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.
Как “не прогореть” со складом?
Пожары в секторе складской недвижимости случаются с удручающей частотой: так, 3 августа произошел резонансный пожар на складе Ozon в Подмосковье, 14 августа загорелся склад с растительным маслом в Казани, 15 августа — склад с горючим в Санкт-Петербурге и мебельный склад в Ижевске, и это лишь самые громкие ЧП. Почему горят склады и как сократить масштабы возможных последствий ЧП еще на этапе строительства — разбирались эксперты компании ROCKWOOL Russia, производителя строительных материалов из каменной ваты.
В конце 2021 года склады стали самым растущим сектором коммерческой недвижимости, а в начале 2022 года этот рост продолжился, несмотря на санкции. За первое полугодие в России ввели в эксплуатацию 1 232 тыс. кв. м. складов, что на 79% больше, чем за аналогичный период 2021 года, сообщает консалтинговая компания Knight Frank Russia. На сегодняшний день общий объем складов в России превышает 34 млн кв. м..
«Развитие e-commerce и розничной торговли подтолкнуло рынок складской недвижимости к интенсивному развитию и быстрому возведению новых площадей. На строительство крупного склада «под ключ» сегодня уходит не больше двух лет, но скорость порой плохо сказывается на качестве. Кроме того, компании зачастую стремятся не только ускорить, но и удешевить процесс возведения склада и экономят на материалах с высокой степенью огнестойкости. А это чревато большими рисками. Если элементы конструкции склада не могут сопротивляться огню, пламя будет распространяться по помещениям очень быстро», — отмечает Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL.
Почему горят склады?
По данным ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, пожары в производственных зданиях и на складах чаще всего происходят по причине нарушения правил эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов — в 2021 году с этим было связано 2 460 возгораний на подобных объектах. На втором месте оказалось неосторожное обращение с огнем (734 пожара), на третьем — нарушение правил устройства и эксплуатации печей (570 возгораний).
Пожар на складе — это, как правило, существенный материальный ущерб, а зачастую и человеческие жертвы. Что необходимо учитывать при строительстве склада, чтобы минимизировать последствия возможного возгорания и выиграть время на эвакуацию людей? В зависимости от типа склада (открытый или закрытый), а также от его специализации (то есть, характера имущества, которое планируется хранить), правила могут отличаться, однако есть принципы, которые необходимо соблюдать при строительстве любой складской недвижимости.
Огнестойкость здания
Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций. Этот параметр говорит о том, как долго постройка может противостоять пожару и удерживать распространение огня. Ключевой фактор здесь — это температура, при которой строительные материалы воспламеняются. Так, очень низкой огнестойкостью отличается дерево: оно загорается уже при 150 °С. И наоборот — высокой устойчивостью к огню обладает красный глиняный кирпич, он не горит и может выдерживать температуру до 900 °C до пяти часов.
Также с точки зрения огнестойкости часто допускаются ошибки при тепло- и звукоизоляции складского комплекса. В этой категории существует множество строительных материалов, которые легко воспламеняются под воздействием высоких температур. Например, полимерные утеплители с большим количеством антипиренов при пожаре разрушаются и выделяют горючие газы с ядовитыми продуктами горения. Кроме того, в зависимости от сложности пожара и длительности теплового воздействия даже слабогорючие материалы могут утратить свои свойства. Например, PIR-панели: формально их относят к слабогорючим, но они выдерживают температуру лишь до 140-150°С, тогда как при пожаре температура внутри помещения достигает 800-900 °C.
Чтобы обезопасить склад от быстрого распространения огня при его возникновении, для изоляции необходимо использовать огнестойкие материалы. В частности, ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ рекомендуют применять минеральную вату. Допускается использование решений только из минераловатных плит либо комбинированных вариантов (пенополистирольные плиты с подложкой из каменной ваты).
«Каменная вата является не только негорючим, но и огнезащитным материалом. Например, испытания показали, что минеральные волокна жёстких гидрофобизированных плит FT BARRIER D выдерживают температуру более 1000°C и выступают в качестве барьера, буквально блокируя огонь в одном помещении. Задерживая распространение пламени, этот материал дает дополнительное время для спасения людей и имущества. Огнестойкость каменной ваты не утрачивается даже спустя годы использования. Кроме того, этот материал экологичен и в случае пожара не выделяет жара, дыма или горящих капель. Эта особенность снижает вероятность отравления людей токсичными продуктами горения», — рассказывает Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL.
Планирование склада
Разделение на зоны, определение мест для стеллажей, выбор корректных расстояний между объектами и ширина проходов — все элементы планировки помещений склада играют роль с точки зрения пожароопасности.
Ключевое правило касается установки стеллажей. Минимальное расстояние между стеллажом и стеной, колонной, а также приборами отопления должно быть не менее 70 см, между стеллажом и перекрытием (фермой или стропилами), а также осветительным прибором — 50 см. В складских помещениях шириной до 30 метров и площадью до 700 кв. м. напротив эвакуационных выходов и дверных проемов должен быть проход шириной не менее 1,5 метра. Если площадь больше 700 кв. м., необходим такой же проход и вдоль помещения склада.
В отдельных случаях расстояния между стеллажами определяются соответствующими технологическими инструкциями. Например, на складе для хранения автошин продольный проход должен быть не менее 1,2 метра шириной, а поперечные проходы напротив дверей — не менее 4,5 м. На складах для хранения хлопка-волокна, шерсти, брезента или мешков все проходы должны иметь ширину не менее 2 метров.
Еще одно важное правило, связанное с зонированием склада, касается разметки. На полу четкими линиями должны быть отмечены места для складирования с учетом продольных и поперечных проходов, эвакуационных выходов и доступа к средствам пожаротушения.
Что обязательно должно быть на каждом складе:
- система пожаротушения и датчики, реагирующие на дым, открытое пламя (актуально для хранилищ горюче-смазочных материалов) или на резкий подъем температуры;
- сигнальная кнопка для оповещения о ЧП;
- средства пожаротушения, пожарный водопровод или щиты;
- аварийное освещение;
- рубильник для экстренного обесточивания;
- система навигации, указывающая путь эвакуации из здания;
- пути эвакуации, облицованные минеральной ватой.
Человеческий фактор
Безусловно, помимо технической защиты склада от последствий возможного возгорания, необходимо прорабатывать и человеческий фактор. Повесить на стену огнетушитель и план эвакуации недостаточно. Согласно законодательству РФ, на любом предприятии должна быть утверждена инструкция о мерах пожарной безопасности, и склад здесь — не исключение.
Чтобы избежать катастрофических последствий, как минимум раз в полгода необходимо проводить инструктаж по обеспечению пожаробезопасности объекта. Новичков можно допускать к работе исключительно после прохождения обучения мерам пожарной безопасности.
Что входит в такой инструктаж?
Во-первых, необходимо прописать правила поведения: сотрудники должны четко понимать, как вести себя на рабочем месте, чтобы не спровоцировать возгорание. Это касается не только курения, но и, например, использования электроприборов. Человек сталкивается с ними каждый день и в каком-то смысле теряет бдительность, поэтому правилам пожарной безопасности при эксплуатации бытовых электроприборoв стоит уделить особое внимание. Это может быть не только проверка знаний, но и специальные наглядные памятки в местах общего пользования.
Во-вторых, в рамках инструктажа необходимо разъяснять сотрудникам их действия при возникновении пожара. Сюда входит и знание плана эвакуации, и вызов пожарных, и умение пользоваться огнетушителем. Быстрая реакция работников склада на мелкое возгорание может спасти не одну жизнь и предотвратить многомиллионный ущерб.
Помимо сугубо практического смысла, противопожарный инструктаж имеет и психологическое значение. Четкий и понятный алгоритм действий на случай пожара позволяет избежать паники среди персонала, а значит — и снизить риски возникновения жертв.
Полной гарантии защиты от огня не может дать никто, однако сократить возможный ущерб от пожара реально. Для этого важно детально просчитывать все возможные риски и не экономить на качестве строительных материалов, а также не допускать халатного отношения к требованиям пожарной безопасности. Ведь последствия могут оказаться куда дороже.
Какая крыша не боится пожара?
Кровельным системам на основе компонентов ROCKROOF и других решений из натуральной каменной ваты ROCKWOOL присвоен наивысший класс пожарной безопасности К0 и пределы огнестойкости от RE15 до RE90. Исследование провели специалисты ВНИИПО МЧС РФ, они подтвердили, что использование таких материалов допустимо на крышах любой площади и без применения дополнительных противопожарных рассечек.
«Современная кровля – это сложная многослойная конструкция, от надежности которой зависит долговечность и сохранность всего сооружения. Заключение ВНИИПО МЧС РФ, которое получила наша продукция, несет практическую пользу для архитекторов и проектировщиков, поскольку упрощает выбор подходящего кровельного решения и ускоряет процесс согласования пожаробезопасности конструкции. Материалы ROCKWOOL официально рекомендованы для использования в зданиях различного функционального назначения», – подчеркнул Григорий Громаков, менеджер по развитию направления «Плоские Кровли» ROCKWOOL Russia.
Согласно статистике, в 70% случаев при пожарах в зданиях происходит возгорание крыши. Из-за применения в устройстве кровли непроверенных материалов, которые легко воспламеняются, при пожаре огонь распространяется стремительно, а его тушение осложняется значительной площадью горения и высокими рисками обрушения здания. Именно поэтому при строительстве так важно обращать внимание на пожаробезопасность используемых материалов.
Классификация строительных конструкций по пожарной опасности четко обозначена «Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности» (федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ). Согласно этому документу, все конструкции делятся на четыре класса: К0 (непожароопасные), К1 (малопожароопасные), К2 (умереннопожароопасные) и К3 (пожароопасные). Конструкции класса К0, который был присвоен и решениям ROCKWOOL, считаются самыми надежными с точки зрения противостояния огню. Именно такие решения применяются для возведения зданий первой категории функциональной пожарной опасности – это, например, жилые дома, учреждения для людей со специальными потребностями, для детей дошкольного возраста, а также школы и больницы.
Классификация по уровню огнестойкости также регламентирована федеральным законом №123-ФЗ. Ключевой показатель – это предел огнестойкости материала, который рассчитывается как промежуток времени от начала возгорания до разрушения конструкции. В случае с кровлей речь идет о количестве минут, в течение которых она может сопротивляться огню без обрушения. По результатам проведенных исследований теплоизоляционные решения ROCKWOOL для кровель обладают пределом огнестойкости до RE90. Это значит, что кровельные системы, созданные с применением решений из натуральной каменной ваты ROCKWOOL, могут сопротивляться огню до полутора часов.
Сегодня крупнейшие отечественные девелоперы и застройщики все чаще отдают предпочтения решениям из каменной ваты. Помимо таких преимуществ, как удобство монтажа, качество изоляции и долговечность, этот материал отличается негорючестью, а значит – делает постройку более безопасной.