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.
Движение по вертикали
Каждый четвертый лифт в России создан на Щербинском лифтостроительном заводе (входит в группу ДОМ.РФ). Продукция одного из лидеров рынка пользуется спросом у застройщиков жилья и коммерческих объектов, образовательных учреждений и больниц — ведь конструкторы предприятия каждый год предлагают передовые разработки, отвечающие требованиям самых разных потребителей.
В 2021 году завод заключил контракты на поставку свыше 9,3 тысячи единиц лифтового оборудования в 37 регионов страны. Лидером по поставкам остается Центральный регион — на различные объекты строительства и реконструкции было отгружено более 40% произведенных лифтов, 15% поступило в Приволжский регион, 13% — в Южный. Щербинскими лифтами пользуются и зауральские регионы: в Камчатском крае они составили четверть всего лифтового оборудования, а в города Сибири в 2020–2021 гг. поставлено более 1700 лифтов как для новых жилых комплексов, так и по региональным программам капремонта.
Интерес фондов к продукции отечественного производителя объясняется не только конкурентной закупочной стоимостью, но и наличием аккредитованных монтажных и сервисных организаций, оперативностью поставок и прежде всего высокими эксплуатационно-техническими характеристиками, которые постоянно совершенствуются.
У застройщиков нового жилого фонда ряд своих требований, которые сконцентрированы с фокусом на новейшие разработки и внешний облик лифта. Сегодня девелоперы ЖК уделяют внимание каждой детали вертикального транспорта: дизайну, дополнительным опциям, использованию информационных ресурсов, и Щербинский завод готов предложить каждому свой вариант лифта с зеркалами и электронными дисплеями, разнообразными вариантами светодиодного освещения, звуковыми информаторами, удобной системой управления, возможностью транслировать информационные и рекламные материалы управляющей компании или застройщика.
НИОКР, модернизация, создание новых продуктов являются приоритетами в развитии предприятия. В этом году завод откликнулся на запросы застройщиков новой линейкой дизайна лифтов с тремя современными SMART-системами: Air Clean, которая обеспечивает дезинфекцию кабины с помощью ультрафиолетовых светодиодов, Air Key, управляющая лифтом со смартфона, Mirror для показа справочной и рекламной информацию на встроенном в зеркало дисплее.
Современный лифт Щербинского завода — это не только надежный и «умный» транспорт, но и возможность перемещаться безопасно и с комфортом. Так, учитывая эпидемиологическую ситуацию, в 2020 году конструкторы завода приступили к разработке универсальной системы, которая обеспечивала бы обеззараживание поверхностей и воздуха лифтовой кабины от бактерий и вирусов с эффективностью до 98%. Первый в России лифт со встроенной дезинфекцией воздуха по программе капремонта жилищного фонда был смонтирован в Липецке — это многоэтажное здание с высокой проходимостью, и бактерицидная защита в нем будет здесь особенно уместна. Также лифтовые кабины с другим типом обеззараживателя ЩЛЗ планируется установить в столице Камчатского края, накладной рециркулятор воздуха с логотипом Фонда капитального ремонта очищает воздух лифта. Всего в данный момент более 100 лифтов с системой обеззараживания находится на стадии монтажа.
При создании ЖК любого класса важно сохранить единый стиль дизайна , поэтому лифтовое оборудование можно заказать на заводе по индивидуальным техническим и стилистическим требованиям заказчика. ЩЛЗ предлагает три класса дизайна лифтов, исполнение которых предоставляет большой выбор в оформлении и дополнительных опциях. При отделке кабин используются различные ударопрочные износостойкие материалы. В классе Стандарт — окрашенная сталь, Комфорт — шлифованная или полированная нержавеющая сталь, Премиум — металлопласт разных оттенков древесных пород. Можно выбрать любое сочетание отделки, типа освещения, дополнить SMART системами, заказать лифт в уникальном цветовом исполнении или сделать его панорамным: такую полностью стеклянную кабину завод произвел и установил в новом здании МАИ.
Вузы столицы и Подмосковья в прошлом году получили 43 лифта ЩЛЗ (РУДН, МАИ, МГТУ Станкин), в том числе в два новых корпуса общежития МГТУ им. Н. Э. Баумана. Все лифты оснащены опциями для маломобильных групп населения.
Всего за 2021 год завод заключил контракты на поставку 612 лифтов в учебные заведения, больницы, спортивные и культурно-развлекательные объекты, а также объекты специального назначения. Поставки осуществляются в 36 регионов России, из них: 216 единиц — в больницы, 223 единицы — в учебные заведения, 153 единицы — в промышленные предприятия. В рамках срочного заказа Министерства здравоохранения Московской области АО «ЩЛЗ» произведены и поставлены лифты с целью замены устаревшего оборудования в двадцати медицинских учреждениях Подмосковья.
Еще одно важное направление в работе Щербинского завода — активное участие в программе реновации жилищного фонда в Москве, что было отмечено благодарностью Департамента строительства столицы.
«В 2021 году ЩЛЗ поставил более 1000 лифтов в многоквартирные дома столицы, из которых 100 лифтов — по программе реновации жилищного фонда в Москве, — сообщил генеральный директор Антон Артемьев. — ЩЛЗ — один из немногих производителей, способных удовлетворить всем требованиям к лифтам в домах по реновации. Это скорость движения лифта 2 м/с, применение безредукторной лебедки, что позволяет экономить средства на строительстве технического этажа. Лифты в стартовых домах по реновации оснащаются антивандальными видеокамерами высокого разрешения, которые подключаются к городской системе видеонаблюдения».
Работа завода была отмечена благодарностью Департамента строительства столицы за монтаж, техническую грамотность и ответственный подход.
Вынужденное отступление
В России отменен запрет на использование централизованных открытых систем теплоснабжения. Данное решение властей было принято из-за отсутствия у регионов серьезных денежных средств на финансирование необходимых работ.
С 1 января 2022 года в России должен был введен прямой запрет на использование централизованных открытых систем теплоснабжения. Данное требование законодательно (190-ФЗ «О теплоснабжении») было принято еще в 2013 году. На полный переход на использование только закрытых систем давалось почти десять лет. Но в декабре 2021 года был принят закон (438-ФЗ) об отмене запрета на использование открытых систем теплоснабжения. Правда, при этом остался в силе запрет на подключение к таким системам новых домов.
Фактически само отступление от перехода на более энергоэффективную модель теплоснабжения было объяснено отсутствием у региональных властей денежных средств на замену систем в уже построенных жилых домах. Не готовы в такие проекты были вкладываться и частные инвесторы.
Переход будет постепенным и не повсеместным
Отраслевые специалисты последнее принятое решение властей ожидали, но не считают его позитивным. Отмена тотального запрета на использование открытых систем ГВС, полагает генеральный директор АО «СИНТО» Сергей Сидоренков, который должен был вступить в силу с 1 января 2022 года, была актуальна и неизбежна. Несомненно, закрытые системы горячего водоснабжения являются более качественными и эффективными, и запрет на использование открытых систем в новом строительстве, который действует уже несколько лет, был правильным решением, обоснованным технически и экономически.
«Но миллионы потребителей, проживающих в старом фонде, продолжают пользоваться подготовленной горячей водой из тепловой сети. Для них запрет использования открытых систем означал бы или гипотетическое отключение горячей воды, или же необходимость радикальной реконструкции внутренней системы ГВС дома. Необходимо установить теплообменный аппарат, в котором сетевая вода будет нагревать холодную воду. А нагретая до 65 градусов водопроводная вода не может быть непосредственно подана в существующую внутреннюю сеть, т. к. эта вода насыщена растворенными газами и очень агрессивна к некоррозионностойким трубам, сварным швам и другим элементам. Проблема могла бы быть решена установкой компактного деаэратора в ИТП, но, к сожалению, в настоящее время эффективных, надежных и проверенных на практике устройств такого типа еще просто нет на рынке. Поэтому остается только один способ — полная модернизация внутренней системы трубопроводов с переходом на коррозионностойкие материалы. Мероприятие это также дорогостоящее и, скорее всего, будет реализовываться постепенно по графикам планового капитального ремонта, а переход на закрытую систему ГВС по новому закону должен будет еще и предварительно обоснован как технически, так и экономически. По некоторым оценкам полный переход на закрытые системы стоил бы для Петербурга не менее 100 млрд рублей», — отмечает Сергей Сидоренков.
Требуется софинансирование
По словам генерального директора консорциума ЛОГИКА Павла Никитина, ранее указанные в законе сроки повсеместного перехода на закрытые схемы теплоснабжения (до 1 января 2022 года) были изначально нереалистичны. Это и отражено в Заключении Комитета Государственной думы по энергетике от 10 ноября 2021 года по проекту ФЗ № 152382-7 «О внесении изменений в Федеральный закон "О теплоснабжении"», который предшествовал недавно принятому закону, отменяющему запрет на использование открытых схем теплоснабжения. В этом же документе сказано, что, по имеющимся у Комитета данным, с 2011 года доля домов, получающих горячее водоснабжение по закрытой схеме, увеличилась всего на 10% и преимущественно за счет подключения новых объектов. Столь низкие темпы перехода с открытых схем на закрытые прежде всего связаны с отсутствием государственной программы и должного софинансирования необходимых мероприятий. «Таким образом, идея о запрете использования открытых систем теплоснабжения имеет только два недостатка — на нее нужны деньги и время. Надо сказать, что и ранее закрытием схемы занимались по остаточному принципу или не занимались вовсе, поскольку за неисполнение утратившего силу закона наказание не было предусмотрено. Остается надеяться, что закон об обязательном переходе на закрытые схемы теплоснабжения в будущем будет вновь принят. Также интересно было бы узнать, каким образом соотносятся между собой отмена запрета на использование открытых систем теплоснабжения и принятая в конце октября 2021 года Стратегия социально-экономического развития РФ, направленная на декарбонизацию», — задает риторический вопрос Павел Никитин.
В ущерб потребителям
Переход на закрытые системы требует крупных финансовых вложений, для его осуществления в каждом здании должен появиться индивидуальный тепловой пункт (ИТП) с узлом учета тепловой энергии (УУТЭ). Например, в Санкт-Петербурге это потребовало бы от 100 до 150 млрд рублей, отмечает технический консультант «Данфосс» Вячеслав Гун. Отмена обязательности этого требования для теплоснабжающих организаций имеет очевидные перспективы, но в ущерб для потребителей. Для теплоснабжающих организаций существенно упрощается задача по эксплуатации и ремонту системы теплоснабжения. При этом сохраняется риск низкого качества услуги для потребителя.
«Но современные юридические условия работы теплоснабжающих компаний все чаще и все больше позволяют потребителям предъявлять требования непосредственно к поставщику услуги. В итоге это приводит для теплоснабжающей организации либо к потере потребителя, либо к инвестициям в реконструкцию. Перспективы реализации закона 438-ФЗ пока непонятны. Учитывая, что деятельность теплосетевых компаний, как правило, субсидируется из региональных бюджетов, в большей своей части дефицитных, средств на продолжение работ по переводу открытых систем ГВС в существующем жилом фонде в закрытые, скорее всего, не будет. Следовательно, продолжится стагнация тепловых сетей и систем потребления, которая будет сопровождаться повышенным износом трубопроводов и оборудования, повышенными затратами тепловой и электрической энергии, высокой аварийностью и нарушением нормативных параметров и гигиенических качеств воды в системах ГВС», — подчеркивает эксперт.