Concursul științific Eroii Viitorului

1. Vrei o viaţă mai uşoară?
Elevi:
Aldulea-Pivaru Flavia
Szocs Denisa Mihaela
Penciu Alexandru Mădălin
Pripiş Cătălina Francesca
Cotan Luana
Corbean Bogdan
Profesori coordonatori:
Doka Ciprian
Sabău Mirela
Colegiul Naţional Unirea
Braşov
1
Lasă-te răsfăţat de lumină!

2. Etapele proiectului
1. Constituirea echipei de lucru
2.Identificarea provocării şi analiza problemei alese
3. Analiza consumului energetic actual
4. Inventarierea consumatorilor
5. Modalităţi de diminuarea a consumului de energie
6. Elementele componente fotovoltaice
7. Evaluarea suprafeţelor disponibile pentru panourile fotovoltaice
8. Estimarea energiei electrice produsă cu un sistem fotovoltaic
9. Concluzii
10. Bibliografie
2

3. Green and smart
Este o echipă
formată din șase elevi
din clasa a IX-a, cu
spirit de observație,
inițiativă, creativi și nu
în ultimul rând cu
multă îndemânare.
3

4. În urma unei discuții purtată cu doamna director a Colegiului
Naţional Unirea, prof. Hurghiş Gabriela am aflat că, corpul A urmează
să intre în renovare. Reabilitarea are ca obiective:
- Recondiționarea tâmplăriei pentru diminuarea pierderilor de căldură;
- Refacerea instalației electrice;
- Schimbarea parchetului și a lambriurilor din sălile de clasă.
Se întrezăreşte o rază de ... speranţă!
4

5. Ne-am propus să ne aducem contribuția la găsirea unor
soluții care să reducă cheltuielile de întreținere și care să fie
implementate cu ocazia deschiderii șantierului, fără să perturbăm
suplimentar programul de funcționare al școlii.
Am luat în discuție
I. Modalități de diminuare a consumului
actual
II. Obținerea de energie electrică folosind
resurse alternative:
- minicentrale eoliene;
- panouri fotovoltaice.
Ţinând cont de poziționarea Colegiului și de specificul zonei
lipsită de vânturi puternice, ne-am limitat la analiza implementării
unui sistem fotovoltaic pe acoperișul clădirii .
Cheltuieşte inteligent!
5

6. E posibil ca visul să devină realitate?
La această întrebare ne-au răspuns domnii profesori de la
Universitatea Transilvania Brașov, în cadrul vizitelor de documentare
pe care le-am făcut la:
Căsuța solară a Universităţii
Transilvania Brașov
Institutul de Cercetare al Universităţii
Transilvania Brașov
6

7. Green and smart - diviziunea muncii
A. Materializarea propunerii la
scară mică
B. Analiza fezabilității
soluției propuse:
- Analiza consumului
energetic actual
- Inventarierea consumatorilor
- Modalităţi de diminuarea a
consumului de energie
-Elementele componente
fotovoltaice
- Evaluarea suprafetelor
disponibile pentru panourile
fotovoltaice
- Estimarea energiei electrice
produsă cu un sistem
fotovoltaic
7

8. Luna Energie electrica
KWh LEI
Ianuarie 13143 9076,76
Februarie 13037 7906,03
Martie 10824 8880,89
Aprilie 10950 6638,18
Mai 9047 5558,83
Iunie 8829 5354,99
Iulie 6914 4180,96
August 5908 3498,41
Septembrie 4770 2823,4
Octombrie 6.517 3871,27
Noiembrie 9743 5415,41
Decembrie 10530 5960,19
Total 110212 69165,32
AnalizaconsumuluideenergieelectricăaColegiului
NaţionalUnireaînanul2014(corpAşiB)
8

9. Inventarierea consumatorilor şi necesarul lunar de
energie ianuarie 2015
9
Coloanele evidenţiate cu galben reprezintă zile nelucrătoare. Sâmbăta,
echipamentele aflate în spaţiul închiriat librăriei înregistrează consum
energetic

10. 10
Inventarierea consumatorilor şi necesarul lunar de
energie februarie 2015
Coloanele evidenţiate cu albastru reprezintă vacanţă şcolară.

11. 11
Calculul necesarului lunar de energie
pentru perioada ianuarie – aprilie 2015

12. Soluţii simple dar eficiente
Pentru diminuarea consumului actual de
energie electrică propunem:
-Înlocuirea tuburilor cu incandescență de 40W
cu becuri economice cu puterea de 12W
- Montarea de senzori de mișcare pentru
corpurile de iluminat pe holuri
-Schimbarea reţelei de calculatoare
12

13. Geometria Pământ-Soare
Pământul realizează
simultan două mișcări de
rotație:
•în jurul Soarelui
•în jurul propriei axe
Razele de lumină
sunt incidente pe suprafața
Pământului sub unghiuri
diferite.
13

14. Durata zilei
Axa Pământului este inclinată față de
perpendiculara pe planul de rotație. Efectul acestei
înclinații constă în iradierea diferită a emisferelor
Pământului și este percepută la nivelul suprafeței
terestre prin:
•apariția perioadelor sezoniere
•variația duratei zi-lumină pe parcursul unui an
14
Ziua cea mai lungă este cea de 22 iunie, când
durata zilei va fi de 15h 45 min în centrul ţării.
Ziua cea mai scurtă este cea de 22 decembrie,
când durata zilei va fi de 8h 50 min în centrul ţării.

15. Componentele radiaţiei solare şi modelarea acestora
Radiația solară reprezintă un
flux de energie electromagnetică
provenită de la Soare. În spațiul
cosmic radiația solară nu suferă
pierderi semnificative dar o dată cu
traversarea stratului atmosferic au loc
următoarele pierderi de radiație:
• 29% din radiație este reflectată în
spațiul cosmic
• 20% din radiaţie este absorbită în
atmosferă, devenind parțial radiaţie
difuză(D)
• 48% rămâne radiaţie directă (B),
receptată la nivelul scoarţei terestre.
• La nivelul solului mai intervine o
componentă (Albedo), generată de
reflexia radiaţiei directe pe diverse
suprafeţe, dar aceasta este de cele
mai multe ori neglijată.
15

16. Elementele unui panou fotovoltaic
 Geam (de cele mai multe ori geam securizat
monostrat) de protecție pe fața expusă la soare
 Strat transparent din material plastic (etilen vinil
acetat, EVA sau cauciuc siliconic) în care se fixează
celulele solare
 Celule solare monocristaline sau policristaline
conectate între ele prin benzi de cositor
16

17.  Caserarea feței
posterioare a panoului cu o
folie stratificată din material
plastic rezistent la intemperii
 Priză de conectare
prevăzută cu diodă de
protecție respectiv diodă de
scurtcircuitare și racord
 Ramă din profil de
aluminiu pentru protejarea
geamului la transport,
manipulare și montare,
pentru fixare și rigidizarea
legăturii
17

18. Cum funcţionează un panou fotovoltaic?
– O celulă solară constă din două sau mai multe straturi de
material semiconductor, cel mai întâlnit fiind siliciul.
Aceste straturi au o grosime cuprinsă între 0,001 și 0,2 mm
și sunt dopate cu anumite elemente chimice pentru a forma
joncțiuni „p” și „n”. Această structură e similară cu a unei
diode. Când stratul de siliciu este expus la lumină se va
produce o „agitație” a electronilor din material și va fi
generat un curent electric.
– Celulele, numite și celule fotovoltaice, au de obicei o
suprafață foarte mică și curentul generat de o singură celulă
este mic dar combinații serie, paralel ale acestor celule pot
produce curenți suficient de mari pentru a putea fi utilizați
în practică. Pentru aceasta, celulele sunt încapsulate în
panouri care le oferă rezistență mecanică și la intemperii.
18

19. Celula fotovoltaică
19
Razele soarelui Sticlă
Silicon
GoluriElectroni
Contact
metalic

20. Evaluarea suprafeţelor disponibile pentru panourile fotovoltaice
20
Corpul A

21. Stabilirea numărului de PV-uri care pot fi montate pe fiecare
suprafaţă identificată
21
Captură de imagine din AUTOCAD pentru
suprafeţele 1, 2, 3, 4, 5, 6 şi 7

22. Stabilirea numărului de PV-uri care pot fi montate pe fiecare
suprafaţă identificată
22
Captură de imagine din AUTOCAD pentru
suprafeţele 8,9,10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 şi 20

23. Calculul energiei electrice produsă anual de PV-uri pe suprafeţele
identificate
23

24. Optimizarea consumului de energie electrică prin înlocuirea tuburilor cu incadescenţă de
40W cu becuri economice de 12W ianuarie – aprilie 2015
24

25. 25
6372.483
5061.019
6635.194
5199.492
5061.825
4001.261
5264.27
4291.068
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1 2 3 4
Necesarlunar(kWk/luna)
luna
Consumul energetic al Corpului A
ianuarie - aprilie 2015
inregistrat
optimizat

26. Dimensionarea necesarului de PV-uri pentru situaţia optimizată
Suprafaţa încadrată reprezintă varianta optimă ( ţinând cont de orientarea
suprafeţelor) şi calculul amortizării PV-urilor pentru investiţia propusă, cu un
necesar de 347 PV-uri şi o putere instalată a invertorului 86,75kW
26

27. Principalele dispozitive componente pentru sistemul propus
•panouri fotovoltaice cu o putere
instalată de 250W/panou
•trei invertoare cu puterea de
30kW fiecare, însumând o
putere totală de 90kW
• contor de energie bidirecţional
care înregistrează atât consumul
cât şi producţia de energie,
deoarece nu ne propunem
înmagazinarea energiei produse
ci livrarea surplusului în
Sistemul Național
•display Sunny Matrix pentru
monitorizarea energiei electrice
produsă de sistemul fotovoltaic
instalat
27

28. Sustenabilitatea proiectului este asigurată de:
- Avantajul programului de funcționare (în periada de vară,
activitatea instituţiei este redusă şi energia produsă este
dirijată în Sistemul Naţional)
-Costuri minime de întreţinere
- Costul iniţial al sistemului poate fi achitat destul de repede;
- Există formulare de stimulente economice publice, care fac aspectul economic
mult mai favorabil.
- Amortizarea relativ scurtă a investiției (durata de viață a panourilor solare este
de 25 ani iar amortizarea calculată este de 4-5 ani)
- Contextul favorabil generat de reparațiile programate pentru corpul A;
- Disponibilitatea conducerii pentru implementarea de sisteme neconvenționale
privind producerea energiei electrice;
- Suport logistic din partea Universității Transilvania Brașov, pentru
argumentarea fiabilității investiției;
28

29. Concluzii
29
Doar prin folosirea de resurse
inepuizabile şi nepoluante de energie putem
păstra planeta curată.
Avem convingerea că proiectul nostru va
determina ca autorităţile locale să
implementeze, la nivelul corpului A, soluţia
propusă de noi.

30. Bibliografie
1. Vătășescu, M., Moldovan, M., Burduhos B., Sisteme Articulate
pentru Orientare Solară, Editura Universității Transilvania din
Brașov, Brașov, România, ISBN: 978-973-598-946-0, 2011
2. http://www.ostwest.ro/energii-regenerabile.php
3. http://www.capital.ro/cata-energie-regenerabila-poate-produce-
transelectrica.html
4. http://www.financiarul.ro/2013/02/01
5. http://www.mangalianews.ro/2014/10/24
6. http://www.abtehnic.ro/
7. http://www.instalnews.ro/raport-intermediar-privind-energia-din-
surse-regenerabile.html
30