SISTEM HIBRID PENTRU AUTONOMIE ENERGETICA PE BAZA DE
MODUL FOTOVOLTAIC / PILA DE COMBUSTIE

Contract nr. 195 / 2006
Contractor: AMCSIT – POLITEHNICA
Contractant: INCDIE ICPE-CA

REZUMAT

        Tendinta descentralizarii productiei de energie in Europa a fost intarita prin adoparea unui numar crescut de reglementari care specifica recuperarea si utilizarea caldurii generate la producerea electricitatii, in scopul imbunatatirii eficientei totale, dar totodata, s-a impus aparitia unor producatori mici de electricitate care sa aiba acces la sistemele nationale de transmisie.
Pilele de combustie (FC) si celulele fotovoltaice (PV) pot juca un rol important in acest sector deoarece ele asigura o eficienta electrica ridicata, acest aspect prezentand un avantaj deosebit in ceea ce priveste cerintele noilor reglementari Europene aparute.
        Totodata, in Romania exista o nevoie urgenta de a crea competente si de a pregati cercetatori specializati pe anumite domenii critice, care pot avea capacitatea de a prelua si conduce proiecte de cercetare – dezvoltare, precum cele privitoare la sursele alternative de energie. Fara aceste competente, va exista un real pericol ca Romania sa se afle in situatia de a importa sistemele alternativa energetice pentru asigurarea consumului propriu de energie.
        Proiectul isi propune sa promoveze implementarea intr-un institut de cercetari precum INCDIE ICPE-CA a unui sistem hibrid integrat de tip pila de combustie - celula fotovoltaica, ca un modul asutonom de producere a energiei, avandu-se in vedere o serie de actiuni stiintifico - tehnice si demonstrative, cu scopul de a oferi noi oportunitati de implementare a unor astfel de sisteme de energie regenerabila in comunitatile locale, in special in cladirile ce necesita autonomie din punct de vedere  energetic, in agricultura si in aplicatiile industriale stationare.
        Proiectul este inovator din punct de vedere tehnic deoarece va stabili noi protocoale in ceea ce priveste conectarea la reteaua electrica nationala a cladirilor dotate cu sisteme hibride de energie, ajutand astfel la eliminarea barierelor tehnice sau mai putin tehnice intampinate in multe regiuni ale tarii. Proiectul ofera, de asemenea, o sursa inovativa de cunoastere si instruire pentru organizatiile culturale si eductionale, prin dezvoltarea unui laborator virtual operational la distanta pentru surse alternative de energie.
        Consortiul este foarte bine constituit si se bazeaza pe o experienta foarte mare a partenerilor in ceea ce priveste actiunile specifice ale proiectului. Impreuna, partenerii implicati au experienta intr-o gama variata de domenii disciplinare. De exemplu, INCDIE ICPE-CA ar o experienta recunoscuta pe plan national si international in domeniul electrotehnic, stiinta materialelor si tehnologia pilelor de combustie. Partenerul P1-UVT are experienta in instruirea si educarea studentilor in domeniul electrotehnicii si in special in domeniul tehnologiei fotovoltaice. Partenerul P2-BEIA este un reprezentant al companiei Siemens si are o experienta deosebita in electronica, monitorizarea si achizitia de date. Partenerul P3-UPB-ENERG are experienta valoroasa in modelarea surselor energetice precum si in instruirea si educarea studentilor in domeniul energetic, iar Partenerul P4-ELECTRA SERV reprezinta sucursala tehnica a principalului distribuitor de energie electrica din Romania – ELECTRICA SA. Acesta este un partener ales strategic deoarece este singurul care poate asigura implementarea tehnologiei, conectarea la reteaua electrica nationala si monitorizarea parametrilor de functionare. Experienta fiecarui partener ne intareste convingerea ca obiectivele proiectului vor fi indeplinite cu succes. Riscul de a nu se aduce inovatii tehnice este foarte scazut, practic nul.
        Principalele beneficii stiintifico-tehnice ale proiectului sunt experienta castigata in proiectarea sistemelor, instalarea, conectarea la reteaua nationala si stabilirea protocoalelor de monitorizare. Proiectul va aduce rezultate semnificative din punctul de vedere al experientei castigate, al lectiilor invatate si a noilor cunostinte acumulate, iar cel mai evident beneficiu este producerea energiei electrice “curate”. Acest proiect va aduce o valoare clara in materie de cunostinte si intelegere in ceea ce priveste celulele fotoovoltaice, sistemele de pile de combustie si sistemele hibride de producere aenergiei, precum si realizari tehnice si stiintifice notabile care nu au mai fost descrise pana acum in patente si articole stiintifice. Proiectul are de asemenea impact social, stiintific si tehnico-economic. Semnificatia impactului social a crescut datorita participarii sectorului educational la realizarea proiectului. Un scop principal al proiectului este informarea publicului cu privire la sistemele de energie hibride si modificarea atitudinii sociale printr-o diseminare inteligenta a rezultatelor Noi programe de invatamant cu privire la producerea si managementul energiilor regenerabile vor fi promovate in centrele unversitare. Cel mai mare succes si probabil impactul economic va fi atins prin directa participare la proiect a unor organizatii majore industriale, in special a furnizorilor mari de energie precum este ELECTRICA S.A, prin bransa ei tehnica ELECTRICA SERV.

OBIECTIVE STIINTIFICE SI TEHNICE

• Analiza sistemelor hibride pentru realizarea unui model functional
• Instalarea, optimizarea si testarea  sistemului energetic pila de combustie (FC) - celula fotovoltaica (PV)
• Evaluarea tehnica si monitorizarea acestui sistem in conditii de operare continua
• Demonstrarea functionala a sistemului energetic hibrid
• Valorificarea rezultatelor

PARTENERI

• INCDIE ICPE-CA – Coordonator,
Director proiect: Dr.ing. Gimi A. RIMBU, E-mail: rimbu@icpe-ca.ro

• Universitatea “VALAHIA” Târgoviste- Departamentul de Cercetare
Energie-Mediu (UVT), Responsabil proiect: Prof.dr.ing. Nicolae OLARIU,
E-mail: olariu@valahia.ro

• Beia Consult International (BEIA),
Responsabil proiect: Ec.ing. Marius ENACHE, E-mail: marius.enache@beia.ro

• Universitatea Politehnica din Bucuresti (UPB - ENERG)
Responsabil proiect: Prof.dr. Gheorghe LAZAROIU,
E-mail: glazaroiu@yahoo.com

• SC Filiala de Intretinere si Sevicii Energetice Electrica Serv SA
(ELECTRICASERV), Responsabil proiect: Ing. Ion LINTE,
E-mail: ion.linte@electricaserv.ro

RESPONSABILITATI

• Instalarea, testarea si monitorizarea sistemului energetic unitar - pila de combustie (CO – INCDIE ICPE-CA)

        Instalarea, testarea si monitorizarea sistemului energetic se va realiza la INCDIE ICPE-CA, iar activitatea va fi suportata exclusiv de catre personalul calificat al CO. O pila de combustide de 1kW va fi instalata si testata in diverse conditii de temperatura, presiune si umiditate a gazului, cu scopul de a stabili parametrii optimi in cazul functionarii continue. Monitorizarea performantelor sistemului va fi efectuata de asemenea de CO. Pentru achizitie de date, se va folosi un sistem ElectroChem Power Station Fuel Cell Test cu soft specializat.

• Instalarea, testarea si monitorizarea sistemului energetic unitar - celula fotovoltaica (P1 - UVT)
Instalarea, testarea si monitorizarea sistemului energetic celula fotovoltaica va fi de asemenea realizat la INCDIE ICPE-CA, iar activtatea va fi suportata exclusiv de personalul specializat de la P1. Un sistem celula fotovoltaica de 1 kW va fi proiectat si instalat in diferite configuratii si testat pentru a stabili configuratia optima in care acest sistem poate functiona in regim continuu. Monitorizarea performantelor sistemului celula fotovoltaica va fi efectuata de P1. Pentru achizitia de date se va folosi un sistem analogic multiplu SBC + un controler cu 3 senzori de temperatura de tip LM135A cu soft specializat.

• Proiectarea unitatii de Comanda & Control (UCC) si a sistemului de monitorizare la distanta SMCDD (P2 – BEIA)
Pentru managementul puterii sistemului hibrid si monitorizarii parametrilor de lucru prin inregistrarea si colectarea lor, va fi proiectata o unitate de control si comanda, realizata, implementata si testata de P2. Partenerul P2 va proiecta, de asemenea, sistemul de monitorizare, control si comanda la distanta SMCDD pentru managementul “in timp real” al sistemului hibrid FC-PV. Prin acest lucru va fi posibila realizarea unui laborator virtual ce poate fi operat la distanta.

• Integrarea sistemelor in sistemul hibrid (contributie CO, P1 si P2)
Integrarea si monitorizarea performantelor sistemului hibrid FC-PV, va fi realizata de CO impreuna cu P1 si P2. Achizitia de date si monitorizarea performantelor sistemului unitar FC va fi efectuata de asemenea de CO. Pentru achizitie de date se va folosi un sistem ElectroChem Power Station Fuel Cell Test cu soft specializat. Pentru achizitia de date si monitorizarea sitstemului unitar PV se va folosi un dispozitiv analogic multiplu SBC + un controler cu 3 senzori de temperatura de tip LM135A cu soft specializat. Partenerul P2 va asigura integrarea UCC in circitul logic al  sistemului hibrid pentru procesul de comanda si control a tuturor paramerilor functionali. De asemenea, un soft specializat in acest sens va fi dezvoltat de P3.

• Modelarea teoretica a sistemului hibrid (P3 – UPB-ENERG)
Pentru a stabili configuratia optima a sistemului hibrid, va fi realizat un model teoretic care sa integreze laolalta FC - PV si UCC. Totodata, va fi realizat un model energetic teoretic bazat pe necesarul de consum intr-o locatie stationara si energia produsa de unu sistem unitar PV de 1kW si respectiv FC de 1 kW. Cel de al doilea model va vi efectuat cu scopul de a asigura baza tehnica pentru studiul de fezabilitate al implementarii sistemului hibrid FC-PV.

• Conexiunea la sistemul local de energie electrica al sistemului hibrid si suportul tehnic (P4 – ELECTRICA SERV.)
Partenerul P4 reprezinta filiala tehnica a distribuitorului principal de energie din Romania. Este un partener strategic al proiectuuli deoarece este singurul care asigura implementarea, monitorizarea si conexiunea la sistemul national de electricitate. Conexiunea se va realizata de personalul calificat al acestui partener. Partenerul P4 va avea in sarcina alinierea la standardele tehnice romanesti si europene in ceea ce priveste protocoalele de conectare la reteaua energetica nationala.

• Evaluarea si valorificarea rezultatelor (contributie CO, P1 si P2)
La sfarsitul proiectului, in urma rezultatelor obtinute, CO impreuna cu P1 si P2 vor realiza un studiu de fezabilitate avand in vedere posibilitatea integrarii unui astfel de sistem pe platforma INCDIE ICPE-CA. si trecerea acestuia pe sistem energetic autonom.. Acest studiu va asigura baza tehnico – stiintifica pentru realizarea unui alt studiu mult mai extins, ce va fi realizat de partenerul P3, cu privire la implementarea sistemului in locatii stationare, case, agricultura, aplicatii turistice si/sau industriale.

Etapa a III.

• Aplicatie de simulare a sistemului HIBRID FC-PV-AT.
• Articol privind rezultatele etapei a III-a (BEIA).