Laboratorul Surse Regenerabile de Energie

Institute of Power Engineering

Şef de laborator:

Vitalie BURCIU, dr.hab.

Potenţial ştiinţific:

Vladimir ERMURATSCHII, dr.hab.
Mihail GRIŢAI, dr.tehn.
Ion COMENDANT, dr.tehn.
Iulia DUPLEVA , c.ş.
Оlga NANII, ing.
Galina ERMURATSCHII, ing.
Vladimir LOCŞIN, ing.
Vasile ERMURATSCHII, ing.
Sergiu CODREANU, ing.
Vadim MERENCO, ing.
Mariana GRATI, tehn.

Contacte:

Chişinău, str.Academiei 5,
MD-2028, Republica Moldova,
tel.(+373 22) 72-50-44;
fax. (+373 22) 73-53-82;
e-mail: vitalieburciu@hotmail.com;
web: http://www.ie.asm.md/surse_regenerabile_de_energie/

Domeniul cercetărilor ştiinţifice

  • 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;
  • elaborarea programelor de dezvoltare strategică a complexului energetic al Republicii Moldova;
  • elaborarea soluţiilor eficiente pentru dezvoltarea şi utilizarea energiei regenerabile şi a combustibililor, inclusiv şi a surselor de mica putere;
  • propuneri de reconstrucţie a complexului energetic al Republicii Moldova;
  • impactul surselor regenerabile de energie asupra tarifelor energetice.

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

  • Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский Вас. Вл. Моделирование нестационарных температурных полей аккумуляторов тепла с каменной насадкой. Видновлюванна энергетика. 2008 №4(15),с.49-53.
  • Ермуратский Вас. Вл., Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский П.В. Уточнённая методика расчёта режимов работы солнечных нагревателей воды ёмкостного типа. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2008, №1(9).
  • Ермуратский Вас. Вл., Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский П.В. Эффективность применения плоских рефлекторов в гелиоустановках. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2008, №1(9).
  • Ермуратский В.В. Определение коэффициента тепловых потерь коллектора солнечной энергии с абсорбером из полимерных труб. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2009, №3(11).
  • Ermuratschii Vl., Ermuratschii V. Acumulatorul de caldura sau frig. MD F28D 191 12 2008.08.31 BOPI nr.6/2010.
  • Ermuratschii Vl., Ermuratschii V. Incalzitor combinat de agent termic lichid si gazos solar. MD135 Z 2010.01.31.
  • Ermuratschii Vl., Ermuratschii V. Colector-acumulator de căldura/frig natural. BOPI nr.6/2010, стр.16.
  • Ermuratschii Vl., Ermuratschii V. Instalatie pentru uscarea produselor alimentare. MD 216 Z 2010.06.30.
  • I. Comendant, S. Robu. Greenhouse Gas reduction for scenarios of power sources development of the Republic of Moldova. Regional Energy Problems, no. 1(11), 2010, IPE ASM, pages 46-62, http://ieasm.webart.md/contents_ro/.
  • I. Comendant. Zonal tariff impact in the National Energy System. Regional Energy Problems, no. 2(10), 2009, IPE ASM,  pages 46-62,http://ieasm.webart.md/contents_ro/?volume_id=22.
  • I. Comendant, S. Robu. Reaching the security, efficiency, quality and competition goals in the Energy     System. Government Priorities for 2009. Chisinau, 2009, pages 259-289.
  • Ion Comendant and others. Moldova Power Sources Development including Nuclear  Power Plant possible participation. Regional Energy Problems, no. 2, 2007, IPE ASM,  pages 1-20.  http://ieasm.webart.md/contents_ro/?volume_id=13
  • S. Robu, I. Comendant. Local power plant emissions economical impact. Energy of Moldova-2005, 2005, pages 592-596.
  • Ion Comendant and others. Investment concept for realization of power sources development scenarios. Energy of Moldova-2005, 2005, pages 389-397.
  • I. Comendant, S. Radu. Activity in a limited Power Market. Power-Gen Europe, Barselona, 25-27 May,  2004, 10 pages
  • I. Comendant, A. Sula, S. Robu, Iu. Panfilchin. The diminishing of the medium power purchase acquisition price by the modifying the regime of CHP-2.  The Academy of Science of Moldova Conference, July 2004, Chisinau.
  • I. Comendant ş.a.  Proiectul strategiei de dezvoltare a sectorului energetic al Republicii  Moldova pînă în anul 2005. Analele Institutului de Energetică AŞM. Chisinau 1996.
  • I. Comendant. Securitatea energetică şi factorii care o influienţează. Analele Institutului de  Energetică AŞM. Chisinau 1996.
  • Burciu V., Burciu A. Turbină eoliană (variante). Brevet MD № 2080, 2000.11.30, F03D 1/06.
  • Burciu V., Burciu A. Turbină (variante). Referat publicat în BOPI, 2003.03.31, F03B 7/00.
  • Burciu V., Potapov Iu. Motor hidraulic (variante). Referat publicat în BOPI, 2001.08.31, F03B 17/04.
  • Burciu V., Burciu A. Staţie eoliană (variante). Referat publicat în BOPI, 2003.06.30, E04H 12/00.
  • Burciu V., Burciu A. Staţie eoliană (variante). Referat publicat în BOPI, 2003.07.31, E04H 12/28.
  • Burciu V., Burciu A. Staţie eoliană (variante). Referat publicat în BOPI, 2003.07.31, F03D 7/06.
  • Burciu V., Burciu A. Motor reactiv (variante). Referat publicat în BOPI, 2004.05.31, F02K 3/06.
  • Burciu V., Burciu A. Hidrocentrală (variante). Referat publicat în BOPI, 2003.05.31, F04D 13/04.
  • Burciu V., Burciu A. Turbină cu gaze (variante). Referat publicat în BOPI, 2004.04.30, F02C 3/04.
  • Burciu V., Berzan V., Anisimov V. Conceptul centrului experimental de demonstrare a utilizării surselor regenerabile de energie „Chişinău”. TEHNOLOGIILE ENERGIEI, Nr.12 / 2009.

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:

  • sporirea temperaturii aerului ……………………………………10-50оС
  • energia utila pe sezon din aprilie-octombrie ………….....180 - 560 kWh / m2
  • preţul de cost al energiei termice……………………………....120 -180 lei / Gcal
  • termenul de recuperare a cheltuielilor prin înlocuirea gazelor naturale …..4.2 -5.8 ani
  • termenul de recuperare a cheltuielilor prin înlocuirea energiei electrice ……1,4 -1.9 ani
  • prevenirea emisiilor de CO2 …………………………………25-55 kg / m 2

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:

  • coeficientul de umplere al camerei de uscare este de 0,5;
  • randamentul în procesul de uscare a diferitor legume şi fructe 0.55 la 0.65;
  • accelerarea procesului de uscare cu 15-25% comparativ cu camerele de uscare tradiţionale cu aranjament în mai multe nivele a tăvilor perforate;
  • 10-30% economie de căldură în funcţie de tipul de materie primă şi luna anului.

              
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:

  • creşterea temperaturii apei …………………...........…10-40оС
  • energia utilă pe sezon din martie până-n octombrie……………….180 - 660 kWh / m2
  • preţul de cost al energiei termice………………………………130 -230 lei / Gcal
  • termenul de recuperare a cheltuielilor prin înlocuirea gazelor naturale……3.1 -5.8 ani
  • prevenirea emisiilor de CO2 …………….………………………25-55 kg / m 2

                                       

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:

  • creşterea coeficientului de utilizare a resurselor energetice primare, de la 0,2 până la 0.35-0.4;
  • reducerea consumului de energie pentru evaporarea 1 kg de apă de la 3-0.72 până la 1.8 kWtch;
  • reducerea emisiilor poluante cu 1.6-1.7 în cazul utilizării gazelor naturale şi cu 2.2-2.6 ori atunci când se utilizează alte tipuri de resurse energetice.

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

  • creşterea coeficientului de utilizare a resurselor energetice primare, de la 0,53 până la 0.61;
  • reducerea consumului de energie pentru evaporarea 1 kg de apă de la 1.0 până la 0.63 kWtch;
  • reducerea emisiilor poluante cu 1.3-1.4 în cazul utilizării gazelor naturale şi cu 1.6-1.8 ori atunci când se utilizează alte tipuri de resurse energetice.

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.

Servicii oferite:

Tipul analizei,
serviciului

 
Durata efectuării Costul
Acumulatoare de căldură cu absorbţie directă şi indirectă a energiei solare (consultanţă tehnică şi tehnologică) 6 luni Conform contractului
Instalaţii mobile solare pentru uscarea produselor vegetale
(consultanţă tehnică şi tehnologică)
6 luni Conform contractului
Încălzitoare solare a aerului cu un debit de aer transversal şi fluxul de aer longitudinal (consultanţă tehnică şi tehnologică) 6 luni Conform contractului
Încălzitor solar de apa cu un absorbant tubular şi un reflector plat
(consultanţă tehnică şi tehnologică)
6 luni Conform contractului
Celule staţionare de tip convective pentru uscare (consultanţă tehnică şi tehnologică) 6 luni Conform contractului
Schimbător de căldură cu plăci (consultanţă tehnică şi tehnologică) 6 luni Conform contractului
Generatoare cu magneţi permanenţi (consultanţă tehnică şi tehnologică) 6 luni