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.
ROSSTRO-VELOX: экономия и энергоэффективность
Технология ROSSTRO-VELOX обеспечивает высокое качество и скорость строительства при значительном снижении затрат, а также повышает энергоэффективность возведенных объектов.
ROSSTRO-VELOX – это технология монолитного строительства с утепленной несъемной опалубкой из щепоцементной плиты. Может применяться при возведении как высотных, так и малоэтажных жилых домов, офисных, производственных зданий, торговых комплексов и т. д. В соответствии с ней, при строительстве дома в ходе одного производственного процесса проводится монтаж опалубки и утепление здания. Благодаря совмещению существенно сокращаются сроки, трудозатраты и стоимость строительства.
Комплексное производство
Технология была разработана в середине прошлого века австрийской семейной фирмой VELOX WERK GmbH. Затем она распространилась в ряде других европейских стран под брендом VELOX. В 1999 году ФПГ «РОССТРО» получила подряд на строительство коттеджного поселка в Сосновом Бору (Ленобласть), где впервые применила данную технологию. Она оказалась настолько эффективной, что в 2003 году компания открыла в Кингисеппе первый завод по выпуску щепоцементных плит VELOX. Также «РОССТРО» совместно с австрийскими партнерами стала патентообладателем и совладельцем этой строительной системы, которая получила название ROSSTRO-VELOX.
В настоящее время на трех производствах ФПГ «РОССТРО» в Кингисеппе производится полная номенклатура данной продукции. Все плиты имеют стандартный размер 2000х500 мм. Их толщина составляет 25, 35, 50, 75 мм. Они легко комбинируются с металлическими, деревянными, кирпичными и панельными конструкциями. Материал опалубки позволяет воплощать сложные архитектурные формы и декоративные элементы фасада.
Кроме того, с 2016 года «РОССТРО» выпускает щепоцементные блоки. Они предназначены для устройства ограждающих строительных конструкций. Производится четыре вида продукции. Это полнотелый блок с размерами 190х190х390 мм (ширина / длина / высота), пустотный с аналогичными параметрами, а также пустотные с размерами 120х190х390 и 90х190х390 мм.
Щепоцементные плиты и блоки имеют поверхность различной степени шероховатости, открытую пористую структуру, способствующую хорошему сцеплению с кладочным раствором и нанесению штукатурного слоя на поверхность стен.
Стоит отметить, что в домах, построенных по технологии ROSSTRO-VELOX, очень часто делается ребристое монолитное перекрытие. В качестве несъемной опалубки применяются пустотные короба перекрытия, которые также выпускаются «РОССТРО». Их размер определен размером плит и составляет 200х50 см. В зависимости от пролета и нагрузки на перекрытия короба выпускаются стандартной высотой 170, 220, 260 мм для пролетов до 7,7 м. При пролетах до 14 м высота коробов определяется дополнительным расчетом.
Кроме того, для крепления щепоцементных плит «РОССТРО» наладило производство металлических стяжек. Выпускаются пять их видов: односторонние, двухсторонние, для перекрытия, промежуточные, для ростверка. Размеры стяжек зависят от проектных данных конструкций. Таким образом, компания может обеспечить подрядные организации и граждан, занимающихся индивидуальным строительством, полным комплектом материалов, необходимых в работе.
Фактор экономии
Специалисты отмечают, что в настоящее время технология ROSSTRO-VELOX сохраняет свою популярность и востребованность. Это связано с тем, что она обеспечивает высокое качество и скорость строительства, при экономии финансовых и трудовых затрат. Данный фактор очень важен как для массового, так и индивидуального домостроения.
В частности, для Петербурга и Ленобласти себестоимость строительства коробки дома площадью до 200 кв. м с использованием этой технологии у подрядчика составляет около 9145 рублей за 1 кв. м; если работать собственными силами – 6804 рублей. Это существенно дешевле по сравнению с другими вариантами, подчеркивают представители «РОССТРО». Проведенные расчеты показывают, что себестоимость строительства домов по технологиям монолитного строительства в несъемных опалубках других производителей получается дороже на 8–24%, из газобетона – на 43%, из пенополистиролбетона – на 35%, а из кирпича – на 85%.
Работы по технологии ROSSTRO-VELOX позволяют достичь экономии как при проектировании и возведении объектов, так и на стадии их эксплуатации. В частности, отсутствие мощной крупногабаритной подъемной техники, незначительная по размеру стройплощадка – существенно снижают себестоимость строительства. Компактность и низкий вес материала позволяют значительно экономить на транспорте, фундаментах и меньшем армировании конструкций. Стена ROSSTRO-VELOX толщиной 340 мм полноценно заменяет метровую стену из эффективного кирпича, увеличивая полезную площадь здания. На стройплощадке не надо организовывать складирование материала. Все, что поступает на стройку, тут же идет в работу.
Кроме того, при использовании щепоцементных плит можно сэкономить время при внешней отделке дома. При соблюдении аккуратности построенная коробка максимально подготовлена под чистовые работы. Штукатурка крепко схватывается с поверхностью плит, что значительно увеличивает сроки между ремонтами.
Сохранить тепло
Другие немаловажные преимущества технологии ROSSTRO-VELOX – это экологичность и энергоэффективность. Основа щепоцементных плит – еловая щепа. Пористая структура обеспечивает отличный воздухообмен, в помещениях создается микроклимат, как в деревянном доме. В процессе эксплуатации здание не выделяет в окружающую среду никаких вредных, загрязняющих веществ.
Кроме того, высокое сопротивление теплопередаче наружных щепоцементных стен ROSSTRO-VELOX позволяет на 40% снизить расходы на отопление домов. Эта особенность подтверждена исследованиями специалистов. За счет своего состава плита и утеплитель не пропускают внутрь дома холод или жару с улицы. Также монолитная структура без швов и стыков исключает появление «мостиков холода», образующихся при строительстве из блочных материалов. Стоит добавить, что толщина теплоизоляционного слоя легко варьируется в зависимости от нормативных требований по теплотехнике и пожеланий заказчика. Причем при изменении толщины утеплителя можно существенно уменьшить теплопотери, при незначительном удорожании материала.
Таким образом, объекты, построенные по данной технологии, можно считать соответствующими всем требованиям «зеленого» строительства и внедряемым стандартам энергоэффективности. Кстати, в настоящий момент материалы ROSSTRO-VELOX все активнее задействуют и в капитальном ремонте многоквартирных домов. Сформировавшийся тренд свидетельствует о действительно положительном эффекте применения этой технологии.
Мнение
Владимир Мамсуров, президент ООО «Велокс-Лайф»:
– Для ответа на главный вопрос – о соответствии домов VELOX нормативу энергосберегающего здания – несколько лет назад мы провели эксперимент. В построенном нами в Подмосковье одноэтажном жилом доме с мансардой, общей площадью 165 кв. м, до заселения людей в помещениях установили контрольное оборудование и электрические нагреватели с автоматическим режимом. Также мы рассчитали немецкий норматив энергосбережения для такого объекта. Показания снимались бесперебойно в течение месяца (а это был февраль) два раза в день: в 10:00 и в 22:00. В итоге фактическое потребление электроэнергии за месяц превысило немецкий норматив в 8480 кВт всего на 1%, что лежит в зоне погрешности подобных измерений. Учитывая то, что эксперимент и замеры проходили в отсутствие жильцов, данной погрешностью можно пренебречь, поскольку известно, что проживание семьи в доме автоматически приводит к повышению температуры на 3-4 градуса, давая соответствующую экономию отопления.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.