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.
Создатели «М1-Арена» - об уникальных решениях проекта
Искусство выбора подрядчиков обеспечивает важное конкурентное преимущество.
Это позволяет реализовывать проекты своевременно, в рамках установленного бюджета и с необходимым качеством.
Валерий Ждахин, директор ООО «Элеваторс Рус»:
– Наша компания предлагает клиентам широкий ассортимент высококачественных пассажирских и грузовых лифтов производства российских и зарубежных предприятий, различной грузоподъемности, для промышленных, административных и жилых многоэтажных объектов. Среди наших поставщиков такие предприятия, как SRH, OTIS, KONE, Schindler, ThyssenKrupp, Kleemann, Vigor и др. Elevators Rus осуществляет поставки и монтаж лифтового оборудования различных категорий – от эконом-класса до люксового сегмента, а также эскалаторов, травелаторов, грузовых подъемников и автолифтов. География нашей работы не ограничивается Санкт-Петербургом. Объекты компании есть в Москве и Подмосковье, Ленинградской, Мурманской, Владимирской областях, Карелии, Удмуртии и других регионах.
Среди наших проектов есть и достаточно уникальные. Так, многофункциональный спортивно-концертный комплекс «М-1 Арена», возведенный в Северной столице, стал для нас достаточно сложным и интересным объектом. Специфика была связана в значительной степени с конфигурацией лифтовых шахт, которая потребовала проведения дополнительных работ. На этот комплекс нами была осуществлена поставка нескольких единиц различной техники. Это два пассажирских лифта SRH (совместное германо-китайское предприятие, одно из крупнейших в мире; Elevators Rus является его официальным диллером в Петербурге). Также мы установили в «М-1 Арене» две гидравлические подъемные платформы – 5-тонную и «тонник». Кроме того, мы поставили грузовой лифт германского производства грузоподъемностью 1 т. В настоящее время заканчиваем монтировать панорамный лифт снаружи здания. Все виды работ были выполнены Elevators Rus в соответствии с пожеланиями заказчика – в самые сжатые сроки, чтобы можно было начать эксплуатацию объекта без задержек.
Это не единственный уникальный проект, который мы реализовали. Достаточно часто приходится решать небанальные задачи, особенно в исторических зданиях. Например, для находящегося в центре Петербурга отеля «Гутенберг», который расположен в доме 1811 года постройки, где, естественно, не предполагалось никаких лифтов, и «приткнуть» их там просто некуда. Многие отступились от этой задачи, но мы сумели ее решить, заказав на заводе в Греции особый лифт. Мы считаем, что безвыходных ситуаций не бывает и всегда можно найти интересный вариант.
Вячеслав Ганцев, продакт-менеджер компании SP Glass:
– Поддержание комфорта в помещении, в котором люди занимаются спортом, то есть испытывают высокие физические нагрузки, – это особенно сложная задача. При строительстве здания важно учитывать множество факторов, включая остекление, которое должно быть крайне энергоэффективным и зимой, и летом. При выборе стекла учитывали несколько основных моментов: обеспечение наибольшего сопротивления теплопередаче, снижение нагрузки на кондиционеры в летнее время, гармоничное сочетание цвета стекла с облицовкой фасада здания.
При остеклении МФК «М-1 Арена» использовали стекло Pilkington Suncool 40/22 Pro T общей площадью около 3 тыс. кв. м. Оно является прекрасным решением для тех случаев, когда требуются высокое светопропускание, максимальная нейтральность при взгляде изнутри и отличная защита от солнечного излучения.
Существует мнение, что в нашем не избалованном солнцем регионе совершенно необязательно требовать от остекления повышенной защиты от солнца. На самом деле, если стеклянный фасад занимает практически всю внешнюю площадь здания, то поддержание комфорта внутри здания летом – очень сложный вопрос. Расходы на охлаждение помещения часто в два или три раза выше, чем на его нагрев. При крайне высокой стоимости мощных установок кондиционирования вопрос становится архиважным.
Установка мокапов свидетельствует о грамотном подходе архитектора к проекту. Визуальная оценка необходима, чтобы удостовериться, что выбранные материалы действительно сочетаются друг с другом. К тому же оттенок стекла проявляется по-разному в зависимости от времени года, суток, погоды. Для данного объекта мы подобрали стекло элегантного серо-синего оттенка.
Михаил Копков, генеральный директор ООО «ЯРРА Проект»:
– Генеральным проектировщиком многофункционального комплекса Академии боевых искусств «Арена М-1» на Приморском проспекте выступила проектная организации ООО «ЯРРА Проект», которая входит в группу компаний «РосСтройИнвест».
Для проектирования такого уникального сооружения потребовалась разработка специальных технических условий с утверждением в Минстрое и прохождением экспертизы.
ООО «ЯРРА Проект» выполнило уникальный проект многофункционального спортивного комплекса. Уникальность его заключается в конструкции купола из деревоклееных балок с пролетом 60 м.
Все разделы проектной документации, в том числе основные архитектурно-планировочные и конструктивные решения, были выполнены генеральным проектировщиком.
Большое внимание при проектировании данного комплекса уделялось энергоэффективности, для чего в проект закладывались самые прогрессивные решения, оборудование и материалы.
Создание яркого архитектурного образа, соответствующего назначению здания и местоположению объекта, – было задачей авторов проекта. Архитектурно-планировочное решение продиктовано конфигурацией участка. Здание – овальной формы, с выделенным объемом купола и пластичными декоративными элементами. Главный вход расположен со стороны Приморского проспекта. Подходы и подъезды предусматриваются со всех сторон здания. По периметру здания предусмотрен проезд пожарных машин. Весь участок расположен в водоохранной зоне. Проектом предусмотрено оборудование спорткомплекса сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды.
Объемно-пространственное и архитектурно-художественное решение здания разработано с учетом условий инсоляции, освещенности и пожарных требований. Решение фасадов определено объемно-пространственным решением.
Отделка фасадов выполнена из алюминиевых композитных панелей AlucobondA2, по системе вентилируемого фасада. Светопрозрачные конструкции выполнены из полуструктурной алюминиевой витражной системы фасадного остекления с заполнением двухкамерными стеклопакетами.
Спортивный комплекс представляет собой арену под куполом овальной формы 70 на 50 м, со вспомогательными помещениями и административной частью.
На первом этаже основной части здания располагается входная группа помещений, включающая входной вестибюль, вестибюль для зрителей и спортсменов, кассы, фойе, гардеробы, санитарные узлы для посетителей и необходимые подсобные и административные помещения, буфеты и рестораны.
На втором этаже расположены вестибюли зрительного зала, двухсветное помещение арены, помещения для учебно-тренировочных занятий.
Арена оборудована стационарными трибунами на 1000 зрителей.
Николай Галота, директор по продажам фабрики театральных кресел «Еврозал»:
– Фабрика театральных кресел «Еврозал» – это современное производство общественной мебели, занимающее главные позиции на рынке театральных кресел России.
По заказу Академии боевых искусств и компании M-1 Global фабрикой была изготовлена и установлена тысяча кресел для зрителей «М-1 Арены».
Пожеланием заказчика была схожесть кресел с креслами, установленными на Второй сцене Мариинского театра.
Техническое оснащение производства и опыт позволяют нам изготовлять мебель любой сложности и наивысшего качества.
Фабрикой «Еврозал» были произведены кресла, максимально удовлетворяющие пожеланиям заказчика, аналогичные установленным в Мариинском театре, но адаптированные к функциональным особенностям «М-1 Арены». Кресла отвечают всем современным требованиям и подходят для проведения мероприятий любого уровня.
Фабрика театральных кресел «Еврозал» – первый отечественный производитель театральной и киноконцертной мебели европейского уровня, известный как на территории России, так и за ее пределами.
Купол как инновация
Одним из несомненно уникальных элементов «М-1 Арены» стал купол, выполненный из большепролетных клееных деревянных конструкций в сочетании с металлическими элементами. Их производство осуществила корпорация «Русь».
Слово «уникальный» применительно к куполу использовано не случайно. Деревянные конструкции такого масштаба – редкость не только в российской, но и в мировой практике. Весной 2019 года с этим проектом корпорация «Русь» стала победителем в номинации «Технологичность и качество» отраслевой экспертной премии в области деревянного строительства PROWOOD, которую организует Ассоциация Деревянного Домостроения.
«Наше участие в проекте «М-1 Арены» неслучайно. Дело в том, что наша компания является одной из немногих в России и единственной в Санкт-Петербурге, производственные мощности которой позволяют выпускать такие сложные и масштабные деревянные элементы», – отмечает руководитель направления большепролетных конструкций корпорации «Русь» Вячеслав Груничев.
По его словам, успешно реализовать столь крупный проект стало возможным только благодаря установленному на заводе самому современному оборудованию: гиперпрессу фирмы Ledinek и пятикоординатному автоматическому портальному центру (а если попросту – огромному многофункциональному станочному комплексу) корпорации CMS Industries. «Только такая техника последнего поколения, работающая на специальных программах, способна обеспечить, во-первых, ювелирную геометрическую точность (погрешность – не более 0,5 мм) каждого элемента, а во-вторых – высокую скорость выполнения работ (как при запрессовке склеиваемых деревянных заготовок, так и при изготовлении самих конструкций). Изготовление деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» общим объемом 440 куб. м заняло у нас всего 4 месяца», – рассказывает эксперт.
С учетом условий транспортировки длинномерных конструкций, балки длиной 28–35 м в соответствии с проектом состояли из двух частей, соединяемых на жесткий стык. Осуществление операции требует идеального сопряжения элементов для обеспечения несущей способности.
В центре купола размещается металлическое кольцо весом 11,5 т. На него опираются балки из большепролетных клееных деревянных конструкций длиной от 25 до 35 м. «Технология сборки предусматривала временную установку опорного кольца на специальной монтажной площадке на высоте проектной отметки (20 м) и монтаж противоположных балок попарно для обеспечения устойчивости конструкции», – говорит Вячеслав Груничев.
Выстроенная таким образом купольная система отличается прочностью, надежностью и высокой несущей способностью. На нее в «М-1 Арене» для трансляции происходящего на сцене крупным планом монтируется медиакуб. В целом несущая способность купола позволяет выдерживать дополнительное вывешивание конструкций весом до 10 т.
Примечательно, что купол получился не только прочным, но и весьма привлекательным с эстетической точки зрения. «На мой взгляд, сложно представить себе материал и по внешнему виду, и даже на ощупь столь же комфортный для человека, как дерево. Его использование при строительстве купола придало арене комплекса совершенно особое очарование. Как мне кажется, и феноменальные акустические свойства объекта своим происхождением обязаны именно дереву. В отличие от бетона, который глушит звук, древесина обеспечивает резонанс, который в сочетании с эллипсообразной формой арены и создал столь «звучащий» зал», – подчеркивает Вячеслав Груничев.
Справка
Общий объем клееных деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» составляет 440 куб. м, из них: гнутоклееные – 258 куб. м, прямолинейные – 182 куб. м. На обшивку конструкции ушло 157,7 куб. м доски. Конструкция включает также металлическое центральное опорное кольцо весом 11,56 т и монтажный металл весом 11,35 т.