Ветровые электростанции
Созданные ветряные электростанции в качестве источника энергии используют силу ветра. В результате обеспечивается выработка дешевой электроэнергии. Применение таких конструкций имеет высокую эффективность, поскольку перемещение воздушных масс идет постоянно, и этот источник энергии является возобновляемым. С течением времени использование ветровых генераторов становится все популярнее, что влечет за собой развитие данного направления. Выражается это в появлении новых разновидностей ветровых агрегатов, используемых в промышленности и для частных нужд.
Основные характеристики и принцип работы
Работа ветряных электростанций характеризуется следующими показателями:
- Мощностью. Это основной параметр ветровой электростанции. Мощность установки зависит от способности генератора вырабатывать электроэнергию при стандартной скорости ветра равной величине 12 м/с.
- Номинальным напряжением. Данная величина, которая также вырабатывается генератором, может изменяться в широких пределах. Она бывает 220 В, 12 В и 24 В.
- Мощности турбины. Данная величина зависит от диаметра турбины,
- Производительностью. Этот параметр позволяет определить количество вырабатываемой ветроустановкой электроэнергии в год.
При выработке электроэнергии важной величиной является диаметр турбины, которая должна выдержать сильные порывы ветра. Ее расчет ведется с учетом особенностей региона, поскольку в каждой местности перемещение воздушных масс обладает разной силой. При этом за базовую величину берется максимальная сила ветра.
Производителями выпускается большое разнообразие ветроустановок. При этом принцип действия у них всех одинаковый. Заключается он в следующем:
- В верхней части установки располагаются лопасти, задача которых состоит в захвате перемещающихся воздушных масс.
- При соприкосновении ветра с лопастями последние приводятся во вращение, которое передается на ротор генератора.
- Как только генератор начинает вращаться, между магнитами статора тут же происходит формирование электромагнитного поля, с последующим появлением в обмотках статора переменного электрического тока. Его создание происходит на основе физического явления электромагнитной индукции.
- На следующем этапе происходит образование постоянного тока путем прохождения его сквозь выпрямитель.
- Затем он снова преобразуется в переменной ток, частота которого составляет 50-60 Гц. Достигается это путем прохождения его через инвертор. Выработанная энергия поступает в электрические сети.
Из-за разного рельефа местности часто ветряные электростанции устанавливаются на высоких мачтах, поскольку близко к земле потоки воздуха не отличаются стабильностью, а также их сила уменьшается. При этом на высоте они дуют равномерно, что обеспечивает оптимальную эксплуатацию установки.
Разновидности по конструкции
Существует несколько видов ветрогенераторов, которые разделяются по конструкции и месторасположению. Каждая из них отличается своей особенностью и применяется с учетом конкретных условий. При этом принцип действия у всех ветряных электростанций одинаковый, основанный на использовании силы ветра.
Горизонтальные
Особенностью данного типа ветрогенераторов является расположение оси вращения в горизонтальном направлении. Это сложные устройства, отличающиеся высокой эффективностью. Такой конструкции ветрогенераторы выпускаются нескольких видов:
- С фиксированным углом наклона лопастей. Такого типа ветровые электрогенераторы можно встретить чаще всего. Их особенностью являются лопасти, расположенных с наиболее эффективным углом наклона, что позволяет их использовать при любой силе и скорости ветра.
- С регулируемым углом наклона лопастей. В таких ветровых установках есть возможность изменять расположение наклона лопастей. Это увеличивает универсальность оборудования и дает возможность подстраиваться под любую ветровую нагрузку.
- Саблевидной формой лопастей. Такие лопасти имеют особую геометрию, специально приспособленную под высокую скорость ветра.
Горизонтальные ветровые электростанции нашли наиболее широкое применение среди других типов оборудования.
Вертикальные
Это ветровые устройства, ось вращения в которых установлена вертикально. В результате у них отсутствует зависимость от направления ветра. Такие изделия имеют упрощенную конструкцию, но обладают меньшей эффективностью. Вертикальные агрегаты выпускаются следующих видов:
- С ротором Савониуса. Геометрия лопастей выполнена в виде синусоиды, что способствует формированию подъемной силой при попадании на них воздушных масс.
- Ветровая электростанция Дарье. В состав конструкции входит ряд лопастей, которые устанавливаются вдоль вертикальной оси. Они также имеют особую изогнутую форму, которая обеспечивает создание подъемной силы.
- Ветрогенераторы Фена. Лопасти устанавливаются на цилиндрической турбине и приводят ее во вращения под воздействием силы ветра.
Вертикальные ветровые электростанции также находят широкое применение в местах, где ветер может часто менять направление.
Роторные и карусельные
В роторных устройствах используются специальные узлы для улавливания ветра с дальнейшим превращением его в энергию. Оборудование имеет усложненную конструкцию, но обладает большой эффективностью. Такие ветрогенераторы могут работать в плохих погодных условиях. При этом их монтаж не вызывает сложности. Рассматривая недостатки, можно выделить небольшую высоту башни, что увеличивает риск разрушения лопастей. Также аппараты издают повышенный шум.
Высокой надежностью обладает и карусельное оборудование, принцип работы которого заключается в следующем:
- Движущийся воздух попадает через патрубок во вращающийся барабан ветрогенератора.
- При вращении барабана за счет центробежной силы вся присутствующая в воздухе пыль отбрасывается к боковым стенкам, а затем попадает в пылесборник. В результате воздух очищается и не загрязняет оборудование
Роторные и карусельные ветровые электростанции относятся к наиболее качественному оборудованию. Оно выполнено в соответствии со всеми технологическими требованиями, а почему необходимо придерживаться разработанных норм, не отклоняясь от стандарта, вы можете узнать здесь.
Типы ветровых электростанций
Важным моментом является место установки ветровых электростанций. В зависимости от этого они разделяются на виды:
- Прибрежные. Устанавливаются на некотором расстоянии от берега моря или океана. Именно в этом месте регулярно дует бриз, способствующий стабильности работы установки. Его присутствие обеспечено разностью температур между морской водой и поверхностью суши. В результате формирование ветра происходит днем и ночью, поскольку перемещение воздушных масс постоянно чередуется с морского побережья в сторону водоема, а затем в обратном направлении.
- Наземные. Установка таких ветровых электростанций ведется на возвышенных участках земли. Желательно, чтобы высота территории превышала 50 м. Очень удобными местами являются холмы. Формирование нужной площадки ведется на протяжении 7-10 дней. Основная сложность заключается в выборе местности, поскольку необходимо обеспечить подъезд строительной техники, а это связано с наличием дорог. Кроме того, длительность процедуры монтажа ветрогенераторов увеличивается за счет необходимости согласования всей документации в различных организациях.
- Шельфовые. Такие ветрогенераторы располагаются в море на расстоянии от берега в районе 60 км. К достоинству установок относится их месторасположение, когда не занимается полезная территория земли. Также они не видны с берега и при работе показывают хорошую эффективность. Их строительство ведется в местах, где присутствует небольшая глубина. Это необходимо для закладки свайного фундамента на глубину 30 м. Также под землей прокладываются подводные кабеля. Строительство шельфовых электростанций обходятся намного дороже, чем их наземные варианты. Для изготовления используются качественные материалы, поскольку в соленой водной среде они быстро покрываются коррозией. При строительстве таких сооружений специально используются самоподъемные корабли.
- Парящие. Особенностью конструкции таких ветровых электростанций является их расположение над землей. С помощью специальной оболочки, наполненной гелием, ветрогенератор поднимается на высоту несколько сотен метров. Внутри агрегатов расположены турбины мощностью до 40 кВт. Оборудование имеет множество преимуществ, но применяется редко из-за сложности его изготовления и монтажа.
- Плавающие. Это ветровые генераторы, выполненные в виде платформы с башней. Устройство опускается под воду на десятки метров, а верхняя часть возвышается над морской гладью. Для стабилизации системы внутри водоема используется специальный балласт, сделанный из гравия или любых камней. Для удержания оборудования на месте применяются якоря.
- Горные. Такое оборудование представляет собой обычные ветровые генераторы, только установленные в горах. Они характеризуются большой эффективностью, поскольку в горной местности всегда присутствуют сильные ветры.
Каждый тип ветрогенератора обладает своими особенностями и применяется в той местности, где от него можно получить максимальную отдачу.
Правила выбора
При выборе ветрогенератора нужно учитывать множество параметров оборудования:
- Мощность. Для этого необходимо рассчитать, какое количество электроэнергии необходимо для обслуживания данной территории. К полученному результату следует обязательно прибавить запас на случай возможных потерь.
- Тип оборудования. Обычно вопрос стоит перед выбором горизонтального или вертикального аппарата. В первом случае производительность агрегата будет выше, но это произойдет только при нужном направлении движения воздушных масс. Вертикальный вариант имеет меньшую эффективность, но занимает небольшое пространство и не зависит от направления ветра.
- Размер ротора. Здесь все зависит от необходимой производительности оборудования. Большого размера ротор значительно эффективнее, но требует наличия значительного пространства. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо предварительно провести расчеты.
- Материал лопастей. Такие изделия могут изготавливаться из пластика, стали или алюминия. Металлические лопасти обладают большей прочностью, но и выше по цене. Оптимальным вариантом является пластик. По своим характеристикам он прочный и долговечный.
- Инвертор. Это прибор, в задачу которого входит преобразование переменного тока с целью зарядки аккумуляторов. Устройство может быть в составе ветрогенератора или установлено отдельно.
- Производитель. Здесь нужно выбирать надежного хорошо известного поставщика. При покупке такого дорогостоящего оборудования обязательно следует проверять гарантию и возможность его ремонтирования в сервисных центрах.
- Стоимость оборудование. Это обстоятельство также играет не последнюю роль и во многом зависит от бюджета хозяина.
Кроме перечисленных факторов обязательно нужно заранее определиться с местом установки оборудования. Здесь следует ориентироваться на территорию, насколько стабильно дуют ветры, и меняют ли они свое направление движения. Для этого необходимо выбрать возвышенность, где сила перемещения воздушных масс будет максимальной. В том случае, когда ветры дуют слабо, требуется подбирать соответствующее оборудование с высоким КПД.
Использование силы ветра как альтернативного возобновления источника энергии относится к перспективному направлению. Установленные в ряд ветрогенераторы дают хороший результат, но при изготовлении оборудования следует обращать внимание на качество его производства и ответственность работников. Об этом можно почитать здесь.
Рациональность и эффективность. При строительстве подземных сооружений все активнее применяется технология «стена в грунте»
В условиях плотной городской застройки при сооружении подземных конструкций становится все более востребованной технология «стена в грунте». Также она все активнее используется при возведении объектов, в том числе сложных и уникальных, на новых территориях. Даная технология за счет обустройства ограждающей конструкции (стены) в глубоком котловане позволяет создать прочную, устойчивую к движению грунта конструкцию и ускорить сроки реализации строительных работ.
Прогрессивный формат
Заместитель генерального директора АО «Нью Граунд» по науке Олег Маковецкий отмечает, что способ «стена в грунте» является одним из наиболее прогрессивных и универсальных для устройства подземных сооружений, возводимых в открытых котлованах. Основным критерием возможности использования метода «стена в грунте» является его экономическая эффективность по сравнению с другими возможными технологиями. «Нью Граунд» уже задействовала его на объектах в Москве, Перми, Краснодаре, Самаре, Уфе, Тюмени.
По его словам, чтобы избежать возможных сложностей использования данного метода, надо обязательно учесть ряд факторов. «Каждый объект надо рассматривать в конкретной геотехнической ситуации: конструктивное решение подземной части; геологические и гидрогеологические условия площадки строительства (колебания уровня подземных вод, их напор и агрессивность); техническое состояние окружающих зданий и сооружений. Разумеется, все работы следует проводить в сопровождении геотехнического мониторинга, прогнозируя и контролируя изменение геотехнической ситуации во времени». В целом, отлаженные методы производства работ и контроля качества, высокая долговечность железобетона в условиях постоянного увлажнения позволяют при использовании технологии «стена в грунте» обеспечить высокую эксплуатационную надежность и механическую безопасность подземной части здания на весь срок эксплуатации»,- подчеркнул Олег Маковецкий.
Технология «стена в грунте» особо актуальна для Петербурга, считает генеральный директор Группы компаний «ГЕОИЗОЛ» Елена Лашкова, так как развитие города невозможно без освоения подземного пространства как на новых территориях, так и в зоне исторической застройки. «"ГЕОИЗОЛ" является пионером в строительстве подземных сооружений в Петербурге с применением данного метода. В 2005-2006 годах специалисты компании первыми в Северной столице применили технологию «стена в грунте» при реализации уникального встроенного пятиуровневого подземного паркинга в ТРК «Атмосфера» на Комендантской площади. До этого она не использовалась в городе даже в метростроении. На данный момент только в Санкт-Петербурге Группа компаний «ГЕОИЗОЛ» с применением «стены в грунте» реализовала 26 проектов нулевого цикла. В настоящее время с использованием данной технологии ведется строительство подземного паркинга во второй очереди делового центра "Невская ратуша"»,- сообщила Елена Лашкова.
Спецтехника в тренде
Игроки рынка отмечают, что при обустройстве «стены в грунте» используется комплекс машин и механизмов, 95% которых являются импортными. Из отечественной продукции есть только мелкие запчасти.
По словам Олега Маковецкого, парк спецтехники, необходимый для выполнения работ по технологии «стена в грунте», является хорошо продуманным и высокотехнологичным оборудованием, рассчитанным на долгосрочный период использования. Тем не менее, он требует постоянного внимания и выполнения регламентных работ, с чем хорошо в «Нью Граунд» справляются высококвалифицированные специалисты: профессионально подготовленный персонал и инженерно-технические работники.
Сами производители спецтехники постоянно ее совершенствуют. Всеволод Капустин, менеджер направления Soilmec, ООО «РусАтлас Инвест», официального дилера итальянской компании Soilmec S.p.A в России отмечает, что в настоящее время наиболее совершенной и востребованной моделью бренда является гидрофреза SC-135 Tiger. Она спроектирована специально для выполнения широкого круга задач при работах по технологии «стена в грунте» и успешно зарекомендовала себя на строительных объектах по всему миру.
Специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов подчеркивает, что китайский концерн постоянно совершенствуют свои детища, на смену старым моделям приходят более новые мощные машины. Это видно на примере одной из моделей грейферных установок для «стены в грунте», когда за последние 3 года было пройдено 3 стадии развития: XG450D -> XG480D -> XG500E. В результате модернизации тяговое усилие установки увеличилось с 45 до 50 тонн. «На данный момент мы ведем переговоры по поставке машины XCMG XG500E в одну из строительных компаний в Петербурге. Также в этом году в России появятся машины из новой линейки «Е» роторных буровых машин XCMG с более экологичными и энергоэффективными двигателями и инновационной системой управления», - рассказывает Игорь Мурашов.
«Машины для выполнения работ по технологии «стена в грунте» являются дорогим, сложным технологичным оборудованием и требуют высокой квалификации оператора и персонала для выполнения работ на них и их обслуживанию. Прайс, как и на всю импортную технику, привязан к курсу валюты страны-изготовителя, и при колебании курса рубля даже на несколько копеек цена дорогостоящей машины меняется на несколько миллионов рублей. Неудивительно, что на фоне роста стоимости китайской валюты по отношению к российской, некоторые клиенты взяли паузу и ждут возврата курса на прежний уровень. Сейчас большая часть техники, находящейся в собственности у строительных компаний, была закуплена до кризиса 2014 года, и с того времени свой парк мало кто обновлял. Предполагаем, что когда ресурс имеющейся техники начнет подходить к концу, строители будут обращать внимание на производителей оборудования для создания «стены в грунте» из Китая»,- добавляет Игорь Мурашов.
Между тем, по мнению Елены Лашковой, говорить о том, что факт роста цен на спецтехнику напрямую скажется на увеличении стоимости услуг по укреплению котлованов методом «стена в грунте», не стоит. Конечная цена производства работ зависит от совокупного ряда факторов. Однако, в целом, сложившийся тренд в строительной сфере - не очень хороший. «По нашим оценкам, ситуация с пандемией коронавируса, безусловно, отрицательно сказывается на строительной отрасли в целом. Но те объекты, которые уже реализуются, будут достроены. Более призрачная перспектива у новых проектов. К сожалению, в условиях жесткого экономического кризиса ни о каком развитии говорить не приходится. Скорее всего, начало реализации крупных проектов - как за счет инвестиционных, так и за счет бюджетных средств - на территории города будет отложено до лучших времен», - резюмирует представитель рынка.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Дышите глубже. Производители промышленных систем вентиляции выступают за пересмотр ряда нормативов
Пандемия коронавируса скорректировала деятельность многих мировых и российских производственных компаний. За несколько месяцев бизнес научился работать в новых условиях, чтобы не только остаться на рынке, но и продолжать развиваться. Данный тренд касается и производителей промышленного фильтровентиляционного оборудования, применение которого стало особо актуальным ввиду возросшего общественного и административного внимания к качеству воздушной среды.
Сохраняя позиции
Стоит отметить, что ряд зарубежных производителей ФВО, из-за жестких карантинных мер принятых в отдельных странах, некоторое время в первом полугодии не выпускали продукцию. Однако это почти не отразилось на общемировом рынке. Не ощутили «потери бойцов» и в России. Краткосрочная приостановка деятельности иностранных компаний не поменяла соотношение игроков. Кроме того, отечественные производители оборудования, в котором задействованы иностранные компоненты, несмотря на ослабление рубля, не планируют повышать цены. Также они ждут временный спад спроса на свою продукцию, который объясняется ухудшением общеэкономической ситуации в стране.
Исполнительный директор ООО «Аспирационные системы» Илья Ким считает, что доля импорта продукции в настоящее время составляет около 20-25%. «Сами российские производители оборудования в своих изделиях также используют импортные комплектующие. «Они достигают до 80% в составе изделий. К сожалению, в России нет качественной автоматики, пневмооборудования, да и самого фильтрующего материала. На Западе этим вопросом занимаются институты, проводятся постоянные исследования в области фильтрации воздуха»,- добавил он.
По оценке директора по маркетингу ООО НПП «ЭКОЮРУС-ВЕНТО» Георгия Гримитлина, доля иностранных представителей на рынке местной промышленной вентиляции порядка 10-15%. При этом ряд российских компаний представляют помимо своей продукции и зарубежных производителей. «Перераспределение долей иностранных и отечественных компаний невозможно, так остановка деятельности отдельных производств была кратковременной. В нашей организации доля импортных комплектующих порядка 5-10%. Если курс рубля изменится не более чем на условные 20%, то пока это не скажется на росте цены на нашу продукцию»,- подчеркнул представитель рынка.
Руководитель направления по системам промышленной очистки воздуха АО «СовПлим» Вячеслав Зайцев полагает, что если перераспределение произойдет, то на небольшой срок, и очень быстро восстановится. Связано это с тем, что иностранные компании не закрывают свой бизнес и предпринимают, как и местные игроки, значительные усилия по сохранению своего присутствия на рынке. Также он отметил, что «СовПлим» максимально использует в своей продукции комплектующие отечественного производства. «Но в целом, на рынке зависимость существует, т.к. Россия давно интегрировалась в глобальную экономику и без международной кооперации не может успешно конкурировать ни внутри страны, ни на внешнем рынке. В ближайшей перспективе будет наблюдаться общее падение продаж и отечественного и импортного оборудования. В дальнейшем могу предположить, что сработает эффект отложенного спроса и может произойти скачок продаж относительно аналогичных периодов недавнего прошлого», - прогнозирует эксперт.
Скорректировать стандарты
Игроки рынка промышленных вентиляционных систем отмечают, что, как и многие другие производственники, они не попали в список отраслей, которым будет оказана государственная помощь. Рассчитывать они в дальнейшей деятельности собираются только на свои силы. Тем не менее, представители бизнеса надеются, что органы власти прислушаются к некоторым их пожеланиям.
«Государство оказывает поддержку системообразующим предприятиям в области судостроения, тяжелой промышленности, которые в основном и являются нашими клиентами. Но на наш взгляд - этого недостаточно. Необходимы дополнительные меры»,- уверен Илья Ким.
Георгий Гримитлин полагает, что используя опыт соседней Белоруссии, можно было бы задействовать в отрасли заградительные пошлины для иностранных компаний или дать особые преимущества местным производителям в государственных тендерах. Также необходимо обеспечить и усилить контроль за соблюдением санитарных норм охраны труда на производстве, что поможет развитию отрасли.
С мнением коллеги согласен и Вячеслав Зайцев. По его словам, лучшей отраслевой поддержкой было бы совершенствование нормативных документов и контроля за их исполнением, в части охраны труда и защите персонала от загрязнения воздушной среды в цехах промышленных предприятий, а также защите окружающей среды от промышленных выбросов. Самое главное, подчеркивает специалист, необходимо срочно пересмотреть новую редакцию санитарных правил в части трактовки понятия "рециркуляция". В обновленном виде она практически запрещает применение фильтров очистки воздуха на промышленных предприятиях, что противоречит концепции государства и президента по внедрению энергосберегающих технологий, улучшению условий труда рабочих и улучшению экологической ситуации в целом, и особенно - в промышленно нагруженных регионах.
«Помимо этого, существует острая необходимость в санитарные правила и другие соответствующие нормативные документы ввести понятие центральных фильтровентиляционных систем типа ПУШ-ПУЛЛ и Дилютер, а также определить порядок их применения и правила для подтверждения их эффективности для контролирующих органов. Более того, мы предлагаем изменить ГОСТ 12.3.003-86 Работы электросварочные п 2.11.1., предписывающий обеспечивать расход воздуха от стандартного стола сварщика не менее 1500 м3/ч. Данное требование также противоречит требованиям повышения энергоэффективности и не учитывает существование современных вытяжных устройств, которые и при расходе 1000 м3/ч обеспечивают достаточное удаление дыма непосредственно от места выделения»,- поясняет Вячеслав Зайцев.
Напомним, портал ASNinfo. ru ведет цикл обзорных материалов о том как COVID-19, экономическая ситуация последних месяцев в стране, влияет на различные сегменты строительной и смежных отраслях. Ранее в спеццикле о текущем положении дел рассказали и поделились своими прогнозами на ближайшее будущее игроки рынка негосударственной экспертизы, производители оконных профилей ПВХ и внутрипольных конвекторов, компании, занимающиеся техническим обследованием зданий и их демонтажом, а также разработчики BIM- продуктов и использующие их в своей работе строительные компании.