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.
На особом контроле
Строительство и реконструкция уникальных зданий и сооружений требуют особого технического контроля за производимыми работами. Современные технологии и оборудование помогают специалистам вести эффективный мониторинг на объектах.
Российские строители все активнее возводят технически сложные объекты. Многие из них имеют нестандартную конструкцию, фундаментную и фасадную часть, повышенную высотность и т. д. Строительство таких объектов должно проходить под особым контролем независимых экспертов. Дальнейшая эксплуатация этих зданий также требует постоянного мониторинга их состояния. Особый технический контроль необходим и при реставрации исторических зданий. По словам экспертов, методы мониторинга исторических и сложных современных объектов очень схожи между собой.
Учесть все факторы
По словам генерального директора компании «КБК Проект» Василия Костина, строительство, реконструкция и эксплуатация уникальных объектов требуют повышенного внимания к методам диагностики их состояния. В частности, в работе экспертам необходимо использовать возможности быстрой оценки на соответствие определенным нормам конструкции здания. При этом она должна быть проста в использовании на любом этапе строительства и (или) эксплуатации объекта и сочетаема с основными программными продуктами мониторинга.
«В диагностике таких объектов важно учесть множество факторов. Например, запас прочности, статические и динамические параметры, особенности материалов и грунтового основания, характер внешних воздействия на конструкции и т. п. И если в процессе строительства работа экспертов – это регулярный анализ на соответствие проектной документации, то в процессе эксплуатации – уже постоянный технический анализ состояния конструкций объекта, с постоянным режимом наблюдения. Системы для такого мониторинга разрабатываются на стадии проектирования и устанавливаются во время строительства. Как правило, это комплексные автоматические стационарные системы, создаваемые индивидуально для каждого здания. Они следят за своевременным выявлением деформации конструкций и рядом других параметров», – поясняет Василий Костин.
Генеральный директор компании «Энигма-С» Виталий Соколов рассказывает, что большинство методик мониторинга уникальных объектов в основе идентичны между собой, но имеют и различия. В особенности это касается исторических зданий. Это связано с конструктивными особенностями таких объектов. «В частности, в Петербурге, да и в других городах страны, в послевоенные годы велись активные, но иногда технологически разные работы по восстановлению и строительству зданий. В связи с этим фундаменты, стены, перекрытия, колонны и другие несущие конструкции могут отличаться и, соответственно, иметь различную структуру, вес и несущую способность. Именно для определения этих параметров мониторинг рекомендуется проводить совместно с комплексным техническим обследованием, которое даст полную картину о состоянии конструкций здания и уже на первичном этапе позволит найти «слабые места», на которые стоит обратить более пристальное внимание», – подчеркивает он.
Технологии, стандарты, профессионализм
Вести эффективный мониторинг строительства, реконструкции и реставрации уникальных сооружений сейчас помогают новейшие технологии и оборудование. Также специалисты задействуют их в наблюдениях и при эксплуатации объектов.
Виталий Соколов отмечает, что современные технологии позволяют вести цикличные инструментальные наблюдения в режиме автоматизированного мониторинга с использованием роботизированных тахеометров, инклинометров, датчиков раскрытия трещин и другой регистрирующей аппаратуры, с возможностью пост-обработки и передачи данных в реальном времени. Также мониторинг может быть полуавтоматизированным. При этом регистрирующая аппаратура в местах наблюдений работает в автоматическом режиме, с комбинацией инструментальных наблюдений.
По мнению Василия Костина, из новых технологий можно выделить ультразвуковое сканирование, которое помогает анализировать геометрию конструкций, прочность материалов и несущую способность фундаментов. Также важны разнообразные датчики для измерения напряжений конструкций, системы термометрии, предназначенные для непрерывного измерения температуры объектов на базе волоконно-оптических датчиков. Современные технологии, добавляет он, позволяют существенно снизить стоимость мониторинга – при повышении качества и достоверности получаемой информации.
Специалисты также отмечают, что за последние годы начали совершенствоваться и нормативные отраслевые стандарты. На них теперь можно ориентироваться, применяя новое оборудование.
Генеральный директор компании «ГЛЭСК» Сергей Салтыков напоминает, что сам термин «геотехнический мониторинг» начал обретать четкое наполнение не только в сознании потребителей услуги, но и у исполнителей работ лишь с выходом СП 305.1325800.2017. Новая нормативно-техническая документация РФ детализировала объемы и состав работ, необходимых к выполнению при мониторинге. По его словам, совсем скоро качественный проект геотехнического мониторинга (а не копия общих рекомендаций из геотехнического обоснования) станет нормой на каждой строительной площадке, ведь его значимость не меньше проекта организации строительства или проекта производства работ.
«Могу добавить, что главным при мониторинге является пытливый ум специалиста, знающего, что он измеряет, и не болеющего звездной болезнью, мешающей второй и третий раз свои же измерения перепроверить. Лишь таким экспертам я доверяю сверхточные цифровые нивелиры, тахеометры, инклинометры, тензодатчики, пьезометры и многое другое. Кроме того, наблюдения, осуществляемые при геотехническом мониторинге, являются комплексными и в обязательном порядке требуют привлечения специалистов различных направлений. Так, в «ГЛЭСК» каждый геотехнический мониторинг осуществляется в тесной связке штатного геотехника, геолога, геодезиста, инженера по обследованию зданий и сотрудника нашей измерительной лаборатории», – резюмирует Сергей Салтыков.
Мнение
Сергей Салтыков, генеральный директор компании «ГЛЭСК»:
– Геологические условия зачастую непредсказуемы – и всегда есть шанс столкнуться с пластом, течением или пустотами, ускользнувшими из взора изыскателей. Сверхточные современные измерительные комплексы, используемые в соответствии с требованиями проекта геотехнического мониторинга, позволяют на начальном этапе выявить и предотвратить ошибку, грозящую стать фатальной, а следовательно, сберечь средства и репутацию застройщика.
Оставаться верными себе
Несмотря на перемены, происходящие в отрасли, большинство девелоперов намерено сохранить ранее выбранную технологию жилищного домостроения, но готово ее дорабатывать и обновлять.
По оценке экспертов, примерно треть новых жилых домов в России возводится по кирпично-монолитной технологии, такую же долю рынка занимает кирпич. Приблизительно 12–14% жилых объектов строятся из панелей и блоков. Специалисты считают, что происходящие в отрасли перемены, связанные с переходом девелоперов на проектное финансирование, кардинальным образом не поменяют текущее соотношение видов домостроения. Значительная часть застройщиков продолжит возводить жилые объекты по традиционной для них технологии – возможно, несколько обновленной.
Выбор за застройщиком
В Петербурге соотношение видов жилищного домостроения схоже с общероссийским. Застройщики в качестве конструктива объектов используют кирпич-монолит, монолит, сборный железобетон-монолит, кирпич и сборный железобетон.
По словам директора по строительству компании «Строительный трест» Андрея Панькова, любой застройщик, как правило, отдает наибольшее предпочтение определенному строительному материалу. «При возведении жилья мы традиционно применяем кирпичную технологию. Толщина внешних кирпичных стен в наших объектах достигает 1 м, а фасады из кирпича с декоративными элементами зачастую выигрывают на фоне окружающей застройки. Как пример – жилой комплекс «Новое Купчино», который выделяется на фоне превалирующей типовой панельной застройки Малой Бухарестской улицы и Дунайского проспекта. Или объект «Капитал», который уже стал архитектурной доминантой современного Кудрово. В ближайшие годы «Строительный трест» планирует продолжать строительство жилых объектов из кирпича, поскольку этот натуральный экологичный материал соответствует ценностям нашей компании и будет актуальным во все времена», – подчеркнул он.
Как сообщили в пресс-службе «Группы ЛСР», свои жилые объекты компания возводит из монолита и кирпича, а также сборных железобетонных изделий по бесшовной технологии. Монолитно-кирпичная технология удобна тем, что позволяет реализовать практически любой архитектурный проект. А дома из железобетонных конструкций дают возможность строить быстро. Себестоимость строительства дома из кирпича выше, чем аналогичных объектов из сборного железобетона или построенных по монолитно-кирпичной технологии. Впрочем, после модернизации домостроительного комбината, выпускающего железобетонные изделия, возможности реализовывать интересные проекты из этого материала возросли. Современные дома сборного типа выглядят по-другому и серьезно отличаются от тех, что строили 40–50 лет назад.
Новые перспективы
Панель и монолит, отмечают специалисты ГК «БФА-Девелопмент», – любимая тема для сравнения в дискуссиях последних десяти лет. Обычно учитываются три аспекта: исторически сложившиеся представления потребителя о качестве обеих технологий, их техническое развитие и возможности отечественных компаний по их применению. Каждая из этих технологий позволяет реализовывать задачи в различных технических форматах. При этом стоимость панельных домов, по сравнению с монолитными, ниже на 10–15%, но вряд ли монолит выигрывает этот спор по качеству, считают эксперты.
Что касается себестоимости строительства, то все, что делается на промышленном производстве, позволяет максимально упростить технологические процессы и автоматизировать их, поясняют в ГК «БФА-Девелопмент». Как следствие, монолитный дом всегда будет дороже объекта, построенного с применением промышленных технологий. Потребительские характеристики, такие как звуко- и теплоизоляционные свойства, по сравнению с монолитным строением могут быть существенно выше. Дело в том, что монолит – самая простая технология. Она не требует высокой квалификации при монтаже, не подразумевает наличие производства. Именно поэтому она и была взята на вооружение на заре постперестроечного строительного бума. Со временем начали проявляться и осознаваться крупные недостатки монолитной технологии. А именно отсутствие должного контроля качества монтажа (да и сырья), сезонность работ, низкая квалификация рабочих и, как следствие, зачастую неудовлетворительное качество конечного продукта. В свою очередь, панельная технология в состоянии выйти за пределы эконом-класса, особенно в сочетании с уже широко применяемыми комбинированными технологиями: каркасно-монолитной, каркасно-кирпичной, монолитно-панельной. Многое зависит только от готовности наших производителей.
Несколько месяцев назад Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев заявил о необходимости типизации объектов строительства. Речь не о том, что все дома будут «под одну гребенку» как при Хрущёве, считает генеральный директор СК «ЛенРусСтрой» Леонид Кваснюк. Это означает необходимость повышения скорости строительства за счет унификации производственных процессов. Быстрее всего можно строить жилье, имея домостроительные комбинаты.
«У нас тоже есть ДСК. Сейчас мы устанавливаем на производстве новую линию, позволяющую отлить панель любого размера и даже большепролетные перекрытия. Кроме того, ДСК очень «вписывается» в новые схемы финансирования строительства. В целом, я далек от мысли о том, что монолитное или кирпичное домостроение – это плохо. Мы на своих объектах также используем и монолит, и кирпич. И даже совмещаем панель с монолитом: чтобы увеличить высоту потолка, сделать более оригинальные планировки. Как показывает практика, панель с монолитом вполне совместима! И при этом остается высокая скорость строительства. Для примера: панельный дом мы строим за 10 месяцев; на такой же по размерам монолитный требуется уже 18 месяцев, а на кирпичный – порядка трех лет и более. Это данные из нашей практики», – добавляет Леонид Кваснюк.
Важные составляющие
Сергей Терехов, директор по продажам компании H+H (в настоящее время входит в «Группу ЛСР»), отмечает: говоря о перспективах и трендах, не стоит забывать и о других строительных материалах. По его словам, сегодня практически каждый второй объект в Петербурге и Ленинградской области строится с применением газобетона. Доля таких объектов выросла с 45% почти до 50%. Площадь первичного рынка жилищного строительства, где при выполнении ограждающих конструкций в качестве одного из основных материалов используется газобетон, в Петербурге и Ленобласти составляет 5,7 млн кв. м. Этот показатель является максимальным за последние годы.
«Рост популярности газобетона закономерен. Этот материал ценится за удобство, доступность, скорость строительства, экологичность, надежность, долговечность и за энергосберегающие свойства. Рост коммунальных тарифов на отопление заставляет потребителей пересматривать типы строительных материалов, применяемых для возведения внешнего контура дома. Востребованы стеновые материалы, которые выполняют сразу две функции: несущую и теплоизолирующую. По нашим оценкам, в ближайшие 3–5 лет тренд использования газобетона именно как энергоэффективного материала будет только возрастать», – резюмирует Сергей Терехов.
Мнение
Леонид Кваснюк, генеральный директор СК «ЛенРусСтрой»:
– Панельные дома вполне могут быть бизнес-класса – достаточно посмотреть на ЖК Skandi Klubb на Петроградской стороне. Конечно, отличия в архитектуре в зависимости от типа домостроения есть. Если вы хотите сделать что-то вроде Исаакиевского собора, из панели здание такой причудливой формы не построишь. Но украсить панель так, чтобы дом приобрел благородный облик с отсылкой к классическим традициям или, напротив, благородному хайтеку – очень даже возможно.