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.
Оставаться верными себе
Несмотря на перемены, происходящие в отрасли, большинство девелоперов намерено сохранить ранее выбранную технологию жилищного домостроения, но готово ее дорабатывать и обновлять.
По оценке экспертов, примерно треть новых жилых домов в России возводится по кирпично-монолитной технологии, такую же долю рынка занимает кирпич. Приблизительно 12–14% жилых объектов строятся из панелей и блоков. Специалисты считают, что происходящие в отрасли перемены, связанные с переходом девелоперов на проектное финансирование, кардинальным образом не поменяют текущее соотношение видов домостроения. Значительная часть застройщиков продолжит возводить жилые объекты по традиционной для них технологии – возможно, несколько обновленной.
Выбор за застройщиком
В Петербурге соотношение видов жилищного домостроения схоже с общероссийским. Застройщики в качестве конструктива объектов используют кирпич-монолит, монолит, сборный железобетон-монолит, кирпич и сборный железобетон.
По словам директора по строительству компании «Строительный трест» Андрея Панькова, любой застройщик, как правило, отдает наибольшее предпочтение определенному строительному материалу. «При возведении жилья мы традиционно применяем кирпичную технологию. Толщина внешних кирпичных стен в наших объектах достигает 1 м, а фасады из кирпича с декоративными элементами зачастую выигрывают на фоне окружающей застройки. Как пример – жилой комплекс «Новое Купчино», который выделяется на фоне превалирующей типовой панельной застройки Малой Бухарестской улицы и Дунайского проспекта. Или объект «Капитал», который уже стал архитектурной доминантой современного Кудрово. В ближайшие годы «Строительный трест» планирует продолжать строительство жилых объектов из кирпича, поскольку этот натуральный экологичный материал соответствует ценностям нашей компании и будет актуальным во все времена», – подчеркнул он.
Как сообщили в пресс-службе «Группы ЛСР», свои жилые объекты компания возводит из монолита и кирпича, а также сборных железобетонных изделий по бесшовной технологии. Монолитно-кирпичная технология удобна тем, что позволяет реализовать практически любой архитектурный проект. А дома из железобетонных конструкций дают возможность строить быстро. Себестоимость строительства дома из кирпича выше, чем аналогичных объектов из сборного железобетона или построенных по монолитно-кирпичной технологии. Впрочем, после модернизации домостроительного комбината, выпускающего железобетонные изделия, возможности реализовывать интересные проекты из этого материала возросли. Современные дома сборного типа выглядят по-другому и серьезно отличаются от тех, что строили 40–50 лет назад.
Новые перспективы
Панель и монолит, отмечают специалисты ГК «БФА-Девелопмент», – любимая тема для сравнения в дискуссиях последних десяти лет. Обычно учитываются три аспекта: исторически сложившиеся представления потребителя о качестве обеих технологий, их техническое развитие и возможности отечественных компаний по их применению. Каждая из этих технологий позволяет реализовывать задачи в различных технических форматах. При этом стоимость панельных домов, по сравнению с монолитными, ниже на 10–15%, но вряд ли монолит выигрывает этот спор по качеству, считают эксперты.
Что касается себестоимости строительства, то все, что делается на промышленном производстве, позволяет максимально упростить технологические процессы и автоматизировать их, поясняют в ГК «БФА-Девелопмент». Как следствие, монолитный дом всегда будет дороже объекта, построенного с применением промышленных технологий. Потребительские характеристики, такие как звуко- и теплоизоляционные свойства, по сравнению с монолитным строением могут быть существенно выше. Дело в том, что монолит – самая простая технология. Она не требует высокой квалификации при монтаже, не подразумевает наличие производства. Именно поэтому она и была взята на вооружение на заре постперестроечного строительного бума. Со временем начали проявляться и осознаваться крупные недостатки монолитной технологии. А именно отсутствие должного контроля качества монтажа (да и сырья), сезонность работ, низкая квалификация рабочих и, как следствие, зачастую неудовлетворительное качество конечного продукта. В свою очередь, панельная технология в состоянии выйти за пределы эконом-класса, особенно в сочетании с уже широко применяемыми комбинированными технологиями: каркасно-монолитной, каркасно-кирпичной, монолитно-панельной. Многое зависит только от готовности наших производителей.
Несколько месяцев назад Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев заявил о необходимости типизации объектов строительства. Речь не о том, что все дома будут «под одну гребенку» как при Хрущёве, считает генеральный директор СК «ЛенРусСтрой» Леонид Кваснюк. Это означает необходимость повышения скорости строительства за счет унификации производственных процессов. Быстрее всего можно строить жилье, имея домостроительные комбинаты.
«У нас тоже есть ДСК. Сейчас мы устанавливаем на производстве новую линию, позволяющую отлить панель любого размера и даже большепролетные перекрытия. Кроме того, ДСК очень «вписывается» в новые схемы финансирования строительства. В целом, я далек от мысли о том, что монолитное или кирпичное домостроение – это плохо. Мы на своих объектах также используем и монолит, и кирпич. И даже совмещаем панель с монолитом: чтобы увеличить высоту потолка, сделать более оригинальные планировки. Как показывает практика, панель с монолитом вполне совместима! И при этом остается высокая скорость строительства. Для примера: панельный дом мы строим за 10 месяцев; на такой же по размерам монолитный требуется уже 18 месяцев, а на кирпичный – порядка трех лет и более. Это данные из нашей практики», – добавляет Леонид Кваснюк.
Важные составляющие
Сергей Терехов, директор по продажам компании H+H (в настоящее время входит в «Группу ЛСР»), отмечает: говоря о перспективах и трендах, не стоит забывать и о других строительных материалах. По его словам, сегодня практически каждый второй объект в Петербурге и Ленинградской области строится с применением газобетона. Доля таких объектов выросла с 45% почти до 50%. Площадь первичного рынка жилищного строительства, где при выполнении ограждающих конструкций в качестве одного из основных материалов используется газобетон, в Петербурге и Ленобласти составляет 5,7 млн кв. м. Этот показатель является максимальным за последние годы.
«Рост популярности газобетона закономерен. Этот материал ценится за удобство, доступность, скорость строительства, экологичность, надежность, долговечность и за энергосберегающие свойства. Рост коммунальных тарифов на отопление заставляет потребителей пересматривать типы строительных материалов, применяемых для возведения внешнего контура дома. Востребованы стеновые материалы, которые выполняют сразу две функции: несущую и теплоизолирующую. По нашим оценкам, в ближайшие 3–5 лет тренд использования газобетона именно как энергоэффективного материала будет только возрастать», – резюмирует Сергей Терехов.
Мнение
Леонид Кваснюк, генеральный директор СК «ЛенРусСтрой»:
– Панельные дома вполне могут быть бизнес-класса – достаточно посмотреть на ЖК Skandi Klubb на Петроградской стороне. Конечно, отличия в архитектуре в зависимости от типа домостроения есть. Если вы хотите сделать что-то вроде Исаакиевского собора, из панели здание такой причудливой формы не построишь. Но украсить панель так, чтобы дом приобрел благородный облик с отсылкой к классическим традициям или, напротив, благородному хайтеку – очень даже возможно.
В условиях удаленного доступа
Быстровозводимые модульные объекты все активнее применяются на удаленных от человеческой цивилизации территориях – как для временного, так и постоянного пребывания.
Модульное строительство в России развивается. Быстровозводимые сборные конструкции все чаще используют в труднодоступной и климатически сложной местности. Причем как для временного, так и постоянного пребывания. Модульные здания создаются максимально функциональными, имеют множество различных вариаций. Стоимость их доставки и монтаж обходятся существенно дешевле, чем строительство самых простых капитальных объектов.
Конец бытовкам
По словам генерального директора компании «Элмако» Виталия Савчина, в настоящее время модульные здания активно используются в удаленной от цивилизации местности, в том числе на Крайнем Севере или в бескрайней тайге. Нередко такие объекты задействованы как штаб стройки и общежития для рабочих при прокладке трубопроводов, возведении портов, СПГ-заводов и т. п. Преимущество модульных конструкций в том, что они быстро собираются на месте с минимальной доработкой. В отличие от бытовок-вагончиков, которые ранее использовались на удаленных территориях, модульные здания более комфортны для работы и могут быть собраны в единое пространство, без необходимости выходить на улицу. В таком объекте могут располагаться, кроме офиса и общежития, также столовая, медпункт и т. д. Еще эти конструкции очень быстро можно перебазировать, если строительство передвигается на новую территорию.
«Один из наших модульных объектов был размещен в пос. Териберка в Мурманской области для проживания и работы сотрудников, участвующих в подготовке проекта освоения Штокмановского газового месторождения. Многофункциональный модульный комплекс был создан в особом северном исполнении: с увеличенной толщиной теплоизоляционного материала, двойными стеклопакетами окон и дополнительной защитой кровли от ветровых и снеговых нагрузок. По заказу нашего клиента здание было полностью укомплектовано всей необходимой мебелью и спальными принадлежностями для комфортного проживания и эффективной работы сотрудников, участвующих в исследовательском проекте в Териберке. Срок производства и монтажа объекта составил 65 календарных дней», – отметил Виталий Савчин.
При поддержке государства
Модульные конструкции на удаленных территориях сейчас применяются и как постоянные объекты для работы и проживания, тем более что срок эксплуатации таких зданий достигает 30 лет. Сами технологии производства модулей совершенствуются, в том числе за счет отечественных разработок.
В настоящее время в рамках национального проекта «Жилье и городская среда» есть подпрограммы, направленные на развитие поселений Крайнего Севера. Выполнить поставленные федеральным центром задачи по обустройству данных территорий, считают эксперты, можно с помощью строительства малоэтажных модульных зданий.
Заместитель директора по развитию компании «Стандарт-М» Игорь Лахнин напоминает, что типовое капитальное строительство в зоне вечной мерзлоты невозможно. Даже небольшие объекты приходится возводить на сваях или специальном фундаменте, что очень дорого и сложно.
«Поэтому современное технологичное модульное строительство идеально подходит для такой географической широты. В странах Скандинавии его активно применяют с конца прошлого века. Технология уже показала свою эффективность. Некоторые северные поселки в России, в первую очередь имеющие свой неплохой газовый или нефтяной бюджет, уже переходят на модульное строительство. В блочных зданиях открываются ФАП (фельдшерско-акушерские пункты), административные, образовательные учреждения и клубы. Также модульные объекты начинают использовать как жилые дома, но пока относительно нечасто. Конечно же, на Севере есть и очень бедные, депрессивные поселения. Полагаю, что в них строительство модульных зданий должно проходить за счет регионального или федерального бюджета или в формате софинансирования. Это не так и дорого. Зато новое жилье и социальная инфраструктура могут вдохнуть жизнь в данные поселения», – считает Игорь Лахнин.
Стоит отметить, что быстровозводимые модульные конструкции уже задействует Министерство обороны РФ. С 2014 года ведомство начало использовать их как полевые госпитали. Таким образом, военные решили отказаться от уже устаревших медицинских палаток. Также сообщалось, что в 2016 году Минобороны установило блочно-модульные здания на одном из крупнейших военных полигонов страны – Кадамовском, который расположен в Ростовской области. Их демонстрировали и главе ведомства Сергею Шойгу, и Президенту РФ Владимиру Путину. Эти модульные объекты были возведены за месяц. Военные оснастили их различными технологичными «фишками», в том числе автономными энергосистемами, которые не только автоматически поддерживают в помещениях оптимальный температурный режим, но и значительно экономят средства на отопление.