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.
Лицом к фасаду. Застройщики при облицовке зданий активно используют как новые, так и классические фасадные материалы
Предпочтения застройщиков в облицовке зданий продолжают смещаться к навесным вентилируемым фасадам.
Однако более классические виды материалов также остаются востребованными.
Ставка на энергоэффективность
В настоящее время в массовом строительстве в основном применяют четыре вида фасадных материалов. Это декоративные штукатурки типа «шуба» и «короед» с использованием минераловатных плит, лицевой кирпич, облицовочные листы из легких сплавов, фиброцемента, керамогранита для устройства вентилируемых фасадов, а также выравнивающие цементно-известковые штукатурки (для последующего покрытия акриловыми красками).
Наиболее дорогой материал из четырех, отмечает пофессор кафедры технологии строительных материалов и метрологии СПбГАСУ, д. т. н. Алексей Харитонов, – вентилируемые фасады. В Петербурге же чаще всего применяют лицевой кирпич с устройством вентилируемого зазора между облицовкой и ограждающей конструкцией. В реставрации используются известковые штукатурки с окраской силикатными составами, а также терразитовые декоративные штукатурки, которые наиболее сложны по нанесению и дорогостоящи, но придают фасадам уникальный внешний вид.
По словам директора направления «Сопровождение строительных проектов» Группы компаний SRG Елены Самсоновой, в настоящее время сегмент фасадов представлен как традиционными, так и новыми материалами и технологиями, которые нацелены, с одной стороны, на увеличение энергоэффективности ограждающих конструкций зданий, с другой – на реализацию самых смелых архитектурных идей. В результате доля фасадов, выполненных традиционными способами с помощью облицовочного кирпича или панельных конструкций, где ограждающие конструкции одновременно играют роль фасада, стремительно уменьшается. В то же время применение навесных систем, как штукатурных, так и вентилируемых фасадов, увеличивается с каждым годом.
Большинство основных компонентов навесных систем делают на локальных производствах. «Лишь малая часть дорогих и эксклюзивных материалов для облицовки зданий бизнес-класса и выше импортируется из других стран. Идет активное импортозамещение, доказательством чего служит открытие локальных производств у множества иностранных компаний, которые также поставляют материалы для фасадной отрасли», – отмечает Елена Самсонова.
О востребованности навесных вентилируемых фасадов говорит и генеральный директор ГК «Высота» Ирина Харченко. Она напоминает, что такие материалы представляют собой трехслойную конструкцию, состоящую из утеплителя (закрепленного на поверхности стены), воздушной вентилируемой прослойки и декоративно-защитного слоя, крепящегося на фасадную подсистему к наружным ограждающим конструкциям здания. В роли декоративно-защитного слоя, как правило, выступают керамогранит, фиброцементные плиты, сэндвич-панели и алюмо-композитные панели.
«К основным преимуществам навесных вентилируемых фасадов стоит отнести энергоэффективность, достигаемую за счет снижения объема влаги в стене и благодаря воздушному пирогу, в прослойке которого температура на 2-3 °С выше, чем температура на улице. Кроме того, навесные фасады позволяют реализовывать различные варианты художественных решений. Результатами технических испытаний подтверждено, что при корректном выборе фасадного утеплителя, соответствующего климатической зоне, и правильном монтаже, вентилируемые фасады могут служить до 50 лет», – подчеркивает Ирина Харченко.
Критерий – качество
О своих предпочтениях в выборе фасадных материалов рассказывают и петербургские застройщики. По словам генерального директора ООО «Дудергофский проект» (ГК «БФА-Девелопмент») Дмитрия Сухотина, во внешней отделке всех домов ЖК «Огни залива» применяются и будут применяться вентилируемые фасады. Они дают высокую скорость монтажа и возможность выбора практически любого цвета и фактуры.
Использование навесных конструкций делает фасад нарядным, концептуальным, позволяет улучшить теплозащитные и ветрозащитные показатели ограждающей конструкции и защитить ее от вредных атмосферных воздействий. Вентилируемые фасады выглядят выразительно, выигрышно выделяя объект среди конкурентов.
Дмитрий Сухотин отмечает, что в целом ситуация на рынке фасадных материалов устойчива. Фасадные вентилируемые системы используются на рынке давно. В этой сфере успешно налажено импортозамещение, есть предложения отечественных аналогов.
Генеральный директор ГК «Абсолют Строй Сервис» Евгений Жуков полагает, что потенциальные покупатели чаще всего судят о новостройках по фасадам – на уровне «нравится – не нравится». «Однако для нас как девелоперской компании основную роль играет качественная составляющая – ведь важна не только внешняя эстетика, но и эксплуатационные характеристики домов, особенно в высотном строительстве. Наиболее популярными и модными материалами в настоящее время являются клинкерный кирпич и клинкерная плитка, камень, керамические панели. Наравне с этим всегда актуальны натуральные классические материалы. Интересный дизайн фасадов достигается и с помощью фиброцементных панелей, а также композитных металлокассет, которые используются при монтаже вентилируемых фасадных систем».
В «Группе ЛСР» в своих проектах стараются комбинировать фасадные решения, при этом использовать как импортные, так и отечественные материалы. «Подход всегда индивидуален: учитывается класс дома, его окружение, концепция. К примеру, в элитном классе соотношение импортных составляющих выше, нежели в комфорте. Особенно когда речь идет о технологической начинке здания», – отмечает исполнительный директор компании «ЛСР. Недвижимость – Северо-Запад» Вадим Бельман.
По его словам, одной из последних тенденций, актуальной в климатических условиях Северной столицы, стало использование в проектах больших окон – и в частности, панорамного остекления. Обилие света является важной составляющей уютной и комфортной квартиры, а широкие окна от пола до потолка позволяют добиться этого. Они визуально расширяют пространство, меняя его восприятие.
Руководитель управления фасадных работ ГК «КВС» Виталий Куликов рассказывает, что в большинстве проектов компании применяется «мокрое» утепление фасадов: «Сначала к кирпичной кладке или к монолитной стене приклеивается плита утеплителя, дополнительно производится механическое укрепление плиты дюбелями. После нанесения еще одного слоя клея в плиту утеплителя «утапливается» сетка из стекловолокна, по которой тонким слоем наносят специальную штукатурку. Затем поверхность красят. Более экономичные фасады – «мокрого» типа. Вентилируемые фасады считаются долговечнее, но уступают «мокрым» по энергосберегающим характеристикам».
Индивидуальный вариант
В частном домостроении востребован такой фасадный материал, как сайдинг. В частности, наиболее популярен виниловый сайдинг.
Как отмечает руководитель службы региональных технических представителей направления «Скатная кровля и холст» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Яна Герасимова, сайдинг отличается небольшим весом, невысокой ценой, легким монтажом, но на морозе становится хрупким, при нагреве солнцем линейно расширяется. Как и все ПВХ, при ультрафиолете выгорает, т. е. изменяет оттенок. «Кроме того, за время присутствия на рынке виниловый сайдинг уже многим порядком поднадоел и воспринимается как немодный, устаревший материал», – считает Яна Герасимова.
Как фасадный материал, также используется металлический сайдинг. «Он более прочный по сравнению с виниловым, негорючий, устойчив к коррозии за счет своего покрытия. Монтаж материала достаточно легкий. Но при повреждении покрытия появится ржавчина. Кроме того, материал экранирует здание. Хуже работает сотовая связь, при сильном ветре и дожде – шум. Есть еще деревянный сайдинг – обработанный высушенный деревянный профиль в виде бруса или бревна. У этого материала отличный внешний вид, он натуральный, выдерживает низкие температуры, но требует постоянного обслуживания», – объясняет Яна Герасимова.
Зимний вариант. Технологии зимнего бетонирования совершенствуются
Технологии зимнего бетонирования активно совершенствуются. Значительная часть из них предполагает использование противоморозных добавок в бетон.
Длительное время строительные процессы, связанные с бетонированием в зимний период, старались сводить к минимуму. Обусловлено это особенностями отвердевания бетона при отрицательных температурах. Присутствующая в материале вода при замерзании превращается в лед и после оттаивания разрушает структуру бетона.
Самая простая защита от холода – укрытие бетонной смеси ПВХ-пленкой и другими утеплителями. Чаще всего эти материалы используют при строительстве индивидуальных домов, но при сильных морозах они малоэфективны. Очень часто на стройках задействуется принудительная термообработка бетона нагревательными проводами и электродами. Продолжительность обогрева зависит от требуемой конечной прочности бетона.
Активно используют строители временные укрытия с прогревом тепловыми пушками. Причем такие навесы бывают весьма современны. Как отмечает директор по развитию бизнеса, первый заместитель генерального директора компании «Дока Рус» Алексей Мотов, обеспечение нужного температурного режима осуществляется с помощью устройства теплозащитных межэтажных штор или шатров. В частности, так называемый «тепляк» был оборудован на высоте более 13 м в одном из недавних масштабных энергетических проектов – при возведении завода по сжижению газа «Ямал СПГ», где Doka выступила проектировщиком и поставщиком опалубочных систем.
Химией по морозу
Последние два десятилетия в зимнем бетонировании применяются специальные химические противоморозные добавки. Они активируют в бетоне процессы твердения и понижают температуру замерзания жидкой фазы. Количество видов противоморозных добавок постоянно растет, а технологии их производства совершенствуются.
Руководитель направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Катарина Путкова отмечает, что когда среднесуточная температура опускается до +5 °С, строительные нормы регламентируют переход на зимний вариант работ, и здесь уже необходимо использование противоморозных добавок.
По словам эксперта, после укладки бетонной смеси, в том числе с применением противоморозных добавок, необходимо провести ряд мероприятий по уходу за свежеуложенным бетоном по СП 70.13330.2012, особое внимание уделяя п. 5.3 и п. 5.11. Полученная смесь должна готовиться из подогретых материалов – для создания теплой и влажной среды, необходимого условия для твердения бетона. Чтобы сохранить эту среду на продолжительное время, после укладки следует утеплить поверхность бетона. В процессе твердения, изолированный от холодного воздуха щитами и матами, он будет выделять дополнительное тепло. На разных строительных участках, в зависимости от их особенностей, и в конструкциях разного объема эта экзотермическая реакция будет проходить с разной интенсивностью.
«Если сразу же после бетонирования накрыть открытую поверхность гидроизоляционным материалом, это поможет избежать не только потерь влаги, но и образования высолов. Также не рекомендуется производить заливку в снегопад. Если снег начнется во время этого процесса, то уже уложенный бетон необходимо экстренно укрыть слоем гидроизоляции», – рассказывает Катарина Путкова.
Внимание к опалубке
По словам Алексея Мотова, для опалубочных работ при бетонировании в зимний период крайне важно, чтобы основание конструкции и другие примыкающие поверхности опалубки были тщательно очищены от снега и льда. «Причем очистка должна производиться сухой струей сжатого воздуха, с использованием щеток или скребков. Мы всегда предупреждаем наших клиентов, что использование для данных целей солевых растворов запрещено», – отметил он.
Также всегда необходимо помнить, что при снижении температуры воздуха до -10 °С поверхности вместе с арматурой желательно прогреть до достижения положительной температуры. Прогрев осуществляется с помощью калориферов или инфракрасных обогревателей, которые устанавливают рядом с прогреваемой конструкцией. Время прогрева зависит от температуры окружающей среды и назначается специальной лабораторной службой непосредственного производителя работ.
Кроме того, очень большое значение для высокого качества получаемой конструкции, отмечает Алексей Мотов, имеют мероприятия по уходу за бетоном уже после распалубливания. В частности, необходимо иметь возможность постепенного выравнивания температур твердеющего бетона и наружного воздуха. Для этого в зонах выдерживания и охлаждения конструкций устанавливаются теплозащитные межэтажные шторы или шатры, а при необходимости – калориферы или тепловые пушки.
Мнение
Катарина Путкова, руководитель направления «Добавки в бетон» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Часто обстоятельства вынуждают начинать строительство в холодное время года. Это не критично, так как качественная противоморозная добавка позволяет работать с бетоном зимой, улучшает его прочностные характеристики и антикоррозийные свойства. Даже летом, применяя противоморозную добавку при плюсовых температурах, мы получим дополнительный эффект ускорения набора прочности бетона.