Proiectarea și cercetarea unui sistem fotovoltaic pentru alimentarea stațiilor de oxigen a unui spital

Abstract

Prezenta lucrare de master este dedicată studiului, proiectării și analizei unui sistem fotovoltaic destinat alimentării stațiilor de oxigen medical din cadrul unei unități spitalicești. Tema abordată se înscrie în contextul actual al tranziției energetice și al necesității asigurării securității energetice pentru infrastructurile critice, în special în domeniul medical, unde continuitatea alimentării cu energie electrică este vitală pentru siguranța pacienților și buna desfășurare a actului medical.Stațiile de oxigen, în special cele de tip PSA (Pressure Swing Adsorption), reprezintă consumatori energetici importanți, având un regim de funcționare continuu și solicitant. Lucrarea analizează posibilitatea alimentării parțială a unei stații de oxigen prin intermediul energiei solare. În cadrul lucrării sunt prezentate noțiuni teoretice privind principiile de funcționare ale celulelor și modulelor fotovoltaice, tipurile constructive ale acestora, caracteristicile tehnice și parametrii de performanță. De asemenea, sunt analizate componentele principale ale unui sistem fotovoltaic, cu accent pe invertoarele trifazate de mare putere, sistemele de protecție și condițiile de funcționare în regim normal. Partea aplicativă a lucrării include analiza consumului energetic al stației de oxigen, evaluarea amplasamentului pentru instalarea panourilor fotovoltaice, alegerea orientării și înclinării optime, precum și dimensionarea sistemului fotovoltaic în funcție de necesarul real de energie. Rezultatele obținute demonstrează că utilizarea energiei fotovoltaice pentru alimentarea stațiilor de oxigen contribuie la reducerea consumului de energie din rețeaua națională, la creșterea autonomiei energetice a spitalului și la diminuarea costurilor de exploatare pe termen lung. Totodată, implementarea unui astfel de sistem sporește siguranța energetică a infrastructurii medicale și susține obiectivele de dezvoltare durabilă și protecție a mediului.Lucrarea oferă o bază tehnico-economică solidă pentru implementarea sistemelor fotovoltaice în domeniul medical și poate servi drept model de referință pentru alte unități spitalicești interesate de soluții energetice moderne și eficiente.

This master’s thesis is dedicated to the study, design, and analysis of a photovoltaic system intended to supply power to medical oxygen stations within a hospital facility. The topic addressed fits into the current context of the energy transition and the need to ensure energy security for critical infrastructures, particularly in the medical field, where the continuity of electrical power supply is vital for patient safety and the proper delivery of medical services. Oxygen stations, especially those of the PSA (Pressure Swing Adsorption) type, represent significant energy consumers, operating continuously under demanding conditions. The thesis analyzes the possibility of partially supplying an oxygen station using solar energy. It presents theoretical concepts regarding the operating principles of photovoltaic cells and modules, their construction types, technical characteristics, and performance parameters. In addition, the main components of a photovoltaic system are analyzed, with an emphasis on high-power three-phase inverters, protection systems, and operating conditions under normal режим (normal operation). The applied section of the thesis includes the analysis of the oxygen station’s energy consumption, the assessment of the site for photovoltaic panel installation, the selection of optimal orientation and tilt, as well as the sizing of the photovoltaic system according to the actual energy demand. The results obtained demonstrate that the use of photovoltaic energy to supply oxygen stations contributes to reducing energy consumption from the national grid, increasing the hospital’s energy autonomy, and lowering long-term operating costs. At the same time, the implementation of such a system enhances the energy security of medical infrastructure and supports sustainable development and environmental protection objectives. The thesis provides a solid techno-economic basis for the implementation of photovoltaic systems in the medical field and may serve as a reference model for other hospital units interested in modern and efficient energy solutions..