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.
Занижая расценки
Из-за падения строительной активности на рынке топографических услуг существенно выросла конкуренция и усилился ценовой демпинг.
В настоящее время в Санкт-Петербурге и Ленобласти работает около сотни инженерно-изыскательских организаций. В частности, они предоставляют услуги топографической съемки местности, на которой впоследствии будут возведены здания, дороги или коммуникации. Стоимость съемки зависит от характеристик участка и конкретного объекта. При этом игроки рынка отмечают, что цены на топографические работы у некоторых организаций существенно занижены, а предоставляемые услуги не всегда качественны.
Реалии рынка
По словам главного инженера ООО «Изыскатель» Кирилла Черняка, в настоящее время самой актуальной проблемой для изыскателей является уменьшение объемов строительства и, как следствие, сжатие рынка геодезических и топографических работ. Также наблюдается массовый переход геодезистов из изыскательских организаций в строительные компании, связанный с уровнем заработной платы. «Кроме того, существует огромное количество фирм-однодневок, представленных двумя-тремя специалистами и оказывающих значительное ценовое давление на рынок в сторону снижения стоимости работ. В результате этого у многих серьезных изыскательских организаций значительно снижаются доходы, и по этой причине рост зарплат сотрудников становится невозможным. С другой стороны, в последнее время наблюдается демпинг и со стороны особо крупных компаний. Таким образом они пытаются задавить конкурентов и захватить рынок. В данном случае нужен жесткий контроль со стороны ФАС», – считает он.
Кирилл Черняк отмечает, что ценовой демпинг, снижение уровня оплаты труда специалистов и, как следствие, потери в качестве работ – характерны не только для геодезии, но и для всей строительной отрасли в целом. По его словам, для исправления сложившейся ситуации необходимо усилить контроль качества работ на всех этапах, повысить ответственность компаний-застройщиков, ввести минимальный почасовой уровень оплаты труда по специальностям и категориям. Также важно улучшить доступ к госзакупкам для небольших компаний, отрегулировать действующую нормативную базу и т. д.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев также считает, что специфика этого сегмента петербургского рынка на данный момент выражается в большом количестве изыскательских организаций в городе и небольшой цене выполнения работ. «Тем не менее, проблема компаний-однодневок не стоит остро, так как для выполнения изысканий, во-первых, требуются допуски СРО, а во-вторых, наша ниша является крайне консервативной – и заказчики привыкают работать «вдолгую» со своими постоянными подрядчиками. Конечно, появляются новые компании, которые пытаются занять свое место на рынке, но получить большой заказ сразу у них не получится», – полагает эксперт.
Попали в сети
По мнению игроков рынка, кроме высокой конкуренции и демпинга, в отрасли геодезии и топографии существуют и специфичные проблемы. Причем некоторые из них касаются прежде всего именно Петербурга.
Начальник отдела топографических работ ОАО «Трест ГРИИ» Ольга Детковская рассказывает, что в настоящее время в городе нет единого банка данных исполнительных чертежей на вновь прокладываемые и уже имеющиеся сети. «Каждая эксплуатирующая организация создает свой банк и ограничивает к нему доступ изыскателей. Также она устанавливает свои монопольные расценки на использование чертежей, сверку сетей, сроки проведения сверки. Справочник базовых цен, на который ориентируются специалисты, не предусматривает такие затраты при производстве инженерно-геодезических изысканий. В настоящее время застройщики стараются избежать заключения договора с изыскательскими организациями на выполнение исполнительной топографической съемки, так как нет четкого требования ГАТИ и ГАСН на законодательном уровне производить такие работы. Вследствие всех вышеперечисленных проблем качество инженерно-геодезических изысканий низкое, средние рыночные цены не покрывают затрат на себестоимость работ», – объясняет специалист.
Сергей Лазарев добавляет, что, если говорить о Петербурге, наиболее актуальная проблема сегодня в топографии – это необходимость согласования сетей в эксплуатирующих организациях. «Оно может растягиваться на срок до двух месяцев, что неприемлемо для наших заказчиков. Не очень понятно, почему Петербург отстает от Москвы почти на десятилетие в этом направлении. В Москве данная проблема решена давно – и согласования сетей проводятся по принципу "единого окна"», – подчеркивает он.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Для улучшения ситуации на рынке изыскательских услуг необходимо организовать на уровне города (профильного вице-губернатора) нормативную базу для создания «единого окна» согласования сетей, например, на базе ГГО КГА СПб. Также следует сформировать нормативную базу для организации фонда архивных данных на территории Петербурга (на данный момент вообще не существует юридической базы, на основании которой изыскатели обязаны сдавать архивы в город), с одновременной качественной проработкой сервисов электронного документооборота, проверки материалов изыскателей и т. д. Это поможет увеличить скорость выполнения изысканий минимум в два раза. Кроме того, важно ужесточить проверки СРО для изыскательских компаний, вплоть до возврата к лицензированию.
BIM получает законодательную основу
BIM в России переходит из разряда мифов и фантазий в реальность. В июне Росстандарт утвердил первые пять ГОСТов, которые вскоре станут обязательными к исполнению. А законотворцы ввели понятие BIM в федеральное законодательство.
Начало положено. Остается продумать схему работы BIM на рынке проектирования, строительства, реконструкции и сноса. Этому и была посвящена работа круглого стола в Российском союзе промышленников и предпринимателей.
BIM в законе
Теперь BIM в России существует официально. «Легализующий» термин Федеральный закон № 151-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон "Об участии в долевом строительстве… "» опубликован в «Российской газете» 1 июля. По сути, в документе нет деталей – закон лишь вводит понятие информационного моделирования, классификатора строительной информации и обозначает возможность работы в информационной модели на каждом этапе жизненного цикла объекта. Аналогичные нормы сейчас вносятся и в Градостроительный кодекс РФ.
«Как и обещали, мы двигаемся максимально консервативно, – подчеркнул в ходе круглого стола замглавы Минстроя РФ Дмитрий Волков. – Мы не пытаемся изменениями в Градкодекс создать некую систему регулирования. Минстрой понимает, что на рынке работают компании с разным уровнем «цифровой» зрелости. Никто не говорит, что мы сейчас запремся в глубоком бункере, выдадим свой BIM, а потом его всем навяжем. Идея открытого обсуждения как раз в том, чтобы выстроить работу так, чтобы никому не сломать бизнес: ни Правительству Москвы, ни «Росатому», ни «РЖД», ни другим российским компаниям».
Что есть BIM
Законодатели определили, что информационная модель – это совокупность взаимосвязанных сведений, документов и материалов об объекте капитального строительства, формируемых в электронном виде.
Определен и центр юридической и финансовой ответственности. В Градкодексе вскоре появится отдельная статья об информационном моделировании. «Ключевой важный момент: обеспечивает формирование и ведение информационной модели лицо, обеспечивающее или осуществляющее подготовку обоснования инвестиций, или лицо, ответственное за эксплуатацию объекта капитального строительства. Обращаю ваше внимание на то, что здесь нет ни слова о том, что это государственное учреждение», – подчеркнул директор Департамента IT BIM-Ассоциации Иван Штаер.
Чуть позже выйдет постановление Правительства РФ, которое определит, для каких объектов и на каких этапах жизненного цикла информационное моделирование будет обязательным.
Речь может идти о конкретном земельном участке (уже застроенном или только подлежащем застройке), или необходимость BIM-моделирования будет обязательна для объектов, стоимость которых выше определенной суммы, как это делают за рубежом.
Программный вопрос
В связи с этим вопрос о лицензиях на программное обеспечение звучит остро. «Закон вводит обязательное применение BIM-модели на определенных этапах, которые будут установлены (пока не установлены; в определенных случаях, возможно, будут стоимостные ограничения), требует применения на этапе экспертизы и стройнадзора. Нужно будет передавать BIM-модель между этапами жизненного цикла, когда появляются разные владельцы. Мы же не должны их обязывать сесть на одно программное обеспечение и всю жизнь работать на нем?» – указывает вице-президент BIM-Ассоциации Сергей Пугачёв, добавляя, что принцип передачи в открытом формате должен стать основополагающим, чтобы никто не попал в ловушку и зависимость от производителей программного обеспечения.
Действительно, сегодня на рынке несколько сотен разработчиков ПО для BIM-моделирования. И получается, что органы экспертизы, строительного контроля и надзора должны купить около 200 лицензий на все программы, потому что прислать проект могут в любом формате. Это же касается всех, кто примет спроектированную BIM-модель в будущем.
«Открытые форматы – это, конечно, основа. Но для большинства случаев нет альтернативы, – подчеркнул Дмитрий Волков. – Мы сознательно пошли по пути, где нет ни одного запрета. Можно всё. И мы будем идти по этому пути до той поры, пока не упремся в развилки, которые будем очень долго обсуждать. Потому что легко сделать выбор, который только кажется правильным. А потом окажется, что ложе прокрустово – не влезли, давайте будем переделывать быстренько Градкодекс! И в этом смысле очень хорошие вопросы задаете, давайте их обсуждать».
Принцип открытых форматов подразумевает, что участники рынка должны передавать модель в таком формате, применение которого позволяет использовать информационную модель в любом имеющемся программном обеспечении без необходимости закупать лицензии на новое ПО. На сегодняшний день единственный в мире открытый, непроприетарный (не зависимый от конкретного производителя) и стандартизированный формат представления информационной модели при передаче между информационными средами, системами и между этапами жизненного цикла установлен стандартом IFC (Industry Foundation Classes – Отраслевые базовые классы), разработанном компанией buildingSMART Int. и принятом в качестве международного стандарта ISO 16739-1:2018. Этот стандарт был принят Росстандартом в июне 2019 года в качестве национального стандарта РФ ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 (Приказ Росстандарта № 278-ст от 05.06.2019) с датой введения в действие 1 сентября 2019 года.
Ориентир на отечественного производителя
Параллельно российские IT-разработчики по заказу Минстроя сейчас работают над программами, в которых можно полностью сформировать BIM-модель для социального объекта или объекта гражданского строительства. «Я уверен, что этот подвиг мы вместе с отечественными разработчиками программного обеспечения в ближайшее время совершим, – заявил Дмитрий Волков. – Дальше будем думать, какие тонкие инструменты применить, чтобы не сломать конкурентную историю о свободный формат и одновременно – поддержать наших отечественных производителей». При этом поддержка должна коснуться не только отечественных программистов, но и отечественных производителей стройматериалов. Как сказал Дмитрий Медведев, Минстрой не допустит, чтобы проектировщики могли заложить в BIM-модель только материалы зарубежных производителей.
BIM в нацстандартах
В июне Росстандарт утвердил 5 стандартов в области информационного моделирования, еще 2 стандарта сейчас находятся на стадии утверждения. «Стандарты, конечно, не Градкодекс. Они имеют статус рекомендательных документов добровольного применения. Но мы с вами понимаем, что как только дело дойдет до экспертизы, на практике это будет не так – фактически они начнут приобретать обязательную основу, – отметил Дмитрий Волков, добавив, что именно детальные обсуждения с профессиональным сообществом позволят избежать в будущем ситуаций, когда нормы начнут противоречить друг другу. – И здесь нужно поискать какую-то логику – с тем, чтобы не запутаться в собственном стандартотворчестве».
Стандарты, разрабатываемые ПТК 705, направлены, в первую очередь, на внедрение концепции ОpenBIM и представление цифровой модели в открытом, не зависимом от производителей ПО формате.
В ходе выступлений участников заседания в целом были поддержаны, в том числе представителями Минстроя России и РАН, предложения по применению открытых непроприетарных стандартов (концепция ОpenBIM) при внедрении технологии информационного моделирования.
Минстрой и BIM-Ассоциация ждут предложений
Пока законотворцы ждут обратной связи со стороны экспертного сообщества. «Я искренне хочу, чтобы при помощи экспертного сообщества, экспертизы и РСПП мы сделали карту, где всем было бы понятно, какие стандарты должны быть, сколько их должно быть, почему их сделали такими и на каких принципах они основаны. И постараться в эти стандарты на первом этапе не писать лишнего, то есть не пытаться стандартами создать пространство в тех местах, где мы еще не знаем, каким оно сформируется на практике», – говорит Дмитрий Волков.
Участники круглого стола с этим согласились. Сегодня в России реализуется несколько пилотных проектов, на которых отрабатывается информационное моделирование. Анализ этого опыта позволит понять, требуются ли на рынке дополнительные посредники, которые будут отвечать за передачу и сохранность BIM-модели. Также на обсуждении остаются вопросы авторского права BIM-модели объекта. Все предложения и замечания просят отправлять в Минстрой или BIM-Ассоциацию.
«Все принятые законы, все принятые стандарты – это результат вашей работы. Мы как ассоциация ведем себя как статистики – мы аккумулируем мнения профессионалов», – обратила внимание присутствующих президент BIM-Ассоциации Александра Никульцева.
Кстати
Правительство Москвы уже разработало собственные регламенты информационного моделирования. Минстрой не исключает, что именно на столичные наработки будут опираться при создании федеральных регламентов и подзаконных актов в области применения информационного моделирования.
В качестве формата представления информационной модели документом Правительства Москвы установлен формат IFC не ниже версии 4. Данное требование соответствует положениям ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018.