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.
Алексей Емельянов: «Востребованность добавок в бетон растет»
Рынок химических добавок в бетон продолжает расти. Такие выводы делает генеральный директор ООО «Полипласт Северо-Запад» Алексей Емельянов. В интервью «Строительному Еженедельнику» он рассказал о текущей деятельности предприятия, входящего в крупный российский химический концерн, и сложившейся ситуации на рынке производства и потребления добавок в бетон.
– Алексей Валерьевич, какие предварительные итоги работы ООО «Полипласт Северо-Запад» за первое полугодие можно подвести?
– В целом итоги можно назвать удовлетворительными. Программу-минимум мы смогли выполнить. В начале I квартала наблюдалась просадка, но она была отыграна во II квартале. На предприятии развиваем новые направления, вошли в ряд крупных федеральных проектов, вырос объем продаж. Поэтому прошедшее полугодие считаю положительным, но нам есть куда еще расти.
– Отражаются ли на рынке добавок в бетон нынешние объемы строительства зданий и сооружений в стране?
– Конечно, да. Производство строительной химии коррелируется под ситуацию в отрасли, в целом же востребованность данной продукции растет. В том числе именно потому, что добавки в бетон помогают повысить эффективность строительства, а именно ускорить сроки возведения объектов, снизить трудозатраты и финансовые расходы при реализации проекта. Согласитесь, это очень важно, когда девелопер пытается оптимизировать весь процесс строительства.
Сами добавки, в зависимости от вида, позволяют улучшить качество бетона, сделать его более прочным, водонепроницаемым, морозоустойчивым и т. д. При этом область применения строительной химии постоянно расширяется. Сейчас данная продукция используется как застройщиками, так и гражданами в индивидуальном строительстве. Понимание важности использования добавок в бетон у большинства потенциальных потребителей уже есть.
– А какие добавки в бетон в настоящее время наиболее востребованы?
– Стабильно работающие универсальные добавки и при этом по более низкой цене. Они сейчас вытесняют из ассортимента другие виды продукции, которые можно отнести к среднему и премиальному сегменту. Такие запросы рынка понятны, все хотят сэкономить. Но иногда целесообразнее использовать не универсальные, а специализированные добавки. Кроме того, не всегда дешевое бывает качественным. Потребитель должен об этом всегда помнить. Тем не менее, добросовестные производители, к которым мы относим и себя, выпускают качественную продукцию и в бюджетном формате.
– Какой объем продукции в настоящее время вы производите?
– Завод «Полипласт Северо-Запад» ежемесячно выпускает около 4 тыс. т продукции по стопроцентному весу. Сюда входят сухие добавки в бетон и в виде раствора, а также другие виды продукции, в том числе сопутствующие к основному. Заказчики, особенно крупные, чаще всего выбирают жидкие добавки. Они более практичны в использовании, транспортировке. Большая часть нашей продукции сейчас идет на экспорт.
– И какова международная география?
– Очень широка. Продукция, в основном нафталинсульфонатная, поставляется в Южную Америку, страны Персидского залива, Юго-Восточную Азию, где наш конкурент Китай. Также сейчас пробуем отправлять на международный рынок поликарбоксилатные добавки. Сейчас нашу продукцию, кроме непосредственно потребителей, закупают и иностранные производители добавок, а затем используют их в выпуске своей продукции. В рамках сотрудничества с каждым контрагентом отправляем на экспорт 100–500 т продукции.
– Чем можно объяснить закупки вашей продукции другими, западными игроками рынка?
– Ну, наверное, экономической конъюнктурой. Многим зарубежным производителям более выгодно приобретать материалы в нашей стране, чем закупать их у себя.
– В целом какова цена добавок бетон по отношению ко всему строительству?
– Очень незначительная. Так же, как по отношению к самому бетону, который в общестроительных работах занимает долю в 10–15%. Проектные, изыскательские работы, установка монолитного каркаса, отделка в совокупности требуют гораздо больших расходов. Тем не менее, повторюсь, использование добавок в бетон позволяет существенно экономить в строительстве, при этом улучшая его качество.
– Высока ли на рынке производителей конкуренция? Встречается ли контрафакт?
– Производителей на российском рынке достаточно много, в том числе из зарубежных стран. Соответственно, и конкуренция очень высока. Компании стараются конкурировать не только в цене, но и в качестве материала, области его применения. По моим наблюдениям, как мелкие, так и крупные игроки рынка могут производить продукцию как высококачественную, так и не очень.
Также, конечно, в нашем сегменте встречается и контрафакт, подделка под известные бренды. Кроме того, есть и так называемые «гаражные» производители, которые мешают ранее приобретенные компоненты чуть ли не в тазике.
Добавлю, что «Полипласт Северо-Запад» старается выстраивать со своими клиентами долгосрочные партнерские отношения. Наши специалисты постоянно информируют потребителей о новых добавках, рассказывают о том, как и где ту или иную добавку наиболее эффективно применять.
– А где и как происходит разработка новых добавок?
– При заводе у нас действует свой научно-технический центр. Он сотрудничает с глобальным НТЦ всего нашего холдинга. Наши специалисты постоянно ведут разработки новых материалов, относящихся как к основам, так и композитам. Регулярно улучшая потребительские свойства нашей продукции, выпуская новую, мы уверены что она будет востребована на рынке.
– Сколько человек работает в настоящее время в ООО «Полипласт Северо-Запад»?
– На нашем заводе в Кингисеппе с учетом торгового подразделения в Петербурге сейчас работает чуть более 200 человек. При существенном росте производства и потребления продукции мы, конечно, готовы будем расширяться, увеличивать свой штат специалистов.
– В преддверии Дня строителя что можете пожелать всем тем, кто имеет отношение к данной отрасли?
– Строительство сопровождало человечество всегда. Издревле профессия строителя была важна, почетна и уважаема. Такой же она осталась. От всей души поздравляю всех людей, имеющих отношение к строительной отрасли, с праздником, желаю хороших строек, заказов, крепкого здоровья и всего самого наилучшего!
На пути к BIM
По мнению экспертов, внедрение технологий информационного моделирования пока тормозят пробелы и коллизии в отраслевом нормативном законодательстве.
В России с 1 июля 2019 года в Градостроительном кодексе закреплено понятие информационного моделирования. Также несколько дней назад Технический комитет по стандартизации при Минстрое РФ принял для внедрения BIM-технологий в отрасль стандарты ТК 465 «Строительство», а проектный технический комитет по стандартизации – ПТК 705 «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости».
Тем не менее, по мнению некоторых экспертов, говорить о том, что в ближайшее время все участники рынка начнут активно использовать в работе информационное моделирование, не стоит. Есть препятствия в виде необходимости бумажного документооборота с органами власти, слабо развита «цифровая культура» в отрасли. Схожие выводы прозвучали и на круглом столе Экспертного клуба Петербурга, который собрал проектировщиков, строителей, представителей отраслевых вузов.
Всё упорядочить
По словам вице-президента Национальной палаты инженеров, директора проекта «А4» Елены Колосовой, информационное моделирование несет колоссальную экономию везде: в проектировании, стройке, эксплуатации зданий. Однако пока есть опасения, что быстрого внедрения не произойдет. Тормозиться процесс будет отсутствием множества подзаконных нормативных документов, несостыковкой новых с уже действующими.
«Чиновники говорят: еще немного, еще чуть-чуть – и BIMу быть. Все в преддверии каких-то перемен. Но понятно, что предварительно необходимо решить множество вопросов, в частности, по требованиям к рабочей и проектной документации, ведь появляется большой электронный информационный массив, с которым, в том числе надзорным органам, как-то надо работать», – отмечает она.
Эксперт добавила, что масштабное внедрение BIM потребует упорядочивания и самой среды информационного моделирования. В настоящее время работы в данном сегменте ведут на разных платформах. При передаче информации с одного продукта на другой нередко возникают потери. Елена Колосова считает, что необходимо внедрять единые стандарты и синхронность IT-приложений без какой либо монополии определенных игроков рынка, занимающихся информационным моделированием.
Образовательный компонент
По мнению директора Инженерно-строительного института Политехнического университета Николая Ватина, не нужно зацикливаться на нормативных документах, они только тормозят процесс развития цифровизации. В большей степени нужно уделить внимание образовательной и кадровой подготовке. «Есть такой миф, что BIM-технологиями сейчас овладевают все. Это далеко не так. Даже в профильных вузах дают только основы, причем только на определенных платформах», – сообщил он.
По словам эксперта, многие недавние студенты профильных вузов имеют слабое представление о BIM. Старшее поколение специалистов его совсем не знает. На образовательных курсах пользуются спросом только знания BIM-технологии нижнего уровня. Этого недостаточно, так как информационное моделирование – коллективная технология. Определенным хорошим набором знаний о системе должны обладать все участники проекта, чтобы получился достойный продукт.
Директор института цифровой экономики СПбГЭУ Денис Горулев считает, что многие проектные, строительные организации экономят на BIM-технологиях, считая, что они несут дополнительные расходы. «Руководители компаний не готовы к переменам. Поэтому важна даже не цифровизация, а трансформация самой идеологии бизнеса. Мы хотим, чтобы нога выросла раньше человека, но так не бывает», – говорит он.
Эксперт подытожил, что глубокое внедрение BIM произойдет только при нормализации состояния строительной отрасли, которое оставляет желать лучшего и зависит от общеэкономического положения в стране.
Коммерческий подход
Эксперты полагают, что внедрение BIM в полном жизненном цикле необходимо начинать не с государственных объектов, строительство которых жестко зарегулировано, а с коммерческих.
По словам генерального директора Rocket Group Бориса Латкина, цифровая стройка – это точный расчет, прогноз, который дает возможность улучшить эффективность строительных работ и сэкономить, уменьшить цену проекта. «Конечно, для Петербурга это особо важно, потому что есть общая программа, которую федеральное правительство поставило перед всеми регионами: к 2024 году увеличить объемы ввода и качество городских объектов. Это колоссальная и фактически невозможная для выполнения за такой срок задача, если мы не используем новые технологии», – подчеркнул он.
Мнение
Павел Мурзакаев, руководитель компании Schneider Electric по работе со стратегическими проектными компаниями гражданского строительства:
– Еще в 2014 году была принята первая «дорожная карта» внедрения BIM в России. В марте 2018 года создан проектный технический комитет по стандартизации «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости», ведется разработка стандартов в области BIM. Это позволяет думать, что использование цифрового моделирования станет обычной практикой уже в ближайшие 10–15 лет. Значит, здания будут строиться быстрее и качественней. Благодаря четко просчитанным сметам и устранению непредвиденных расходов, связанных с неточностями в планировании и проектировании, стоимость строительства уменьшится.
Сейчас BIM активно внедряется на этапах проектирования и строительства. Цифровая модель объекта на ранних этапах проектирования серьезно повышает точность проектирования и бюджетирования – до 90–95%. На этапе строительства применение BIM-технологий сокращает издержки в среднем на 15–30%. Применение BIM-технологий на этапе пусконаладочных работ и эксплуатации инженерного оборудования начинает пользоваться активным спросом среди заказчиков. Ведь именно обслуживание инженерного оборудования составляет основную долю операционных расходов, которые могут превышать капитальные затраты на строительство в три-четыре раза. Подобное применение позволяет значительно ускорить ввод объекта в эксплуатацию и повысить эффективность обслуживания. Существующие примеры подобных зданий экономят в среднем 20% на энергоресурсах за счет синергии систем автоматизации объекта и эксплуатационной цифровой модели.