58011121 Surse de Alimentare

8/2/2019 58011121 Surse de Alimentare

1/23

Surse de alimentare

Referat realizat de:Mirica Ciprian


2/23

Sursele de alimentare se prezinta sub forma a trei energii:

-energia solara;-energia electrica;-energia chimica.

Energia solara

Energia solara este energia radianta produsa in Soare ca rezultat alreactiilor de fuziune nucleara. Ea este transmisa pe Pamant prin spatiu in

cuante de energie numite fotoni, care interactioneaza cu atmosfera sisuprafata Pamantului.

Energia solara a fost folosita inca din antichitate prin diferite tehnologii.

In zilele noastre energia solara este exploatata in mai multe moduri si dince in ce mai des.

Metode de utilizare a energiei solare

Principalele metode de utilizare sunt:

celula solara
http://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#celula%20solara%23celula%20solarahttp://www.agp.ro/ro/energii/imagini/solar3.jpghttp://www.agp.ro/ro/energii/imagini/solar2.jpghttp://www.agp.ro/ro/energii/imagini/solar_concentrator.jpghttp://www.agp.ro/ro/energii/imagini/solar_tower.jpghttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#celula%20solara%23celula%20solara


3/23

si

concentratoare solare parabolice.

In curs de dezvoltare sunt mai multe metode de utilizare a energieisolare: colectoare solare,turn solar, alte tipuri de centrale solare

Celule solare

O celula solara, sau celula fotovoltaica, este un dispozitiv ce convertestelumina in curent electric folosind efectul fotoelectric.

Aceasta celula consta din doua sau mai multe straturi de materialsemiconductor, cel mai intlnit fiind siliciul. Aceste straturi au o grosimecuprinsa intre 0,001 si 0,2 mm si sunt dopate cu anumite elementechimice pentru a forma jonctiuni p si n. Aceasta structura e similara

cu a unei diode. Cnd stratul de siliciu este expus la lumina se va produceo agitatie a electronilor din material si va fi generat un curent electric.

Celulele au de obicei o suprafata foarte mica si curentul generat de osingura celula este mic dar combinatii serie, paralel ale acestor celule pot

produce curenti suficient de mari pentru a putea fi utilizati in practica.Pentru aceasta, celulele sunt incapsulate in panouri.

Prima celula solara a fost contruita de Charles Fritts in ani 1880. Desi

prototipul convertea mai putin de 1% din limina incidenta in electricitate,acesta descoperire este considerata una foarte importanta.
http://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#Concentratoare%20de%20energie%20cu%20oglinzi%20parabolice%23Concentratoare%20de%20energie%20cu%20oglinzi%20parabolicehttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#colectoare%20solare%23colectoare%20solarehttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#turn%20solar%20cu%20curenti%20de%20aer%23turn%20solar%20cu%20curenti%20de%20aerhttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#centrale%20solare%23centrale%20solarehttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#Concentratoare%20de%20energie%20cu%20oglinzi%20parabolice%23Concentratoare%20de%20energie%20cu%20oglinzi%20parabolicehttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#colectoare%20solare%23colectoare%20solarehttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#turn%20solar%20cu%20curenti%20de%20aer%23turn%20solar%20cu%20curenti%20de%20aerhttp://www.agp.ro/ro/energia_solara/metode_de_utilizare#centrale%20solare%23centrale%20solare


4/23

In timpul crizei petrolului dezvolatarea celulelor solare a cunoscut ocrestere semnificativa.

Celulele solare pot fi clasificate dupa mai multe criterii, dar sunt treitipuri principale de celule solare. Celulele monocristaline fabricate din

pastile de siliciu monocristalin, celulele policristaline fabricate din maimulte cristale mici, si al treilea tip fiind celulel dolare amorfe.

Clasificarea celulelor solare dupa materialele folosite

Celule pe baza de siliciu

Strat gros:

Celule monocristaline (c-Si): randament mare - in productia inserie se pot atinge pana la peste 20 % randament energetic, tehnicade fabricatie pusa la punct; totusi procesul de fabricatie esteenergofag, ceea ce are o influenta negativa asupra periodei derecuperare (timp in care echivalentul energiei consumate in

procesul de fabricare devine egal cantitatea de energia generata).

Celule policristaline (mc-Si): la productia in serie s-a atins deja unrandament energetic de peste la 16 %, cosum relativ mic de energiein procesul de fabricatie, si pana acum cu cel mai bun raport pret

performanta.

Strat subtire:

Celule cu siliciu amorf (a-Si): cel mai mare segment de piata lacelule cu strat subtire; randament energetic al modulelor de la 5 la7 %; nu exista strangulari in aprovizionare chiar si la o productie

de ordinul TeraWatt

Celule pe baza de siliciu cristalin, ex. microcristale (c-Si): incombinatie cu siliciul amorf randament mare; tehnologia aceeasi cala siliciul amorf

Semiconductoare pe baza de elemente din grupa III-V

Celule cu GaAs: randament mare, foarte stabil la schimbarile detemperatura, la incalzire o pierdere de putere mai mica decat la celulelecristaline pe baza de siliciu, robust vizavi de radiatia ultravioleta,


5/23

tehnologie scumpa, se utilizeaza de obicei in industria spatiala(GaInP/GaAs, GaAs/Ge).

Semiconductoare pe baza de elemente din grupa II-VI

Celule cu CdTe: utilizeaza o tehnologie foarte avantajoasa CBD(depunere de staturi subtiri pe suprafete mari in mediu cu pH ,temperatura si concentratie de reagent controlate); in laborator s-a atinsun randament de 16 %, dar modulele fabricate pana acum au atins unrandament sub 10 %, nu se cunoaste fiabilitatea. Din motive de protectiamediului este improbabila utilizarea pe scara larga.

Celule CIS, CIGS

CISeste prescurtarea de la Cupru-Indiu-Diselenidprodus la firma WrthSolar in Marbach am Neckar, respectiv Cupru-Indiu-Disulfatla firmaSulfurcell in Berlin, iarCIGSpentru Cupru-Indiu-Galiu-Diselenatprodusin statie pilot in Uppsala/Suedia.

Celule solare pe baza de compusi organici

Tehnologia bazata pe chimia organica furnizeaza compusi care potpermite fabricarea de celule solare mai ieftine. Prezinta, totusi, un

impediment faptul ca aceste celule au un randament redus si o durata deviata redusa.

Celule pe baza de pigmenti

Numite si celule Grtzelutilizeaza pigmenti naturali pentrutransformarea luminii in energie electrica; o procedura ce se bazeaza peefectul de fotosinteza.

Celule cu electrolit semiconductor

De exemplu solutia: oxid de cupru/NaCl. Sunt celule foarte usor defabrict dar puterea si siguranta in utilizare sunt limitate.

Celule pe baza de polimeri

Deocamdata se afla doar in faza de cercetare.


6/23

Eficenta celulelor solare

Eficenta celulelor solare variaza de la 6% pentru celulele cu siliciu amorfpana la 40.7%, la celulele cu jonctiu multiple (inca in dezvoltare), si la

42.8% pentru cele asamblate int-un pachet hibrid.Pentru celulele pe baza de siliciu policristaline ce se afla in comert,eficenta este intre 14%-19%.

Celulele cu cea nai nare eficenta nu sunt tot timpul si cele maieconomice. De ex., o celula multijonctiune pe baza de materiale exotice(galiu sau indiu-diselenid) care are o eficenta de 30%, poate costa de 100de ori mai mult ca o celula de siliciu amorf de eficenta 8%, pe candeficenta fiind doar de aprox. 4 ori mai mare.

Cresterea eficentei poate fi realizata crescand intensitatea luminii. Cuajutorul opticii se poate concentra o cantitate mai mare de lumina si astfeleficenta creste cu pana la 15%.

O metoda comuna prin care se exprima costurile econimice a sistemelorgeneratoare de energie electrica, este de a calcula pretul pe kilowatt-oralivrat (kWh).

Colectoare solare

Cu ajutorul colectoarelor solare se realizeaza o economie semnificativa

a consumului de energie utilizata pentru prepararea apei calde menajere,


7/23

incalzirea apei din piscine, incalzirea spatiilor din cladiri dar se contribuiesi la reducerea emisiilor toxice in atmosfera.

Colectorul solarsub presiune este realizat din tuburi vidate de sticla

borosilicata, rezistenta la socuri mecanice (grindina de pana la 25mmdiametru) si sunt concepute sa functioneze toata perioada anului, chiardaca temperatura exterioara este sub 0C. Sistemul de constructie dintuburi individuale confera colectorului o stabilitate ridicata (permitefunctionarea si in cazul in care unul din tuburi se deterioreaza). Vidul dintuburile de sticla asigura o termoizolare eficienta, pierderile fiindeliminate aproape in totalitate. Colectorul solar asigura producerea de apacalda chiar si in conditiile unei radiatii solare difuze (innorat).

In interiorul tubului de sticla exista un tub termic din cupru ce contine un

agent termic cu punct de fierbere scazut utilizat la tranferul energieicalorice. Tubul termic este legat de un condensator introdus prin contactdirect intr-un schimbator de caldura. Utilizarea panourilor de calitate esteo conditie necesara, nu insa si suficienta pentru exploatarea optima ainstalatiei solare. Un rol deosebit il are configurarea sistemulul astfelincat sa se poata retine cu eficienta marita energia solara.

Turnul solar cu curenti de aer

Tehnologia turnului solar combina principiile de a concentraputereasolara siputerea vantului.


8/23

Aerul de sub un acoperis circular translucid (numit colector) deschis laperiferie este incalzit de radiatia solara si dirijat prin tiraj fortat spre bazaunui turn foarte inalt, localizat in centru colectorului.

La baza turnului se amplaseaza una sau mai multe turbine de marerandament care vor functiona datorita curentului de aer fierbinte, caretrece cu mare viteza pentru a iesi prin cosul turnului.

O prima realizare practica de prototip s-a pus in functiune in 1981/1982 laManzanares (150 km de Madrid), Spania si a dus la rezultate uluitoare.

Sistemul necesita o investitie destul de mare, dar care ulterior seamortizeaza prin costurile mici de exploatare si a randamentului ridicat,turnul functionind atit ziua cit si noaptea.

Pentru marirea randamentului cu aproximativ 25%, sub acoperisulcircular s-au montat serpentine din conducte care sunt umplute cu apa,inmagazinind ziua caldura , pe care o cedeaza aerului noaptea, turnulfunctionand 24 din 24 ore.

Centrale solare

O centrala solara este o centrala electrica functionand pe baza energieitermice rezultata din absorbtia energiei radiatiei solare. Centralele solaretermice, in functie de modul de constructie pot atinge randamente maimari la costuri de investitii mai reduse decat instalatiile pe baza de

panouri solare fotovoltaice, necesita in schimb cheltuieli de intretineremai mari. Totodatata sunt exploatabile economic doar in zone cu foartemulte zile insorite pe an.

Exista mai multe metode pentru utilizarea energiei continute in radiatia

solara in scopul producerii de energie electrica.

Auguste Mouchout a folosit o parabolica pentru a produce abur pentruprimul motor solar cu aburi in 1866.

Aceste centrale utilizeaza oglinzi concave pentru a concentra razelesolare pe suprafata absorbanta. Oglinda sau suprafata absorbanta isi vormodifica orientarea in functie de pozitia soarelui. Centralele solare cu

jgheaburi parabolice colecteaza energia cu oglinzi distribuite pe suprafete

mari ce concentreaza radiatia pe suprafete absorbante situate in centrul


9/23

focal al fiecarei oglinzi, pe cand cele cu turn, toate oglinzile au acelasipunct focal situat in turn.

Centrale solare cu campuri de colectoare

Campul de colectoare ale centralei este compus din mai multe jgheburiparabolice sau colectoare Fresnel legate in paralel si numiteconcentratoare liniare. Construirea de campuri de colectoare paraboloideeste de asemenea posibila, dar vizavi de concentratoarele liniare suntfoarte costisitoare.

In campul de colectoare se produce incalzirea unui agent termic carepoate fi ulei mineral sau abur supraincalzit.La instalatiile cu ulei se poateatinge o temperatura de pana la 390C care intr-un schimbator de caldura

va genera aburi. Daca agentul termic este abur atunci nu este nevoie deschimbator de caldura, aburul fiind generat direct in conductele deabsorbtie.Avantajul acestui tip de centrale consta in faptul ca utilizeaza in partetehnologie conventionala disponibila.

Centrale solare cu jgheaburi parabolice

Colectoarele cu jgheaburi parabolice sunt constituite din oglinzi lungi

curbate transversal pe un profil de parabola concentrand fluxul radiatieisolare pe un tub absorbant situat in linia focala. Tubul absorbant esteconstituit dintr-o teava de metal acoperita in exterior cu un strat absorbantsi prin care curge agentul termic si care este in interiorul unui alt tub, deasta data de sticla de borosilicat rezistent la actiuni mecanice si chimicefiind acoperit de un strat antireflectorizant. Intre cele doua tuburi estecreat vid pentru a reduce pierderile prin convectie. Energia radiatieisolare este transformata in energie calorica si cedata agentului termic.Oglinzile parabolice sunt asezate de regula in randuri una dupa alta pedirectia N-S. Avand un singur grad de libertate, rotatia in jurul axeifocale.

Instalatii solare de tip Fresnel

in locul unei oglinzi parabolice se utilizeaza mai multe fasii de oglinziplane situate toate la nivelul solului si care se pot roti in jurul azeilongitudinale pentru a putea fi orientate cate una astfel ca sa relecteradiatia solara in directia tubului absorbant, in spatele caruia se afla o altaoglida liniara cu rol de concentrare a fascicolelor primite de la oglinzi

intr-o linie cat mai subtire. Acest concept este in faza de testare.Acest mod de constructie imbina principiul de functionare al


10/23

colectoarelor cu jgheaburi parabolice cu cu cel al centralelor cu turn, darrenuntand atat la oglinzile curbate cat si la dispozitivele de orientare cumai multe grade de libertate ramanand doar constructia modulara.Utilizand oglinzi plate usor de construit se sconteaza pe un pret scazut.

Utilizarea conductei absorbante este necesara in continuare. Rezultaposibilitatea utilizarii de conducte mai lungi , fara coturi, ceea ce reducepierderile datorita rezistentei hidraulice, in schimb apar pierderi deradiatie solara datorita umbririi reciproce a oglinzilor.

Centrale cu turn solar

In cazul centralelor cu turn solar este vorba de obicei de centrale pebaza de aburi generati cu ajutorul energiei solare. Focarul (camera decombustie) incalzit pana acum cu pacura, gaz natural sau carbune, este

inlocuit de un focar solar asezat in varful unui turn. Radiatia solara, asute, chiar mii de oglinzi cu orientare automata dupa pozitia soarelui estereflectata catre o suprafata absorbanta centrala numita receiver. Datorita

puternicei concentrari de radiatie, in turn apar temperaturi de ordinul amii de grade.

Agentul termic utilizat este nitrati fluizi, aburi sau aer cald. In acest modse pot genera temperaturi cu valori adapate necesitatilor proceselortehnologice, sau ceerintelor accelerarii proceselor chimice. De regula

insa, caldura generata este utilizata totusi prim intermediul unei turbinede gaz sau de aburi la generarea de curent electric.In receiver agentultermic este incalzit, si in final utilizat la generarea de aburi.

Centrale cu oglinzi parabolice

Oglinzile parabolice sunt construite cu doua grade de libertate putandurmari pozitia soarelui pe cer. Ele sunt montate pe un stativ siconcentreaza razele solare intr-un punct focal propriu fiecarei oglinzi

unde este montat un receptor de energie termica. Acest mod deconstructie este foarte compact.La instalatiile de acest tip receptorul este
http://www.agp.ro/ro/energii/imagini/parabolice_solare.jpg


11/23

conectat la un motor Stirling care transforma energia termica direct inemergie mecanica putand actiona un generator electric. Aceste instalatiiating un randament inalt in transformarea energiei solare in energieelectrica.

Modularitatea acestor instalatii permite atat utilizarea lor in locuri izolatesau independente cat si conectarea mai multora in formtnd o centralavirtuala in cadrul generarii distribuite a energiei electrice. O solutie mairara o constituie parcurile(fermele) de oglinzi parabolice. In punctualfocal comun tuturor oglinzilor se afla o suprafata absorbanta cu ajutorulcareia este incalzit un agent termic utilizat in continuare pentru generarede aburi. Conectarea in grup a mai multor oglinzi parabolice constituie oabordare mai putin economica decat centralele cu jgheaburi parabolicesau cele cu turn solar.

Energia solara nu e accesibila noaptea, astfel inmagazinarea energieieste o chestiune importanta. Puterea vantului si cea a soarelui sunt sursede energie intermitente, ceea ce inseamna ca trebuie folosite atunci candsunt accesibile si eventual stocate pentru o folosire ulterioara sautransportate in locuri unde pot fi folosite. Puterea vantului si a soareluisunt oarecum complementare, cu tendinta de mai mult vant iarna si mai

mult soare vara, dar in ziele fara vant si fara soare necesarul de energietrebuie obtinut intr-un fel sau altul.

Energia solara poate fi stocata la temperaturi inalte folosind sarurilichide. Sarurile sunt un mediu eficace de inmagazinare deoarece suntieftine, au o capacitate specifica de caldura si pot transmite caldura latemperaturi compatibile cu sistemele energetice conventionale. SolarTwo a folosit aceasta metoda de inmagazinare de energie, care i-a permissa stocheze destula caldura in cei 68 m3 ai rezervorului pentru a furniza o

productie de 10 Mw pt aproximativ 40 minute, cu o eficienta de 99%.Sistemele FotoVoltaice "off-grid" (ne conectate la reteaua electrica) au

baterii reincarcabile traditionale pentru stocarea electricitatii in exces. Cusisteme "grid-tied" (conectate la reteaua electrica), energia in exces

poate fi trimisa la reteaua electrica. Pentru energia furnizata retelei seacorda credite de catre compania ce detine reteaua. Aceste creditecompenseaza energia necesara cand sistemul nu poate indeplini cererea,folosind efectiv reteaua ca mecanism de stocare.

O alta metoda de stacare este folosirea apei. Cand exista un surplus deenergie, apa se pompeaza dintr'un rezervor aflat la un nivel mai mic


12/23

intr'un rezervor aflat la un nivel (altitudine) mai mare. Cand cererea deenergie este mai mare, apa din rezervorul de la nivelul ridicat esteeliberata, pompa devenind turbina si motor pentru un generatorhidroelectric.

Energia electrica

Energia electrica reprezinta capacitatea de actiune aunui sistem fizico-chimic.Aceasta energie prezinta o serie de avantaje incomparatie cu alte forme de energie,si anume:

- producerea energiei electrice in centrale electrice areloc in conditii economice avantajoase;

- energia electrica poate fi transmisa la distante mari prinintermediul campului electromagnetic, fie direct prin

mediul inconjurator, fie dirijat prin linii electrice;- la locul de consum, energia electrica poate fi

transformata in conditii economice in alte forme deenergie;

- energia electrica poate fi divizata si utilizata in partioricat de mici, dupa necesitati;

Dezavantajul pe care il prezinta energia electrica incomparatie cu alte forme ale energiei consta in aceea ca

nu poate fi inmagazinata. Energia electrica trebuieprodusa in momentul cand este ceruta de consumatori.

Producerea energiei electrice se realizeaza printransformarea altor forme de energie:

- transformarea energiei chimice a combustibililor inturbine cu aer, gaz, motoare cu ardere interna;

- transformarea energiei potentiale sau cinetice a apelor;

- transformarea energiei atomice;


13/23

- transformarea altor forme de energie: maree, solara,eoliana;

Producerea energiei electrice prin transformarea energieichimice a combustibililor se realizeaza in centrale electricede termoficare sau centrale termoelectrice.Producerea energiei electrice prin transformarea energieipotentiale sau cinetice a apelor se realizeaza in centralehidroelectrice care produc energie electrica pe calehidrautica. Aceasta sursa de nergie este economica siinepuizabila.Energia electrica este transportata la distanta printr-un

sistem de retele electrice, la diverse tensiuni: 110 kV, 220kV, 400 kV si chiar peste 800 kV. Transportul energieielectrice se face fie prin linii aeriene, fie prin cablurisubterane.La tensiunea de 110 kV, stalpii de sustinere au peste 25 minaltime, fiind plasati la intervale de circa 300 m; la 220 kVei au inaltimea de peste 35 m, intervalul fiind circa 350m;la 400 kV, inaltimea poate ajunge la 50 m, distanta intre eifiind de peste 350 m. In anumite situatii, cum sunt deexemplu trecerile peste ape, ei pot atinge inaltimi maimari.Cablurile subterane sunt folosite in localitatile urbane siacolo unde costul suplimentar este justificat de alteconsideratii, cum ar fi cel estetic de pilda. Un cablusubteran de inalta tensiune necesita instalatii de racire siinstalatii suplimentare pentru evitarea pierderilor inpamant. Din acest motiv el este mult mai scump decat olinie aeriana.Liniile aeriene sunt confectionate din conductoare decupru, aluminiu cu miez de otel si cadmiu-cupru.Conductoarele din cupru sunt folosite la toate tensiunile;pentru deschideri mari se utilizeaza cele din cadmiu-cuprucare au o mare rezistenta mecanica.Conductoarele din aluminiu cu miez de otel sunt folosite inspecial in cazul tensiunilor inalte. Exista tendinta caaluminiul sa inlocuiasca cuprul, datorita costului sau maiscazut.Conductibilitatea electrica variaza cu temperatura pentru

cele mai multe dintre materiale. In general pentru


14/23

conductoare ea descreste la cresterea temperaturii.Exceptie fac carbunele si electrolitii, pentru care, la fel cala majoritatea nemetalelor, conductibilitatea creste laridicarea temperaturii.

In cazul cablurilor subterane sunt necesare straturi deizolatie si protectie. Dintre materialele izolatoareremarcam: hartia impregnata cu ulei, cauciucul natural sisintetic, materialele plastice cum sunt policlorura de vinilsau polietilena (utilizata de obicei in locul cauciucului).Cablurile izolate cu hartie pot fi utilizate pana la 400 kV, intimp ce cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plastice,numai pana la 11 kV.Protectia unui cablu cu izolatie de hartie impregnata este

mai intai realizata cu un strat de plumb sau aluminiupentru evitarea umezelii si apoi cu un strat de bitumarmat sau fara armatura metalica, pentru evitareacoroziunii si a distrugerii mecanice. Pentru cablurile izolatecu cauciuc sau materiale plastice protectia estedeterminata de necesitatile de serviciu.In mod obisnuit, trebuie sa stim daca izolatorul alescorespunde temperaturii la care va lucra. Se definesc inacest scop urmatoarele clase de izolatie:

- clasa Y de izolatie, satisfacatoare pana la 90 grade C.Hartia, bumbacul si matasea netratate fac parte dinaceasta clasa;

- clasa A de izolatie, utilizata pana la 105 grade C. Aicisunt incluse hartia, bumbacul si matasea impregnate;

- clasa E de izolatie corespunde temperaturilor pana la120 grade C. Hartia si tesaturile impregnate fac partedin ea;

- clasa B de izolatie, utilizata pana la 130 grade C. Eacorespunde materialelor folosite in transformatoare simotoare electrice si din ea fac parte asbestul, mica siportelanul;

- clasa F de izolatie corespunde temperaturilor pana la155 grade C, clasa H celor pana la 180 grade C, iarclasa C temperaturilor mai mari de 180 grade C. Intoate aceste clase sunt incluse diverse varietati desticla, mica si portelan.

Un semiconductor difera de alte materiale electriceconductoare prin faptul ca factorii aditionali pot influentatrecerea curentului prin el. Conductibilitatea sa electrica


15/23

se situeaza intre cea a unui conductor si cea a unuiizolator si creste la ridicarea temperaturii.Proprietatile sale electrice sunt rezultatul structurii salecristaline si a prezentei impuritatilor. Majoritatea

semiconductoarelor, in stare pura, sunt izolatoare, darintroducerea impuritatilor creeaza un surplus de electronisau o lipsa de elctroni, fiecare din aceste stari permitandtrecerea curentului electric. Semiconductoarele utilizate inmod obisnuit sunt germaniul, siliciul, seleniul, oxidul decupru, sulfura de plumb, arseniura de galiu, fosfura degaliu si carbura de siliciu.

Energia chimica

Energia chimic este o form de energie potenialdatorat asocierii atomilor n molecule i a diferitelor altefeluri de agregare ale materiei. Ea se poate defini pe bazalucrului forelor electrice ca urmare a rearanjrii sarcinilorelectrice a electronilor i protonilor n procesul formriilegturilor chimice. Dac n timpul unei reacii chimiceenergia sistemului scade, se transfer energie sistemelor

nconjurtoare sub diferite forme, de obicei sub form decldur. Dac n timpul unei reacii chimice energiasistemului crete, asta se obine prin conversia altor formede energie din sistemele nconjurtoare.

Cele mai intalnite echipamente ce transforma energiachimica in energie electrica sunt acumulatorii.

Acumulatorii sunt un mod eficient de a face electricitatea portabil. Inplus, acumulatorii furnizeaz energie n scopul de a nlocui energiaelectric furnizat de reteaua electric.

Pe masur ce ntregul glob devine dependent de electricitate,mobilitatea bateriilor joac un rol si mai important n viata de zi cu zi.


16/23

Cei mai multi istorici situeaza inventia acumulatorului in jurul anului1800, atunci cand experimentele lui Alessandro Volta au generat curentelectric din reacii chimice ntre elemente diferite.

Pila voltaica original folosea discuri din zinc si argint si un separator

poros dintr-un material nonconducator, saturat de apa srat.Experimentele cu diferite combinaii de metale si electroliti au continuatin urmtorii 60 de ani.

Johann Ritter a demonstrat pentru prima oara elementele unei bateriireincrcabile in 1802, dar totui acestea au rmas o curiozitate delaborator, pna trziu, in secolul dinamurilor acionate cu abur capabile sale reincarce.

n prima jumatate a sec XIX experimentele au continuat cu o varietatede combinaii de materiale cu electrozi pozitivi/negativi si diveri

electrolii. Abia in anul 1860 stramoii bateriilor din zilele noastre au fostdescoperii, respectiv George Leclanche a construit prima baterie dincarbon-zinc.

Bateriile secundare dateaz dupa 1860, cnd Raymond GastonPlante a inventat bateria plumb-acid.Celula acesteia se baza pe 2 placue subiri separate de o folie de cauciuc.El a rulat aceast combinaie si a introdus-o intr-o soluie diluat de acidsulfuric. Iniial capacitatea era limitat din cauza placuei pozitive ce

prezenta puin material pentru a face reacie.Pe la 1881, Faure si alii au creat baterii folosind o past de oxid de

plumb pentru placa pozitiv, aceasta permiind o formare mai rapid.Din moment ce majoritatea problemelor cu bateriile plumb-acid

innundate implicau scurgerea electrolitului, cele mai multe incercri aufost fcute in idea de a elimina acidul liber din baterie. Cercettoriigermani au descoperit la inceputul anilor 60 un gel-electrolit pentru

bateria plumb-acid ceea ce a constituit o imbuntatire.

Plumbul este unul dintre primele metale folosite de ctre oameni,folosirea lui datnd din 6500 I.Ch..

evi de plumb antice au fost descoperite in Egipt datnd din timpul luiPharaohs ce a folosit plumbul in emailul obiectelor de ceramic.

Plumbul este de obicei asociat cu alte minerale- zinc, cupru, argint-,proprietaile sale naturale precum masa, maleabilitatea, punct de topiresczut, rezistena la coroziune, proprietai electrice si rezistentaindelungat, fcndu-l indispensabil in industria mondial.

Plumbul are rata cea mai ridicat de reciclare dintre toate materialeleindustriale din lume.

Alctuirea acumulatorului cu plumb


17/23

O carcas din polietilen (monobloc)1. Placi interne pozitive si negative, realizate din plumb.2. Separatori plci din material poros sintetic.3. Electrolit, o soluie diluat din acid sulfuric si ap.

4. Borne din plumb, legtura dintre baterie si corpul ce arenevoie de energie.

Procesul de fabricare

Procesul de fabricare incepe cu producia carcaselor (monobloc).

Vasul acumulatorului trebuie s reziste la aciunea electrolitului(H2SO4 diluat) si se execut din sticl, ebonit, polipropilen (in cazul

acumulatorului de autoturism).Pentru acumulatorul de 12 V (pentru autoturisme), monoblocul

este imparit in 6 diviziuni / celule.Procesul continu cu realizarea grtarelor de plumb, care in starea

asa-numit neformate sunt acoperii cu o pasta din oxizi de plumb (deexemplu : Pb3O4 si litarga PbO) si placilor din plumb si aliaj din altemetale. Un acumulator trebuie sa aib placi pozitive si negative pentru atransmite curent.

Apoi, o pastformat din oxid de plumb, acid sulfuric si ap este aplicat pe grtare.


18/23

Materialele expandate alctuite din diverse pudre sulfuroase suntadugate in aceast past pentru a realiza placile negative.

In interiorul bateriei, plcile pozitive si plcile negative trebuiescseparate pentru a preveni scurt-circuitele.

Separatorii sunt folii de plastic subiri, folosite ca izolatori intre placilepozitive si cele negative. Porii din separatori permit curentului electric scircule intre placi in timp ce impiedic scurt circuitele.

n urmtoarea faz, o plac pozitiv este imperecheat cu o placnegativ si un separator. Acest pachet se numete element, i se gasetecate unul in fiecare celul.

Elementele sunt aezate in monobloc. Celulele sunt unite printr-unmetal ce transmite curentul electric. Bornele de plumb sunt sudate. Dupaaceasta bateria este umplut cu electrolit si apoi este fixat capacul.Bateria se verific de scurgeri

Ultimul pas, este incrcarea. n timpul acestui proces, bornelebateriei sunt conectate la o sursa de curent si bateria este incarcata mai

multe ore la rnd.


19/23

CUM FUNCIONEAZ ACUMULATORUL CU PLUMB?

O baterie nmagazineaz energie pentru uz ulterior. Ea producetensiune dintr-o reactie chimic produs intre dou materiale diferite(placa pozitiv si cea negativ) care sunt introduse n electrolit.

Electrozii sunt cufundai intr-o soluie apoas de acid sulfuric. Prin aa-nimita operaie de formare (a carei reea difer de la un mod defabricaie la altul), care consta in principal in alimentarea cu curent a

acumulatorului, electrozii se transform, plcile pozitive ajung deculoare cafenie si acoperite cu PbO2, iar plcile negative cenuii iacoperite cu plumb negricios.

Intr-un acumulator normala acid-plumb, tensiunea aproximativa este de2V /celula, deci un total de 12V. Curentul este degajat de baterie cuatt mai repede cu ct exist un circuit intre borna pozitiv si ceanegativ.

Procesul de descrcarea a acumulatoarelor cu plumb

Descrcarea acumulatoarelor cu plumb comport urmtoarele reaciichimice globale:

Situaia nainte de descrcare:

Electrod pozitiv (PbO2) H2SO4 Electrod negativ (Pb)

Sensul curentului n element:

Circulaiaionilor:

H2+ +

SO4 - -

Reacii chimice la electrozi:

PbO2 + H2 + H2SO4 = PbSO4 + 2H2O Pb + SO4= PbSO4


20/23

Situaia final a electrozilor:

PbSO4 PbSO4

Concluzie:

Cele dou plci fiind identice, acumulatorul nu mai poate debita curent.Plcile se sulfateaz, concentraia acidului descrete.

Cei mai muli dintre oameni nu realizeaz ca un acumulator cuplumb funcioneaz pe baza unui proces continuu de ncrcare-descrcare. Atunci cnd o baterie este conectat la o surs ce are nevoie

de curent, cum ar fi un autoturism, curentul iese din baterie si bateriaincepe s se descarce.

Un acumulator cu plumb ncarcat are o t.e.m. de circa 2,2V. nfuncionare, tensiunea scade destul de repede la Ud=1,95V, apoi rmnectva timp aproape canstant, scaznd apoi din nou brusc. Cnd tensiuneaa ajuns la 1,8V, descrcarea trebuie ntrerupt, deoarece sub aceastvaloare reaciile chimice nu mai sunt reversibile.

*

*autoturism

Procesul de ncrcare a acumulatoarelor cu plumb


21/23

La ncrcare, reaciile chimice sunt inverse:

Situaia nainte de ncrcare:Electrod pozitiv (PbSO4) H2SO4 Electrod negativ

(PbSO4)

Sensul curentului n electrod:

Circulaia ionilor:

SO4-- --

H2+ +

Reacii chimice la electrozi:

PbSO4 + SO4 + 2H2O = PbO2 + 2H2SO4 PbSO4 + H2 = Pb +H2SO4

Situaia final a electrozilor:

PbO2 Pb

Concluzie:

Prin ncrcarea acumulatorului se restabilete situaia iniial siconcentraia acidului crete.

Acumulatorul devine ncrcat atunci cnd primete iar curent,reinstalind diferenele chimice dintre plci.

Pe masur ce acumulatorul se descarc, plcile de plumb devin din

punct de vedere chimic asemntoare, acidul devine mai slab i tensiuneascade.

Acumulatorul se poate rencrca total atunci cnd se reinstaleazadiferenele chimice dintre plci, iar acumulatorul poate furniza din noucurent.

La ncarcare, tensiunea acumulatorului crete rapid pn la Ui=2,2V, apoi scade lent pn la 2,3V. La sfaritul ncrcrii, tensiunea estede 2.6-2,7V.


22/23

1. CARACTERISTICI ALE BATERIILOR

Din punct de vedere tehnic, bateriile se caracterizeaz prin:a) tensiune, determinat de numrul elementelor n serie;b) capacitatea elementului (acumulatorului) (n Ah) pentru oanumit duratde descrcare c) curentul de lucru maxim admisibil (care nu trebuie multdepait nici pentru un timp foarte scurt, putnd duce prin efectele luimecanice la distrugerea plcilor); d) randamentul energetic w = Wdesc/Winc, care este deordinul 70-80%, din cauza pierderilor de energie prin reacii chimicesecundare (care determin si diferena dintre tensiunea medie de ncarcaresi tensiunea medie de descrcare) si prin efect electrocaloric n rezistenalui interioar;

e) randamentul n cantitate de electricitate (n sarcin) Q =Qdesc/Qinc

de ordinul a 85-90%; f) tipul constructiv (adecvat condiiilor de utilizare sidurabilitaii necesare: acumulatoarele de dimensiuni mici i durabilitateredus pentru autovehicule, acumulatoare de dimensiuni mari sidurabilitate mare, pentru instalaii staionare etc.)


23/23

Bibliografie:

http://referate.educativ.ro/cautare-referat-energia-chimica.html

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar

http://www.e-referate.ro/referate/Energia_solara2005-03-18.html

http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_electric

http://www.referat.ro/referate/Energia_Electrica_10cff.html
http://referate.educativ.ro/cautare-referat-energia-chimica.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83http://www.e-referate.ro/referate/Energia_solara2005-03-18.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_electric%C4%83http://www.referat.ro/referate/Energia_Electrica_10cff.htmlhttp://referate.educativ.ro/cautare-referat-energia-chimica.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83http://www.e-referate.ro/referate/Energia_solara2005-03-18.htmlhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_electric%C4%83http://www.referat.ro/referate/Energia_Electrica_10cff.html

Date post:	05-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	balto-sebastian
View:	225 times
Download:	1 times

58011121 Surse de Alimentare

Documents