Energy efficiency and renewable energy sources

Şef-laborator - academician al AŞNR, d. hab. ş. t. Vitalie BURCIU

Domeniul cercetărilor ştiinţifice

Cota-parte în utilizarea energiei regenerabile în Moldova este nesemnificativă din cauza costurilor ridicate a utilajului tehnic folosit pentru acest scop. Reieşind din aceste considerente, laboratorul „Surse regenerabile de energie” (SRE) prevede în planul său de cercetare elaborarea şi implementarea unor noi soluţii tehnice şi tehnologice de îmbunătăţire a eficienţei utilizării energiei obţinută din surse regenerabile, şi anume:
- analiza sistematică a eficacităţii surselor cunoscute şi noi regenerabile de energie, luând în considerare caracteristicile regionale ale consumului de energie şi impactul asupra mediului;
- elaborarea, fabricarea şi testarea mostrelor de laborator a dispozitivelor, bazate pe soluţii inovative de transformare şi utilizare a energiei regenerabile (solară şi eoliană);
- elaborarea, fabricarea şi testarea serelor solare şi solar-combustibile cu efect de economisire a energiei;
- elaborarea şi cercetarea heliotehnicii termice pentru temperaturi scăzute;
- participarea la elaborarea şi redactarea cadrului legal de standardizare şi utilizare a surselor regenerabile de energie.

De asemenea se prevede soluţionarea unor probleme generale ale energeticii, şi anume:

Componenţa laboratorului

La 1 ianuarie 2011 în componenţa laboratorului activau 5 colaboratori ştiinţifici, inclusiv: 2 doctori habilitaţi în ştiinţe tehnice, 2 doctori în ştiinţe tehnice şi 6 ingineri şi 1 cercetător ştiinţific.
Componenţa laboratorului

Numele colaboratoruluiGrad ştiinţific şi postul ocupatTelefon
Vitalie BURCIU doctor habilitat în ştiinţe tehnice, şef laborator 72-50-44
Vladimir ERMURATSCHII doctor habilitat în ştiinţe tehnice, cercetător ştiinţific principal 72-50-44
Mihail GRIŢAI doctor în ştiinţe tehnice, cercetător ştiinţific coordonator 73-39-52
Mihail ŞIT doctor în ştiinţe tehnice, cercetător ştiinţific coordonator 73-81-35
Iulia DUPLEVA cercetător ştiinţific 068 277550
Оlga Nanii Inginer 72-50-44
Galina ERMURATSCHII Inginer 72-50-44
Vladimir LOCŞIN Inginer 72-50-44
Vasile ERMURATSCHII Inginer-programator 72-50-44
Sergiu CODREANU Inginer-programator 069 728760
Vadim MERENCO Inginer 069 198287
Mariana GRATI tehnician 079 232778

Istoria fondării laboratorului

Laboratorul „Surse regenerabile de energie” a fost fondat în anul 2010 în baza a două laboratoare, şi anume: „Surse netradiţionale de energie” şi „Energetică generală”.
Laboratorul „Surse netradiţionale de energie” a fost fondat în anul 1994 în baza Laboratorului „Acumulatoare dirijate de energie electrică”, care la rândul său a fost fondat în baza laboratorului „Condensatoare electrice”, fondat în anul 1974.

Rezultatele principale

În perioada anilor 2006-2010 au fost efectuate activităţi de cercetare şi dezvoltare în vederea creării unui echipament solar eficient şi ieftin şi instalaţii solare-combustibil pentru uscarea convectivă a produselor vegetale (fructe, bace, legume, ierburi aromate şi medicinale). Au fost elaborate, cercetate şi construite mostre a noilor încălzitoare solare a aerului şi a apei, acumulatoarelor de căldură şi frig, camerei de uscare, de recuperare a căldurii reziduale de la echipamentul staţionar de uscare, precum şi a instalaţiilor mobile solare de uscare a produselor vegetale. S-a elaborat Baza ştiinţifică şi tehnică a metodei de calcul al elementelor uscătoarelor solare cu convecţie. A fost fabricate şi testate în condiţii reale de câmp mostre experimentale a utilajului de uscare în general şi a elementelor lor componente.
Calcule şi cercetările experimentale au demonstrat posibilitatea şi caracterul raţional de creare a uscătoarelor mobile şi staţionare cu un coeficient de înlocuire a resurselor energetice tradiţionale cu energie solară până la 60%. Soluţiile propuse tehnice şi tehnologice oferă o creştere a coeficientului de utilizare a energiei primare de la 25 ... 45% până la 55 ... 75%, adică mai mult de 1,6 ori. În acelaşi timp se obţine o reducere de 15 ... 25% din timpul de uscare menţinând în acelaşi timp un produs de calitate înaltă final, în special - uniformitatea de uscare de particule materiale. În rezultat au fost obţinute 4 brevete şi au fost publicate nouă articole şi rezumate în cadrul conferinţelor internaţionale.
În comun cu Laboratorul „Modelarea şi diagnoza echipamentului energetic", a fost elaborat conceptul poligonului "Surse regenerabile de energie" cu o suprafaţă de peste 5 hectare - o zonă de demonstrare a posibilităţii utilizării surselor regenerabile de energie cu luarea în consideraţie a condiţiilor climaterice ale Republicii Moldova. Misiunea poligonului „Surse regenerabile de energie” constă în contribuţia privind depăşirea barierelor ce stau în calea utilizării SRE în RM prin acţiuni de adaptare la condiţiile RM a noilor tehnologii, echipamente şi sisteme de conversie şi utilizare a SRE.
Obiectivele specifice ale proiectului privind dezvoltarea Poligonului constau în următoarele:
• Adaptarea şi asimilarea tehnologiilor autonome de asigurare cu energie în baza utilizării complexe a diferite tipuri de surse de energie regenerabilă în condiţiile climaterice a Republicii Moldova.
• Verificarea experimentală a soluţiilor tehnice utilizate la confecţionarea echipamentelor şi a diverselor surse de energie regenerabilă.
• Estimarea eficienţei utilizării diferitor tipuri de SRE şi a surselor bazate pe utilizarea lor complexă în condiţiile climaterice ale Moldovei.
• Testarea experimentală a eficienţei soluţiilor tehnice complexe de conversie concomitentă a energie regenerabile în mai multiple forme de energie, inclusiv de diferite elemente constructive ale edificiilor, care îndeplinesc şi funcţia de conversie energiei surselor regenerabile.
• Utilizarea în calitate de ştanduri de testare şi încercare a echipamentului amplasat în cadrul poligonului pentru verificarea experimentală a utilajului şi tehnologiilor noi în domeniul conversiei energiei surselor regenerabile.
• Îndeplinirea funcţiei de promovare a energiei regenerabile în economia naţională şi contribuirea la realizarea prevederilor legii energiei regenerabile şi a Strategiei energetice.

Noutatea ştiinţifică a realizării unui astfel de proiect constă în complexitatea cercetărilor experimentale şi în îndeplinirea funcţiei de ştand experimental pentru diferite inovaţii tehnice şi tehnologice, performanţele cărora se vor verifica în condiţii reale de exploatare. În majoritatea cazurilor poligoanele existente sunt foarte specializate şi orientate spre testarea echipamentelor de acelaşi gen: conversia energiei solare în energie termică sau electrică, conversia energiei eoliene, prelucrarea biomasei, utilizarea biomasei, testarea pompelor termice etc. În cadrul Poligonului se preconizează amplasarea diferitor sisteme de conversie a energie surselor regenerabile, formarea infrastructurii poligonului şi a consumatorilor, atăt a energiei produse din surse date regenerabile, cât şi formarea unei reţele locale. În perspectivă se va face conectarea la reţeaua electrică de distribuţie şi funcţionarea ei în paralel. Totodată se vor dezvolta sisteme de automatizare, control şi dirijare bazate pe tehnologii informaţionale. Poligonul va avea şi funcţia de propagare a tehnicii de conversie a energiei surselor regenerabile, asigurarea continuităţii procesului valorificării energiei regenerabile in plan istoric, îndeplinirea funcţiei educaţionale.

De asemenea se îndeplinesc cercetări ştiinţifice în domeniul creării generatoarelor cu magneţi permanenţi şi utilizarea lor la staţiile eoliene, amplasate în localităţile cu viteză scăzută a vîntului.

Publicaţiile rezultatelor ştiinţifice

Principalele rezultate aplicative ale laboratorului

Fig. 1 Acumulator de căldură cu absorbţie directă şi indirectă a energiei solare (2006)

Capacitatea specific a acumulatorului …………………………………120 MDj/m3
Temperatura maximă de funcţionare…………………………………… 95oС

 

          

Fig. 2 Instalaţie mobilă solară pentru uscarea produselor vegetale, cu radiaţii solare provenite de la un reflector plat (2006).

          

Fig. 3 Mostre experimentale ale încălzitoarelor solare a aerului, cu un debit de aer transversal - partea stângă, şi fluxul de aer longitudinal - dreapta (2007)

Îîncălzitoarele solare a aerului cu absorbant de matrice a radiaţiei solare pot furniza:

Preţul de costul preconizat al energiei termice, generate de aceste încălzitoare este semnificativ (1,7 - 2,3 ori) mai mic decât atunci când se utilizează gaze naturale.

                                       
Fig. 4 Experimental a unei celule staţionare de tip convective pentru uscare (2008)
Instalaţia de uscare, care are o camera cu un flux de aer transversal, este caracterizată prin următoarele informaţii de bază:

              
Fig. 5  Încălzitor solar de apa cu un absorbant tubular din polimeri şi un reflector plat (2008)
Încălzitorul solar de apă, în funcţie de temperatura apei la ieşire are următoarele caracteristici de bază:

                                       

Fig. 6 O parte din schimbătorul de căldură cu plăci, utilizatorul de căldură a instalaţiei staţionare de uscare, confecţionată din policarbonat poros (2009).

Utilizarea schimbătorului de căldură recuperator în procesul de uscare cu parametri constanţi şi recircularea aerului asigură:

Utilizarea schimbătorului de căldură recuperator în procesul de uscare cu parametri variabili şi fără recircularea aerului asigură:

În 2010, au fost trasate şi soluţionate următoarele probleme.

  1. 1.Elaborarea conceptului unei instalaţii staţionare solare de uscare, care combină un procent ridicat de înlocuire a surselor de energie tradiţională cu energie solară şi utilizarea raţională a energiei atât tradiţională cât şi regenerabilă (fig. 7).
  2. 2.Elaborarea metodei de optimizare a parametrilor instalaţiei şi a regimurilor de lucru a subsistemelor, pentru obţinerea aerului fierbinte şi a apei calde, şi a elementelor lor după criteriile de costuri specifice minime de energie electrică şi termică pentru uscarea materii prime de diferite tipuri.
  3. 3.Determinarea valorilor de calcul a indicatorilor energetici, economici şi ecologici a instalaţiei staţionare de uscat solar-combustibil examinate.
  4. 4.Elaborarea schiţei de proiect a instalaţiei staţionare de uscat solar-combustibil ca prototip pentru utilizarea în gospodăriile fermiere.

 
Fig.7.  Schema bloc a instalaţiei staţionare de uscat solar-combustibil cu convecţie. 1-aer atmosferic; 2- completor de căldură; 3 – camera de uscat; 4 – utilizator a căldurii reziduale; 5-uscator de aer; 6 - colectoare solare; 7- acumulator de căldură; 8 – regulator al circuit de recuperare; 9-filtrul de aer

Conceptul Poligonului „Surse regenerabile de energie” este prezentat în fig. 8 şi 9

  

Fig. 8 Conceptul Poligonului „Surse regenerabile de energie”.

                                         

Fig. 9 Un fragment din conceptul Poligonului „Surse regenerabile de energie”.

Au fost confecţionate şi instalate la Poligon „SRE” două staţii eoliene: una cu axa orizontală a turbinei (fig. 10) şi alta cu axa verticală a turbinei (fig. 11). La testare în condiţii reale ambele instalaţii au demonstrat rezultate bune.

                                               

Fig. 10 Instalaţie eoliană cu ax orizontal de rotaţie a turbinei.

                             

Fig. 11. Instalaţie eoliană cu ax vertical de rotaţie a turbinei.
Rezultatele cercetărilor ştiinţifice ale generatoarelor cu magneţi permanenţi, destinaţi pentru utilizarea lor la staţiile eoliene, sunt prezentate în fig. 12

             

Fig. 12. Rezultatele cercetărilor ştiinţifice ale generatoarelor cu magneţi permanenţi.

 

Informaţii de contact

Adresa:
Institutul de energetică al Academiei de ştiinţe a Moldovei 
Laboratorul „Surse regenerabile de energie”
Str. Academiei, 5, MD2028, or. Chişinău, Republica Moldova

Şef de laborator, d. hab. ş. t., Vitalie Burciu
Tel. (373 22) 72-50-44  mob. (373) 079 97 11 72
E-mail: vitalieburciu@hotmail.com

Cercetător ştiinţific principal, d. hab. ş. t., Vladimir Ermuratschii
Tel. (373 22) 72-50-44, mob. (373) 069 55 08 12
E-mail: ermuratskie@gmail.com

Cercetător ştiinţific coordonator, d.ş.t. Ion Comendant
Tel. (373 22) 739887
E-mail: icomendant@gmail.com

Cercetător ştiinţific coordonator, d.ş.t. Mihail Griţai
Tel. (373 22) 73-39-52