impactul tehnologiei SSL-LED in Romania

Implementarea si impactul tehnologiei SSL-LED in Romania

     Abstract. In tehnologia iluminarii se produc schimbări dramatice intr-un ritm demn de secolul XXI. Daca pana nu  de mult, LED-urile (Light Emitting Diodes) erau folosite doar ca simple indicatoare, azi cu noile tehnologii SSL  (Solid-State Lighting) se produc lampi LED de putere cu un grad de eficienta si caracteristici asemanator celor  traditionale. Lampile cu incandescenta dar si cele fluorescente sunt inlocuite azi de LED-uri cu performante optice  asemanatoare, care opereza la temperaturi mult mai scazute avand un grad de fiabilitatate extrem de ridicat.

  Romania a detinut nu de mult o infrastructura de cercetare si dezvoltare din domeniul LED-urilor, care daca ar fi  fost sustinuta pana astazi ar fi putut fi rasplatita din plin pentru acest efort. Pe plan mondial tehnologia SSL aduce  profituri imense atat din comercializarea cat si din economiile de energie rezultate prin utilizarea lor. In multe tari  activitatea din acest domeniu de varf este deosebit de intensa iar ancorarea Ńării noastre,  s-ar putea face cu un  sprijin adecvat din partea statului: “Cazul unei iniŃiative naŃionale pentru lumina cu semiconductori”.

     Privire de ansamblu

Nu de mult, Diodele Emitatoare de Lumina sau LED-urile erau cunoscute doar ca indicatoare, afisoare numerice, sau reclame luminoase. Lumina insuficienta precum si domeniul rastrans de culori, a limitat folosirea lor. Recent insa, ca urmare a materialelor si tehnologiilor descoperite se produc LED–uri intr-o o varietate larga de culori si cu eficiente luminoase mai ridicate chiar decat a lampilor asa zis traditionale.Deosebit de fiabile si cu o durată de viată mult mai indelungata, LED-urile au intrat pe piata surselor de iluminat, inaccesibila lor cu ani urmă. De la semafoare si indicatore de frana la automobile, utilizarea lor s-a extins la iluminatul general si stradal sau in aplicatii speciale din medicina si zootehnie.


     Ce sunt si cum se fabrica Led-urile?
LED-urile sau “Light Emitting Diodes”, sunt componente semiconductoare ce convertesc energia electrica in fotoni, respectiv in lumina. Aceasta operatie se face la rece, cu o eficienta extrem de ridicata comparativ cu sursele de lumina obisnuita cu filament. Lumina este generata in interiorul unui cristal semiconductor, ce este parcurs de un current electric.
   Acest cristal consta dintr-o jonctiune semiconductoare de tip NP din Aluminiu-Indiu-Galiu (InGaP) sau
Indiu-Galiu-Azot (InGaN) care poate genera 4 culori specifice, Rosu, Galben, Verde, si Albastru cu nuantele asociate lor. O paleta mult mai larga se obtine prin combinarea culorilor in diferite proportii, asemanator procesului din televizoarele color. Culoarea alba se obtine prin combinarea culorilor Rosu,Verde si Albastru in proportii egale sau intr-un cristal generator de albastru sau UV peste care s-a adaugat un strat de fosfor rosu sau galben.
   Cristalul semiconductor din interiorul unui LED are dimensiuni ce pot depasi chiar 1 mm2, unde capsula din plastic si terminalele ocupa cea mai mare parte din volum. Procesul de manufacturare al Led-urilor este cunoscut sub denumirea de “epitaxial”, deoarece structurile cristaline ale materialului semiconductor sunt crescute efectiv una deasupra celeilalte. Acest proces de crestere epitaxiala permite folosirea de materiale semiconductoare ce nu puteau fi anterior utilizate si care permit obtinerea cu precizie de structuri de inalta puritate. Situatia pe piata mondiala a tehnologiilor Led Tehnologia LED si-a atras pe buna dreptate renumele de “cea mai mare revolutie a iluminatului de la inventia becului“ si a obligat aproape toate companiile de traditie, sa-si revizuiasca strategia pe termen lung si investitiile technologice.

   In prezent aproape 17 % din cifra totala de afaceri a pietei surselor de lumina apartine LED-urilor. In acest context, multe firme de traditie s-au grabit sa se alinieze la noua technologie si chiar sa renunte la tehnologia bazata pe sticla si prelucrarea gazelor. Cele mai multe, s-au asociat cu firme sau grupuri din domeniul semiconductorilor pentru a-si mentine suprematia. Spre exemplu, Philips si Hewlett Packard au format compania “Lumileds” , General Electric si Emcore Corp. au format “GelCore LLC” iar Osram si Siemens au format “Opto Osram” etc. De curand au intrat in parteneriat cu comapnii producatoare de corpuri de iluminat cu LED-uri sau chiar cu firme din software, pentru a intregi linia de produse sau servicii. Technologia LED fiind o technologie a ”semiconductorilor” suprematia in privinta pietei si a know-how-ului este detinuta de alte companii decat cele producatoare de lampi. Ambele insa au realizat foarte repede ca atat expertiza dar si experienta lor sunt la fel de importante, iar solutia este o cooperare sau chiar asociere.

   Investitiile de asociere au depasit chiar sute de milioane de dolari, constând din achizitionarea de parti sociale sau companii de profil electronic capabile sa utilizeze capitalul pentru perfectionarea si valorificarea eficienta a technologiei LED. Pe de alta parte, aceste asocieri si investitii au fost incurajate si chiar sustinute de guverne cu vederi inaintate, constiente de progresul pe care-l reprezinta noua tehnologie. In special daca se considera consumul energetic extrem de redus precum si impactul ecologic pozitiv (grad ridicat de reciclare a materialelor). Spre exemplu, guvernul Japonez a finantat un program de 5 ani, pentru dezvoltarea si perfectonarea technologiei LED, in valoare de peste 44 milioane dolari, pentru inlocuirea becurilor cu filament surse bazate pe Led-uri. Ministerului Japonez al Industriei si Comertului apreciaza ca inlocuirea a numai 10% din sursele conventionale de lumina cu noile Led- uri va produce o economie de energie
electrica echivalenta cu 5 centrale de 1 350MW. Un alt exemplu este oferit de Australia, unde municipalitatea orasului Melbourne a initiat un program , in valoare de 57 milioane lire, pentru inlocuirea a peste 60 000 de semafoare cu LED-uri, ceeea ce va atrage o reducere a consumului energetic de pina la 90%, si reducerea costului de intretinere cu aproape 76%.
   Tehnologia LED este insa cel mai puternic sustinuta in USA, atat ca finantare din partea guvernului cat si a
vitezei de implementare. In orasul Los Angeles s-au cheltuit peste 120 milioane dolari la implemntarea
“programului verde” destinat dotarii semafoarelor cu Led-uri. Numarul oraselor dornice sa introduca noile surse de lumina este insa mult mai mare.
   Situatia Romaniei in domeniul technologiei Led.
In pofida unui oarecare embargo impus de catre tarile industrializate (vestice) dar si a dificultatilor inerente
create de un sistem economic neperformant, scoala romaneasca a continuat sa produca, inca din perioada
comunismului, valori intelectuale incontestabile care ar putea aduce o contributie de substanta la reconectarea tarii nostre la circuitul tehnologic si tehnico-stiintific mondial. Industria de semiconductoare a facut primii pasi inca din 1968 prin infiintarea IPRS Baneasa in ideea de a alimenta pe plan national, cu un spectru larg de componente electronice, industria electronica romaneasca. A urmat apoi, in 1977, cu infiintarea Intreprinderii Microelectronica in scopul extinderii si diversificarii gamei de componente electronice pentru a deservi necesitatile interne dar si a pietei CAER. In 1988, aceasta a facut un pas semnificativ in reducerea decalajului tehnologic fata de tarile dezvoltate, prin realizarea in premiera a microprocesorului Z80.
   Decalajul tehnologic era la acea vreme de numai trei ani si avea tendinta sa se reduca si mai mult prin
eforturile specialistilor de atunci. Un alt pas important in reducerea decalajului tehnologic dar si in scurtarea
perioadei de trecere de la cercetare la productia de componente de vârf s-a produs prin crearea Institutului de Microtechnologie. La implementarea noilor tehnologii au fost atrase si alte institute de cercetare si intreprinderi cum au fost IPA, Electroprecizia, Electromagnetica, Automatica, IPR Curtea de Arges etc., si care le-au utilizat ulterior in domeniul lor specific de activitate, respectiv automatizari, telecomunicatii si industria auto. In aceasta perioada technologia LED a atins apogeul la Microelectronica, care a devenit unul dintre importantii furnizori de LED- uri (obisnuite) din Estul Europei.
   Dupa 1989, schimbarile politice intervenite au permis industriei de semiconductoare romaneasti sa se
cupleze la piata internationala prin producerea de componente din telecomunicatii, computere si LED-uri. Lipsa de experienta in marketing si dotare tehnica, a impiedicat insa acest lucru in special pentru ca s-a lovit de o concurenta puternica din est, precum China, Koreea, Taiwan si Hong Kong. Chiar daca patrunderea pe piata a fost modestă, nu trebuie ignorat faptul ca baza teoretica si technologica a Romaniei era ridicata si destul de dinamica la acea vreme. Acest lucru ar fi putut permite, nu fara un sprijin din partea guvernului, demararea in forta a acestui sector pentru recuperarea decalajului tehnologic. Astazi evolutia tehnologiei Led se masoara mai degraba in zile, iar orice intarziere in sustinerea ei, ar duce la pierderea terenului competitional. In Romania au avut loc foarte putine evenimente, cu titlu de incercare de patrundere si expunere a acestui domeniu de varf. Seminarul organizat de Academia Romana in 2001, cu invitarea unor personalitati de renume din domeniu si anuntarea fabricarii primului Led de culoare alba din Romania, a fost unul dintre ele. La acea vreme mai existau sanse de a reduce decalajul technologic daca s-ar fi mobilizat si resurse financiare din partea statului sau a unui investor serios. In caz contrar, riscul de instrainare a tehnologiei, care de altfel ar fi putut aduce beneficii inzecit tarii era major .
   Dupa cum este cunoscut, Romania nu face parte din lumea producatorilor de semiconductori de talie
mondiala si foarte putine companii participa la lantul Industrial Internantional astfel incat sa-si permita
achizionarea pe cont propriu a echipamentelor necesare. In plus, desi este vorba de o tehnologie in premiera,
companiile se confrunta si cu dificultati in demararea pe scara mai larga a productiei , care tin in principal de :
  -taxe pentru importul de materiale si structuri rare, precum si de componente si subsamble necesare
fabricarii semiconductorilor
  -lipsa de experienta in domeniul aprovizionarii cu materii prime rare si in comercializarea produselor finite
  -inexistenta unui program articulat de dezvoltare in care aceasta industrie sa fie reconsiderata etc.
  Ar fi timpul ca factorii politici sa considere serios sustinerea acestui sector de activitate , unde numai
specialisti de varf activeaza, si care trebuiec retribuiti si apreciati in mod corespunzator si nu pusi laolalta cu alte domenii (si tratati ca simpli salariati). Specialistii din domeniul semiconductorilor apar si se dezvolta in
jurul unei experiente iar secretul perfectionarii lor este pasiunea si accesul la informatie.Un astfel de specialist odata pregatit in tara si perfectionat in strainatate, cu experienta acumulata, nu are inlocuitor nu numai in Romania dar si oriunde in lume.
   Perspectivele technologiei Led in Romania
Romania a posedat o infrastructura in domeniul semiconductorilor, care cu fonduri relativ reduse ar fi putut fi imbunatatita si perfectionata, astfel incat sa aduca profituri imense din produsele. 
   Technologia Led implica dezvoltarea cerintelor pe orizontala , pentru unele produse chimice, substante rare si materiale cu grad ridicat de prelucrare, care la randul lor atrag alte necesitati legate de instruire si perfectionare, respectiv scoli, facultati, institute de cercetari s.a.. Se poate spune ca ,in acest domeniu, comparativ cu cel al tehnologiilor traditionale, principiul concurentei interne nu se mai aplica ci mai degraba
relatia de investitii.
   Introducerea technologiei Led in Romania este iminenta, Guvernului Romaniei nu-i ramane decat sa hotareasca la ce pret si cat de repede. Integrarea Romaniei in Comunitatea Europeana a fortat probabil Romania sa accepte orice fel de componente si technologii Solid-State, ceea ce va determina aceasta industrie sa se refaca la un pret costisitor. Un program adecvat de sustinere ar economisi multe milioane de Euro, nemaivorbind despre economia imensa de energie care s-ar realiza in acest interval.
   Una dintre modalitatile simple de promovare , la care riscul de afacere ar fi extrem de redus si care se
deruleaza cu succes in mai multe tari ,este de a se initia programe de sponsorizare , la nivel local sau national,
pentru introducerea Led-urilor in semafoare si indicatore luminoase (prin inlocuirea becurilor traditionale).
Aceast program poate avea caracter de parteneriat intre stat si industria, in care producatorul se obliga sa furnizeze si sa intretina componente SSL cu resurse proprii iar Guvernul se angajaja sa le achizitioneze in termeni si conditii flexibile .
   O alta posibilitate ar fi relaxarea si chiar eliminarea taxelor pentru achizitionarea de materii prime sau
structuri din domeniul technologiei Led, ceea ce ar diminua costurile de fabricatie si cresterea competitivitatii
acestor componente pe piata mondiala a semiconductorilor, cu efectul diminuarii decalajului fata de tarile cu
traditie. Pe langa dificultatile mentionate mai sus dar si a faptului ca Romania este considerata ca fiind de nivelul “lumii a treia”,
   Statele cu traditie in materie de tehnologii Led mentin oarecari restrictii la transferul de utilaje si practica
preturi exagerate la unele materiale si componente. In domeniul tehnologiilor SSL lumea a fost deja impartita si este putin probabil ca vreun investitor sa-si mai indrepte atentia spre Romania, atata timp cat Asia indepartata pare mult mai atractiva.Singura cale pentru ancorarea tarii noatre in domeniul acestor tehnologii de varf ar putea fi doar un sprijin consistent din partea statului precum si atragerea pe cat posibil a unor fonduri de la Uniunea Europeana.
   Impact , Avantaje.

Este bine cunoscut ca un bec obisnuit foloseste mai putin de 40% din energia electrica in timp ce restul este 

irosit prin caldura degajata. De asemeni, probabilitatea de defectare este de cca 50% dupa numai 3000 de ore de 

functionare. Aceste lucruri precum si fiabilitatea scazuta (corp de sticla si un filament subtire) fac ca technologia

   Led sa ofere incontestabil o solutie net superioara. Dintre avantajele acestora se numara:
  -consumul energetic redus.
  -rezistente la intemperii si agenti chimici.
  -nu genereaza caldura, ceea ce este essential in cadrul sistemelor cu aer conditionat.
  -au durata de functionare extrem de lunga ( cel putin 10 ani).
  -pot oferi o gama foarte larga de culori , lucru esential in cazul panourilor de afisaj.
  -au dimensiuni mici.
  -lumina se concentreaza pe o directie care nu mai face necesara folosirea de reflectoare sau alte sisteme 

optice.

  -au domenii de aplicabilitate extrem de largi.
   Sub aspectul aplicabilitatii , aria de utilizare a Led-urilor a depasit de mult sectorul strict al iluminarii. 

Astfel, in medicina, lumina lor quasi-monocromatica produce vindecari ale ranilor usoare si este foarte eficienta in 

tratamentul migrenelor.In agricultura, Led-urile accelereaza cresterea plantelor, sporirea in greutate a puilor de 

gaina si dezvoltarea locomotorie (aproape de doua ori mai repede decat in cazul celor crescuti sub lumina 

obisnuita). In fermele de gaini, lumina pe baza de Led-uri atrage imbunatatirea productiei de oua si carne. Luand in 

considerare numai acest din urma aspecte, se poate aprecia ca sursele de lumina cu Led pot aduce celor ce le 

utilizeaza si, in general statului, profituri substantiale.
   In prezent technologia Led este pe cale sa inlocuiasca complect lampile din semafoare, indicatore rutiere si feroviare precum si cele din sistemele de afisaj sau reclama, indicatoare din magazine, in scoli, aeroporturi, etc. Marile panouri de reclama din piete sau centre populate au devenit deja aplicatii traditionale iar lampile cu neon sunt aproape pe cale de disparitie.Promovarea technologiilor SSL ar putea creea necesitati in sectorul industrial ,de instruire si perfectionare, sau in facultati, institute de cercetări, cu orientare specifică (Led). În present, Led-urile de mare intensitate sunt în totalitate importate la un pret inaccesibil pietei Românesti. Un studiu de piata al situatiei SSL cât si posibilitatile lor în România este absolut necesar.

Iluminarea artificiala a plantelor

Iluminarea artificiala a plantelor

     Conditiile de mediu existente in casele noastre ne impun ce plante vom putea creste fara ca acestea sa
sufere. Cel mai important factor de mediu in cresterea plantelor de interior este lumina. Interesant este ca plantele cresc chiar si în zone fara lumina naturala si asupra acestui aspect ne vom opri.

     De ce au nevoie plantele de lumina?
  Lumina produce energia necesara plantelor pentru a-si produce hrana necesara cresterii si infloririi.
Plantele sunt singurele organisme care folosesc lumina pentru a produce substantele necesare cresteri. Lumina este importanta pentru plante prin trei variabile: intensitate, lungime de unda si perioada.
Banuiesc ca ati tot intalnit termeni care descriu lumina de genul: stralucitoare, fara soare direct, scazuta,
oricum. Cantitatea de lumina (intensitatea) este masurata in lux, foot – candles (ft-c), metru – candela. (1 lux = 1 metru – candela, 1 ft-c = 10.76 lux).
   Ca sa va faceti cat de cat o impresie a ceea ce inseamna cantitatea de lumina necesara unei plante voi
face o prezentare a ceea ce reprezinta un anumit numar de ft-c (lux) si pentru asta voi da cateva valori
aproximative ale unor situati curente:
 - seara in casa cu televizorul pornit si o lampa de birou aprinsa vei avea cam 25 ft-c (269 lux);
 - intr-un birou unde se poate citi usor o carte sunt aproximativ 75 ft-c (807 lux);
 - lumina ce patrunde printr-o fereastra orientata spre sud va avea intre 500 si 800 ft-c (5381 - 8611 lux);
 - intr-o sera unde cresc plante de interior sunt 2000 ft-c (21527 lux);
 - iar vara in plin soare se inregistreaz in jur de 10000 ft-c (107639 lux),
  Deci niciodata nu vom avea suficienta lumina in casa sau la birou la fel ca in pepiniera unde au fost
crescute plantele inainte sa ajunga la tine. Lumina dintr-o casa bine luminata este frecvent mai mica de 100ft-c (1076 lux).
     Intensitatea scade pe masura ce ne departam de sursa de lumina.
  Cantitatea de lumina necesara difera foarte mult de la o specie la alta. Din acest punct de vedere plantele
de interior sunt clasificate in:
nivel scazut – 100 ft-c (1076 lux), de preferat 200 ft-c (2152 lux)
nivel mediu – 100 – 150 ft-c (1076 – 1614 lux), de preferat 200 – 500 ft-c (2152 – 5382 lux)
nivel ridicat – 150 – 1000 ft-c (1614 – 10760 lux), de preferat 500 – 1000 ft-c (5382 – 10760 lux)
nivel foarte ridicat – da la 1000 ft-c (10760 lux), de preferat peste 1200 ft-c (12916 lux)
In jur de 100 ft-c (1076 lux) timp de 12 ore pe zi este necesarul minim pentru o planta ca sa se mentina
timp de un an, cel putin 200 ft-c (2152 lux) timp de 12 ore pe zi sunt necesari pentru plantele decorative prin
frunze ca sa aiba un folos de pe urma fertilizarii. Exceptand casele cu sere putine sunt casele care au zone cu suficienta lumina pentru a creste plante care necesita un nivel ridicat de luminozitate.

Lumina artificiala este folosita frecvent pentru a suplimenta sau inlocui lumina naturala. Iluminatul artificial este folosit cu succes in laboratoarele in care sunt aclimatizate plantele obtinute in vitro, prin metode de inmultire
neconventionale.

     Este importanta culoarea luminii pentru plante?
  Da, culoarea radiatiei luminoase este foarte importanta pentru cresterea plantei. Frunzele reflecta obtinand putina energie de la radiatiile galbene si verzi din spectrul vizibil, important pentru plante sunt radiatiile rosi si albastre iar dintre aceste cele rosii ocupa un loc major.


     Care sunt cele mai bune surse de lumina artificiala?
  Toti cunoastem becurile cu incandescenta. Ca singura sursa de lumina nu sunt bune deoarece emit multe
radiatii rosi dar foarte putine radiatii albastre, in plus produc multa caldura iar consumul energetic este mai mare.
  Tuburile flourescente sunt surse bune de lumina dar radiatia emisa cantine mai mult radiatie portocalie,
galbena, verde, albastra si mai putina radiatie rosie insuficienta pentru nevoile plantelor. Pentru a suplini aceasta lipsa se pot combina tuburile flourescente cu becurile in proportie de 3 a 10, adica la 100 w de la tuburi 30 W de la becuri obtinanduse astfel un echilibru intre radiatia rosie si cea albastra sau se pot folosi tuburi speciale pentru horticultura, special adaptate efectelor fotosintezei, care emit si radiatie rosie dar care sunt mai scumpe.
  Multe plante de interior cresc bine in lumina artificiala produsa de tuburile flourescente. Pentru a elimina
neajunsul pomenit mai sus putem creste perioada de expunere. 16 ore de lumina si 8 ore de intuneric ar fi
satisfacator pentru plante este recomandat folosirea unui programator pentru a fi siguri ca se respecta ciclul in
fiecare zi. O iluminare mai intensa folosita pentru o perioada mai scurta de timp nu este asa benefica precum
cantitatea potrivita de lumina folosita la timpul potrivit.

Eficienta energetica

*Economia de energie, o necesitate !?

     Avand in vedere principiul: “energia nu se pierde si nu se castiga ci numai se transforma” nu ar trebui sa avem temeri in ceea ce priveste terminarea resurselor energetice. Cantitatea de energie existenta pe glob este aceeasi si se va conserva in continuare.
     Problema este ca inca nu stapanim foarte bine toate mijloacele tehnice de convertire a diferitelor forme de energie in altele si se petrec unele fenomene ireversibile, ca de exemplu exploatarea si consumarea rezervelor de combustibili fosili.
     Economisirea energiei, aflata sub orice forma de manifestare, se pare ca este imperativ necesara!

     Impactul ecologic al consumului de energie
Cresterea nivelului de trai nu poate avea loc fara o crestere corespunzatoare a consumului de energie. In urma cu aproximativ o suta de mii de ani s-a facut un salt important prin utilizarea controlata a focului.
     Energia solara , transpusa prin fotosinteza in lemn este prima sursa de energie pe care omul o transforma prin mijloace externe in formele de energie necesare lui, in primul rand in caldura. Lemnul devine primul combustibil care, printr-un proces chimic, combinarea carbonului cu oxigenul din aer, se transforma in energie termica .
     Disparitia treptata a padurilor si cresterea consumului casnic si industrial imping oamenii catre introducerea in circuitul energetic a combustibililor fosili: carbune, petrol si gaze care in raport cu lemnul, detin proprietatea specifica a unei concentratii mai mari de energie utila pe unitatea de volum.
Energia electrica se substituie din ce in ce mai mult altor forme de energie, datorita usurintei cu care este transportata la distanta si a posibilitatii de o transforma in alte forme de energie utila ca : energie mecanica, lumina, caldura, energie chimica. Aceasta a facut ca astazi, din totalul energiei consummate peste 30 la suta sa fie energie electrica.
Trecerea de la 2 kwh/zi, necesari pentru a asigura viata unui om intr-o societate primitiva la 270 kwh/zi cat cosuma un om intr-o societate industriala moderna, are ca efect emisia de substante poluante, in special bioxidul de carbon, fenomen care se afla in pragul de a scapa de sub control. Societatea umana, cel putin la nivel declarativ, se preocupa de acest aspect si propune masuri concrete.

     Alternative neconventionale
– energia solara; Soarele este o sursa de energie nepoluanta si practic inepuizabila, - la scara omenirii - estimandu-se o durata a existentei radiatiei sale de cel putin 4 bilioane de ani; Soarele emite in spatiu o cantitate mare de energie, din care Pamantul primeste anual circa 2,8x1021 kJ; are un potential energetic urias, astfel incat daca s-ar acoperi a mia parte din suprafata Pamantului cu captatori avand un randament de 5%, s-ar obtine anual circa 60 miliarde de MWh; este o sursa de energie dispersa, fapt ce permite utilizarea ei prin
conversie in alte forme de energie, direct la locul de consum, eliminandu-se astfel transportul la distanta;

     Romania dispune de un potential important de energie solara datorita amplasamentului geografic si conditiilor climatice favorabile. Zonele cu flux energetic solar important (1450 –
1600 kWh/m2 pe an), sunt: Dobrogea, Delta Dunarii si Litoralul Marii Negre. Zonele ce dispun de fluxuri energetice solare medii anuale cuprinse intre 1350 - 1450 kWh/m2 pe an sunt: Campia Romana, Campia de Vest, Banat si o parte din podisurile Transilvaniei si Moldovei.

   - energia eoliana si energia valurilor; reprezinta formarea si deplasarea unor mase importante de aer sau apa, datorate in final tot energiei solare inmagazinata in acestea. Pe plan mondial sunt deja realizate “campuri” de astfel de generatoare care in final produc energie electrica.
   – pompe de caldura, solutia care va avea un real succes in viitorul apropiat Reabilitarea termica a cladirilor, cladire inteligenta energetic.

    Ar fi o mare greseală dacă cineva ar crede că proiectarea unei clădiri cu consum redus de energie nu înseamnă decât să se conceapă imobilul ca si mai înainte, adăugând anvelopei un strat de izolatie termică. Si alte măsuri trebuie considerate :
  -orientarea încăperilor ;
  -forma clădirii ;
  -ferestrele si iluminarea naturală ;
  -ventilarea ratională si riscul de condens ;
  -modul de dispunere a straturilor de izolatie termică ;
  -utilizarea energiei solare ;
  -eficienta echipamentelor si instalatiilor de încălzire ; posibilitatea de reglare, contorizare si automatizare.

     Monitoare de energie în casele britanice
  Toate locuintele britanice vor fi dotate cu monitoare ale consumului de energie, pentru ca oricine să stie cât consumă si cum contribuie la atingerea tintei nationale de a reduce emisiile de dioxid de carbon cu 60 la sută fată de nivelul din 1990, până în 2050. Britanicii vor primi gratuit dispozitivul de monitorizare, dar vor fi obligati să îl aibă mereu în functiune, chiar si pentru a monitoriza energia irosită când echipamentele casnice se află în modul „stand by”. Monitorul va avea forma unui calculator solar de buzunar si va indica în fiecare clipă cât le consumă televizorul, computerul, becurile etc. BBC citează un expert care afirmă că, numai citind zilnic datele oferite din monitor, orice familie va face o economie de circa 7 la sută pe an, doar prin mici ajustări ale consumului, chiar fără să-si propună în mod special acest lucru.

     Aplicatii
Daca e sa enumeram doar cateva din realizarile in acest domeniu, cele mai interesante si deja puse in practica sunt:
  - Sistem eolian -solar - min 480 KWh/luna
  Sistemul este instalat pentru alimetarea unei pensiuni si a unei ferme cu energie electrica, utilizand energia generata de o turbina eoliana de 3,2KW si un set de panouri fotovoltaice cu o putere totala de 1,2KW. Sistemul furnizeaza o cantitate de energie electrica de aproximativ 16KWh/zi la o putere instantanee de 4500W. Sistemul alimenteaza toti consumatorii la 220V/50Hz, energia generata fiind suficienta pentru 3 case locuite in permanenta.
  – Instalatia se compune din: Turbina Whisper WHI500 -3000W /48V, Panouri solare USP150 - 150W/24V - 8 buc, Acumulatori - SB6/330A - 6V/330Ah - 16 buc, Invertor Xantrex - 4500W /48v, Regulator C40 - config solar.


    Concluzie
România este o Ńară bogată în resurse energetice sărace si scumpe:
  - Petrol si gaze naturale – rezerve pentru 15 ani; dependenŃa de importuri: petrol 54%, gaze 50% (azi), 75% (2015).
  - Cărbune – rezerve limitate, calitate scăzută; hidro si uraniu – scumpe ca investiŃii.
De aceea economisirea energie i, sub orice forma, este solutia cea mai la indemana la momentul actual si, evident, dezvoltarea solutiilor necnventionale prezentate.

Topirea ghetii si zapezii prin cabluri incalzitoare electrice

O iarna fara griji - topirea ghetii si

zapezii prin cabluri incalzitoare

electrice.

     V-ati gandit vreodata cum e sa nu ai toata iarna gandul curatatului zapezii din fata garajului sau frica sa nu alunecati pe scarile inghetate?
  Sau sa nu ai grija sloiurilor care atarna amenintator peste streasina ori sa ai apa la robinetul din curte chiar daca sunt minus 20°C ? Miracolul sta intr-o solutie moderna si economica, pe care firma Delphi Electric din Alba Iulia le prezinta pe site-ul http://www.del.ro pentru ca dumneavoastra sa aveti o iarna fara griji…
    Cum functioneaza?
  Principiul este simplu, si se bazeaza pe incalzirea controlata a unui cablu electric special plasat sub suprafetele protejate de zapada sau pe tubulaturile protejate la inghet.
  Dimensionarea cat si materialele folosite, sunt insa mai laborioase deoarece trebuie sa functioneze in medii de la -50 la +50°C si conditii de umidiate ridicate, find in acelasi timp alimentate la reteaua de 220V, oferind protectie maxima in operare si economisind in acelasi timp energia electrica.
  De exemplu, pentru un sistem clasic de topire a ghetii si zapezii, elementele principale sunt cablul incalzitor, termostatul si senzorul :

                         fig-1
Fig 1 –Cablu incalzitor Fig 2 -Termostat cu microprocesor
Fig 3 -Senzor umiditate si temperatura
In momentul in care senzorul (plasat la exterior) sesizeaza
prezenta zapezii sau a umiditatii (gheata, precipitatii),
transmite aceasta informatie termostatului, impreuna cu
temperatura inregistrata la suprafata solului. Aici intervine
inteligenta microprocesorului, care determina daca este o          
alarma ’falsa’ sau chiar ninge. Sunt mai multe scenarii de                                                                                                   

declansare, in cel clasic, daca afara ninge si temperatura
scade sub +4°C, sistemul este anclasat. Dupa ce zapada
s-a topit si apa s-a evaporat, chiar daca temperatura continua
sa scada, instalatia se opreste si nu mai consuma
energie. La fel reactioneaza si in cazul protectiei la inghet
a aleilor sau a conductelor, diferentele fiind de termostat
(exista peste 6 variante) si de senzor, adaptat mediului in
care lucreaza (sol, streasina, conducta, pardoseala, etc..)
Exista de asemenea o varianta foarte interesanta de cablu
incalzitor « autoreglabil » avand puterea nominala de
10~50W/ml care isi regleaza temperatura in functie de
temperatura exterioara, fara ajutorul senzorului sau                                        termostatului.                                                                                                 fig-3                                                                                                                                  
    Unde se folosesc ?

Sistemele cu cable incalzitoare electrice protejeaza impotriva ghetii si zapezii zone precum:
• Alei pietonale
• Terase circulabile
• Acoperis, dolii,jgheaburi si burlane.
• Drumuri
• Rampe de acces garaj
• Parcari
• Sisteme suport pentru aplicatiile specifice acoperisurilor.
• Rampe auto
• Poduri si pasaje
• Aeroporturi
• Terenuri sportive
• Trepte
• Antene
• Turnuri de transmisie
• Sisteme de prindere pentru aplicatii la sol.
• Sisteme de conducte
• Ferme de animale

 

releul inteligent Easy de la Moeller

Exemplu de automatizare a incaperilor

folosind releul inteligent

Easy de la Moeller

    1. Intoducere
  In zilele noastre fuga si lupta pentru profit determina oamenii sa apeleze la metode cu care sa reduca posibilitatea erorii umane si sa investeasca intr-un sistem care este cat se poate de ieftin la intretinere, sa confere un confort adecvat in fiecare zi.
  In Romania confortul nu a fost un lucru prea accentuat pana de curand, totul era bazat pe nevoi, dar, putem spune ca si confortul a devenit deja o nevoie. Avem nevoie de confort pentru a creste eficienta de productie, de lucru, pentru a ne proteja pe noi insine precum si uneltele
pe care le folosim si care in zilele noastre dispun din ce in ce mai mult de un sistem electronic performant dar sensibil. Ne-am obisnuit sa le numim cladiri inteligente, cu toate ca IQ-ul lor rezida de fapt din modul in care sunt controlate sistemele de orice fel existente in aceste constructii.
  Intr-o cladire traditionala, sistemele individuale sunt controlate independent, iar parametrii lor nu se afecteaza reciproc.
  O cladire poate fi numita inteligenta atunci cand controlul sistemelor sale este integrat, iar deciziile sunt luate pe baza datelor agregate. De fapt, nu cladirea este inteligenta, ci felul in care sunt controlate sistemele ei. Prin sistemul de cartele de acces se poate constata, de exemplu, ca in cladire nu se mai afla nici o persoana la etajele doi, patru si sapte. Automat, climatizarea pe acele etaje se va opri. Cladirea va sti sa se regleze singura, in functie de cerintele ocupantilor. In situatia in care a izbucnit un incendiu la al doilea etaj, sunt anuntati doar ocupantii etajelor doi si trei, nu toata lumea din cladire.
  In spatele fiecarei cladiri inteligente se afla un soft. De regula, fiecare producator de echipamente - Moller, Siemens, Honeywell etc. - aduce softul propriu. Unele echipamente
sunt dotate cu telecomanda cu infrarosu, cu Bluetooth - acestea sunt mai recente - sau cu panouri sau console care sunt fixate pe perete, au afisaje LCD si diverse alte
functii. Mai exista pe piata si solutii radio, dar pot aparea interferente.
  Automatizarea caselor se poate realiza modular sau poate fi controlata printr-un sistem central. Sistemul centralizat controleaza si gestioneaza tot ceea ce se întampla in casa, se programeaza la început, se poate adapta pe parcurs, se poate modifica ulterior.
  Domeniul supravegherii proceselor este destul de vast. Acesta contine aplicatii incepand cu simpla achizitie de date si pana la prelucrari foarte complexe:
" analize statistice;
" gestiunea elaborarii alarmelor;
" ghid operator;
" supravegherea actiunilor de conducere ale operatorilor;
" identificari de parametrii si simulari;
" supravegherea dinamica a raspunsului procesului, etc.
  Functiile de baza ale unei aplicatii de supraveghere a unui proces sunt:
" comunicatia cu procesul;
" semnalizarea;
" comunicatia cu programele utilizate pentru prelucrarea datelor;
" interfata om-masina;
" gestiunea alarmelor;
" gestiunea rapoartelor.

    2. Releul inteligent Moeller MFD-Titan
  Sunt tot mai numeroase aplicatiile din domeniul automatizarilor in industrie sau in cladiri, ale caror cerinte pentru automatizarea instalatiilor, masinilor si utilajelor sunt satisfacute de aparatele din gama de relee de control Easy sau MFD-Titan . Pentru solutionarea aplicatiilor individuale stau la dispozitie mai multe variante cu diferite functionalitati, cu posibilitati de extensie si diferite grade de protectie (de la IP20 pana la IP65). Din gama MFD-Titan face parte si afisorul grafic MFD-80.. cu ecran iluminabil, care poate fi utilizat si pentru afisare "de la distanta" impreuna cu releele Easy.
  Pe ecran pot fi afisate elemente grafice, texte de comanda si de semnalizare, data, ora s.a.m.d. MFD-Titan poate dispune in plus si de toate facilitatile oferite de releele Easy800.
  Prin intermediul meniului si cu ajutorul numai al butoanelor de pe aparat, se poate introduce schema de comanda direct ca o schema de conexiuni cu contacte si bobine de releu.

Introducerea se poate face alternativ utilizand EASYSOFT si un PC. Pe ecranul MFD sau pe PC se pot observa imediat starile active din schema de comanda si astfel se economiseste timp pretios. Meniul este in mai multe limbi atat pentru aparate cat si pentru software
   .Avantajul oferit de procedeul Plug&Work: consta in faptul ca nu este nevoie de un software sau de un driver pentru conectare. Cablarea intrarilor/ iesirilor se face la releul Easy. Programul generat este memorat de Easy pentru totdeauna sau pana la urmatoarea modificare, fiind protejat la caderea tensiunii. Nu este necesara o tensiune auxiliara sau o baterie suplimentara. Nu numai schemele de comanda si parametrii trebuie protejati la intreruperea alimentarii. De aceea, Easy poate memora valori sau numarul de comutari. Astfel, valoarea contoarele de ore de functionare, valorile curente ale numaratoarelor sau ale releelor de timp, pot fi prelucrate in continuare imediat dupa repornire. Memoria remanenta a diferitelor module sau a datelor va sta la dispozitie la toate aparatele familiei Easy.
  Easy800 si MFD-Titan imbina caracteristicile si performantele unui automat programabil dotat cu manevrabilitatea comoda a binecunoscutei game de produse Easy. Datorita capacitatii integrate de conectare in retea a pana la opt aparate, se pot realiza aplicatii cu peste 300 de puncte intrari/iesiri. Astfel, controlul se realizeaza, la alegere, prin programele individuale locale sau prin controlul mai multor dispozitive distribuite printr-un singur program.
  Afisorul poate fi dotat si cu o unitate centrala (CPU), o sursa de alimentare, precum si - optional - cu un modul de intrari/iesiri, devenind astfel un dispozitiv compact de comanda si control. Dispuneti, astfel, de întreaga putere de calcul a lui Easy 800 combinata cu o solutie puternica de vizualizare. Ambele module se monteaza simplu, prin inclichetare. Facilitatile de extindere ale aparatelor de baza din seria Easy 700, Easy 800 si MFD-Titan permit o extindere centralizata sau descentralizata a intrarilor/iesirilor. In combinatie cu extensiile EASY618- AC-RE, EASY-618-DC-RE sau EASY618-DC-TE se poate obtine cresterea numarului de intrari pana la 24 si a numarului de iesiri pana la 16.

  MFD-Titan si Easy800 sunt echivalente functional. MFD- 80.. cu grad de protectie IP65 poate fi utilizat si in medii dificile (medii cu pericol de explozii, medii cu umiditate ridicata, etc). MFD-Titan si Easy 800 pot fi extinse si pot fi conectate la magistrale de comunicatie standard si, suplimentar, pot fi conectate intr-o retea de opt Easy800 sau MFD-Titan prin "EasyNet". Ele dispun de 256 cai de curent pe care se poate face comutarea in serie sau in paralel a
contactelor si bobinelor.
  Se pot afisa 32 de texte de comanda sau de semnalizare prin intermediul afisajului intern sau extern. Fata de functiile Easy700, la Easy800 si MFD-Titan se ofera suplimentar si module aritmetice, regulator PID, scalarea valorilor si multe altele. Prin procedeul Plug&Work afisorul MFD-80 se poate conecta imediat la Easy prin intermediul modulului de comunicare MFD-CP4. Modulul MFD-CP4 este echipat cu un cablu de legatura cu posibilitate de prelungire.
  Avantajul oferit de procedeul Plug&Work: consta in faptul ca nu este nevoie de un software sau de un driver pentru conectare. Cablarea intrarilor/ iesirilor se face la releul Easy.

  Aceste trei tipuri de extensii se pot plasa direct langa aparatul de baza cu care se conecteaza prin interfata Easy-Link. Alternativ, se poate realiza o conectare la distanta prin
modulul de cuplare EASY200-EASY si cu ajutorul unui cablu bifilar de pana la 30m lungime. Astfel, se pot realiza foarte simplu montaje alaturate sau la distanta. Cand nu este necesar mai mult, prin extensia EASY202-RE se pot adauga 2 iesiri pe releu.
  Pentru activitati simple, o conexiune prin magistrala de camp este foarte eficienta, de exemplu, in cazul proceselor de productie. Un exemplu de magistrala este Actuator-Sensor-Interace, pe scurt AS-i, care alimenteaza simultan 31 de participanti cu pana la 248 de informatii binare. AS-i reprezinta conexiunea la magistrala optima pentru constructorii de masini-unelte intrucat datele de intrare si de iesire sunt transferate cu un timp de reactie
deosebit de redus, de numai 5 ms. Prin intermediul modulului de comunicatie EASY205-ASI, conectarea la aceasta magistrala este deosebit de simpla. Modulul de comunicatie poate fi conectat centralizat prin Easy-Link la toate aparatele de baza Easy cu posibilitate de extensie, deci la seriile Easy700 si Easy800, cat si la MFD-Titan. Cablul AS-i bifiliar se conecteaza simplu. Transferul de date pe magistrala este coordonat de un Master AS-i de rang superior.
  Pentru sarcinile complexe de automatizare, in cadrul carora utilizatorul transfera cantitati mai mari de date, de exemplu mai multe valori analogice, valori de referinta, stari ale contorului sau parametri de timp, se utilizeaza magistrale de camp mai performante, precum PRPOFIBUS-DP. Pe acestea se pot transfera pana la 20 de bytes per participant la retea la fiecare ciclu de magis trala. Pot fi conectati maxim 126 de participanti la retea pe o distanta de pana la 1200 metri. Conexiunea la aceasta magistrala se face prin EASY204-DP. Releele de control Easy devin astfel mai flexibile si mai performante deoarece serii complete de parametri Easy pot fi citite sau modificate prin aceasta conexiune.

Sistemele GSM si sanatatea

                                           Sistemele GSM si sanatatea

Ce este sistemul GSM?

Este sistemul de telefonie mobila celulara din Europa siAsia GSM (Global System for Mobile Communications) - 0,9 si 1,8 GHz, similar este sistemul UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) -1,9 GHz din America

    Cum functioneaza telefonia celulara

  Pe langa faptul ca telefonul mobil dispune in prezent de o multitudine de functii cum ar fi: stocarea in memorie a diferitelor informatii (nume si date de contact, imagini, fisiere multimedia), sisteme de operare, camera foto, PDA, GPS, este in esenta lui, o statie radio care poate comunica cu statia de baza din apropiere.

  In timpul unei convorbiri reteaua comunica cu telefonul alocandu-i doua frecvente pentru realizarea aceastei convorbiri, una pentru receptie si una pentru emisie.

  Puterea de emisie a telefonului este mica 0,6 - 3 W, astfel transmisiile telefonului cat si ale statiei de baza din celula respectiva nu ajung foarte departe in celulele apropiate.

Statiile de baza sunt dispuse pe arii relativ mici, formand o structura celulara, de preferinta hexagonala care acopera o suprafata de cativa zeci de km2 . Fiecarui operator de telefonie mobila i se aloca cateva sute de frecvente, care pot fi refolosite in celelalte celule, astfel numarul de convorbiri simultane poate fi practic mult mai mare, folosind doar acest numar limitat de frecvente.

  Tot pentru a mari numarul de convorbiri simultane se folosesc diferite alte tehnici: trecerea de la telefonia analogica la cea digitala, adica, telefoanele digitale convertesc vocea intr-o informatie binara (cifre de 1 si 0), dupa care o comprima. Aceasta comprimare permite ca

intre trei si zece apeluri telefonice digitale sa ocupe spatiul unui singur apel analogic.

  De asemenea, in sistemele de telefonie mobila, esista urmatoarele tehnici de marire a numarului de convorbiri pe un singur canal:

- Acces multiplu prin diviziunea frecventei - Frequency division multiple access (FDMA);

- Acces multiplu prin diviziunea timpului - Time division multiple access (TDMA) ;

- Acces multiplu prin diviziunea codului - Code division multiple access (CDMA).

  Daca faceti multe calatorii, veti dori probabil sa gasiti telefoane care ofera dual band, dual mode, sau chiar trimode. O versiune populara a tipului de telefon tri-mode, pentru oamenii care calatoresc foarte mult in afara tarii, are un serviciu GSM in banda de 900 MHz pentru Europa

si Asia si in cea de 1900 MHz pentru Statele Unite, pe langa serviciul analogic.

Expunerea utilizatorului in cazul folosirii telefonului, in cazul puterii maxime de emisie de 1W la 1800 MHz si 2W la 900 MHz la 2cm fata de antena de emisie este:

E ~ 200-400 V/m

B ~ 1 mT

DP ~ 200 W/m2

  Expunerea datorate statiilor de telefonie celulara, de exemplu, cu urmatoarele date: turn de 10 m inaltime, putere in antena 60 W, expunerea la sol la 50 m de la baza turnului:

E ~ 5 V/m

B ~ 0,02 mT

DP ~ 0,1 W/m2

  Dupa cum se observa, valorile marimilor de camp sunt cu cca 2 ordine de marime mai mici decat in cazul telefonului mobil plasat la urechea utilizatorului; expunerea populatiei este foarte redusa, dar in vecinatatea antenei expunerea este mult mai mare.

" Alte campuri electromagnetice din domeniul radiofrecventelor:

Transmisii radio si TV :

- emisie radio de medie frecventa (535 … 1605) kHz

- emisie radio de inalta frecventa (88 … 108) MHz

- emisie TV in sistemul VHF (58 … 216) MHz si UHF

(470 - 890) MHz

Telefonia mobila (0.9 - 2) GHz

Sisteme de detectie radar: (1 … 10) GHz

Sisteme de comunicatie prin satelit: (3 … 300) GHz

Utilizarea microundelor pentru incalzire: 2,45 GHz

" Alte surse de unde electromagnetice si valorile inductiei magnetice

- Mediul clinic (RMN - rezonanta magnetica nucleara) -

0.5-2T

- Aparate electrice de uz general 0.01-2T

- Diferite alte medii industriale.

" Interactiunea campului electromagnetic cu corpul uman si efectele sale.

Aceste radio frecvente, prezentate mai sus, sunt non-ionizante si efectele lor biologice sunt fundamental diferite fata de cele ionizante, produse, de exemplu de generatoarele de radiatii (raze) X, care au capacitatea de a rupe lagaturi chimice din celule.

  Campuri magnetostatice pot sa apara in mediul de viata avand ca sursa campul magnetic terestru (inductii de cca. 50 mT), magnetii permanenti si electromagnetii de tipul infasurarilor de excitatie ale masinilor electrice (inductii de max. 10 mT in imediata vecinatate a acestora), tehnologiile bazate pe procese electrolitice (inductii maxime de 20- 30 mT in industria aluminiului), imagistica prin RMN (expune organismul la max 2T). Fenomenul electromagnetic

posibil este inductia electromagnetica prin miscarea organismului in campul magnetostatic, in urma caruia in corp se induce camp electric; mediile biologice fiind relativ bune conductoare rezulta curenti care pot influenta fenomenele electrofiziologice, cel mai direct efect fiind de

tipul stimularii electrice a tesuturilor excitabile. Densitatea de curent de 10 mA/m2 este considerata la limita perceptiei prin provocarea unor efecte de stimulare electrica sesizabile. Pentru organismul uman, cu conductivitate electrica de cca. 1 S/m, la viteza de mers-alergare de cca. 1-5 m/s este nevoie de inductii magnetice de cel putin (10

- 100) mT pentru a se produce efectele descrise.

  Astfel de limite sunt atinse si eventual depasite numai in mediile industriale in care intervin procesele electrolitice, halele care gazduiesc cuvele de electroliza a aluminiului fiind un mediu recunoscut pentru aceste conditii. Inductiile folosite in tehnica de imagistica RMN nu prezinta pericol in acest sens deoarece in timpul testului corpul pacientului nu se misca, iar personalul medical se afla intro zona cranata.

Actiunea campurilor electrice si magnetice variabile, la nivelul unui tesut, datorita proprietatilor conductoare bune ale mediului extracelular si prezentei membranelor izolante, curentii indusi se inchid preponderent in jurul celulelor.

  De asemenea apare efectul termic datorat absorbtiei de energie de catre tesuturile anatomice, care depinde de nivelul de expunere, proprietatile mediului, adancimea de

patrundere a campului electromagnetic (1-2cm in cazul frecventelor microundelor)

   " Valori limita admise

Organizatii internationale preocupate de standardizarea in domeniu sunt:

IEEE - International Institute for Electric and Electronic Engineering

IEC - International Electrotechnical Commission

ICNIRP - International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection

Conform acestor organizatii valorile maxime acceptate, pentru expuneri ocazionale, sunt:

- Campuri statice pana la B=2T

- Camp electromagnetic de frecventa industriala pana la B=1.6mT

- Microunde in comunicatii telefonice DP=1.2mW/cm2 = 12W/m2!

Valorile acceptate pentru expuneri de lunga durata sunt mai mici.

" Masuri de preventie

Marirea distantei fata de sursa

- atat E cat si B scad rapid cu cresterea distantei fata de sursa (scad cu patratul distantei)

- pentru telefoane mobile se recomanda folosirea dispozitivelor de tip handsfree Ecranarea (folosirea carcaselor, etc).

  " Concluzie.

  Campul electromagnetic, in special campul emis de antena telefonului mobil, are efecte asupra corpului uman. Inca nu s-a dovedit stiintific ca aceste efecte ar fi nocive (exceptie: interferente cu stimulatoarele cardiace, sistemele de navigatie ale avioanelor, …), totusi, aplicati masurile de prevenire.