Date post: | 08-Oct-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | ana-maria-bizu |
View: | 34 times |
Download: | 3 times |
of 31
Universitatea Transilvania Braov
Facultatea Design de Produs i Mediu
Specializarea Design de Produs i Dezvoltare Durabil pentru Protecia Mediului
Implementarea unui sistem micro-eolian
pentru o cas de vacan
ndrumtor
Conf.dr.ing. Mihai LATE
Student
Ana-Maria BIZU
DPDM 17832
1
Cuprins
1. Date de intrare ................................................................................................................... 3
2. Determinarea vitezei medie a vntului din ScotiaThurso ............................................ 3 3. Calculul necesarului de energie ......................................................................................... 4
3.1.Calculul necesarului de energie pentru cele 7 becuri .......................................................... 4
3.2.Calculul necesar de energie pentru televizor ...................................................................... 5
3.3.Calculul necesar de energie pentru frigider ........................................................................ 7
3.4.Calculul necesarului de energie pentru maina de splat rufe ............................................. 8
3.5.Calculul necesarului de energie pentru filtru de cafea ...................................................... 10
4.Puterea necesar turbinei .................................................................................................... 15 5.Alegerea turbinei ................................................................................................................. 15
5.1.Turbina 1 ........................................................................................................................... 15
5.3.Turbina 3 ........................................................................................................................ 19
Tip turbin: 343W putere ...................................................................................................... 19
5.4.Turbina 4 ........................................................................................................................ 20
Tip turbin: 1000W putere .................................................................................................... 20
6. Fore i momente care acioneaz asupra turbinei ............................................................ 22 6.1.Fora datorat asupra vntului ......................................................................................... 22
6.2.Momentul motor nominal ................................................................................................ 22
6.3.Excentricitatea ................................................................................................................ 22
7.Verificarea stlpului la solicitri compuse .......................................................................... 24 7.1 Alegerea stlpului pentru turbin ..................................................................................... 24
7.2. Solicitri simple ............................................................................................................. 26
8.Calculul economic ................................................................................................................ 28
8.1.Calcul investiie .............................................................................................................. 28
8.2.Cost parial ...................................................................................................................... 29
2
8.3.Energia produs de turbin pe lun .................................................................................. 29
8.4.Perioada de amortizare .................................................................................................... 29
Bibliografie ................................................................................................................................ 0
3
1. Date de intrare Locaia: ScotiaThurso ;
Implementare: cas de vacan;
Consumatorii: - 7 becuri economice;
- un televizor LSD;
- un frigider;
- o main de splat rufe;
- o main de splat vase;
- un filtru de cafea;
- un cuptor cu microunde;
- un fier de calcat;
- un aspirator.
2. Determinarea vitezei medie a vntului din ScotiaThurso Fig.1. reprezinta harta potentialului eolian din ScotiaThurso
Fig.1.Harta potentialului eolian in Scotia . [1]
4
Conform Fig.1 de mai sus viteza medie a vntului n ScotiaThurso este de
aproximativ 7,5 m/s.
3. Calculul necesarului de energie
3.1.Calculul necesarului de energie pentru cele 7 becuri
Vom alege sapte becuri economice de tipul: bec economic Philips spiralat cu soclu E27,
puterea acestuia fiind de 15 W (echivalentul a 70W).
Fig.2 Bec economic Philips spiralat cu soclu E27.[2]
5
Tabel 1. Date tehnice ale becului economic Philips spiralat cu soclu E27
EC1 = numr de becuri + puterea becului + numarul de ore utilizate
EC1 = 7 * 15W * 5h
EC1 = 525 Wh
3.2.Calculul necesar de energie pentru televizor
Vom alege un televizor de tipul: UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED, puterea
acestuia fiind de 216 (W)
6
.
Fig.3. Televizor UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED [3]
Caracteristici generale televizor:
Tabel 2. Date generale privind televizorul UHD 3D Smart 48" Seria HU7500, de tip LED. [3]
7
EC2 = numr de tv + puterea tv + numarul de ore utilizate
EC2 = 1 * 216W *4h
EC2 = 864Wh
3.3.Calculul necesar de energie pentru frigider
Vom alege un frigider de tip: ELECTROLUX cu 2 usi EJ2801AOW2, 265l, A+, alb.
Fig.4. Frigider cu 2 usi ELECTROLUX EJ2801AOW2, 265l, A+, alb .[4]
8
Tabel 3.Date tehnice ale frigiderului cu 2 usi ELECTROLUX EJ2801AOW2, 265l, A+, alb. [4]
EC3 = numr de frigidere + puterea frigider + numarul de ore utilizate
EC3 = 1 *200W *5h
EC3 = 1000Wh
3.4.Calculul necesarului de energie pentru maina de splat rufe Vom alege o main de splat rufe de tipul: Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg,
Clasa A+ cu putere de 531W.
Fig.5 Maina de splat Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg, Clasa A+ [5]
9
Tabel 4. Date tehnice ale mainii de splat Slim Samsung WF60F4E0N2W, 1200 rpm, 6 kg,
Clasa A+. [5]
EC4 = numr de maini de splat haine + puterea main de splat haine + numarul de ore
utilizate
EC4 = 1 * 531W * 2h
EC4 = 1062Wh
10
3.5.Calculul necesarului de energie pentru filtru de cafea
Vom alege un filtru de cafea de tip: Severin KA4804, puterea fiind de 550W.
Fig. 6 Filtru cafea Philips HD7566/20, 10-15 cesti, anti-picurare, negru. [7]
Fig.5. Date tehnice ale filtrului de cafea Philips HD7566/20. [8]
11
EC6 = numr filtre de cafea + puterea filtru de cafea + numarul de ore utilizat
EC6 = 1 * 1000W * 0,2h
EC6 = 200Wh
3.6.Calculul necesarului de energie pentru cuptor cu microunde
Vom alege un cuptor cu microunde Samsung - GE83X
Fig.9.Cuptor cu microunde Samsung - GE83X [ ]
Tabel 6. Date tehnice ale cuptorului cu microunde Samsung - GE83X
EC7 = numr cuptoare cu microunde + puterea cuptor cu microunde + numrul de ore
utilizat
EC7 = 1 * 1200W * 0,2h
12
EC7 = 240Wh
3.7.Calculul necesarului de energie fier de clcat
Vom alege un fier de clcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W.
Fig.8.Fier de calcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W.[ ]
13
Tabel 7. Date tehnice fier de calcat Rowenta Focus DW5130D1, 2400 W. []
EC8 = numr fier de clcat + puterea fier de clcat + numrul de ore utilizat
EC8 = 1*2400W*0,3h
EC8 = 720Wh
3.8.Calculul necesarului de energie pentru aspirator
Vom alege un aspirator cu sac: Aspirator cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951,
750 W, 5 L, HEPA.
14
Fig.9.Aspirator cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951, 750 W, 5 L, HEPA.
Tabel 8. Date tehnice ale aspiratorului cu sac Rowenta Silence Force Extreme RO5951,
750 W, 5 L, HEPA.
EC9 = numr aspiratoare cu sac + puterea aspirator cu sac + numrul de ore utilizat
EC9 =1*750W*0,5h
EC9 = 375W
15
4.Puterea necesar turbinei Putera necesara turbinei = Energia total a consumatoriilor/24h
Pnec.turbinei = 207,75
5.Alegerea turbinei
5.1.Turbina 1
Tip turbin: 600W
Fig.10.Turbina 1 [ ]
Tabel 9.Date tehnice turbina 1.
16
Calculul privind puterea generat de turbina 1
P = 0,5 * raer * Cp * A * v3
unde:
P puterea generat de turbin; [W]
v viteza vntului din Thurso; [m/s]
raer densitaea aerului (raer =1,22kg/m2);
A aria (A = p );[m2] d diametrul rororului; [m]
Cp = ,r
unde:
vt viteza nominal la care produce energie turbina;
p puterea nominal a turbinei; [W].
Cp = ,,p(,)
Cp = 0,22
P = 0,5 * 1,22 * 0,22 * 2,60* 7,53
P = 147,2W
17
5.2.Turbina 2
Tip turbina: SE 500W
Fig.11.Turbina 2
Tabel 10.Date tehnice turbina 2
18
Calculul privind puterea generat de turbina 2
P = 0,5 * raer * Cp * A * v3
unde:
P puterea generat de turbin; [W]
v viteza vntului din Constana; [m/s]
raer densitaea aerului (raer =1,22kg/m2);
A aria (A = p );[m2] d diametrul rororului; [m]
Cp = ,r
unde:
v viteza nominal la care produce energie turbina;
p puterea nominal a turbinei; [W].
Cp = ,,p(,)
Cp = 0,21
P = 0,5 * 1,22 * 0,21 * 2,26 * 7,53
P = 122,68W
19
5.3.Turbina 3
Tip turbin: 343W putere
Fig.12.Turbina 3.[]
Tabel 11.Date tehnice privind turbina 3
20
Calculul privind puterea generat de turbina 3
P = 0,5 * raer * Cp * A * v3
unde:
P puterea generat de turbin; [W]
v viteza vntului din Constana; [m/s]
raer densitaea aerului (raer =1,22kg/m2);
A aria (A = p );[m2] d diametrul rororului; [m]
Cp = ,r
unde:
v viteza nominal la care produce energie turbina;
p puterea nominal a turbinei; [W].
Cp = ,,p(,) ,
Cp = 0,59
P = 0,5 * 1,22 * 0,59 * 1,16 * 7,53
P = 177,64W
5.4.Turbina 4
Tip turbin: 1000W putere
Fig.13.Turbina 3.[]
21
Tabel 12.Date tehnice privind turbina 3
Calculul privind puterea generat de turbina 3
P = 0,5 * raer * Cp * A * v3
unde:
P puterea generat de turbin; [W]
v viteza vntului din Constana; [m/s]
raer densitaea aerului (raer =1,22kg/m2);
A aria (A = p );[m2] d diametrul rororului; [m]
Cp = ,r
unde:
v viteza nominal la care produce energie turbina;
p puterea nominal a turbinei; [W].
Cp = ,,p ,
Cp = 0,23
P = 0,5 * 1,22 * 0,23 * 7,1 * 7,53
P = 420,24W
n urma calculelor efectuate anterior turbina numrul 4 se dovedete a fii cea mai
eficient pentru casa de vacan.
22
6. Fore i momente care acioneaz asupra turbinei
6.1.Fora datorat asupra vntului F0 = 300 *A
A = A aria (A = p );[m2] D diametrul rotorului;
D = 3 m
F0 = 300 * 7,1
F0 = 2130 [N]
6.2.Momentul motor nominal
Me motor = puh [Nm]
unde:
P puterea nominal a turbine; [W]
h = 0,80,9
u - frecvena rotorului;
u = p
v - viteza nominal
u = ,p
u = 1,06
Me motor = p,,
Me motor 186,6 Nm
6.3.Excentricitatea
e = =
23
e = 0,25
Fora orizontal n planul rotorului
Fx = 0 N
Momentul n plan orizontal
Mx = e * F0
Mx = 0,25 * 2130
Mx = 532,5 Nm
Fora axei de-a lungul rotorului
Fy = F0
Fy = 2130 N
Momentul de-a lungul axei rotorului
My = 1,3 * Me nominal
My = 1,3 * 186,6
My = 242,5 Nm
Fora vertical n planul rotorului
Fz = mt * g
unde:
mt - masa turbine; (kg)
g = aceeleraia gravitaional;
Fz = 30 * 9,781
Fz = 293,43N
24
Momentul n jurul axei vertical
Mz = e * F0
Mz = 0,25 * 2130
Mz = 532,5 Nm
7.Verificarea stlpului la solicitri compuse
7.1 Alegerea stlpului pentru turbin Vom alege un stlp de tipul STP10-800 cu urmtoarele caracteristici prezentate n Fig.15
Fig.15.Caracteristici stlp. [11]
25
Fig.16. Reprezentarea schematic a stlpului. [11]
Fig.17. Reprezentarea schematic a forelor i momentelor.
26
7.2. Solicitri simple
H = 10 m (nalime stlp);
D = 0,400 m
d = 0.200 m
Compresiune
c =
A = p (D2 * d2) A = p (0,4002 * 0,2002) A = 0,0502 m2
c = ,,
c = 58452 N/m2
Torsiune
zt =
Wp = p * (1 k4)
unde k = Wp =
p, * (1 ,,) Wp = 0,0117
zt = ,,
zt = 45512 Nm
ncovoiere (Mx, Mz, Fy, H, Fx, H)
27
i =
Mi = ( + ) + ( + ) Mi = (532,5 + 2130 10) + (242,5 + 0 10) Mi = 21833Nm
Wz = p * (1 k4)
unde k = Wz =
p, * (1 ,,) Wz = 0,0058
i = ,
i = 3764310
Verificare la solicitri compuse
ech = ( + ) + 4(0,27z) ech = (58452 + 3764310) + 4(0,27 45512) ech = (382276) + (49152) ech = 2416301/106
ech = 2,416301 MPa
28
ech aiIII
unde: aiIII = 90 MPa
8.Calculul economic
8.1.Calcul investiie Ci = Cturbin + Cstlp + Cbaterii + Cinvertor + Ccabluri + Csistem de control + Cmentenan
Ci = 1800 + 700 + 2*400 + 350 + 300 + 550 + 600
Ci = 5100
Model Tensiunea de
lucru
Corpul turbinei Inaltime turn Turn ancorat
WHI 200 DC24V 1800 10m 700
Fig.22 Pre turbin i turn de ancorare. [12]
Fig.23 Pre invertor 350 . [13]
Fig.24 Pre baterii 400 /buc. [13]
29
8.2.Cost parial inem cont de faptul c statul ne acord o succvene de 90%, rezult urmtorul cost parial:
Cp = 0,1 * Ci => Cp = 0,1*5100
Cp =510 euro
8.3.Energia produs de turbin pe lun Wlun = Pturbin * 24h * 30zile
Wlun = 1000W *24h * 30zile
Wlun = 720000 Wh/lun
CostWlun = Wlun * Pre/kWh
CostWlun = 720,000 *0,60ron
CostWlun = 510ron
8.4.Perioada de amortizare
Cp =
Cp = = 14 luni
Anul universitar 2014 - 2015
Bibliografie
[1] http://www.ecosolaris.ro/harta-de-vant-a-romaniei
[2] http://www.germanelectronics.ro
[3] http://www.cel.ro/televizoare-lcd-led/televizor-led-32-lg-32lb5820-full-hd-smart-tv-l/
[4] http://www.emag.ro/frigider-electrolux-265-l-clasa-a-h-159-cm-inox-antiamprenta-
ej2801aox2/pd/DBDZCBBBM/
[5] http://www.arctic.ro/
[6] http://www.marketonline.ro/masini-de-spalat-vase-incorporabile
[7] http://www.emag.ro/filtru-de-cafea-severin-ka4804
[8] http://www.made-in-china.com/product/cMwJiOlHMuWF/China-1000W
[9] http://www.solare-eoliene.ro
[10] http://marvastan.ro/energie-electrica/energie-eoliana
[11] http://www.groupdual.ro/images/ro
[12] http://www.iucotop.com/index.php/produs/ro/turbine-eoliene
[13] http://www.alternativepureenergy.ro