Альтернативные источники энергии
Регулярное использование стандартных источников энергии приводит к их постепенному истощению. Причина состоит в том, что данные ресурсы формировались на протяжении длительного времени, и быстрому восстановлению не подлежат. С учетом того, что они создавались стихийно на протяжении миллионов и миллиардов лет, человечество на их пополнение рассчитывать не может.
Поэтому сейчас за основу взяты энергосбережение и энергоэффективность, о чем можно почитать в нашей статье. В этих условиях актуальным становится вопрос использования альтернативных источников энергии, преимуществом которых является их самостоятельное возобновление.
Общее представление об альтернативной энергии
Под альтернативной энергией понимаются природные явления, характерная черта которых — их регенерация. Если к невозобновляемым ресурсам относятся нефть, уголь, газ, то альтернативные варианты гораздо шире. Это многие явления природы: солнечная энергия, сила ветра, приливы и отливы.
Альтернативные источники энергии имеют большое количество преимуществ, которые состоят в следующем:
- Экологичность. Недаром они еще носят название «зеленые». Если при сжигании угля или нефти идут большие выбросы в атмосферу, то в данном случае они отсутствуют, и не загрязняется атмосфера.
- Доступность. Нет необходимости в поиске месторождений, поскольку часто альтернативные виды энергии лежат на поверхности.
- Экономия. Используемая энергия имеет очень низкую себестоимость.
Если рассматривать недостатки, то тут следует отметить зависимость от погоды и невысокий коэффициент полезного действия использования энергии.
Солнечная энергия
Солнечное излучение — мощный энергетический ресурс Земли. Правильное его использование дает возможность вести преобразование солнечного потока в тепловую и электрическую энергию. Небесное светило имеет возможность не только покрывать светом нашу планету, но и при правильном использовании излучения обеспечивать электрические сети достаточным количеством энергии.
Использование солнечной энергии ведется следующими способами:
- Освещение. Это очень эффективно проявляется при уличном освещении. Установленные беспроводные светильники используют в качестве энергии солнечный свет. Для этого, сначала, происходит его преобразование в электричество, которое на протяжении дня накапливается в аккумуляторах. В ночное время происходит его отдача.
- Отопление. Чтобы отопить дом, на крыше устанавливаются специальные панели способные поглощать солнечные лучи. Затем происходит их преобразование в тепловую энергию, с помощью которой ведется нагрев котла. Подобные панели можно использовать также для выработки электрической энергии с целью освещения помещения. Такое оборудование обеспечивает высокую степень экономии.
- Приведение в движение транспорта. В данном случае используется наиболее инновационный вариант, основанный на выработке фотоэлектрической энергии. Как результат в движение приводятся поезда, автомобили, автобусы и даже самолеты.
- Для мобильных устройств. Очень удобным вариантом является использование солнечной энергии для зарядки мобильных портативных электронных аппаратов. Для этого в телефонах, планшетах или электронных книгах устанавливаются специальные батареи способные накапливать в себе солнечную энергию, что является большим удобством для их пользователей.
Солнечное изучение относится к очень дешевому источнику энергии, поэтому ее использование является инвестированием в будущее.
Ветроэнергетика
Ветры, дующие на нашей планете, выдают столько энергии, сколько не могут обеспечить более 100 протекающих рек. Захватываемый турбинами воздушный поток преобразовывается там сначала в механическую, а затем и электрическую энергию. В качестве основного оборудования используются ветрогенераторы, состоящие из генератора, лопастей и системы управления. Вращение лопастей осуществляется под давлением воздушного потока. Подаваемая на генератор механическая сила преобразуется в электрическую энергию.
Преимущества использования передвижения воздушных масс выражаются в следующим:
- Выработка экологически чистого источника энергии. Работающее оборудование совершенно не загрязняет окружающую атмосферу.
- Низкие расходы. После установки оборудование нуждается только в обслуживании, поскольку для его работы не требуется топливо.
- Неисчерпаемость ресурса. Ветры дуют с самого начала существования планеты и этот процесс никогда не заканчивается.
К некоторому недостатку можно отнести потребность быстрого перемещения воздушных масс. Чтобы генератор работал нормально, скорость ветра должна составлять порядка 12-25 м/с и это является основным условием эффективности функционирования оборудования.
Гидроэнергетика
Движение воды обладает огромным ресурсом. Особенно это касается рек, где присутствует сильное течение. Чтобы использовать такую энергию, строятся гидроэлектростанции, в состав которых входят следующие компоненты:
- Дамба. Это земляное или каменное перекрытие, сдерживающее напор воды.
- Водозабор. Установленное на дамбе сооружение для отбора из водохранилища жидкости.
- Турбина. Механизм, вращающийся под напором воды и передающий механическую энергию на генератор.
- Генератор. Основной агрегат, производящий электрическую энергию.
Преимущества функционирования ГЭС состоят в следующем:
- Высокая экономическая эффективность и производительность. ГЭС работает без высоких эксплуатационных затрат.
- Надежность. Выражается это в способности работы ГЭС на протяжении многих десятков лет вне зависимости от изменений погоды.
- Чистота производства. При выработке энергии совершенно не загрязняется атмосфера.
- Управляемость. В случае необходимости всегда есть возможность сократить выработку электроэнергии при уменьшении на нее спроса.
Строительство ГЭС относится к сложному и дорогому процессу, но вырабатываемая электроэнергия имеет небольшую цену.
Энергия волн
Энергия волн также относится к неисчерпаемому источнику энергии, потому что их движение происходит постоянно. Волнообразование возникает под влиянием солнечных лучей, которые нагревают водную гладь, вызывая этим волнение поверхности. В дополнение к этому на величину волн влияют порывы ветра.
Для использования такого источника энергии применяются специальные установки. В состав конструкции входят камеры, нижней частью погруженные в воду, а удержание их на поверхности происходит за счет наличия поплавков, наполненных искусственным атоллом. Это буй-генератор, позволяющий аккумулировать энергию морских волн и вести дальнейшую их передачу на станцию, где она преобразовывается в электричество.
Преимущества такого оборудования выражаются в следующем:
- Монтаж конструкции возможен прямо на мостовых опорах, которые воспринимают на себя удары волн.
- Высокая эффективность. При достаточном волнении моря она выше, чем у ветрогенераторов.
Присутствие такой установки также позволяет заменить монтаж волногасителей, поскольку они представляют собой надежную преграду от движущихся валов.
Приливы
Под воздействием гравитационных сил планет и в первую очередь Луны уровень моря постоянно изменяет свое положение. Это выражается в формировании приливов и отливов, что влечет за собой появление течений, которые используются для генерации энергии. Обычно такие явления больше преобладают в прибрежных районах, поскольку там течение обладает особой силой. Именно поэтому монтаж установок ведется вдоль береговой линии. Используемое оборудование бывают 3 типов:
- Приливные турбины. Такие агрегаты представляют собой подводные мельницы. Расположенные в них турбины вращают водные потоки, а затем механическая энергия передается на генератор для выработки электрического тока.
- Приливные заграждения. Это огромные строительные конструкции, внешне напоминающие ГЭС, но больших размеров, поскольку они должны полностью перекрыть лиман или залив. Принцип действия заключается в переливе воды через плотину во время прилива и пропуска ее сквозь открывающиеся створки с вращением турбин при отливе.
- Приливные лагуны. Такие конструкции представляют собой также приливные заграждения, но меньших размеров. Фактически это электростанции, установленные на небольшой территории моря или океана.
Основным преимуществом такого возобновляемого источника энергии является его предсказуемость. Приливы и отливы будут происходить всегда, пока существует океан.
Гидротермальная энергия
На сегодняшний день геотермальная энергетика получила очень широкое распространение. Фактически данный метод открывает неограниченные возможности получения дешевого электричества. Его суть заключается в использовании тепловых источников, исходящих из недр Земли практически от самого ядра, раскаленного до температуры 3600⁰. Принцип добычи такого вида альтернативной энергии заключается в бурении скважин, через которые прорывается на поверхности тепло в виде пара, вращающего установленные турбины.
Отдельной разновидностью гидротермального источника является петротермальная энергетика, когда используется тепло сухих горных пород. Здесь за основу берутся такие данные как увеличение температурных показателей по мере отдаления от поверхности Земли. Это в среднем составляет 0,02° на метр. На отдельных участках местности при бурении скважин до 5 км температура может повыситься на 100°.
Петротермальные источники использовать намного удобнее, потому что они располагаются практически в любом месте. При этом гидротермальная энергия может быть найдена только в скрытых зонах вулканической деятельности. Это влечет за собой дополнительные трудности, связанные со сложностью доступа к источнику тепла.
При добыче гидротермальной энергии применяются следующие методы:
- Традиционный. Используется в тех случаях, когда по скважинному каналу к источнику тепла имеется прямой доступ.
- Фонтанный. За счет скопившегося в недрах земли пара излияние энергии происходит самостоятельно.
- С использованием насосных станций. Он применяется тогда, когда самостоятельный выход энергии отсутствует.
- Геоциркуляционный. Особенностью этого метода является то, что после отработки ресурса он обратно отправляется в недра Земли.
Большие запасы тепловой энергии, подаваемой на поверхность Земли, дают возможность экономить традиционное топливо, запасы которого с течением времени исчерпываются.
Биотопливо
Под биотопливом понимается биологическая масса, обработанная специальным термохимическим способом. В зависимости от своего агрегатного состояния оно бывает 3 типов:
- Твердое. Сюда относятся биотопливные брикеты. Это биоотходы, сырьем для которых является навоз или птичий помет. На основании разработанной технологии изготовление ведется путем просушки материала и дальнейшего его прессования. Другим вариантом твердого биотоплива являются гранулы, которые еще называются пеллетами. Для их производства используются отходы древесины в виде опилок, коры или щепы, а также может применяться солома.
- Жидкое. Сюда относятся такие вещества как биобутанол и биометанол, которые получаются из растительного сырья: хлопка, водорослей, рапса, сои. Полученное топливо используется для заправки двигателей.
- Газообразное. Это биогаз и биоводород. В первом случае сырьем выступают бытовые отходы, водоросли или трава. Биоводород получается путем проведения биотехнологических, биохимических или термохимических реакций.
Использование альтернативных источников энергии относится к настоятельной необходимости. Человечество с каждым годом потребляет все больше ресурсов, и этот процесс постоянно возрастает. Если сейчас не задуматься о будущем, то такое положение дел может закончиться катастрофой. Именно поэтому нужно переходить от классики до инноваций, о чем очень хорошо рассказывается в нашей работе.
BIM: переходим от слов к делу
Пока некоторые скептически говорят о проблемах с внедрением BIM-технологий, другие уже используют их на практике. Причем не зарубежные, а отечественные разработки. В Санкт-Петербурге состоялась конференция «BIM: от слов к делу. Renga в руках проектировщиков», на которой опытом внедрения технологии информационного моделирования поделились пользователи BIM-системы Renga из разных городов России.
Открывая конференцию, директор «АСКОН Северо-Запад» Илья Янсон подчеркнул важность практических шагов в использовании BIM и предложил участникам конференции убедиться в преимуществах Rengа, выполнив при поддержке специалистов «АСКОН» за три дня первый проект в Rengа, чтобы не на словах, а на деле оценить выгоды применения первой российской BIM-системы.
Заместитель генерального директора Renga Software Максим Нечипоренко представил российскую BIM-систему Renga, рассказав о ее возможностях и планах по развитию. «Три года назад, когда только вышел первый релиз Renga, о системе можно было легко рассказать за 30 минут. Сейчас ее функциональные возможности настолько увеличились, что полноценно представить систему за отведенное мне на доклад время невозможно. Теперь Renga закрывает задачи не только архитекторов и конструкторов, но и инженеров по внутренним сетям, позволяя им проектировать системы водоснабжения и водоотведения, отопления и ИТП, а уже в скором времени – и электричество с вентиляцией. Но лучшее подтверждение эффективности работы системы – это выполненные в ней проекты. И сегодня их представят наши пользователи», – подытожил эксперт.
Генеральный директор ОАО «ПензТИСИЗ» Валерий Алмаметов представил архитектурный проект жилого комплекса «Дуэт», спроектированный в BIM-системе Renga.
Ведущий инженер ООО «Градпромпроект» Юрий Пименов рассказал о создании здания промышленного назначения из металлокаркаса и применяемых конструктивных решениях. Проектировщик ПАО «Уралпромпроект» Вероника Егорова представила комплексный проект реконструкции здания «Уралпромпроекта», в котором были решены и архитектурные, и конструктивные задачи, и даже спроектированы внутренние инженерные сети.
Генеральный директор ПСК «АрхСтандарт» Станислав Щербатенко презентовал первый BIM-проект, выполненный компанией в BIM-системе Renga, который уже строится, – многоквартирный жилой дом в городе Королёв (Московская область). По его словам, специалисты компании легко освоили Renga, создали информационную модель жилого дома из сборного железобетона, получили чертежную документацию и убедились, что наглядность, которую обеспечивает 3D-проектирование, позволяет избежать неточностей при проектировании. Также, за счет наглядности 3D-модели, удалось выявить некоторые ошибки, допущенные на предварительном этапе при работе в AutoCAD. «Рабочий файл модели имеет размер всего около 2,5 Мб. Итоговая модель содержит 150 типоразмеров панелей. Только сборные конструкции здания составляют более 12 тыс. элементов. Информационная модель передана на стройку. Строительство здания уже идет полным ходом и должно быть закончено к концу этого года», – заключил он.
Во второй части конференции состоялся круглый стол, где Renga Software и другие российские разработчики (компании «АСКОН», SCAD Soft и «ЛИРА-Сервис»), а также компания Uponor дали практические советы, как начать использовать BIM-технологии на практике. На круглом столе были рассмотрены и камни преткновения при внедрении BIM.
В частности, был затронут вопрос законодательной базы. «Законодательство пока еще не готово к полному переходу на использование BIM. До сих пор сохраняется ряд сдерживающих факторов, но, к счастью, многие из них постепенно уходят в прошлое», – отметил Максим Нечипоренко.
Он напомнил, что в рамках исполнения поручения Президента о переходе на информационное моделирование велась разработка ряда сводов правил и ГОСТ, но не было концептуального документа, который бы описывал общие цели и задачи государства в этом вопросе. «Но в этом году ситуация изменилась, и концепция была разработана. При этом был внесен ряд поправок в Градостроительный кодекс РФ, и, самое главное, в нем, наконец, появилось понятие «информационная модель». Теперь появилась очень серьезная основа для дальнейшего формирования законодательной и нормативной базы по вопросам применения BIM-технологий в строительной отрасли, а также для массового перехода к их использованию», – отметил эксперт.
По словам Максима Нечипоренко, концепция включает порядок прохождения изменений и выработки всей необходимой нормативной документации к 2024 году, после чего использование информационных моделей должно стать всеобщим и обязательным для стройки в рамках государственного заказа. «Идущая сейчас разработка необходимых сводов правил и ГОСТов сталкивается с серьезными сложностями. Несмотря на этого, уже готово порядка 20 таких документов и еще столько же находятся в работе. Ориентировочно они будут утверждены в точение 2020–2021 годов», – сообщил он.
К позитивным моментам специалист также отнес то, что ряд ведомств Госстройнадзора, в частности, государственные экспертизы в Москве, Петербурге и Екатеринбурге, не дожидаясь принятия всей необходимой документации на федеральном уровне, начали, в экспериментальном порядке, принимать проекты в виде информационных моделей. «Это говорит о том, что переход от слов к делу, который стал основным посылом нашей конференции, уже происходит и на уровне государственных органов», – резюмировал Максим Нечипоренко.
Вячеслав Ганцев: «Теплопакет DS NEXT – новый флагман в оконных решениях»
В Петербурге в конце сентября компания STiS (входит в холдинг SP Glass) запустила производство Теплопакетов DS NEXT. Новая линейка продуктов имеет улучшенные характеристики по сохранению тепла в помещениях и защите от солнечного жара. Подробно о характеристиках уникальных энергоэффективных теплопакетов «Строительному Еженедельнику» рассказал продакт-менеджер компании SP Glass Вячеслав Ганцев.
– Каковы особенности Теплопакетов DS NEXT? Почему называются именно теплопакетами и в чем их отличие от уже выпускаемой линейки продуктов под маркой STiS?
– Теплопакеты – это класс стеклопакетов, в состав которых входит энергоэффективное мультифункциональные стекло, а также так называемая теплая рамка, обладающая гораздо меньшей теплопроводностью, чем обычная алюминиевая. Таким образом, теплопакеты гораздо лучше удерживают тепло в помещениях в холод и сохраняют прохладу в жаркие летние дни в сравнении со стандартными оконными стеклопакетами.
Теплопакет DS NEXT – в настоящее время самый технологичный продукт STiS. В нем задействовано новое стекло Lifeglass Plus с двумя слоями серебра. Оно является топовым продуктом в линейке оконных стекол с напылением Double Silver, выпускаемых заводом Pilkington Glass Russia, и обладает наилучшим сочетанием характеристик по энергосбережению.
Кроме того, в DS NEXT мы задействовали «теплую» пластиковую рамку Multitech. Ее теплопроводность в 1000 раз ниже, чем у алюминиевой. Чтобы при производстве теплопакетов такую рамку можно было гнуть, было закуплено итальянское высокоточное полностью автоматизированное оборудование, аналогов которому в России на данный момент нет. Можно с уверенностью сказать, что сегодня Теплопакет DS NEXT обладает наиболее качественными светотехническими и теплозащитными характеристиками из всей высокотехнологичной продукции, выпускаемой под маркой STiS.
– Где Теплопакет DS NEXT можно будет задействовать?
– Он идеально подходит для всех видов жилых помещений и зданий, где собственник заботится об экономии на отоплении и кондиционировании. Теплопакеты DS NEXT можно установить в квартирах, индивидуальных жилых домах, даже в некоторых коммерческих зданиях. Благодаря энергоэффективным свойствам DS NEXT собственники помещений могут существенно сэкономить на оплате коммунальных ресурсов.
– Существенно ли он дороже он обычных стеклопакетов?
– Теплопакет DS NEXT чуть дороже обычных стеклопакетов, но не в два раза. В большей степени конечная цена продукта будет зависеть от компаний, занимающихся реализаций и установкой окон. Приходит в голову сравнение с одинаковыми автомобилями, имеющими качественную и посредственную резину. Цена продажи таких машин будет приблизительно одной и тоже, но их текущие функциональные характеристики – совершенно разными.
– Как и где потребители могут приобрести Теплопакет DS NEXT?
– Покупки возможны через партнерские организации, занимающиеся реализацией и установкой продукции STiS. В Петербурге их достаточно много. Покупатель может прийти в оконную компанию и заказать окно с Теплопакетом DS NEXT.
– В целом, существенно ли изменились стеклопакеты за последние годы?
– Самое главное, что сейчас в стеклопакетах все активнее используются специализированные стекла. Десять лет назад их доля была не более 5%. В настоящее время почти все оконные компании задействуют их в своей продукции, иногда даже во всех своих продуктах. Это означает, что спрос на высокотехнологичное стекло и стеклопакеты есть – и в дальнейшем будет только расти.
Кстати
Линейка Теплопакетов DS NEXT представлена пятью версиями продукта, различающихся оттенками (нейтральный, Red Gold, Blue Sapphire, White Platinum, Royal Aquamarine) и светотехническими характеристиками. Благодаря напылению Double Silver, оттенок стекла виден только снаружи здания, а при взгляде изнутри помещения стеклопакет абсолютно прозрачен и обеспечивает нейтральное естественное освещение.