+ All Categories
Home > Documents > Catia Project

Catia Project

Date post: 22-Dec-2015
Category:
Upload: neagu-ana
View: 128 times
Download: 15 times
Share this document with a friend
Description:
Proiect Catia
of 21 /21
Universitatea “Transilvania” din Braşov Facultatea Design de Produs şi Mediu Secţia Ingineria Valorificării Deşeurilor Proiectarea unui ansamblu de panouri fotovoltaice -Proiectare constructivă- 1
Transcript
Page 1: Catia Project

Universitatea “Transilvania” din Braşov

Facultatea Design de Produs şi Mediu

Secţia Ingineria Valorificării Deşeurilor

Proiectarea unui ansamblu de panouri fotovoltaice

-Proiectare constructivă-

Contents

1

Page 2: Catia Project

1.Tipuri de panouri solare........................................................................................................................3

1.1.Panouri solare termice...................................................................................................................3

1.2. Panouri solare fotovoltaice...........................................................................................................4

2.Tipuri de sisteme de orientare ale panourilor....................................................................................8

3.Stabilirea sarcinilor care încarcă elementele construcţiei................................................................9

3.1.Forţa.................................................................................................................................................9

3.2.Cursa actuatorului........................................................................................................................10

4.Elementele unui sistem mecanic de orientare a panourilor fotovoltaice......................................10

5.Concluzii...............................................................................................................................................16

Bibliografie...............................................................................................................................................18

1.Tipuri de panouri solare

2

Page 3: Catia Project

Panourile solare sunt clasificate într-o multitudine de categorii, după diferite

criterii: în funcție de modul de utilizare, în funcție de modalitatea de captare a căldurii

sau după modalitățile de construcție.

1.1.Panouri solare termice

Acest tip de panouri este recomandat în sezonul rece, fiind utilizate pentru încălzirea

apei menajere, a piscinelor, etc. în intervalul primăvară-toamnă. Ele asigură în jur de

60-80% din necesarul de apă caldă iarna, iar vara asigură necesarul de 100%.

Fig.1. Panou solar cu tuburi vidate

Sunt de două feluri:

Panouri solare cu tuburi vidate

Pot fi presurizare cu tuburi superconductoare heat-pipe sau nepresurizate;

Fiecare tub este compus din alte două tuburi (sudate între ele) din sticlă

borosilicate;

Sunt mai eficiente decât panourile solare plane, având un randament foarte bun,

razele soarelui căzând perpendicula rpe ele din mai multe unghiuri;

Sunt mai ușor de întreținut decât panourile plane, deoarece există foarte puține

depuneri pe suprafața cilindrică a tuburilor;

Energia solară este captată prin tuburile vidate

Panouri solare plane

Sunt formate din plăci plane din cupru, care ajută la captarea energiei solare

3

Page 4: Catia Project

Sunt acoperite cu un material special, conceput pentru a determina absorbția

energiei solare. Acestea sunt amplasate pe o izolație din fibră de sticlă, închise într-

un cadru de aluminiu și acoperite cu sticlă pentru o eficiență sporită

Aceste panouri sunt potrivite pentru toate tipurile de climă

Sunt foarte flexibile și potrivite pentru încălzirea apei menajere, a piscinelor, a

bazinelor cu hidromasaj etc.

1.2. Panouri solare fotovoltaice

Transformă energia solară în energie electrică și sunt cel mai des întâlnite.

După cum vom vedea în cele ce urmează, și acestea se împart în mai multe categorii,

în funcție de tipul de celule componente. Sunt formate din celule solare pe bază de

siliciu.

Celulele solare, cunoscute și sub denumirea de celule fotovoltaice, sunt

compuse dintr-un materialsemiconductor (siliciu) care reține particulele luminii solare,

producând energie electrică. Acestea pot fi monocristaline, policristaline, amorfe,

microcristaline sau cu strat subțire.

Din gama panourilor solare electrice se disting celulele monocristaline, policristaline,

amorfe și cu strat subțire.

Celule solare monocristaline

4

Page 5: Catia Project

Fig.2.Panou fotovoltaic cu celule monocristaline

Sunt folosite în panourile fotovoltaice sunt ușor de recunoscut datorită aspectului extern

colorat și uniform, această proprietate indicând consistența unui siliciu de înaltă puritate

și calitate. Din acest motiv, panourile solare monocristaline sunt cele mai eficiente. De

asemenea, aceste panouri produc cel mai mult curent din radiația solară și pot fi

amplasate pe porțiuni mai restrânse.

În plus, panourile solare monocristaline produc de patru ori cantitatea de energie

electrică față de alte tipuri de panouri, sunt cele mai durabile și majoritatea

producătorilor oferă garanții de peste 25 de ani pentru aceste produse.

Celule solare policristaline

5

Page 6: Catia Project

Fig.3.Panou solar cu celule policristaline

Tind să aibă mai puțină rezistență la căldură decât panourile solare monocristaline, prin

urmare sunt mai puțin eficiente la temperaturi crescute.

În același timp, sunt mai ieftine decât cele monocristaline, procesul de producție fiind

mai simplu și mai puțin costisitor. Acest lucru, pe de altă parte, implică și o eficiență mai

scăzută a acestui tip de panouri.

Celule solare cu strat subțire

6

Page 7: Catia Project

Fig.4.Acoperiş din celule fotovoltaice cu strat subţire

Sunt la rândul lor clasificate în funcție de materialul fotovoltaiccare este depus pe

substrat: siliciu amorf, telurură de cadmiu, seleniură de cupru indiu galiu și celule

fotovoltaice organice.

Prototipurile de module cu strat subțire au atins performanțe între 7 și 13%. Panourile

cu celule cu strat subțire sunt mai ieftine decât cele cu celule solare cristaline. Aspecul

lor omogen le conferă un design plăcut, sunt flexibile, iar performanța lor nu este

afectată de temperaturile ridicate sau de umbră. Sunt ideale pentru suprafețele mai

largi, mai întinse.

Panouri solare hibride

Dețin un modul care are un strat subțire de peliculă solară amorfă în spatele celulelor

monocristaline, iar stratul suplimentar amorfextrage mai multă energie de la lumina

soarelui, în special în condiții de lumină slabă.

Un avantaj al acestei tehnologii este că pierderile care apar de obicei din cauza lipsei

de uniformitate a structurilor cristaline prezente pe suprafața celulei, sunt semnificativ

reduse. Totuși, aceste panouri nu sunt recomandate suprafețelor mari de acoperiș și se

vând la prețuri mai mari decât panourile fotovoltaice.

7

Page 8: Catia Project

2.Tipuri de sisteme de orientare ale panourilor

Sistemele solare fotovoltaice complete independente (off grid) pot fi realizate in

tipologie magistrală de curent alternativ (AC Bus) sau magistrală de curent continuu

(DC Bus). Sistemele fotovoltaice de tip magistrală de curent continuu, sunt utilizate

pentru puteri nominale mici (pâna la 1-2 kilowaţi), în timp ce sistemele de tip magistrală

de curent alternativ nu sunt limitate în ceea ce priveşte puterea maximă.

Diferenţa principală dintre sistemele solare fotovoltaice de tip magistrală de curent

alternativ şi cele de tip magistrală de curent continuu constă în modul în care este

transformată energia de curent continuu generată de panourile fotovoltaice în energie

de curent alternativ necesară pentru alimentarea consumatorilor. Sistemele fotovoltaice

de tip magistrală de curent alternativ au o eficienţă şi un randament mult mai mare

decât al sistemelor de tip magistrală de curent continuu pentru că energia panourilor

este transformată direct în energie de curent alternative, iar invertoarele de reţea sunt

prevăzute cu algoritm de determinare şi urmarire a punctului de putere maximă (MPPT).

Un sistem solar fotovoltaic de tip magistrală de curent alternativ are în compunere un

generator fotovoltaic, unul sau mai multe invertoare de reţea, unul sau mai multe

invertoare de baterii, un banc de acumulatori pentru stocarea energiei electrice, şi

opţional un grup electrogen ca sursă de rezervă. Invertoarele de reţea pentru aceste

sisteme transformă energia de curent continuu generată de panourile fotovoltaice în

energie de curent alternativ şi o injectează direct în reţeaua electrică a imobilului.

Surplusul de energie generat în timpul zilei este stocat în acumulatori pentru a asigura

necesarul de energie pe timpul nopţii cu ajutorul invertoarelor de curent continuu.

Sistemul fotovoltaic de tip magistrală de curent continuu are în compunere un generator

fotovoltaic, unul sau mai multe controlere de încarcare baterii, unul sau mai multe

invertoare de baterii, o baterie de acumulatori pentru stocarea energiei electrice, şi

opţional un grup electrogen ca sursă de rezervă. În aceste sisteme, energia de curent

continuu generată de panourile fotovoltaice este mai întai stabilizată în tensiune cu

ajutorul controlerelor de încarcare şi stocată în baterii de acumulatori. Invertoarele de

baterii pentru sistemele fotovoltaice de tip magistrală de curent continuu nu sunt

8

Page 9: Catia Project

bidirectionale, ele asigură doar conversia energiei de curent continuu de la bornele

acumulatorilor în energie de curent alternativ pentru alimentarea consumatorilor.

3.Stabilirea sarcinilor care încarcă elementele construcţiei

3.1.Forţa

Ft = G + Fv [N], unde: Ft → forta totala;

G → greutatea panoului, ramei si cadrului;

Fv → forta vantului.

G = (mcadru + mrama + mpanouri) * g [kg];

P = 12∗ρ∗v2 [bar];

ρaer = 1,22 [kg/m3];

Fv = P*A [N], unde A → aria cadrului;

A = L*l [m2];

Factuator = 13

* Ft

Panou = 9,4 kg;

Cadru = 6,06 kg;

Rama = 1,99 kg.

G = [6,06 + (1,99 * 2) + (9,4 * 2)] * 9,8 = (6,06 + 3,98 + 18,8) * 9,8 = 282,63 kg;

P = 12 * 1,22 * 142 = 119,56 [bar];

A = 2,675 m2;

Fv = 119,56 * 2,675 = 319,82 [N];

Fact = 13

* 602,45 = 200,8 [N];

Ft = 282,63 + 319,82 = 602,45 [N];

9

Page 10: Catia Project

3.2.Cursa actuatorului

Cursa = 1210,65 – 761,656 = 449 mm.

Fig.5. Masurarea cursei

4.Elementele unui sistem mecanic de orientare a panourilor fotovoltaice

Fig.6. Panoul fotovoltaic

10

Page 11: Catia Project

Fig.7. Rama panoului fotovoltaic

Fig.8. Cadrul de sustinere al panourilor

11

Page 12: Catia Project

Fig.9. Stalpul de sustinere

Fig.10. Actuatorul

12

Page 13: Catia Project

Fig.11. Datele actuatorului(1)

Fig.12. Datele actuatorului(2)

13

Page 14: Catia Project

Fig.13. Schita actuatorului

Fig.14. Ansamblul sistemului de orientare cu panouri fotovoltaice

14

Page 15: Catia Project

Fig.15. Analiza MEF

15

Page 16: Catia Project

5.Concluzii

S-a construit un sistem mecanic de orientare a panourilor fotovoltaice, conform

urmatoarelor date:

- 2 panouri;

- 2 rame;

- 1 cadru;

- 1 stâlp de sustinere;

- 1 actuator.

Cele 2 panouri au dimensiunile de 1040 x 870 x 35 fiecare, iar greutatea unui

panou este de 9,4 kg.

Unghiul de orientare al sistemului fotovoltaic este de β = 35˚, iar pentru

realizarea orientării s-a ales un actuator liniar care are cursa de 450 mm.

Materialele alese pentru fiecare component a sistemului:

- pentru stâlp, cadru şi actuator: oţel;

- pentru panouri: PVC;

- pentru rame: aluminiu.

La îmbinarea dintre ramă şi panou, am folosit prinderea cu şuruburi.

La asamblarea sistemului s-au folosit:

- constrângeri de suprafaţă: între panouri şi rame, între actuator şi stâlp şi între

actuator şi cadru;

- constrângeri de cilindricitate: între stâlp şi cadru şi între actuator, stâlp şi

cadru.

Ansamblul rezultat a fost transpus în analiza MEF, unde pentru constrangerile de

suprafata am aplicat “Rigid connection”, pentru cele de cilindricitate “Presure

fithing”. Pentru constrangerea actuatorului am aplicat “Slider connection”.

Pentru ancorarea stâlpului s-a folosit “Clamp”(la bază).

16

Page 17: Catia Project

S-au aplicat forţe distribuite pe fiecare panou, iar pe stalp o acceleraţie de 9,81

N. Dupa aplicarea tuturor forţelor şi constrângerilor, am verificat modelul cu

ajutorul comenzii “Model checker”.

Nu s-a putut rezolva eroarea care a împiedicat continuarea paşilor dupa care am

fi putut avea un rezultat satisfăcător.

17

Page 18: Catia Project

Bibliografie

1.http://shop.ecosolaris.ro/sisteme-fotovoltaice

2.http://shop.ecosolaris.ro/tracker-orientare-solara

18


Recommended