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.
Движение вверх
В этом году у лифтовиков нашей страны важная дата – 70 лет со дня основания лифтовой отрасли. В середине прошлого века – 1 февраля 1949 года – было подписано Постановление Совета Министров СССР № 433 «Об организации производства лифтов». Эту дату можно считать отправной точкой истории отрасли.
О том, как развивалось лифтостроение в нашей стране, и о важных этапах становления лифтовой отрасли рассказал заместитель генерального директора, директор по сервису и модернизации компании «МЛМ Нева трейд» Андрей Васильев:
– До революции 1917 года лифты в России были редким явлением, и почти все – импортного производства. Отечественное лифтостроение получило развитие после окончания Второй мировой войны, в конце 1940-х годов. Серии пассажирских лифтов для жилых домов и общественных зданий разработали в 1955–1956 годах ВНИИПТМаш (Всесоюзный научно-исследовательский институт подъемно-транспортного машиностроения) совместно с трестом «Союзлифт».
Важным этапом в развитии лифтостроения можно назвать организацию в 1963 году Центрального проектно-конструкторского бюро по лифтам и, как следствие, развитие соответствующей производственной базы в Москве (Щербинский лифтостроительный завод, Карачаровский механический завод) и других городах страны. Бюро разработало новые параметры для пассажирских и грузовых лифтов, всего было представлено 36 моделей в 62 исполнениях. Грузоподъемность пассажирских лифтов составляла до 1000 кг, типовой ряд грузовых лифтов имел грузоподъемность до 5000 кг, а больничный лифт был грузоподъемностью 500 кг. Выпускаемые лифты отличались высокой надежностью и большим запасом ресурса электрической и механической части.
Производство пассажирских лифтов было развернуто на Московском лифтостроительном заводе (сейчас Щербинский лифтостроительный завод), Карачаровском механическом заводе, позднее на Могилёвском лифтостроительном заводе (сейчас ОАО «Могилёвлифтмаш»). Лифты грузоподъемностью 320 кг и 400 кг, скоростью 0,71 м/с – до сих пор во многих городах России, большей частью производства ОАО «Могилёвлифтмаш». Причина этого – как сложившиеся производственные связи, так и оптимальное соотношение «цена – качество» поставляемых лифтов.
В 1970-х годах совместно с процессом урбанизации росли многоэтажная застройка и объем лифтового парка. Типовые девятиэтажки и более высокие здания стали наполнять спальные районы советских городов, и люди уже не могли обойтись без лифтов. При строительстве новых зданий стали применяться прогрессивные методы монтажа, например, тюбинговый метод, то есть монтаж отдельных частей шахты из предварительно изготовленных объемных железобетонных элементов – тюбингов, в которых на домостроительном комбинате устанавливается часть оборудования лифта.
С началом производства лифтов возникла необходимость в создании организаций, отвечающих за монтаж и техническое обслуживание. Одними из первых были созданы «Союзлифтмонтаж», «Мослифт» и др. В 1990-х годах на отечественном рынке появились зарубежные конкуренты, что стимулировало повышение технического уровня отечественных лифтов. Пришли такие крупные мировые игроки, как «Отис», «Коне», «Шиндлер», «Тиссен», и многие другие производители подъемно-транспортного оборудования. Кроме того, распад Советского Союза и закрытие части старых лифтовых заводов стали толчком для открытия новых заводов в других российских городах.
Сегодня в России работают такие предприятия по производству лифтов, как Серпуховский и другие лифтостроительные заводы, всё так же выпускают лифты Щербинский и Карачаровский заводы, в любом торговом центре вы можете увидеть подъемники самых разных производителей. Стандарты лифтовой отрасли стали не только российскими, но и мировыми. Были приняты Технический регламент Таможенного союза и другие международные нормы, и отрасль шагнула далеко вперед. Теперь лифт перестал быть новшеством, он есть почти в каждом современном доме, сегодня это самый востребованный и популярный вид транспорта.
«Умные» приборы учета: на пути к цифровой трансформации электросети
Компания «Ленэнерго» проводит работу по построению интеллектуальной системы учета электроэнергии.
Учет электроэнергии на новом уровне
ПАО «Ленэнерго» является одной из крупнейших распределительных сетевых компаний страны, осуществляющей передачу электрической энергии по сетям 110–0,4 кВ, а также присоединение потребителей к электрическим сетям на территории Санкт-Петербурга и Ленобласти.
Одним из ключевых направлений работы компании является цифровизация сети. Это вектор развития отрасли, заданный Правительством РФ и последовательно реализуемый всей ГК «Россети», в которую входит «Ленэнерго».
Внедрение новых технологий ведется на разных уровнях электросетевого комплекса. Но одним из базовых элементов построения автоматизированной сети является создание интеллектуальной системы учета электроэнергии. Сейчас перед ГК «Россети» стоит задача создания единых стандартов передачи данных, протоколов, интерфейсов, так как в настоящий момент в стране распространено порядка 300 не совместимых друг с другом систем учета.
Внедрение интеллектуальных систем учета электроэнергии – это необходимость современных реалий, поскольку старые приборы неудобны в использовании и не позволяют оперативно и с необходимой точностью сводить баланс электроэнергии. Это приводит к конфликту между сетевыми и сбытовыми компаниями и потребителем. Оснащение «умными» счетчиками дает возможность снижать коммерческие потери и качественно улучшить наблюдаемость и управляемость электросетевой инфраструктуры, а также обеспечить недискриминационный доступ к информации об энергопотреблении и работе системы.
«Ленэнерго» оснащает интеллектуальными приборами учета собственные электросетевые объекты, а также включает в свою систему совместимые приборы учета смежных субъектов рынка электроэнергии. Сегодня на территории, обслуживаемой компанией, находится около 586 тыс. приборов учета – приборы учета «Ленэнерго» и потребителей, за исключением квартирных счетчиков в многоквартирных жилых домах. Из них 11% соответствуют критериям интеллектуального учета и включены в единую систему учета компании. В Ленобласти доля приборов учета, включенных в интеллектуальную систему, составляет 8%. На территории Петербурга доля таких приборов выше и составляет 17%.
Ближайшие перспективы
До 2020 года «Ленэнерго» планирует установить 27 тыс. интеллектуальных приборов учета: 8,4 тыс. – в Петербурге и 18,6 тыс. – в Ленобласти. Оборудование будет устанавливаться на центрах питания 35–110 кВ и трансформаторных подстанциях 6–20 кВ «Ленэнерго». Затраты по инвестпрограмме «Ленэнерго» составят более 1,8 млрд рублей.
Специалисты подсчитали, что в результате развития системы учета объем снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях «Ленэнерго» только за 2018–2020 годы составит около 344 млн кВт/ч.
В целом для построения полноценной интеллектуальной системы учета электроэнергии на электросетевых объектах «Ленэнерго» необходимо установить 45,3 тыс. приборов. Это позволит обеспечить снижение потерь до целевого уровня 7,15% (для сравнения: потери за 2017 год составляли 11,47%).
«Ленэнерго» устанавливает интеллектуальные приборы учета на вводах трансформаторов и на всех отходящих линиях трансформаторных подстанций. Также выносные приборы учета устанавливаются для потребителей частного жилого сектора. При питании от воздушной линии на опорах линий электропередачи устанавливаются split-счетчики с предоставлением потребителю модуля отображения показаний. Они интегрируются в единую систему учета «Ленэнерго».
В рамках создания интеллектуальной системы учета «Ленэнерго» обеспечивает выполнение сразу нескольких задач:
– формирование балансов электроэнергии на участках сети для локализации очагов потерь;
– перевод приборов учета, установленных на границе с потребителями, в расчетный учет;
– интеграция приборов учета в цифровую сеть для выполнения задач повышения наблюдаемости;
– недискриминационный доступ к данным о потреблении электроэнергии всем участникам рынка, в том числе через универсальный «личный кабинет».
Проблемы и пути решения
При внедрении интеллектуальной системы учета электроэнергии компания столкнулась с рядом проблем. Одной из них оказалась сложная процедура допуска интеллектуального прибора учета в эксплуатацию в качестве расчетного. В частности, потребители иногда отказываются участвовать в процедуре допуска, есть определенные сложности при переходе сбытовых компаний на расчеты по установленному сетевой организацией прибору.
Кроме того, специалисты отмечают отсутствие полной совместимости приборов учета различных производителей, а также определенные слабые места в части информационной безопасности.
Решение данных проблем «Ленэнерго» видит в изменении действующего законодательства РФ в части упрощения процедуры допуска приборов в эксплуатацию. В частности, специалисты предлагают установить возможность принимать в расчеты интеллектуальные приборы учета, установленные электросетевой организацией, в уведомительном порядке.
Что касается совместимости счетчиков, то ее можно достичь путем разработки обязательных для применения заводами-изготовителями нормативно-технических требований к интеллектуальным приборам учета в части взаимной совместимости и вопросов информационной безопасности.
Основа цифрового района
Как уже отмечалось, интеллектуальная система учета электроэнергии является базой для перехода на «цифру». Одной из пилотных площадок ее создания в ПАО «Ленэнерго» является проект цифрового района электрических сетей (РЭС) на базе Северного РЭС филиала ПАО «Ленэнерго» «Кабельная сеть» на территории Петербурга. Данный проект включает в себя мероприятия по полному оснащению интеллектуальными приборами учета электроэнергии всех объектов Северного РЭС: на 88 распределительных подстанций и 966 трансформаторных подстанций планируется установить 9224 прибора.
В результате реализации проекта специалисты «Ленэнерго» планируют достичь следующих целевых показателей:
– уменьшение потерь электроэнергии – на 7,45% (к 2022 году, с дальнейшим снижением до 7,15%);
– автоматический учет потребления электроэнергии – 95%;
– 100% автоматическое выявление небаланса электроэнергии, неучтенного потребления;
– 100% автоматическое выявление зон с ненормативным качеством электроэнергии.
Актуально
Борьба с энерговоровством
Установка интеллектуальных приборов учета и создание цифровой сети в целом позволят выйти на новый уровень борьбы с хищением электроэнергии, которое сегодня является довольно распространенной проблемой распределительных компаний.
«Ленэнерго» продолжает активную работу в этой сфере. За январь–ноябрь 2018 года специалисты компании оформили в общей сложности 7035 актов по безучетному и бездоговорному потреблению. Сумма незаконно потребленной электроэнергии составила 532,6 млн рублей.
Так, с начала года энергетиками было выявлено 739 случаев безучетного потребления электроэнергии. Его объем составил 17 074 тыс. кВт/ч, что в денежном эквиваленте достигает 56,9 млн рублей. Также пресечено 6296 случаев бездоговорного потребления. Объем электроэнергии, потребленной при самовольном подключении к электросетям, составил 76 591 тыс. кВт/ч, стоимость – 475,7 млн рублей.
Объем неучтенного потребления электроэнергии, в соответствии с действующим законодательством РФ, определяется исходя из максимально возможного потребления по таким обнаруженным подключениям. Сумма нанесенного ущерба взыскивается «Ленэнерго» с владельцев объектов.
Позиция компании по вопросу неучтенного потребления однозначна. Это потери электроэнергии, которые в конечном счете «ложатся на плечи» всех участников рынка. Потребление электроэнергии без соответствующих договоров – неконтролируемая нагрузка на сеть, которая становится причиной существенного снижения надежности электроснабжения потребителей. Кроме того, самовольное присоединение в большинстве случаев выполняется с грубейшими нарушениями техники безопасности и с риском для здоровья и жизни.