PROIECT DE CERCETARE ASUPRA TEHNOLOGIILOR ENEGETICE PE BAZA DE HIDROGEN UTILIZABILE IN
VEDEREA VALORIFICARII SURSELOR ENEGETICE REGENERABILE DIN ZONA DOBROGEI
HYRES 750/2006
STATIE METEOROLOGICA AUTOMATA – POARTA ALBA
PARTENER P6 –SC SIAT SA
•Ing. VICTOR GUBANDRU•Ing. Mihai Grosfeld
Septembrie 2008
CONDUCATOR PROIECT - UOC
• Prof.Dr.Ing. EDEN MAMUT
INTRODUCERE• Energiile regenerabile• Energia eoliana• Tendinte actuale privind utilizarea energiei eoliene
PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE – POARTA ALBA• Descrierea subansamblelor• Senzorii statiei• Stalpul statiei automate
PUNCTUL DISPECER• Echipamentul de transfer al datelor• Modemul Fastrack
CANALELE DE MASURARE• Viteza vant• Directie vant• Temperatura aer• Presiune atmosferica
PROGRAMUL DE APLICATIE DIN PUNCTUL DISPECER• Gealog pentru Windows• Operarea statiei automate Poarta Alba
DATE ACHIZITIONATE DE STATIA AUTOMATA _ POARTA ALBA
ENERGIILE REGENERABILE
Diversele forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale regenerabile.Sursele regenerabile:
- energia eoliana- energia solara - energia apei- energia hidraulica- energia mareelor- energia geotermica- energia derivata din biomasa: biodiesel, bioetanol, biogaz
ENERGIA EOLIANA
Energia eoliană = transferul energiei vântului unei turbine eoliene. Vânturile se formează datorită încălzirii neuniforme a suprafeţei pamantului de către energia radiată de soare care ajunge la suprafaţa planetei. Această încălzire variabilă a straturilor de aer produce zone de aer de densităţi diferite, fapt care creează diferite mişcări ale aerului. Energia cinetica
a vântului poate fi folosită la antrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate .
TENDINTE ACTUALE PRIVIND UTILIZAREA ENERGIEI EOLIENE
Uniunea Europeana promoveaza exploatarea energiei eoliene cu subventii importante ceea ce a dus la extinderea pietii.Capacitaea mondiala a generatoarelor eoliene a atins 73.904 MW la sfarsitul lui 2006.Germania dispune de cca 20000 turbine eoliene. Spania se plaseaza pe locul 2 al producatorilor de energie eoliana realizand annual peste 11600 MW.SUA a instalat anul trecut capacitatea cea mai mare de productie de energie eoliana dintre toate statele.India detine o capacitate de 6200 MW anual
PREZENTAREA GENERALA A STATIEI AUTOMATE - POARTA ALBA
Statia automata Poarta Alba este o statie meteorologica automata cu functii de determinare, stocare si transmitere a parametrilor meteorologici.Staţia meteorologica “ Poarta Alba “ este prevăzută cu urmatorii senzori: viteza vant directie vant temperatura aer presiune aer Pentru transferul datelor de la staţia automata către punctual dispecer de afişare şi prelucrare a datelor se utilizează comunicaţia de date prin GSM.Punctul dispecer se află în incinta sediului Universitatii Ovidius din Constanta
1 Sistem achizitie date- Datalogger SG 14 Interfata SNP – presiune aer
2 Modem GSM 15 Modul senzor – presiune aer
3 Cablu antena GSM 16 Modul alimentare retea 220V
4 Gablu de date GSM-Datalogger SG 17 Protectie supratensiune retea
5 Cablu alimentare GSM 18 Acumulator tampon 12V/27Ah
6 Cablu senzor temperatura aer 19 Corp siguranta
7 Cablu senzor viteza vant 20 Conector Fieldbus
8 Cablu senzor directie vant 21 Conector alimentare Datalogger 12V
9 Protectie supratensiune senzor temp. aer 22 Conector control Datalogger acumulator
10 Protectie supratensiune senzoriviteza & directie vant
23 Regleta distributie +/- 12V
11 Interfata SNP - AC 24 Cablu conectare retea 220V CA
12 Interfata SNP - Vant 25 Masca distributie cable
13 Interfata SNP – temperatura aer
Destinaţie:Staţie automată cu funcţii de determinare , stocare, şi
transmitere a parametrilor meteorologici în vederea realizării prognozelor meteorologice şi de alertă a sistemului informaţional din RomaniaComponenţă:
Echipament complex realizat cu componente din ţară şi străinătae, bazat pe o înaltă tehnologie şi o infrastructură soft specializată ce permite aciziţionarea, prelucrarea , stocarea şi transmiterea parametrilor meteorologici
Caracteristici tehnice:Dimensiuni de gabarit: 600x600x210mmMasa: 20kgTensiunea de alimentare: 220Vca / acumulator 12V/17AhPuterea maximă absorbită: 6WGradul de protecţie: IP54Temperatura de lucru: -20ºC … 50ºCInterfaţa serială: RS232Sistem de comunicaţie: GSM/telefonie fixă/radio
Parametri măsuraţi:Viteza vant; directie cant; temperatura aer; presiune atmosferica
Caracteristici tehnice generale ale statiei meteorologice automate
Caracteristici tehnice:
Temperatură de lucru: -250C ÷ +600Cgrad de protecţie: IP 65interfaţă serială: RS 232mod de transmitere: asincronviteză de transmitere: 2400 19200 bits/stensiune de alimentare: 12 Vcc, prin acumulator exteriortastatura cu 16 taste (10 taste numerice + 6 taste de funcţii) pentru operarea sistemului de achiziţieafişaj alfanumeric LCD de două linii a cate 40 caractere/linie.Tastatura cât şi afişajul alfanumeric protejate la umezeală
Caracteristicile funcţionale:Memorie de date integrată de până la 1000000 de valoriNumărul maxim de canale de măsurare: 128Parametrii de măsurare se definesc pentru fiecare canal de măsură în parte Ratele de eşantionare definite în intervalul: 10 secunde -12 ore.Ratele de memorare definite în intervalul: 1 minut-12 ore.Înregistrarea tuturor valorilor în unităţi fizice.)Funcţii accesate local, folosind afişajul sau tastatura cu ajutorul PC-ului sau folosind transferarea datelor la distanţă, prin intermediul funcţiei: “Emulare de terminal” folosind interfaţa RS232Interfeţe de măsurare :-Hidrologie: Nivelul apei cu sondă de presiune/temperatura apei, nivelul apei cu senzor incremental cu plutitor (traductor incremental rotativ optic) şi senzor radarParametrii calitativi ai apei: Conductivitate/Temperatură, pH, Redox, Conţinutul de oxigen, Concentraţia de oxigen, Turbiditatea etc.-Meteorologie: Precipitaţii, temperatura aerului, umiditate, presiunea aerului, radiaţie globală, direcţia vântului, viteza vântulu
Caracteristicile tehnice generale ale Data Logger-ului
Senzorul temperatura aer:
-Elemente de măsurare: Reţea de termistoareNTC de precizie, constând din 2 termistoare montate în paralel -Domeniul de măsurare standard: –50oC ......+60oC-Abatere: +/-0,1K-Timp de raspuns :< 10secStandard respectat conform CE , WMO –No 8-Accesorii:- Cablu 3*0.25 mm2 ecranat- Lungime standard: 5 m- Diametrul exterior: 4.7 mm- Rezistente UV (la razele ultraviolete)
Adapostul meteorologic:
Ecranare antiradiatie multitalere ,discuri multiple cu acelasi profilDimensiuni taler: diametru 12cm x inaltime 27cmGreutate : 0,7kg
Senzorul temperatura aer / adapostul meteorologic
Specificaţii tehnice:
Direcţia vânt: măsurare cu girueta- Domeniul de măsurare: 0…360o- Sensibilitatea răspunsului <0,4 m/s la orientarea de 30o- Acurateţe mai bună de +/-2,5o- Rezoluţie: 2,5o- Raportul de amortizare: >0,3- Tensiunea de lucru: de la 3,5Vcc la 18Vcc- Consum: aprox. 30uA la Vcc=4,2V; aprox.
150uA laVcc=15Vi- Încălzitor: 24Vca/cc, 20W, comandat electric
Date mecano/climatice- Temperatura de lucru: de la –40oC la 80oC- Modul de protecţie în conformitate cu IP65- Solicitare maximă vânt: 60 m/s- Greutate: 1,8 kg- Dimensiuni: lăţime 550mm, înălţime
415mmi
Montare- Pe o ţeavă de catarg 1 ½ “ Standard- produs în conformitate cu ISO9001
Senzorul directie vant
Specificaţii tehnice:
Viteză vânt: măsurare cu anemometru cu cupeDomeniul de măsurare: 0,3...60m/secViteza minima: 0,3m/secSolicitare maxima: 60m/secAcuratete: +/- 0.4m/sec respectiv +/-2.5 % din valoarea masurataRezolutie: 0,05m miscarea aeruluiTensiune de lucru : 4Vcc ..18Vcc
Date mecano/climaticeTemperatura de lucru: -40oC… 60oCGrad de protectie IP65Solicitare vant la 35m/sec aprox 10NConsum: cca 0,3mA fara sarcinaIncalzitor: 24V ca/cc; 20W Greutate: 1kg
Montare:Pe teava unui catarg 1 ½”
Standard- produs în conformitate cu ISO9001
Senzorul viteza vant
Senzorul presiune aer
Specificaţii tehnice:
Senzor de presiune barometric Domeniul de lucru: 600hPa .. 1100hPaAbatere: 0,3 hPa la 20oC 1,0 hPa pe intreg domeniul de temperaturiDomeniul de temperaturi: -50oC .. 60oCRezolutie: 0,1 hPa iTensiune de lucru : 7Vcc ..30VccConsum: 10mA
Date mecano/climaticeTemperatura de lucru: -50oC… 60oCDimensiuni: 118mm x 73mm x 54mmGrad de protectie IP65Greutate: 0.6 kg
Specificaţii tehnice:
Material : teava dural D=60mm x 5mm ; D=50 x 3mmx Inaltime : 10mDiametrele si lungimile tronsoanelor:I -> D=60mm x 5mm, l= 2982 mmII-> D=50mm x 3mm. l= 3100 mmIII-> D=50mm x 3mm. l= 3900 mm Greutate totala: 56 kg(stalp & ancore & balamale)
Instalare
Stalp prevazut cu sistem de basculareSistem de ancorare: 3 ancore la 5,5m si respectiv 9,5m
inaltimeechidistante la 120 gradeViteza maxima a vantului 45,2 m/sec
Stalpul statiei meteorologice
Componenta : - - Modemul GSM FASTRACK M 1306M – GSM / GPRS
Cl. 10- - Sursa de alimentare 220V -> 12V/2A- - Acumulatorul tampon 12V/4Ah- - Antena - baston 900/1800Mhz Specificatii tehnice modem GSM / GPRS:
· - Modem GSM / GPRS cu două benzi: 900 / 1800 MHz· - Servicii GSM / GPRS (cl.10) de tip: date, SMS, voce şi
fax· - Telecomandă prin comenzi AT (GSM 07.07 şi 07.05)· - Puterea maximă la ieşire:
2W pentru GSM 900 / 1W pentru GSM1800· - Tensiunea de intrare: de la 5,5 V la 32 V· - Curentul maxim: 200 mA 1Rx / 1Tx (E-GSM900) la - Cote de gabarit: 93mm x 54mm x 25mm· - Greutate: 82g· - Domeniul temperaturilor : de depozitare: -25ºC -
+70ºC de funcţionare - 20ºC -
+55ºC
Echipamentul din punctul dispecer
Canalele de Masurare
Nr Denumire canal Unitate Adresa Semnificatie
1 ffi m/sec 4200 FB1 Viteza vant instantanee
2 ddi o 4201 FB1 Directie vant instantanee
3 ffav m/sec 4203 FB1 Viteza medie vectoriala
4 ddav o 4204 FB1 Directie medie vectoriala
5 ffx m/sec 4205 FB1 Rafala viteza vant
6 ddffx o 4206 FB1 Rafala directie vant
7 TT1i oC 4097 FB1 Temperatura instantanee
8 TT1m oC 4101 FB1 Temp. medie 1 minut
9 TT1n oC 4109 FB1 Temp. minima 1 minut
10 TT1x oC 4105 FB1 Temp. maxim 1 minut
11 POi hPa 4052 FB1 Presiune aer instantanee
12 POm hPa 4053 FB1 Presiune aer minut
13 POn hPa 4054 FB1 Presiune aer minima
14 POx hPa 4055 FB1 Presiune aer maxima
15 POa hPa 4056 FB1 Presiune aer medie
16 ffStatus 4217 FB1 Stare vant
17 TTStatus 4120 FB1 Stare temperatura
18 POStatus 4058 FB1 Stare presiune aer
19 Batt% % 8 Intern Stare baterie
20 Batt% % 8 Intern Stare baterie
21 Baterie V 1 Intern Tensiune baterie
22 Backup V 2 Intern Tensiune baterie backup
23 R 14 Intern
Specificaţii tehnice:
Rulare sub sistemele de operare Windows95,98,Milenium, NT Toate funcţiile, atât cele pentru lucrul local (operare, parametrizare pentru sistemul de achiziţifere), cât şi cele pentru transferul şi evaluarea datelor la distanţă sunt reunite intr-un unic pachet de programe. Flexibilitate ridicată a software-ul, permitând folosirea atât la nivel de staţie unică cât şi la nivel de reţea de măsurători, în vederea obţinerii unei evaluări raţionale a datelor măsurate.Staţiile automate sunt reprezentate prin “icon”-uri, dispuse peste o imagine de fundal (de ex. harta regiunii), selecţia staţiei realizându-se prin punctarea pe “icon”-ul corespunzător.Programul permite configurarea flexibilă prin adaptarea programului la diverse tipuri de lucrări şi operaţii. Evaluările, setările pentru construirea de tabele şi grafice, pot fi stocate şi utilizate ulterior.Programul permite transferul datelor de la un sistem de achiziţie direct pe PC sau transferărul datelor prin Modem, Radio, reţea (LAN, WAN), GSM şi combinaţii ale acestor sisteme.Există posibilitatea vizualizării mai multor curbe a parametrilor masurati în acelaşi timp, atât sub formă grafică, cât şi sub formă de tabel.
Componentele pachetului de bază:Transfer de dateEmulare de terminalIeşire graficăIeşire numericăFuncţii de export
Programul GEALOG pentru Windows
Transferul datelor
• Modem telefonic standard
• Modem GSM
• Modem radio
• Solutii combinate (combinatii
radio-GSM, radio-telefon)
Componentele pachetului de bază:• Transfer de date• Emulare de terminal• Ieşire grafică• Ieşire numerică• Funcţii de export
Punctul dispecer realizat cu ajutorul programului GEALOG pentru Windows
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 1
Viteza / Directie vant
Perioada: 14/10/2007 06:00 - 15/10/07 05:50
Statia:Poarta Alba 11715 11715 11715 11715 11715 11715
Parametru: ffi ddi ffav ddav ffx ddffx
Unitate masurare: m/s o m/s o m/s o
14/10/2007 06:00 2.2 338 2.3 332 4.1 326
14/10/2007 06:10 0.9 293 1.7 331 3.1 326
14/10/2007 06:20 0.9 338 1.5 329 2.8 315
14/10/2007 06:30 0.9 293 1.7 330 3.5 326
14/10/2007 06:40 2.5 338 1.9 330 3.9 326
14/10/2007 06:50 3.5 326 1.9 331 3.7 326
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 2
Temperatura / Presiune aer
Perioada : 14/10/07 06:00 - 15/10/07 05:50
Statia:Poarta Alba 11715 11715 11715 11715 11715 11715 11715 11715 11715
Parametru: TT1i TT1m TT1n TT1x POi POm POn POx POa
Unitate masurare: oC oC oC oC hPa hPa hPa hPa hPa
14/10/2007 06:00 5.5 5.5 5.5 5.8 1017.3 1017.2 1017.1 1017.2 1017.1
14/10/2007 06:10 5.5 5.6 5.5 5.6 1017.4 1017.4 1017.3 1017.4 1017.3
14/10/2007 06:20 5.6 5.5 5.5 5.6 1017.5 1017.5 1017.4 1017.5 1017.4
14/10/2007 06:30 5.4 5.4 5.4 5.5 1017.5 1017.4 1017.4 1017.5 1017.4
14/10/2007 06:40 5.4 5.3 5.3 5.4 1017.6 1017.5 1017.4 1017.5 1017.4
14/10/2007 06:50 5.3 5.3 5.3 5.4 1017.8 1017.7 1017.5 1017.7 1017.6
Masuratori - Statia automata Poarta Alba
Tabel 3
Stare canale/ Baterii alimentare
Perioada : 14/10/07 06:00 - 14/10/07 06:50
Statia:Poarta Alba 11715 11715 11715 11715 11715 11715 11715 11715
Parametru: ffStatus TTStatus POStatus Batt % Batt % Batterie Backup R
Unitate masurare: % % V V
14/10/2007 06:00 0 32 0 100 100 13.99 3.45
14/10/2007 06:10 0 32 0 100 100 14.01 3.45
14/10/2007 06:20 0 32 0 100 100 14.02 3.45
14/10/2007 06:30 0 32 0 100 100 14.04 3.45
14/10/2007 06:40 0 32 0 100 100 14.04 3.45
14/10/2007 06:50 0 32 0 100 100 14.02 3.45
Masuratori - Statia automata Poarta AlbaLa inaltimea de 10m
Luna Anul
V (scalara)
V (vectoriala)
Alfa (0º, 360º) Vx Vy Temp. 1 min. Pres. 1 min.
Pres. 10 min.
Sept 07 12.9 4.6 277.4 0.6 -4.6 17.5 1014.4 1014.4
Oct 07 1.3 0.5 26.1 0.5 0.2 12.9 1019.0 1018.9
Nov 07 2.1 0.3 329.2 0.3 -0.2 6.0 1015.6 1015.6
Dec 07 1.5 0.9 348.6 0.8 -0.2 1.4 1021.2 1021.2
Ian 08 1.6 1.0 1.5 1.0 0.0 0.1 1023.7 1023.7
Feb 08 1.9 0.8 2.0 0.8 0.0 3.3 1024.8 1024.7
Mar 08 2.2 0.5 264.0 0.0 -0.5 8.6 1006.4 1006.4
Apr 08 1.9 0.1 229.4 -0.1 -0.1 12.5 1008.7 1008.7
Mai 08 1.6 0.5 146.4 -0.4 0.3 16.0 1013.3 1013.3
Iun 08 1.3 0.3 120.8 -0.2 0.3 21.0 1012.4 1012.3
Iul 08 1.5 0.1 145.4 -0.1 0.1 22.8 1010.1 1010.1
Aug 08 1.3 0.6 93.8 0.0 0.6 23.6 1011.6 1011.6
Sept 08 0.9 0.8 114.6 -0.3 0.7 19.3 1016.0 1016.0
Masuratori - Statia automata Poarta AlbaLa inaltimea de 10m
VITEZĂ VÂNT ŞI TEMPERATURĂ (Medii lunare)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
Sept 07 Oct 07 Nov 07 Dec 07 Ian 08 Feb 08 Mar 08 Apr 08 Mai 08 Iun 08 Iul 08 Aug 08 Sept 08
Luna
m/s
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
grd
. C V (scalară)
V (vectorială)
Temp. 1 min.