Licenta Buna

  • View
    248

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of Licenta Buna

UNIVERSITATEA TEFAN CEL MARE SUCEAVA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC I TIINA CALCULATOARELOR

SPECIALIZAREA: ENERGETIC INDUSTRIAL

PROIECT DE LICEN

Coordonator tiinific: Candidat:

ef. lucrri dr. ing. Constantin UNGUREANU Alexandru Dumitru LEVICHI

-SUCEAVA 2012-

STUDIUL I REALIZAREA UNUI SISTEM DE CONVERSIE A ENERGIEI EOLIENE

CUPRINS

INTRODUCERE

CAPITOLUL I

NOIUNI PRIVIND CONVERSIA ENERGIEI CINETICE A FLUXURILOR DE AER IN ENERGIE MECANIC

1.1.Energia vntului

1.2. Limita lui Betz

1.3. Efectul numrului de pale i al diametrului rotorului

1.4. Controlul puterii furnizate de turbina eolian

1.5. Materiale utilizate n construcia palelor

CAPITOLUL II

PREZENTAREA STANDULUI EXPERIMENTAL

2.1. Prezentare general a standului experimental

2.2. Pri componente ale standului experimental

CAPITOLUL III

REZULTATE OBINUTE I CONCLUZII

CAPITOLUL IV

NORME DE TEHNIC I SECURITATE A MUNCII

4.1.Efectele trecerii curentului electric prin corpul uman

4.2. Atingerile directe

4.3. Atingeri indirecte

4.4. Msuri de protecie a muncii specifice laboratorului de energetic

general i conversia energiei

REFERINE BIBLIOGRAFICE

INTRODUCERE

Energia eolian este folosit de om nc din cele mai vechi timpuri. Morile de vnt sunt folosite pentru pomparea apei folosit n irigaii agricole i pentru mcinarea boabelor de porumb i astzi, n secolul informaticii, al energiei nucleare i electricitii, sunt construite mori de vnt pe de-a lungul globului folosite n diverse aplicaii cum ar fi(pompare de petrol i ap, pentru irigare, etc.).

Energia electric poate fi obinut prin mai multe metode, dar toate metodele constau n consumul de combustibili n special cel fosil(crbune, gaze naturale, uraniu, etc.). Prin ardere sau prin realizarea fisiunii nucleare, energia primar nmagazinat n combustibil se transform n energie termic. Proiectat pentru aproape fiecare tip de combustibil, turbina antreneaz generatorul ce produce energie electric. Electricitatea produs de energia vntului are mai multe avantaje(nu polueaz, nu cost bani i este o surs de energie regenerativ).

Astzi, utilizarea energiei eoliene, pe lng faptul ca este o energie verde, este produs la o scar larg de ctre morile de vnt (denumire veche) sau turbine eoliene n prezent. Istoria ne spune c ncercrile de a folosi fora vntului dateaz de peste 100 ani. Cu toate acestea un pas important n acest domeniu se poate evidenia n anul 1973 n urma crizei petrolului. Deoarece n aceea perioad preul petrolului a crescut foarte mult guvernele rilor au nceput sa sponsorizeze sume impresionante de fonduri pentru certarea i dezvoltarea sistemelor eoliene. n urmtorii 20 de ani s-a putut observa o impresionant dezvoltare a acestor sisteme nonpoluante.

n zilele noastre dezvoltarea sistemelor eoliene nu se mai datoreaz crizei petrolului sau lipsa altei resurse neregenerabil, ci faptului c aceasta este o resurs inepuizabil i nepoluant.

TURBINE EOLIENE. TENDINE I OBIECTIVE

[1], [5]

Primele prototipuri de turbine eoliene cu puteri de 1000 kW au fost testate in anii 80, dar nici una dintre ele nu au fost comercializate. Dei au funcionat o perioad scurt (tabelul 1) ele sunt folosite ca platforme de cercetare experimental, s-au asimilat cunotinele noi i s-a creat o tehnologie pentru un nou salt la sfritul sec. XX- nceputul sec. XXI.

Tip Turbin/ arPuterea nominal, MWDiametrul rotorului, mNr. ore de funcionareEnergia generat, GW/hAnii realizrii

Smith-Putnam, SUA1.25536950.21941- 1945

Mod- 1, SUA2.060--1979- 1983

Mod- 2, SUA2.591865815.01982- 1988

Growian, Danemarca3.0100420-1981- 1987

WEG LS- 1, Marea Britanie3.06084416.01987- 1992

Mod- 5B, SUA3.2982056127.01987- 1992

Ecole, Canada3.6641900012.01987- 1993

WTS- 4, SUA4.078720016.01982- 1994

Tabelul 1.1. Performanele primelor prototipuri de turbine eoliene cu puteri mai de 1MW[reprodus dupa 1] Dup anul 2000, se pune accent pe turbinele cu puteri nominale mari, peste 1MW. Diametrul rotorului ajunge pna peste 100 metri. n tehnologia modern viteza variabil a rotorului, controlul puterii prin modificarea unghiului de atac al palelor, cuplare direct, materiale pe baz de fibre de carbon. n consecin, a crescut eficiena de conversie a energiei eoliene n energie mecanic, s-a mbunatit calitatea energiei electrice furnizate n reea, s-a micorat zgomotele i vibraiile, au fost excluse probleme ce in de multiplicator.

Fig. 1. Turbina Z72 cu cuplare direct i generator sincron cu magnei permaneni [reprodus dup 5]POTENIALUL ENERGETIC EOLIAN N ZONA DE NORD A ROMANIEI

n Romnia producerea de energie electric este produs n diferite surse regenerabile sau neregenerabile. Republica Moldova, n comparaie cu Romnia, singura surs pentru producerea energiei electrice este vntul. Potenialul eolian este foarte ridicat n acea zon i se presupune ca n urmtorii 5-10 ani nivelul de utilizare ct i tehnologia n acest domeniu vor cunoate o dezvoltare semnificativ.

La nivel mondial, cea mai dezvoltat zon este Uniunea European. Ea deine 65% din totalul de energie produs folosind puterea vntului. Aceasta este urmat n clasament de SUA cu 15.7% i India cu 8.5% . La nivel naional cea mai dezvoltat tehnologie n domeniul eolian o deine Germania care deine 27.4% din ponderea pe piaa eolian. Ea este urmat de Spania i SUA, ambele cu cte 15% din ponderea pe piaa eolian.

Lucrarea de fa prezint studiul i realizarea unui sistem de conversie a energiei eoliene. Lucrarea este structurat pe cinci capitole, introducere, prezentarea standului experimental, norme de securitate a muncii, concluzii i bibliografie.

Capitolul I- Noiuni privind conversia energiei cinetice a fluxului de aer n energie mecanic. n acest capitol se discut despre energia vntului, efectul numrului de pale i al diametrului rotorului ct i despre materiale utilizate n construcia palelor.

Capitolul II- Prezentarea standului experimental. Aici se prezint scheme bloc a standului experimental, imagini exemplificative ct i schema electric.

Capitolul III- Rezultate obinute i concluzii. Aici vom prezenta rezultatele finale ct i concluziile standului experimental.

Capitolul IV- Norme de tehnic i securitate a muncii n laboratorul de EGCE. n acest capitol sunt prezentate norme de tehnic i securitate a muncii.

Capitolul V- Referine bibliografice. n cest capitol vom trece referinele bibliografice.

CAPITOLUL I

NOIUNI PRIVIND CONVERSIA ENERGIEI CINETICE A FLUXULUI DE AER N ENRGIE MECANIC

[1], [4]

1.1. Energia i puterea vntului

Energia unui flux de aer care se mic cu o vitez liniar V se determin cu expresia energiei cinetice:

(1.1)

unde m este masa aerului n micare, determinat de densitatea aerului i volumul care strbate o suprafa oarecare S ntr-o unitate de timp:

(1.2)

Unitatea de msura a masei din expresia (4.7) este kg/s i substituind n (1.1.), vom obine puterea fluxului de aer n wai:

(1.3)

Putere specific sau densitatea de putere eolian ce revine la un metru ptrat de suprafa:

(1.4)

Fig. 1.1. Variaia puterii specifice a unui flux de aer [reprodus dup 1]

La presiunea atmosferic normal i la temperatura de C, densitatea aerului este 1,225 kg/. Dac nlimea deasupra nivelului mrii viteza ntre 0 i 100 m (turnurile turbinelor moderne de putere mare cu nlimi de 60-120 m) variaia densitii nu depete 5% i n prima aproximaie, o considerm constant. n figura 1.1. este reprezentat variaia puterii specifice a unui flux de aer n funcie de vitez. Viteza nominal de calcul a vntului pentru turbine moderne de mare putere variaz intre 12,0 i 15,0 m/s.

Pe baza expresiilor (1.3.) i (1.4.) pot fi trase urmtoarele concluzii:

1. Formulele (1.4.) i (1.5.) prezint potenialul energetic al unui flux de aer care strbate suprafaa S sau un metru ptrat de suprafa.

2. Majorarea de dou ori a diametrului rotorului turbinei va conduce la majorarea de patru ori a puterii fluxului de aer care strbate suprafaa rotorului.

3. Majorarea de dou ori a vitezei vntului, conduce la majorarea de opt ori a puterii fluxului de aer sau a puterii specifice.

4. Este foarte important s cunoatem valoarea vitezei vntului i cum variaz n timp pentru a prezice ct mai exact potenialul energetic eolian ntr-o localitate oarecare.

5. Se cer eforturi considerabile pentru a obine certitudinea c centrala eolian va fi amplasat ntr-o localitate cu cele mai mari viteze ale vntului. n unele ri se utilizeaz turnuri

aproximativ nalte (mai mari de 60-80 m), pentru a valorifica avantajele ce in la creterea vitezei odat cu creterea nlimii.

1.1.1. TURBINA EOLIAN N FLUXUL DE AER

Fig. 1.2. Turbin eolian in flux de aer[reprodus dup 1]

Turbina eolian n flux de aer transform energia cinetic a fluxului de aer ce traverseaz ara baleiat de rotor n energie mecanic i dup aceea cu ajutorul generatorului electric n energie electric. La amplasarea rotorului turbinei ntr-un flux de aer, este evident c fluxul de aer cedeaz doar o parte di