joi, 25 martie 2010

Alternative energetice - notiuni teoretice

Episodul noua al seriei alternativelor energetice inceputa aici. Explicam in episoadele trecute conceptul de EROEI, de bani ca simpla eticheta a produselor obtinute cu ajutorul energiei, ca si de relatia dintre randament si cost. Am trecut apoi la variantele oficiale incercand sa atrag atentia asupra capcanelor subventiei, plimbatul costului energetic si furatul propriei caciuli. Am continuat cu alte aspecte ale problemelor energetice ce apar dupa momentul producerii acesteia, anume transportul si stocarea.

Pana acum am tot povestit. Am incercat sa explic cat mai simplu cateva concepte, pentru a putea fi usor intelese chiar si de cineva care nu are prea multe cunostinte tehnice. Astazi vreau sa mergem un pas mai departe. Nu va speriati, e doar un pas. Voi incerca sa vin cu exemple si cu analogii care sa faca teoria un pic mai digerabila. Stiu ca nimanui nu-i place cand se ajunge la teorie, dar e necesar sa avem macar notiunile de baza. Sa stim macar abc-ul pentru a putea discuta un pic mai concret despre domeniul energetic. Mai ales ca peste cateva episoade vom trece de la problema generala a omenirii cu energia la exemple practice si solutii individuale. Pentru cei care vor un minim de rezerva in momentul in care transelectrica sau renelul intra in dificultate.

Ok, sa incepem asadar. Curentul si tensiunea. Cum sa va explic eu ? Imaginati-va un rau sau o cascada. Puterea cascadei este cu atat mai mare cu cat cascada e mai inalta. Sau cu cat debitul de apa este mai mare, corect ? La fel si cu electricitatea. Inaltimea cascadei este tensiunea, iar debitul raului este curentul. Tensiunea, adica diferenta de nivel sau potential se masoara in volti. Curentul, adica debitul de electroni in cazul energiei, se masoara in amperi. Simplu pana aici ?

Sa dam si un exemplu. Priza de acasa are 220 volti. Asta stie toata lumea. Scrie si pe ea de multe ori: atentie 220V. Asta inseamna o tensiune suficient de mare pentru a deveni periculoasa. Sa-ti bagi degetele in priza e ca si cum ai incerca sa stai sub o cascada ce cade de la vreo 220 metri. E un fel de "dus" nerecomandat si fatal de cele mai multe ori.

Ce se intampla insa cand bagi un calorifer in priza ? Pai e ca si cum ai avea un baraj, pe care il deschizi. Apa va navali cu putere si lucrurile vor incepe sa se puna in miscare. Dar ce e de fapt puterea ? Pai spuneam, cu cat inaltimea cascadei sau debitul sunt mai mari, cu atat devine mai interesant. Cu cat tensiunea (voltajul) sau curentul (amperajul) sunt mai mari creste puterea. Puterea e asadar produsul dintre tensiune si curent. Ea se masoara in wati. Asadar 1W = 1V x 1A

Hai sa mai dam un exemplu. Sa zicem ca avem un calorifer cu putere 2000W. Cam atat au majoritatea caloriferelor electrice. Caloriferul il bagam intr-o priza de 220V. Ce inseamna asta ? Ca vom avea un curent de aproximativ 9A. De ce ? Simplu: 9A x 220V = 2000W. Vedeti ca nu e chiar asa greu ? Intervine insa problema consumului. Cat consuma un calorifer de 2000W daca merge la maxim timp de 3 ore ? Aici e si mai simplu. Cantitatea de energie se masoara in Wh si se inumlteste efectiv puterea cu numarul de ore. Avem asadar 2000W x 3h = 6000 Wh.

Gata, puteti rasufla usurati. Am terminat. A fost greu ? Astea sunt notiunile de baza: tensiune masurata in V, curent masurat in A, putere masurata in W si cantitate masurata in Wh. Putem sa mai dam cateva exemple eventual, pentru a va familiariza cu notiunile pe cei mai putin obisnuiti cu aceste lucruri.

Sa luam o baterie de masina. In mod uzual acestea au voltajul scazut. Anume 12V. Acesta nu e un voltaj fatal. E ca si cum ai face dus sub o cascada de 12 metri. Destul de inofensiv. Pe baterie de obicei e trecuta capacitatea. Sa zicem 55 Ah. Asta inseamna de fapt 12V x 55 Ah = 660 Wh. Cifra asta nu ne spune insa nimic. Sa incercam sa o traducem un pic. Un bec de 100 W consuma evident.. 100 Wh intr-o ora. Asta inseamna ca o baterie de masina poate alimenta timp de vreo 6 ore becul respectiv.

Dar daca am incerca sa folosim energia unei baterii auto uzuale pentru alimentarea unui calorifer ? Pai in primul rand ar trebui sa transformam tensiunea respectiva. De la 12V cat are bateria la 220V cat e nevoie pentru functionarea caloriferului. Dar apoi e simplu de socotit. Caloriferul are puterea de 2000W deci consuma 2000Wh intr-o ora. Bateria are 660Wh. Avem asadar 660Wh / 2000W = 0.33 h. Adica aproximativ o treime de ora. Adica maxim 20 de minute, fara a socoti pierderile cu transformarea. E cam greu asadar sa folosesti o baterie auto pentru alimentarea unui calorifer electric, pentru ca nu ar tine prea mult.

Ce am invatat de aici ? Ca pe masura ce puterea necesara e mai mare, cantitatea de energie consumata creste. E logic. Una e sa alimentezi un bec de 100W si alta e un calorifer sau o masina de spalat care au putere de 2000W. Da, e adevarat ca masina sau caloriferul nu functioneaza mereu la putere maxima. Ati observat probabil beculetul de la caloriferul electric cum se tot stinge si aprinde in functie de reglajul termostatului. Este logic ca daca beculetul de functionare e aprins doar jumatate din timp, caloriferul va consuma doar jumatate din cantitatea de energie pe care o consuma la puterea maxima. La fel si masina de spalat: puterea maxima se foloseste de obicei doar la incalzirea apei, timp de cateva minute. De aceea e bine sa nu confundam puterea maxima cu energia consumata, chiar daca unitatile de masura W si Wh se aseamana.

Inchei aici acest episod al abc-ului energetic, cu rugamintea ca cei care au notiuni de electronica sau electricitate sa nu faca haz pe seama lor. Sau sa caute nod in papura pe tema alternativ vs continuu, sinusoidal vs redresat, voltamper vs watt, pierderi la transformare sau altele. N-am vrut sa complic lucrurile. Ci sa-i incurajez pe cei care nu au avut pana acum tangenta cu domeniul sa faca un mic efort de a le intelege. Pentru ca notiunile ne vor ajuta in prezentarile viitoare.

P.S. Rog luati in considerare ceea ce spuneam AICI inainte de adaugarea unor eventuale comentarii. Va multumesc.

23 de comentarii:

  1. In principiu ai dreptate. Cateva lamuriri totusi. 1W = 100Vx0.01A, mai general P=UxI unde P=puterea activa, U=tensiunea electrica, I=curentul electric. De ce este periculos sa bagam degetele in priza? Nu din cauza voltajului tensiunii ci din cauza amperajului curentului electric, care peste anumite valori este foarte periculos.
    Acum, nu stiu cum e cu acei Watti ai caloriferului, dar presupun ca ar fi vorba despre transformarea energiei electrice in energie calorica. De asemenea importatn, la ce randament se face schimbul, si cred ca aici e o mare problema.

    Dar exista alternative :-) . Energia nucleara, chiar daca periculoasa si foarte poluanta (indirect) pare mai la indemana. Recent, a aparut o stire cum ca cercetatorii de la Universitatea din Texas au descoperit un mecanism de transformare a lignitului in petrol, la un pret sub 30$/baril :-). Sa vezi implusionare la minerit peste vreo 10 ani.

    RăspundețiȘtergere
  2. un pic off-topic.

    smart ups-ul de la apc de 1500VA e de 230V....nu o sa fie o problema cand e pus la priza care e de 220 V din cate stiu eu?

    RăspundețiȘtergere
  3. Cristian, corecta observatie. Pana la urma electronii, adica curentul care trece prin corp e periculos. Cu conditia ca tensiunea sa fie suficient de mare astfel incat curentul sa poata invinge rezistenta cospului si sa treaca prin el.

    Avem asadar 3 situatii. In prima in care tensiunea e mica, sa zicem 12V. Desi curent ar fi suficient, acesta nu poate trece prin corp.

    In a doua avem de exemplu asa-numitele stunt-gun. Adica aparatele de electrosoc facute pentru descurajarea atacatorilor. Acestea ating voltaje de pana la 2.000.000V adica 2 milioane volti. Curentul trece prin corp, dar nu ucide pentru ca e un curent slab.

    Varianta fatala este cea in care tensiunea e suficient de mare, de obicei peste 100V, iar sursa ofera curent suficient.

    O alta observatie ar fi ca putem sa ne jucam cu tensiunea si amperajele pentru a obtine in final aceeasi putere. De exemplu pentru un aparat cu putere de 2000W putem folosi o sursa de 220V si un curent de 9A.

    Dar pentru a obtine aceeasi putere de la o sursa de 12V va trebui sa folosim 160A. Acesti 160A reprezinta un curent foarte puternic, ce necesita un cablu destul de gros pentru un asa "debit" de electroni.

    RăspundețiȘtergere
  4. Cristian, la partea cu energia nucleara sunt mai multe probleme daca e sa discutam de randament. Investitia initiala mare, epuizarea uraniului si gradul de periculozitate ar fi cele cunoscute. De multe ori se pierde insa din vedere energia cheltuita cu imbunatatirea uraniului, dar si cea necesara ulterior pentru stocarea deseurilor.

    Se vorbea in ultima vreme de niste reactoare capabile de utilizarea in intregime a materialului fisionabil. Vezi aici si aici. Acestea elimina problemele cu deseurile radioactive, putand chiar sa ne ajute sa scapam de cele actuale. Ramane de vazut insa calculul pe randament va rezulta intr-un EROEI suficient de ridicat.

    RăspundețiȘtergere
  5. In fine, povestea cu carbunele e old news. Atat pentru nazistii care o foloseau in WWII cat si pentru cei care discutau pe tema Peak Oil acum 2-3 ani. In doua vorbe:

    1. Nu rezolva problema epuizarii si eliminarii combustibililor fosili. Chiar daca scadem poluarea, carbunii se vor epuiza si ei intr-o zi. Ba mult mai repede decat in mod normal daca-i folosim si pentru producerea de petrol.

    2. Randamentul. EROEI-ul bata-l sa-l bata. De cand ma chinui sa tot explic lumii ce-i cu el. Juma' de pret fata de petrol zic ei. Asta inseamna EROEI 2 fara sa socotim prea mult. Pacat, ne trebe minim 10. Am explicat de prea multe ori de ce.

    Pentru cei care au vazut CC al lui CM le readuc aminte cum stam cu carbunele. Filmuletul are 16 minute, dar eu recomand tot cursul daca nu l-ati vazut deja. Oricum, pentru cei mai putin rabdatori, la minutul 2 incepe prezentarea modelului de consum si extractie. La minutul 6 incepe discutia despre carbune, iar la minutul 8 lucrurile devin cu adevarat interesante.

    RăspundețiȘtergere
  6. michee, nu este nici o problema.

    Tensiunea la retea variaza de multe ori intre 200V si 240V de fapt. Majoritatea UPS-urilor lucreaza in aceasta marja de eroare linistit. Cele un pic mai destepte te lasa sa si reglezi aceasta marja de functionare.

    Pe vremuri lucram in depanare si aveam firme care in timpul Cerbului de Aur ne chemau pentru ca o luau razna UPS-urile. Din cauza concumului mare din zona, scadea tensiunea si la 190V. Pe care puteam, le reglam sa intre pe avarie doar sub 190V ca sa nu mai piuie... :-)

    Seria SmartUPS de la APC sunt unele dintre cele mai reusite UPS-uri pentru cine isi permite. Pe langa fiabilitatea si electronica buna a APC-ului, mai au multe functii de reglaj, monitorizare si filtrare a curentului.

    Iar cel mai important, la iesire dau o forma de unda curata, asa-numita Pure Sine Wave care e necesara consumatorilor sensibili, gen anumite centrale de apartament. Daca nu ai nevoie de putere asa mare, poti lua modelul de 750VA care e la jumatate de pret.

    Modelul de 750VA merge la 24V adica are nevoie de numai 2 baterii de 12V. Poti schimba cele 2 baterii de 7Ah cu 2 baterii mai puternice gen 45Ah si vei obtine o autonomie de 6 ori mai mare. In cazuri de urgenta poti cupla chiar 2 baterii auto, dar sa nu faci treaba asta prea des ca le omori repede... :-)

    RăspundețiȘtergere
  7. mersi ptr raspuns.

    Ma refeream de fapt la ups-ul de 1000VA, dar pana la urma nu conteaza....daca zice ca e ok ca sunt la 230V....

    apropo ai idee cu ce baterii merge cel de 1000VA?

    RăspundețiȘtergere
  8. Da, cel de 1000VA e o alegere de mijloc. Din cate vad la APC acesta functioneaza cu un cartus original RBC6.

    Cartusul e format tot din 2 baterii de 12V dar de capacitate 12Ah. Adica ceva mai mari ca bateriile de 7Ah de la modelul 750VA.

    RăspundețiȘtergere
  9. Din cate vad tot la modelul 1000VA se specifica:

    Input voltage range for main operations 160 - 286V

    Deci ai o plaja chiar foarte larga, nu doar 200-240V pentru functionare ok. Si poti face si ajustarea marjei de funtionare cam pe aceeasi plaja:

    Input voltage adjustable range for mains operation 151 - 302V

    Partea cu AVR-ul imi place mie cel mai mult la seria SmartUPS. Adica iti corecteaza un voltaj prea slab sau prea puternic fara sa treaca pe baterie:

    Boost and Trim Automatic Voltage Regulation (AVR) gives higher application availability by correcting low and high voltage conditions without using the battery.

    RăspundețiȘtergere
  10. Nu toate UPS-urile fac corectarea voltajului ?

    RăspundețiȘtergere
  11. Nu, majoritatea celor ieftine pur si simplu lasa sa treaca tensiunea prin ele, fara prea multe filtraje. Si utilizand o electronica ieftina, care face comutarea mai lent atunci cand pica tensiunea sau care cedeaza destul de usor la supratensiuni.

    Daca ai echipamente sensibile la nivelul de tensiune, pe unele UPS-uri le mai poti pacali. Setezi din jumperi sau soft o plaja de tensiune cat mai ingusta. Sa zicem 220-240V, chiar daca UPS-ul suporta limite intre 160-250V de exemplu.

    Cu acest reglaj al marjei de functionare, atunci cand tensiunea scade sub 220V, UPS-ul va trece pe baterie iar aparatul va continua sa primeasca tensiunea de care are nevoie. Problema este atunci cand fluctuatiile dureaza mai mult sau sunt frecvente, omori bateriile.

    La cele cu AVR in schimb, UPS-ul primeste sa zicem 190V de la priza atunci cand sunt probleme pe retea. Dar furnizeaza 220V consumatorului FARA sa treaca pe baterie. Frumos, nu ? :-)

    RăspundețiȘtergere
  12. Buna Flavian,

    Ceva interesant pentru tine:
    25/05/2010 - 26/05/2010 :
    Brussels Economic Forum 2010

    http://ec.europa.eu/economy_finance/events/2010-05-25_bef2010_en.htm

    Vezi ca poate e transmis live pe net in data respectiva

    RăspundețiȘtergere
  13. Eu am un calorifer de 2000w merge la 230 v daca il las toata ziua cat consum intro luna ?

    RăspundețiȘtergere
  14. Teoretic 2kw putere inseamna 48kwh pe zi deci aproximativ 1500kwh pe luna. Un kwh este cam 0,5 RON deci ar costa cam 700 de lei curentul.

    Practic o sa observi insa ca respectivul calorifer are un termostat care il opreste din cand in cand, in functie de temperatura din camera.

    Deci nu va merge mereu la putere maxima si vei consuma in functie de cata caldura este nevoie pentru a mentine temperatura setata pe termostat.

    RăspundețiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Raspunsul cat de cat corect include 3 calcule
      1.Un mic audit energetic pentru a afla regimul de functionare al caloriferului tinand cont de :
      Temperaturile exterioare medii din luna respectiva
      Caracteristicile de izolare termica ale incaperii ( izolare termica si umiditate ce afecteaza transferul termic)
      Temperatura interioara la care porneste termostatul
      2.Performanta energetica a caloriferului electric pentru conversia energiei electrice in caldura care depinde de tehnologie producere energie similar certificatelor de performanta energetica a produselor electrice gen A++
      3.Calcul final

      Ștergere
  15. am si eu o intrebare...am folosit timp de 2 luni un resou cu rezistenta,as fi curioasa cam cat am consumat...aproximativ...multumesc mult

    RăspundețiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Cam intre 30kWh si 3000kWh .. aproximativ.. :)

      Ștergere
  16. de cate baterii am nevoie pentru un bec si o priza si ce putere ar trebui sa aiba ups-ul?

    RăspundețiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Pentru priza n-ai nevoie de baterii. Baterii ai nevoie pentru ceea ce vei baga in priza. Trebuie sa stii ce consumator ai pentru a calcula cantitatea de curent necesara.

      Pentru un simplu bec ajunge cel mai slab UPS. Puterea UPS-ului nu este totuna cu capacitatea bateriei acestuia. Daca nu intelegi notiunile de baza apeleaza la un electrician.

      Ștergere
  17. Buna. Iti multumesc mult pentru acest articol. Frumos lamurit.
    Toata stima.

    RăspundețiȘtergere
  18. Fraților ajutați-mă... Eu am un generator eolian din care scot 215v la 2 amperi maxim. La o turație de 500rpm . cum pot sa reduc intensitatea la 18v maxim dar sa ii cresc amperajul. Exista vreo soluție?Am nevoie sa încarc o baterie și m-aș bucura sa pot transforma volți mai scăzuti dar amperaj mai mare. Ca dacă folosesc un controler solar cred ca îl ard la 215v...sau transforma el toată treaba de mai sus?

    RăspundețiȘtergere
    Răspunsuri
    1. Ai nevoie de un incarcator de baterie sau un redresor auto: http://olx.ro/oferte/q-redresor-auto/

      Ștergere
  19. Intampin o problema relativ ciudata. De 2 zile o firma mi-a montat un sistem fotovoltaic de 1.6 KW ofgrid. Eu am acasa trivazic, invertorul este monofazic asa ca a fost legat pe o faza. Problema ciudata este ca atunci cand trece pe consum din baterii imi intrerupe alta faza, iar aseara mu a mai intrerupt-o si mi-a ars masina de spaalat, incarcatorul la laptop si becurile pe terasa toate pe o faza care nu este legata la invertorul fotovoltaic. Tot in aceeasi zi cu montajul sistemului fotovoltaic am avut alti electricieni care imi mutau cateva prize si intrerupatoare in alte locatii pe perete, sa fi facut ei ceva gresit? Nu reusesc sa imi dau deloc seama. Nasol ca a fost weekend si nimeni nu a venit la fata locului.

    RăspundețiȘtergere