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.
«Северсталь» рассказала об актуальных продуктах в рамках импортозамещения
Новые испытания, которые предстоит преодолеть российской экономике, требуют от отечественного бизнеса максимальной предпринимательской активности для замещения зарубежных поставщиков и новых рынков сбыта.
Международные металлурги ушли с российского рынка, отечественные компании-потребители находятся в поиске импортозамещающих продуктов. В этой связи «Северсталь» видит особую востребованность материалов с улучшенными характеристиками и сервиса «Перспективный инжиниринг».
Сталь для лазерной резки Steelazer
Под сталью для лазерной резки подразумеваются все марки стали — от обычных до высокопрочных. Steelazer — сталь с равномерно распределенными внутренними напряжениями. Этот металл не деформируется при обработке. Многие компании применяют оборудование для лазерной резки. В отличие от традиционных марок стали, даже тонкие детали, изготовленные из Steelazer, сразу готовы к использованию. Их не требуется дополнительно обрабатывать, подгонять, исправлять, что способствует существенному (до 30%) ускорению выпуска готовых изделий.
Химический состав стали сбалансирован и строго контролируется технологами. На готовом прокате выдерживаются жёсткие допуски. Свойства продукции соответствуют требованиям EN-стандартов. Улучшенные плоскостные и гибочные характеристики задают эталон свойств для автоматизированной обработки.
Атмосферостойкие стали
Ранее импортируемая продукция пользовалась спросом в строительной отрасли для оформления фасадов и создания арт-объектов. «Северсталь» уже освоила производство атмосферостойкой стали и активно использует её для собственных нужд: из этого материала была выполнена облицовка пандуса самой крупной в Европе доменной печи №5 «Северянка», изготовлены элементы ландшафтного дизайна на промплощадке компании.
В отличие от обычной углеродистой конструкционной стали атмосферостойкая А606 в течение первых шести месяцев эксплуатации покрывается прочной оксидной плёнкой — патиной, которая служит защитным от коррозии слоем, препятствующим проникновению воды к стали. В течение 2–3 лет патина под действием окружающей среды приобретает насыщенный тёмно-коричневый цвет. Таким образом производитель не несет затрат на покраску. Покрытая патиной атмосферостойкая сталь гармонично вписывается в городскую, природную и промышленную среды.
Прокат с покрытием
Одна из областей, на которой сказались ограничения поставок импортной продукции, — стали с полимерным покрытием. «Северсталь» сумела в кратчайшие сроки найти отечественные компании, производящие лакокрасочные материалы, не уступающие по свойствам и качеству зарубежным аналогам. В результате на стали с покрытием для кровельных решений, водосточных систем и сэндвич-панелей «Северсталь» сохранила те же гарантийные условия, что были прежде. Стоит отметить, что на сталь Rooftop Ultra действует гарантия от сквозной коррозии 50 лет. Это подтверждение долговечности и стойкости материалов как к физическим воздействиям, так и агрессивному влиянию окружающей среды, а также ультрафиолету.
Перспективный инжиниринг
Перспективный инжиниринг предлагает клиентам «Северстали» совместно найти оптимальные материалы отечественного производства, благодаря которым можно оптимизировать логистические цепочки, избежать дефицита и совершенствовать конструкции.
Главная цель, которую сервис «Перспективный инжиниринг» помогает достичь, — снизить себестоимость. Если клиент хочет сделать конструкцию выпускаемого продукта более надёжной, улучшить эксплуатационные характеристики или перерабатываемость продукции, сократить технологические переделы, перспективный инжиниринг решит эти задачи.
Демонтаж по правилам
В феврале 2022 года Минстрой России утвердил Изменение № 1 к СП 325.1325800.2017 «Здания и сооружения. Правила производства работ при демонтаже и утилизации».
Документ вводит требования поэлементного демонтажа, учитывает опыт применения лучших практик и новых технологий при сносе зданий, предусматривает дополнительные требования безопасности при производстве работ. Эксперты, к которым обратился «Строительный Еженедельник», оценили влияние новых правил на отрасль.
Высокотехнологичный снос
Скорости и отлаженности процессов сноса и демонтажа зданий можно только позавидовать: аккуратно разобрать некогда жилую пятиэтажку и рассортировать груду строительного мусора для последующей переработки можно за пару дней. Для этого существует современные технологии безопасного цивилизованного разрушения: гидравлические ножницы и молоты, газовые и алмазные фрезы, спецтехника и подъемное оборудование, роботы с дистанционным управлением и многое другое.
С точки зрения применяемых технологий документ зафиксировал сложившуюся на рынке сноса ситуацию: 90% работ выполняются с помощью экскаваторов со стрелами до 60 м со специальным навесным гидравлическим оборудованием, остальные 10% приходятся на высотный демонтаж вручную, алмазную резку и другие виды. Крупные компании владеют собственным парком техники.
«Сфера демонтажа с каждым годом становится сложнее технологически — особенно это заметно по столичному рынку, где уже сформировался устойчивый запрос на проекты с сохранением фасадных конструкций, с переносом зданий, с применением стандартов ESG, — рассказывает генеральный директор ГК "КрашМаш", член правления Европейской демонтажной ассоциации Виктор Казаков. — Поэтому демонтажные проекты требуют использования максимально широкого спектра специализированного оборудования. Свод правил включил в систему регулирования новые единицы демонтажного оборудования, что является положительным явлением для рынка. В то же время без должного регулирования остались отдельные виды навесного оборудования и автомобильные краны, применяемые для высотного демонтажа».
«Наша компания применяет преимущественно экскаваторы-разрушители со стрелой высокого подъема, максимально исключая применение ручного труда, что позволяет существенно обезопасить производство работ и при этом достигнуть оптимальных темпов производства работ, — подтверждает генеральный директор ГК «ПРАЙД» Антон Шевченко. — Наша компания располагает собственным парком экскаваторов-разрушителей».
При этом ряд нишевых технологий пока остается вне нормативного регулирования, несмотря на их потенциал.
Вице-президент ГК Springald Виталий Никифоровский полагает, что стандартизация новых технологий — это вопрос времени. Лидеры рынка и раньше учились применять их и продолжают осваивать новинки задолго до внесения в нормативные документы.
«Например, сейчас апробируются методы химического демонтажа, при котором несущие конструкции разрываются при реакции химических реагентов, — приводит пример эксперт. — Метод очень перспективен для демонтажа высотных конструкций, но требует высокой квалификации специалистов».
Сносить, перерабатывать и снова строить
В Изменениях введены требования поэлементного демонтажа, позволяющего отсортировать и максимально использовать отходы на стройплощадке — это, по замыслу авторов поправок, позволит снизить стоимость их обработки, сократить объем вывозимого на полигон строительного мусора и тем самым уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Проблема актуальная: по данным Росприроднадзора, работы по сносу и демонтажу зданий в 2020 году привели к образованию более 71 млн тонн таких отходов, из которых на переработку отправилось только 22%.
Разумный подход к строительным отходам уже используют ведущие компании отрасли. ГК «Прайд» применяет на объектах собственные дробильно-сортировочные комплексы с системами пылеподавления — это минимизирует вредное воздействие на окружающую среду. В ГК «КрашМаш» поэлементный демонтаж с сортировкой отходов по группам на месте проведения работ применяют с 2007 года. Эта технология, называемая «умный снос», получила широкое распространение в Москве. Однако ее распространение на регионы, что предполагает обновленный Свод правил и Всероссийская программа реновации, несет в себе две группы проблем, решению которых нужно будет уделить внимание, полагает Виктор Казаков.
«Первая группа проблем связана с необходимостью повсеместного внедрения цифровых инструментов контроля за вывозом строительных отходов и качеством соблюдения СП. В Москве эта система работает уже несколько лет, но будут ли у регионов средства на ее внедрение? И будет ли полноценно работать эта система без внедрения механизмов контроля, аналогичных московским? — задается закономерными вопросами глава "КрашМаш". — К сожалению, сейчас во многих регионах уровень проведения демонтажных работ оставляет желать лучшего и само по себе внедрение «умного сноса» к качественному росту не приведет».
Вторую группу проблем эксперт связывает с экономической целесообразностью «умного сноса» для заказчика и для подрядчика. До тех пор, пока региональные рынки вторичных материалов не сформированы, поэлементный снос с сортировкой и вывозом отходов по группам приводит не к экономии, а к удорожанию проекта. Чтобы «умный снос» стал выгоден для подрядчика, необходимо грамотное планирование производства работ и, что немаловажно, логистических схем.
Еще больше вопросов вызывают требования к предельно допустимым концентрациям загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которые становятся обязательными в процессе демонтажа наряду с шумо- и пылеподавлением.
«С реализацией требований могут возникнуть проблемы, — полагает Виталий Никифоровский. — Если с пылеподавлением все понятно, то, как мониторить ПДК в режиме онлайн, даже для лабораторий загадка».
Повысить безопасность
Отдельное внимание в Изменении уделено вопросам безопасности и охраны труда: дополнены требования безопасности при производстве работ на высоте, при проведении демонтажных работ в ночное время суток, установлена необходимость применения радиопереговорных устройств при работе экскаватора.
«Демонтаж — один из самых опасных строительных процессов, но профессионалы отрасли всегда следуют нормам ОТ и ТБ, — уверен Виталий Никифоровский. — Большинство несчастных случаев происходит со случайными людьми, которые берутся заниматься сносом зданий, не обладая ни техникой, ни знаниями, ни опытом, но соглашающихся работать за копеечные расценки на демонтажные работы».
«Вопросы безопасности труда стоят остро не только в отрасли сноса и демонтажа, но и в других отраслях и производствах, — считает начальник отдела охраны труда ООО «СносСтройИнвест» Светлана Ткаченко. — Не будет преувеличением сказать, что все законодательно закрепленные правила по охране труда "написаны кровью" и выполнение требований безопасности должно быть неукоснительным».
С этой целью в компании «СносСтройИнвест» ежегодно разрабатывается план мероприятий, направленных на снижение производственного травматизма и воздействия вредных производственных факторов, вводятся и совершенствуются внутрикорпоративные нормы, проводится регулярное обучение сотрудников, повышение их компетенций в части производства работ, предотвращающих любые внештатные ситуации.
По мнению Светланы Ткаченко, включение вопросов безопасности и охраны труда в части разъяснения и дополнения требований безопасности к целому перечню работ связано с высоким травматизмом при их осуществлении. Неукоснительное выполнение принятых норм скажется положительно и снизит статистику несчастных случаев при производстве. Нововведения накладывают дополнительные обязательства и затраты на участников демонтажной отрасти, но ничто не может быть равноценным сохранению человеческой жизни и здоровья, уверен эксперт.
Наиболее эффективными методами повышения безопасности в области охраны труда являются:
- автоматизация и механизация технологических процессов с высоким уровнем опасности;
- модернизация оборудования, а так же технологических процессов на рабочих местах с целью снижения воздействия вредных производственных факторов;
- мероприятия по улучшению санитарно-бытовых условий работников;
- организация обучения и повышения квалификации персонала как в части производства работ, так и в сфере безопасности и охраны труда.
Таким образом, актуализированный Свод правил 325.1325800.2017 учитывает изменения законодательной базы за время действия СП (в том числе четырех Федеральных законов и более сорока национальных стандартов и СП), а также результаты отраслевых НИОКР и применения новых апробированных материалов и технологий. Как оказалась отрасль демонтажа развивается быстрыми темпами: в документе прописаны и детализированы способы демонтажа различных конструкций, дополнен перечень передовых средств механизации. В то же время назревшие вопросы обращения с отходами, методы которых также закреплены в документе, зависят не только от опыта и возможностей отраслевой компании, но и от регулирования этой сферы на региональном уровне.