de utilizare şi anume: - Utilizare pe timp de iarnă: înclinare = latitudine localitate L + 15° (se exploatează cât mai mult radiaţia solară cu soarele jos pe orizont); - Utilizare pe timp de vară: înclinare = latitudine localitate L - 15° (se exploatează cât mai mult radiaţia solară cu soarele sus pe orizont); - Utilizare continuă pe timp de vară + pe timp de iarnă: înclinare = latitudine localitate În general înclinaţia razelor solare este egală cu 60° pe timp de iarnă şi cu 30° pe timp de vară (valoare care poate fi considerată ca înclinare medie optimă).
Figura.6. Uinghiuri de inclinare a panourilor [7]
Eficienta unui panou solar 6
Eficienţa unui panou solar poate fi definită ca şi: cantitatea puterii utile luată (extrasă) de la colector faţă de puterea radiaţiei solare incidentă pe colector, în unitatea de timp:
(2) S-a observat că placa receptoare a unui colector solar absoarbe doar o parte din puterea (capacitatea) dată de radiaţia solară incidentală, aceasta din cauza: • dispersiilor de energie cauzate de reflectările suprafeţelor transparente; • dispersiilor de energie cauzate de părţile neabsorbante de energie , deoarece nu sunt lovite (pătrunse) de radiaţia solară; • dispersiilor de energie cauzate de pulberi care, depunându-se pe suprafaţa transparentă, împiedică transmisia acesteia. Puterea (capacitatea) utilă Qu ce se poate obţine de la colector, care va servi la creşterea temperaturii sistemului, nu va fi egală cu Puterea (capacitatea) absorbită Qa deoarece parţial este pierdută prin dispersiile de energie mai sus descrise; în plus va exista şi o dispersie de energie prin transmisia căldurii către exteriorul panoului (capacitate pierdută pe care o vom numi Qc). [4] În caz contrar eficienţa unui colector creşte odată cu: • creşterea puterii (capacităţii) absorbite Q a (dată de reducerea, ce se poate obţine în faza de proiect, a dispersiilor de energie de reflectare /pulbere / etc.); • creşterea puterii radiaţiei solare E (factor dependent de parametrii geografici şi climatici cum ar fi orientarea /înclinarea /etc.); • creşterea ariei colectorului (ce se poate ob ţ ine în faza de proiect); • diminuarea puterii (capacităţii) pierdute Qc (ce se poate obţine în faza de proiect) În schema următoare vom vedea că în colectorul solar MTS standard, energia solară transmisă Et (indicată cu A) poate fi de 93%, în timp ce partea de putere E 1 primită dar nereţinută (care în orice caz contribuie parţial la încălzire deoarece se reflectă în întregime) poate fi de 50/60%
Figura.7. Colector MTS standard În schimb în schema următoare, reprezentarea colectorului solar MTS TOP,absorbitorul are o putere de absorbţie mai mare, deci energia solară transmisă Et (indicata cu A) 7
poate fi de 95%, în timp ce partea de putere E1 primită dar nereţinută scade până la 5%: aceasta pentru că placa absorbantă din cupru este tratată la suprafaţă cu “TINOX”.
Figura.8. Colector MTS cu suprafata tratata Elementul absorbant
Elementul absorbant trebuie să capteze cât mai bine radiaţia solară, atât cea directă cât şi cea difuză, şi să o transforme în căldură. În acelaşi timp căldura cedată sub formă de radiaţie să fie cât se poate de mică. În termeni tehnici aceasta înseamnă că trebuie să se comporte selectiv faţă de lungimile de undă corespunzătoare celor două procese. În ţările cu climă mai caldă se întrebuinţează adeseori componente acoperite doar cu aşa numitele lacuri solare. Aceste lacuri sunt foarte rezistente la căldură şi de regulă sunt de culoare neagră pentru a avea gradul de absorbţie cel mai mare posibil pentru radiaţia solară. În acelaşi timp aceste lacuri au un nivel destul de înalt de emisie în zona de mijloc a radiaţiei infraroşii – ca urmare o parte a căldurii captate va fi emisă din nou. Pentru a reduce la minimum pierderile de energie, se va acoperi partea absorbantă cu un strat foarte selectiv. Astfel se pot obţine coeficienţi de absorbţie de 94 % în banda de 0,4 ... 0,8 µm lungime de undă şi coeficienţi de emisie de 6 % pentru lungimea de undă de 7,5 µm corespunzătoare radiaţiei proprii a materialului absorbant.[4] Una din primele acoperiri cu materiale cu absorbţie selectivă, utilizabilă în producţia în serie, a fost acoperirea cu crom. Acesta se aplică pe suprafeţele de aluminiu sau cupru prin galvanizare. Pe suprafaţa metalului apar firicele de crom care captează între ele razele de lumină, dar datorită mărimii lor reduse nu permit emiterea de lungimi de undă mai mari. O modalitate elaborată dar care însă nu a mai fost pusă în fabricaţie a avut ca bază acoperirea cu nichel.[6] Până prin anul 1977 procedeul de cromare era dominant pe piaţă. Între timp au apărut noi modalităţi de acoperire cu strat absorbant care permit obţinerea de randamente mai mari pe de o parte, şi prin renunţarea la procesele galvanice sunt mai ecologice din punct de vedere al producţiei şi reciclării pe de altă parte. Actualmente cel mai extins procedeu este cel de depunere în atmosferă de gaz inert a unui strat de titan de culoare albastră (procedeul PVD), care cu toate că în comparaţie cu negrul din cazul acoperirii cu crom are un coeficient de absorbţie mai mic, prezintă o emisie mult mai slabă şi ca atare un randament total mai mare. Primele acoperiri de acest tip s-au elaborat în Germania şi au fost lansate pe piaţă de către TiNOX GmbH [7]
8
Teoretic se pot obţine şi alte culori ale stratului de acoperire, care însă nu au acelaşi randament. O altă tehnologie a fost elaborată în anii 90 de către firma Interpane care creează o structură de ceramică – metal (probabil tot pe bază de titan) care străluceşte într-un ton de negru-albăstrui. Cele două procedee de acoperire, până mai recent, erau posibile doar pe suprafeţe de cupru, pentru aluminiu tehnici corespunzătoare au apărut doar de puţin timp pe piaţă. Chiar şi în acest caz pentru transportul căldurii cu ajutorul agentului termic se utilizează conducte de cupru care se racordează prin sudare laser cu partea absorbantă. Pe lângă materialul de acoperire utilizat, producătorii se disting şi prin forma de realizare a părţii absorbante. Frecvente sunt soluţiile ce utilizează o placă metalică ce acoperă toată suprafaţa interioară a colectorului. În acest caz conducta este sudată/lipită în formă de harfă sau serpentină pe spatele plăcii. Pe lângă aceasta există construcţii pe bază de benzi de cca 10-15cm lăţime pe reversul cărora se află câte o conductă sudată. Benzile mai apoi sunt racordate prin sudură la cele două capete la o conductă colectoare. O a treia formă este asemănătoare unei perne, pe spatele plăcii absorbante fiind sudată o a doua placă, formată prin stanţare. Agentul termic circulă printre cele două plăci. În principiu prima variantă de realizare prezintă eficienţa cea mai mare. Dar pentru că producătorii, la început au putut utiliza noile procedee de obţinere a straturilor foarte selective doar în cazul plăcilor de cupru cu dimensiuni limitate, mai ales în cazul modelelor mai vechi a fost posibilă utilizarea doar a benzilor. Între timp noile tehnologii permit fabricarea de plăci de până la 1200 mm lăţime, ceea ce asigură o mai mare flexibilitate în variantele de fabricaţie. În schimb utilizarea benzilor pe de o parte face posibilă doar asamblarea în formă de harfă, pe de altă parte permite adaptarea mai uşoară la forma acoperişurilor (colectoare cu dimensiuni la cerere).[7] Utilizări
Instalaţii cu colectoare solare Instalaţia cea mai simplă poate fi gândită ca un panou care poate băga apa într-un boiler de acumulare în următoarele moduri: • Pe cale naturală (instalaţie numită “cu circulaţie naturală”), care exploatează principiul fizic conform căruia “…fluide de temperaturi diferite au o densitate diferită”, rezultând de aici o circulaţie de flux fără mijloace mecanice; dar care oricum trebuie să îndeplinească condiţia ca temperatura apei la ieşirea de la colector să fie mai mare decât temperatura apei din rezervor. Fluidul încălzit cedează căldură boilerului şi ajunge în punctul cel mai de jos al circuitului colectorului: deci este necesar ca boilerul să fie la un nivel mai ridicat decât colectorul.
9
• Pe cale mecanică printr-o pompă (instalaţie numită “cu circulaţie forţată”), care în general este controlată (comandată) de un panou de comanda si control care arată temperaturile fluidului din boiler şi din colectoare şi face pompa să pornească atunci când temperatura la ieşirea din colector este mai mare decât cea din boiler. In ambele cazuri este posibilă instalarea unei rezistenţe electrice care poate “integra” energia solară şi poate încălzi boilerul în perioadele când radiaţia solară este scăzută (printr-un termostat montat în boiler şi setat la temperatura dorită). În schemele de dimensionare este important să se ţină seama de faptul că temperatura apei ce se poate obţine de la colector trebuie să fie de circa 40°C, în plus trebuie evaluat numărul panourilor ce trebuie instalate.
Instalaţie cu circulaţie naturală Vom vedea o schema de maximă pentru un colector solar conectat la un boiler: boierul trebuie să fie mereu situat la un nivel mai înalt decât cel al colectorului. Pentru a evita supraîncălzirea la utilizare se recomandă instalarea unui mixer (amestecător) în partea de jos a rezervorului între tur şi retur apă menajeră.
Figura.9. Instalatie cu circulatie naturala [8]
10
Conectări în serie şi în paralel Se poate efectua conectarea mai multor colectori în serie când numărul colectorilor începe de la 2 până la 7: pentru un număr mai mare de 8 colectori se recomandă conectarea în grupuri de câte 4. Diametrul tuburilor, recomandat: 18 mm (de la 2 la 4 colectori) / 22 mm (de la 5 la 7 colectori). Conectarea în serie se recomandă atunci când se cere o capacitate limitată şi o temperatura ridicată a apei menajere la utilizare.
Figura 10. Conectarea in serie a panourilor solare Conectarea în paralel se recomandă atunci când trebuie să se utilizeze o capacitate mare la o temperatura medie a apei menajere: trebuie să se ţină mereu cont de faptul că intrarea apei reci trebuie să treacă prin toate colectoarele în acelaşi mod. Cele mai cunoscute și frecvente utilizări ale colectoarelor solare este în prepararea apei calde menajere. La montare corespunzătoare a colectoarelor și a rezervorului, în Europa Centrală se poate asigura apa necesară pentru spălat și baie pe întreg pe o perioadă de cca. o jumătate de an (sezonul de vară). Teoretic se poate asigura căldura necesară consumului casnic pe parcursul întregului an, dar în acest caz este nevoie de o suprafa ță mai mare acoperită cu colectoare, rezultând un exces de apă caldă pe perioada verii. La o astfel de supradimensionare, randamentul investi ției semnificativ mai mari va fi redus și nu va fi compensat de economia de combustibili fosili (gaz, păcură, lemn etc.) sau electricitate devenind nerentabil. Colectoare dimensionate economic, pot înlocui sau completa sursele de energie termică într-un procent suficient de mare contribu ția la prepararea apei calde variind între 30 % și 100 % raportat la un an întreg.[4] Primele suprafețe mari acoperite cu colectoare solare au apărut după criza petrolieră din anii 70 fiind utilizate la încălzirea apei din bazinele de înot publice și private. Instalarea de colectoare solare a primit un impuls suplimentar în Germania datorită sprijinului guvernamental federal și celui al landurilor. Chiar şi procese industriale utilizează energia termică solară. Un exemplu în acest sens îl prezintă încălzirea biomasei în procesul de preparare al biogazului.[6]
11
Dacă instala ţiile cu colectoare solare se racordează şi la instala ţiile de încălzire, se poate contribui şi la reducerea costului cu încălzirea cu până la câteva zeci de procente. În cazul unei exigenţe mai mari la întregul sistem se poate racorda un rezervor de stocare sezonieră a căldurii ceea ce va permite acumularea de suficientă energie calorică pentru a putea complet elimina utilizarea altor combustibili. Un astfel de rezervor de stocare de căldură, în cel mai simplu caz poate fi o cantitate suficientă de apă sau pietri ş (cca. 20 t) din mijlocul clădirii sau subsolul acesteia.[6] Amortizarea unei instala ţii solare pentru producerea apei calde este posibilă în cca. 8 ani în condiţiile unei construcţii optime, a unei utilizări ra ţionale şi a existen ţei unui sprijin din partea statului la tendin ţele actuale de pe piaţa combustibililor fosili. Producătorii livrează colectoare solare cu o durată de viaţă previzibilă de cca. 20 ani. Durate de amortizare de peste 16 ani sunt posibile doar dacă instalaţia a fost necorespunzător proiectată, respective utilizată.[6]
Producatori de panouri solare PANOSOL este primul producator roman de panouri solare cu tuburi vidate si accesori. Compania dispune de o suprafata de productie si depozitare de 3.000 mp iar capacitatea anuala de productie este de 8.000 Gama de produse comercializare sunt : -Colectori solari presurizati avand la baza tehnologia heat-pipe cu tub vidat -Boilere termice cu volume intre 100 si 300 litri cu 1-2 serpentine -Stocatoare termice cu volume intre 300 si 600 litri -Automatizari solare destinate solutiilor pentru apa calda menajera, incalzirea piscinelor si aport la incalzirea locuintei -Tuburi vidate cu heat-pipe Wolf Heiztechnik este unul dintre cei mai mari producatori de panouri fotovoltaice si panouri solare plane din Germania. Sistemele fotovoltaice oferite de Wolf ofera performante de top si durabilitate in timp. -Eficienta maxima; -Solutii complete pentru uz privat si pentru centrale fotovoltaice -Proiectare de specialitate asistata de calculator pentru predictia rezultatelor. Sc Duo Best Group SRL detine marca "SolarDuoBest" inregistrata la OSIM cu numarul M 2007 08404 CL11:produce sisteme solare simple sau complexe de incalzire a apei. Produse certificate conform normativelor C.E.si personalizate pentru iernile din Romania si Europa. -Colectorii nu au reflector, deci nu se depune zapada si rezista la vant. -Sistemele au tuburi vidate super-eficiente, functionare si la simpla lumina a zilei. -Sistemele sunt compatibile cu toate tipurile de centrale termice.
12
HIMIN SOLAR ENERGY este pe pozitia 4 in topul producatorilor mondiali de panouri solare si numarul unu in CHINA. Carcteristici tehnice a panoului solar nepresurizat QBJ1.160/2.09 produs de
HIMIN SOLAR ENERGY,China.
Caracteristici QBJ1.160/2.09: - set panou solar cu tuburi colectoare vidate - 16 bucati; - L = 1800 mm, 2.09 mp; - tanc incorporat de 160 litri; - plus controler digital; - sensor de temperatura si nivel; - distribuitor si incalzitor electric alternativ; - acopera consumul pentru 4 persoane de apa calda; - tuburile sunt rezistente la ingheţ.[10]
Detalii: A.
Tuburile vide: tuburi (rezistente la temperaturi inalte si si la temperaturi foarte scazute, eficacitate mare) sunt invelite / captusite cu ajutorul tehnologiei de invelire interferentiala brevetata, atingand absorbanta ridicata de 96% si putere emisiva scazuta de 4%. Gradul de vid este de 100 ori mai scazuta decat a tuburilor obisnuite, astfel izolarea va fi mai buna.[10] B. Izolatia in bazine: izolatia este produsa de o spumare unica la temperatura constanta sub presiune mare.Bazinul interior este facut din SUS304, continutul ridicat de Crom si Nichel facand rezistenta la coroziune eficienta. Mai mult decat atat, sudarea cu arc de argon va mari durata de viata a bazinului.[10] C. Suporti: Facuti din placa galvanizata, suportii sunt procesati in 14 pasi, cum ar fi degresare, fosforescentizare, pulverizare electrostatica, maturatie la temperatura inalta, etc, pentru a asigura stabilitatea si anti-coroziunea lor. [10] D. Intregul system de incalzire auxiliar a primit Certificatul Obligatoriu Chinezesc. El adopta protectia pierderii electrice, si alti 2 pasi care protejeaza de supra-incalzire (oprire prin controlul temperaturii la 70°C, si prin fractionare la 110°C). Generatorul electric, facut din Incoloy 800, este excelent prin anticoroziune si ardere uscata. [10] E. Senzorul de impuls: Senzorul de puls tip pol, facut in totalitate din US316L, adopta principiul scanarii de puls a nivelului de apa pt a simti temperatura si nivelul apei in mod clar, rezolvand problema gradarii / cantaririi si a pierderii de apa cauzata de senzorii traditionali din cauciuc.[10] 13
Model Diametru tub vidat (mm) Lungime tub vidat (mm) Nr. Tuburi Suprafata colectorului (mp) Volum (l) Greutate bruta (kg) Dimensiuni (mm)
QBJI-160/2.09/0-B φ58 1800 16 2.09 160 290 36°:1436x2040x1508 42°: 1436x1732x1262 50°: 1436x1585x1880
Posibilitate de optimizare a panoului solar QBJI-160/2.09/0-B De multe ori soarele este acoperit de nori. Iarna, în medie, este lumină numai 7 ore pe zi, cu 3 sau patru ore de soare, fapt ce creează limitări funcţionării panourilor solare tradinionale şi chiar şi panourilor cu tuburi vidate. Sistemele solare termodinamice utilizează tehnologia solara termală cu o eficienţă energetică foarte mare, pe baza principiului enunţat de fizicianul francez Nicolas Carnot, care a descoperit termodinamica în anul 1840. Mulţumită acestui principiu, panourile solare termodinamice sunt capabile să capteze căldura din atmosferă pe timp de ploaie şi vânt, 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an. Solutia de optimizare ar constitui introducerea unui lichid refrigerant. Lichidul refrigerant intră în panouri sub formă de lichid la temperaturi negative. Pe măsură ce circulă prin panouri, absoarbe căldura din atmosferă şi se transformă în gaz la temperaturi ridicate. Gazul cald trece printr-o serpentină din interiorul unui boiler şi cedează căldura apei din acesta. Secretul succesului acestui sistem constă în utilizarea unui refrigerant în panouri în loc de apă sau glicol. Aceasta caracteristică permite sistemului să capteze căldura din atmosferă cu o eficienţă foarte mare şi la temperaturi exterioare mult mai scăzute decât în cazul panourilor solare cu apă sau cu glicol. Pentru optimizarea panoului solar este necesara adaugarea in circuit a urmatoarelor componente: -pompa de recirulare; -condensator; -compresor; -supapa de expansiune ; -evaporator.
14
Până în anii 1990, agenții frigorifici folosiți cu preponderen ță erau clorofluorocarburi, cum ar fi R-12, parte din clasa florurilor clasice. Produc ția acestor agen ți a fost oprită in 1995 datorită impactului negativ pe care ace știa îl aveau asupra stratului de ozon. Au fost inlocuiți cu hidroclorofluorocarburi, mai cunoscute ca R-134a
Avantaje si dezavantaje instalării de panouri solare Avantaje Consum foarte redus de energie pentru încalzire si producerea apei calde menajere si, prin urmare, scaderea cheltuielilor. Confort interior, gratie asigurarii unei temperaturi, umiditati si ventilatii potrivite. Emisii reduse de noxe, asigurând protectia mediului înconjurator. Daca nu sunt supuse unor intemperii excesive, durata lor de viata poate creste, teoretic, pâna la circa 25 de ani. Daca sunt dimensionate corespunzator, amortizarea investitiei se face in 8-12 ani, perioada mai avantajoasa de exemplu, decat tinutul banilor in banca. Dezavantaje si Riscuri Instalarea de panouri solare induce dificultati in revanzarea casei care are aceste panouri instalate deoarece viitorul cumparator ar putea sa nu si le doreasca, si sa nu doreasca sa plateasca in plus pentru ele. Achizitionarea instalatiei cu panouri solare este mai costisitoare si poate majora costul unei constructii cu cel putin 10%. Costurile pentru realizarea izolatiei termice si a sistemelor de încalzire sunt mai mari decât pentru cele clasice. Este necesar un numar foarte mare de panouri ,dificil de integrat in arhitectura cladirii Sunt grele si necesita suporti speciali de prindere. Nu functioneaza pe timp de noapte. Necesita sursa auxiliara de energie cand sunt solicitate. Amplasarea imobilului pe axe geografice incorecte determina scaderea randamentului instalatiei si pericolul distrugerii panourilor, cauzata de intemperii. Este posibil sa creasca prima de asigurare a locuintei Cresc riscurile in caz de calamitati - panourile fiind expuse intemperiilor.
15
Bibliografie
1. http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83 2. http://ro.wikipedia.org/wiki/Panou_solar 3. http://ro.wikipedia.org/wiki/Colector_solar 4. http://www.incalzitoare-solare.ro/ 5. http://www.energia-solara.ro/panouri-solare-apa-calda-menajera.html 6 http://.www.maximusenergy.ro 7.http://www.roburcorp.com/technology/heat-pumps-comparison/gas-vs-electricity.html 8. http://www.profisolar.ro 9. http://www.listafirme.ro/top_afaceri_romania.asp 10.http://www.panourisolareEc.ro
16
UNIVERSITATEA "VASILE ALECSANDRI" DIN BACĂU FACULTATEA DE INGINERIE
Optimizarea echipamentelor pentru procese industriale “Panouri solare,optimizare” - PROIECT-
Masterand: Ing.Tănasa Silviu Marian Specializare Master: M.O.E.P.
Bacău 2012
Cuprins 1INTRODUCERE...........................................................................................1
17
2.PANOURILE SOLARE...............................................................................2 3.Principiu de functionare...............................................................................3 4.Colector Solar............................... ................................................................5 5.Eficienta unui panou solar............................................................................6 Bibliografie.......................................................................................................14
18
