По пути технологического суверенитета
Теперь Россия сама может проводить ускоренные испытания конструкций дорожных одежд, проектных решений и материалов, применяемых при возведении автомобильных магистралей. В этом году полигон со специальным комплексом «Циклос» начал работу в подмосковном Голицыне.
Практика ускоренных испытаний дорожной одежды позволяет в относительно короткие сроки понять, какое из решений является наиболее эффективным, а какое требует корректировок. Другими словами, теперь российские ученые имеют возможность за один-три месяца опытным путем определить, в каком состоянии будет только что построенная дорога через пять-десять лет: останется в нормативном состоянии или потребует капитального ремонта досрочно.
Речь идет о методе контролируемого приложения циклической нагрузки колесом к поверхности исследуемой дорожной одежды для определения параметров деформативности. Подобное направление требует опыта, который страна может наработать самостоятельно либо взять за основу работу других государств.
До недавнего времени собственные полигоны для ускоренных испытаний были только в странах Европейского союза, Южной Африки, Австралии, Индонезии, США и Бразилии. Согласно научным публикациям, ученые чаще всего исследовали проблемы колееобразования (устойчивости к пластическим деформациям) и усталостного трещинообразования, а в качестве причин детально изучали варианты морозного пучения, замораживания и оттаивания, остаточных деформаций и многое другое. Кроме того, зарубежные дорожники особое внимание уделяли влиянию модификаторов на свойства асфальтобетона в слоях покрытия и основания, изучали горизонтальные и вертикальные напряжения в конструктиве, нелинейность свойств грунтов, полужесткие и жесткие дорожные одежды, созданные с использованием различных материалов, эффективность применения асфальтогранулятов и полимербетонов, а также новые технологии ремонта и содержания автомобильных дорог, в том числе с использованием индукционных систем.
Собственный «ЦИКЛОС»
Первые испытания прошли во время строительства новой скоростной магистрали М-12 «Восток». В отдалении от основного хода на пикете 2620 специалисты устроили два отрезка (первый в соответствии с проектным решением конструкции дорожной одежды, а второй — с экспериментальным) и смонтировали «ЦИКЛОС». В течение некоторого времени установка имитировала однонаправленный грузовой трафик путем циклического перемещения четырех тележек, тогда как специальные датчики в различных слоях дорожной одежды посылали непрерывный поток информации о влажности, температуре и вертикальном давлении.
В 2024 году специально для СКН «ЦИКЛОС» был построен особый дорожно-испытательный полигон в Голицыне.
Анализ зарубежного опыта показал, что различные типы установок по ускоренным испытаниям требуют определенной инфраструктуры для обеспечения достоверного сбора информации, анализа и дальнейшего внедрения в нормативно-технические стандарты, — пояснил заместитель директора департамента научно-технического развития и стандартизации ФАУ "РОСДОРНИИ" Александр Конорев во время выступления на одном из крупнейших мероприятий дорожно-строительной отрасли. — Симулятор колесной нагрузки "ЦИКЛОС" мы дополнили системой линейных перемещений, которая позволяет создавать нагрузку с точки зрения нормального распределения на участке автомобильной дороги».
Полигон предназначен для единого методологического обеспечения проводимых испытаний и исследований, учитывающего комплексный подход для получения качественного результата. К настоящему времени здесь созданы условия для круглогодичной работы симулятора колесной нагрузки, а оснащение позволяет контролировать заданные параметры условий испытаний и производить техническое обслуживание «ЦИКЛОСа». В частности, специалисты соорудили три полномасштабные испытательные секции для устройства дорожных одежд и одну неглубокую — для испытаний, например, свойств асфальтобетона в дорожной конструкции. В непосредственной близости от них расположилась лабораторная база с административно-производственным блоком.
Отдельное внимание уделено современной системе сбора данных. Для выполнения ускоренных испытаний при устройстве конструктивных слоев дорожных одежд осуществляется монтаж комплекта средств мониторинга, включающий датчики температуры, влажности, вертикального давления, горизонтальных напряжений, ускорений и перемещений, а также остаточных деформаций, с помощью которых получают новые научные данные о напряженно-деформированном состоянии дорожных одежд. Данные с датчиков мониторинга собираются с помощью многоканальной системы сбора и обработки данных через программное обеспечение Dewesoft X, предназначенное для одновременного измерения сигналов, поступающих от различных источников, отображения данных и их сохранения. Все это дает возможность детально изучить процессы, происходящие внутри конструкции дорожной одежды, и понять причины преждевременных разрушений и деформаций. Ожидается, что на основании полученных данных будут уточняться параметры расчетных моделей дорожных одежд для создания прогнозных моделей изменения транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, а также выполняться разработка эмпирических зависимостей для совершенствования методов проектирования и расчета дорожных одежд.
В качестве первого опыта строительства дорожных одежд в испытательных секциях специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» попросили подрядчиков возвести две дорожные конструкции. Первая представляет собой аналог участка автомобильной дороги, который находится на трассе М-5 «Урал», а вторая — аналог классической дорожной конструкции на основном ходу магистрали М-12 «Восток».
Одновременно с этим идет работа по созданию нормативной базы. Внедрение и развитие метода ускоренных испытаний требует методологического и нормативно-правового обеспечения для того, чтобы испытания были легитимны и могли проводиться единообразно. На данный момент специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» запатентовали установку и разработали стандарт организации по методам ускоренных испытаний, а сейчас работают над созданием СТО «Ускоренные испытания дорожных одежд. Обработка и систематизация данных», «Ускоренные испытания дорожных одежд. Организация и производство работ по строительству дорожных одежд в испытательных секциях» и «Ускоренные испытания дорожных одежд. Монтаж датчиков мониторинга в испытательных секциях. Общие положения».
Программа исследований
Симулятор колесной нагрузки позволяет оценивать различные параметры, и в настоящее время исследования проводятся по характеру воздействия на дорожную конструкцию и по конструкционно-материальным решениям.
Для анализа долговечности специалисты ФАУ «РОСДОРНИИ» планируют изучать величину нагрузки в 10, 11,5 и 13 тонн. Кроме того, есть возможность детально исследовать влияние различных типов шин на долговечность, а также давление внутри них: 0,6 МПа применялись в ОДМ, а 0,8 МПа указаны в ПНСТ, но сейчас некоторые участники дорожной отрасли предлагают увеличить допустимый показатель в связи с ростом транспортного потока. При изучении конструктивно-материальных решений полигон дает возможность измерить тепловлажностный режим в конструктивных слоях дорожной одежды, а также оценить эффективность применяемых проектных решений, модификаторов, отходов промышленности или инновационных технологий в конструировании. Результаты проведенных исследований позволят уточнять параметры расчетных моделей дорожных одежд, а также эмпирических зависимостей, исследовать причины преждевременного разрушения, искать пути повышения устойчивости к колееобразованию и усталостному трещинообразованию, анализировать и прогнозировать транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог и в конечном итоге совершенствовать методы проектирования и расчета дорожных одежд.
Тем для исследований — большое количество. На данный момент разработан проект целевой программы исследований до 2030 года, а программа на первые три года вынесена на совет при Федеральном дорожном агентстве. Одно из предложений — подвергнуть изучению шесть вариантов материала в одном из слоев основания с точки зрения оценки изменения их характеристик в процессе эксплуатации. Если идея будет одобрена, то в течение 2025 и 2026 годов специалисты сравнят работу ЩПС из горных пород, щебня из горных пород М400 и М1000, ЩПС из активных и неактивных шлаков, а также щебеня из шлаков М400/1000 при прочих равных условиях и толщинах слоев в основании.
Учрежденный в 1966 году Указом Президиума Верховного Совета СССР День энергетика приходился на 22 декабря — день утверждения плана ГОЭЛРО. В 1980-х его перенесли на третье воскресенье декабря. В этом году праздник точно попал в первоначальную дату.
День энергетика — хороший повод подчеркнуть роль энергического комплекса Петербурга в жизни города. Специалистам отрасли есть чем гордиться, хотя проблем еще много.
Начиная с 2014 года, когда была принята госпрограмма «Комплексное развитие систем коммунальной инфраструктуры, энергетики и энергосбережения в Санкт-Петербурге», город регулярно вкладывает средства в модернизацию сетей. Например, в 2022 году планировалось заменить 280 км сетей, а всего построить, реконструировать и капитально отремонтировать — более 1350 км инженерных сетей.
Но пока этого мало. Изношенные трубы, требующие замены, исчисляются тысячами километров, а объем средств, необходимых для нового строительства и модернизации, — сотнями миллиардов рублей. Пока петербургские энергетики модернизируют системы за счет относительно скромных сумм, оставшаяся часть сетей продолжает стареть.
По результатам реализации госпрограммы степень износа основных фондов коммунальной инфраструктуры должна сократиться до 44,3%, однако срок завершения программы неизвестен.
Энергичные меры
Петербургские предприятия пытаются улучшить ситуацию в том числе собственными силами. Например, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» выполнил целый ряд мер, чтобы улучшить работу системы водоотведения в периоды сильнейших ливней. Результат — значительно сократилось число жалоб на работу ливневой канализации.
Кроме того, значительно расширен парк спецтехники Водоканала в рамках программы обновления техники. В частности, до конца года планировалось пополнение 78 единицами специальной и грузовой техники.
ГУП «ТЭК СПб» старается снизить аварийность в теплосетях, для чего использует инновационные акустические датчики. Сейчас они охватывают свыше 100 км коммуникаций, на которых моментально выявляются и устраняются проблемы. По данным компании, в уходящем году ГУП «ТЭК СПб» проверило с помощью роботов 20 км тепломагистралей — рекордный объем. К высокоточному сканированию были привлечены три роботизированных комплекса. В ходе ремонта по следам проверки с участием роботов специалисты заменили 843 м изношенных тепловых сетей, которые могли не выдержать нагрузки в новом отопительном сезоне.
Свою лепту в газификацию Петербурга вносит Газпром. Действует программа, подписанная в 2020 году на период 2021–2025 гг. Она предусматривает 64 проекта, включая создание общественно-деловых пространств, строительство и реконструкцию объектов социально-культурного назначения, развитие транспортной и газозаправочной инфраструктуры, промышленную кооперацию и импортозамещение, а также наружное освещение и архитектурную подсветку. Объем инвестиций Газпрома в городские объекты должен составить 11,247 млрд рублей. По завершении программы в 2026 году технически возможная сетевая газификация Петербурга будет завершена полностью.
Ставшая особо актуальной в последние месяцы проблема импортозамещения также довольно успешно решается в энергетическом комплексе Петербурга. По данным ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», проблема импортозамещения трубной продукции и запорно-регулирующей арматуры и насосного оборудования уже решена.
В ГУП «ТЭК СПб» утверждают, что уровень импортозамещения на предприятии уже несколько лет составляет 99%, но это не предел.
Реконструкция продолжается
Компании энергетического комплекса одновременно реализуют десятки проектов по реконструкции и модернизации существующих сетей и строительству новых.
В 2022 году ГУП «ТЭК СПб» направляет на модернизацию теплоэнергетической инфраструктуры Красносельского района около 1,1 млрд рублей, на замену более 7 км сетей. Основная часть средств направлена на реконструкцию 6-й Красносельской котельной на улице Политрука Пасечника. Повышена надежность теплоснабжения для 195 тыс. жителей на проспекте Ветеранов, для 20 тыс. — в квартале 3-6 Сосновой Поляны, для 13 тыс. — в квартале 21 Сосновой Поляны.
С серьезным опережением сроков сдан крупный объект реконструкции в Кронштадте. Эта локация — одна из пилотных, где ТЭК продолжает комплексную модернизацию теплоэнергетического хозяйства. Она включает в себя замену всех изношенных теплосетей и модернизацию Западной и Цитадельской котельных. В 2021 году объем перекладки в Кронштадтском районе составил 1277 метров трубопроводов. В текущем году этот объем вырастет: будет заменено более 1500 метров тепловых сетей, выработавших свой срок, сообщает компания.
Меняется система теплоснабжения Пушкинского и Колпинского районов. Предполагается, что к 2030 году в этих районах не останется объектов со сверхнормативным износом. Но для этого нужна большая работа: реконструкция четырех десятков котельных с переводом на экономичные виды топлива, модернизация тепловых пунктов, замена изношенных сетей. Программа позволит повысить КПД оборудования с 84,5 до 93% и автоматизировать котельные.
Завершен монтаж магистрального трубопровода от котельной Парнас. В рамках реконструкции теплоэнергетики обновили 1800 метров сети. Потребители, более 570 тыс. горожан, уже переключены на новую тепломагистраль.
Реконструкция Симоновской магистрали повысит надежность теплоснабжения во всем Выборгском и частично в Калининском районах.
Завершена реконструкция магистральной тепловой сети на улице Маршала Новикова; закончен монтаж трубопроводов в квартале 3 Ржевка-Пороховые; введен тепловой пункт на улице Жени Егоровой и т. д.
Газпром также работает над повышением надежности газоснабжения Петербурга. Идет строительство газораспределительной станции (ГРС) Сестрорецк во Всеволожском районе Ленинградской области. После ввода она заменит две ГРС — Конная Лахта и Северо-Западная ТЭЦ.
Проектируется ГРС Восточная-2 для обеспечения газом восточной части города, в том числе участков, на которых идет жилое строительство.
Параллельно модернизируется система теплоснабжения: идет строительство новой котельной на Центральной ТЭЦ, реконструируется Автовская ТЭЦ.
В уходящем году Газпром отремонтировал, заменил и проложил 67 км тепловых сетей в Адмиралтейском, Василеостровском, Кировском, Московском, Невском, Петроградском и Фрунзенском районах. Надежность теплоснабжения повысилась для 700 тыс. жителей.
ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» ведет реконструкцию водопроводной сети в Колпинском районе. Причем работы идут с опережением графика. Продолжается реконструкция сетей на Железнодорожном проспекте, которая завершится летом будущего года.
Предприятие реконструирует водопроводную магистраль в Красносельском районе, где улучшится водоснабжение для 50 тыс. жителей.
Недавно завершены строительные работы в Пушкинском районе: проложено 22 км сетей, 18 км канализационных сетей, а также построена насосная станция.
Технологическим присоединением занимается филиал ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» — Центр реализации инвестиционных программ. В этом году подключены 33 школы, 13 многоквартирных жилых комплексов, 9 объектов здравоохранения и другие социальные объекты.
АИП на перспективу
Строительство и реконструкция сетей и инженерных объектов продолжится и в 2023 году в рамках Адресной инвестиционной программы (АИП). Впервые бюджет раскошелится на сумму свыше 200 млрд рублей на АИП — 203,8 млрд рублей. В последующие годы расходы на АИП будут увеличиваться.
Однако на инженерные сети и инженерную инфраструктуру расходы не столь велики, как хотелось бы предприятиям энергетического комплекса. В частности, в 2023 году они получат около 5% от общего объема финансирования.
Государственная программа Санкт-Петербурга по целевой статье расходов «Комплексное развитие систем коммунальной инфраструктуры, энергетики и энергосбережения» в соответствии с АИП, тыс. руб.
|
Статья расходов |
2023 год |
2024 год |
2025 год |
|
Расходы на развитие и функционирование систем теплоснабжения |
4 489 760,0 |
4 162 714,1 |
5 363 225,1 |
|
Бюджетные инвестиции АО «Теплосеть Санкт-Петербурга» на реализацию программы |
2 500 000,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Расходы на развитие и функционирование систем водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод |
5 838 849,2 |
7 422 716,6 |
10 512 135,5 |
|
Расходы на развитие и функционирование систем газоснабжения |
1 509 313,2 |
820 364,9 |
1 393 364,2 |
|
Расходы на развитие систем инженерного обеспечения территорий |
109 189,0 |
0,0 |
0,0 |
|
Расходы на содержание, эксплуатацию и развитие систем уличного освещения и художественной подсветки |
3 690 958,5 |
3 108 785,2 |
3 833 142,7 |
|
ИТОГО |
18 134 069,9 |
15 514 580,8 |
21 101 867,5 |
Источник: Приложение к Закону Санкт-Петербурга «О бюджете Санкт-Петербурга на 2023 год и на плановый период 2024 и 2025 годов»
ПАО «Россети» в 2023 году введет в эксплуатацию в центральной части Петербурга уникальную, крупнейшую в мире сверхпроводящую линию электропередачи (ЛЭП). Если проект будет успешен, специалисты прогнозируют новый тренд в энергетике: новые технологии позволяют передавать большие мощности без потерь и сокращают занимаемые городские территории.
В основу проекта легли разработки НТЦ Россети ФСК ЕЭС, которые Минэнерго РФ включило в состав отраслевого нацпроекта.
По данным филиала ПАО «Россети» — Магистральные электрические сети Северо-Запада (МЭС Северо-Запада), прокладка высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии (ВТСП КЛ) постоянного тока позволит свести потери мощности к минимуму при передаче до 50 МВт мощности на среднем напряжении 20 кВ. Транзит протяженностью 2,5 км не имеет аналогов в мире. Линия свяжет подстанции Московского и Фрунзенского районов — подстанции «Центральная» и «РП-9»м — в районе Лиговского проспекта.
Стоимость проекта оценивается в 3,5 млрд рублей — вместе с разработкой пилотной линии ВТСП и испытаниями.
На территории подстанции ПС 330 кВ «Центральная» и 110 кВ «РП-9» строятся здания преобразовательных устройств. Линия прокладывается открытым способом в подземной траншее, что позволит оставить на открытой площадке и в отдельном строении лишь фрагменты системы охлаждения. Больше половины кабеля уже проложено, в первом квартале 2023 прокладка завершится. Как сообщили в МЭС Северо-Запада, новый энергомост позволит обеспечить резервное электроснабжение двух крупнейших районов Петербурга — Фрунзенского и Московского, что гарантирует бесперебойную подачу электроэнергии потребителям. Кабельная линия обеспечит высокий уровень надежности электроснабжения города, в том числе Центрального и Адмиралтейского районов с населением более 360 тыс. человек.
Работа без потерь
Хотя современные ЛЭП теряют всего 2—3% энергии при передаче, разработки НТЦ «Россети» сводят этот показатель почти к нулю, решив на свой лад проблему сопротивления.
Как ранее поясняли в НТЦ «Россети», особенность линии — сердцевина из сверхпроводника, сопротивление которого исчезает при охлаждении ниже 77 К. За счет этого энергопотери при транспортировке почти равны нулю.
А для охлаждения создана двухконтурная система криогенного обеспечения протяженностью 5 км. Аналогичных систем охлаждения в мире нет. Внутри находится кабель из висмута и серебра, который будет иметь двухконтурное криогенное охлаждение. Именно наличие этого кабеля позволит не только снижать потери энергии, но и экономить место под строительство вспомогательных объектов.
«Важно отметить, что проект реализуется в условиях плотной городской и исторической застройки, а новая технология предоставляет уникальную возможность, не нарушая ландшафта, передавать большую мощность без потерь», — подчеркивают в МЭС Северо-Запада.
По информации компании, новая технология потребует от обслуживающего персонала новых знаний, компетенций и навыков. Для сопровождения работы высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии персонал подстанции 330 кВ «Центральная» филиала ПАО «Россети» — МЭС Северо-Запада — пройдет соответствующее обучение и повышение квалификации.
В перспективе — вся страна
Когда ЛЭП будет запущена, власти рассмотрят возможность экстраполировать уникальную технологию на другие регионы, поскольку появится возможность создавать линии высокотемпературной сверхпроводимости для передачи до 200–300 МВт, занимая территорию в разы меньше, чем ЛЭП аналогичной мощности.
«Высокотемпературная сверхпроводимость — флагманская технология с огромными перспективами в электроэнергетике. Она обеспечивает передачу большой мощности при полном отсутствии потерь и позволяет в условиях плотной городской застройки сократить площадь отчуждаемой территории, необходимой для прокладки электрических сетей и строительства компактных и высокоэффективных центров питания. В настоящее время рассматриваются возможности масштабирования проекта. Кроме того, прорабатываются решения с применением ВТСП для вывода мощности с крупных объектов генерации», — пояснили в МЭС Северо-Запада.
