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.
Опалубка «Вектора»: задавая высокий темп
В современном мостостроении — как при выполнении госзаказа, так и при реализации крупных концессионных проектов — ключевое значение имеет скорость производства работ. Существенно ее повысить позволяет использование несъемной опалубки из фибробетона, выпускаемой компанией «Вектор».
«С момента основания компании в 2008 году мы выбрали одним из ключевых направлений своего развития именно изготовление несъемной опалубки из фибробетона. Тогда для российского рынка это была достаточно новая технология, но мы сразу сумели оценить перспективность ее внедрения и широкого использования в сфере мостостроения», — вспоминает генеральный директор ООО «Вектор» Дмитрий Шантин.
Плюсы и еще плюсы
Использование фибробетонных плит и карнизных блоков позволяет значительно упростить строительство мостов, существенно сокращая время обустройства опалубки и объединяя в одном технологическом цикле сразу несколько операций (фото 2 и 3).
Кроме того, исключается время на демонтаж, снижаются расходы на реализацию подмостей и других методов подмащивания, которые используются в более консервативном строительстве (фото 4).
Консольные карнизные блоки из фибробетона незаменимы при строительстве современных мостовых сооружений. Хотя цена фибробетона несколько выше, чем у простых марок, разница в стоимости с лихвой покрывается скоростью ведения работ и меньшим объемом материала, что возможно благодаря его большей прочности. Особенно актуально использование этой технологии для проведения работ в труднодоступных местах, где проблематично применение грузоподъемных механизмов. Кроме того, при использовании несъемной опалубки не требуется дополнительной обработки поверхности — она получается гладкой и ровной, дающей возможность сразу приступать к работам по окраске подмостовой части плиты проезжей части.
Сравнение экономики применения несъемной опалубки из стеклофибробетона с использованием съемных систем позволяет сделать решительный выбор в пользу первого варианта.
В целом же можно выделить целый перечень серьезных преимуществ данной несъемной технологии. Прежде всего это минимизация временных и трудозатрат. В сравнении с традиционными методами существенно повышается скорость работ, сокращается число процедур, отсутствует необходимость снятия опалубки. Для монтажа плит или карнизных блоков нужны всего два человека, причем процесс не требует специфических знаний и умений.
Благодаря конструкции плиты, особенности сечения (чертеж 1), а также высоким механическим характеристикам прочности на сжатие и растяжение несъемная опалубка из этого материала обладает небольшим весом и низким уровнем прогиба.
Плотность фибробетона обеспечивает дополнительную защиту. Благодаря этому сооружение реже нуждается в ремонте и реконструкции, имеет более длительный срок эксплуатации. Кроме того, подобная защита оберегает стальную арматуру от проникновения внутрь вредных антиобледенительных солей и реагентов, которыми часто покрывают дорожное полотно.
Устойчивость к температурным перепадам фибробетона позволяет использовать его в любом регионе России.
Возможно создание фибробетонной опалубки для проектов со сложной конфигурацией. Высокий уровень пластичности армированного фиброй материала позволяет делать изделия любой сложности и по индивидуальным типоразмерам. Продукция подходит для обустройства плит проезжей части любых размеров и конфигураций в плане и поперечном сечении. Таким образом обеспечивается возможность создания различного архитектурного облика мостовых сооружений.
И не только
Неудивительно поэтому, что продукция ООО «Вектор» находит широчайшее применение при дорожно-строительных работах в разных частях России, включая самые крупные и ответственные объекты. Широкая география использования системы наглядно подтверждает ее универсальность, возможность работы в разнообразных климатических условиях.
«В числе наших заказчиков такие крупные строительные компании, как АО "ДиМ", АО "Мостострой 11", ООО "Мостоотряд 75", ООО "Московская мостовая компания", СК "Мосты и тоннели", ООО "СТМ-Центр", ООО "Горка" и многие другие, работающие по всей стране», — отмечает Дмитрий Шантин.
Среди наиболее значимых объектов, на которых использовались фибробетонные плиты, можно выделить Керченский мост (фото 5); развязку Северо-Восточной хорды в Москве; путепроводы и развязки в составе ЦКАД; развязки на автомагистрали «Таврида» в Крыму (фото 6); Фрунзенский мост в Самаре (фото 7), участок федеральной автодороги М-4 «Дон» в Ростовской области; автомобильный мост на юге Приморского края в рамках строительства дороги Владивосток — Находка — порт Восточный (интересно, что плиты изготавливались в непосредственной близости от объекта в целях сокращения временных затрат и издержек на доставку) (фото 8). Несъемную опалубку из фибробетона использовали также на объектах ЦКАД, при строительстве мостов на скоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург (М-11 «Нева»), Бугринского моста в Новосибирске, путепровода через железнодорожные пути в Киришах (Ленобласть) — на данном объекте было применено техническое решение по надвижке пролета сразу с установленными плитами несъемной опалубки, и пр. Карнизные блоки нашли применение на строительстве «Тавриды» в Крыму (фото 10), мосте в составе федеральной трассы М-5 «Урал» в Башкирии, путепроводе через железную дорогу на Киевском шоссе под Обнинском, в составе ЦКАД над р. Москвой (фото 11) и др.
«Сегодня наша компания готова не только поставлять продукцию на строительные объекты, но и предлагает услуги по монтажу несъемной опалубки с последующей сдачей заказчику, а также возможно выполнение дальнейших работ по армированию и бетонированию плиты проезжей части. Квалифицированные бригады, хорошо знающие особенности наших опалубочных систем, могут быстро и качественно произвести весь комплекс работ. Это позволит заказчику не только получить комплексную услугу и не отвлекать своих работников от выполнения иных задач, но и даст дополнительный выигрыш в темпах. Нашим специалистам не надо тратить даже небольшого времени, чтобы изучить технологию. Так что теперь мы готовы предоставить услугу "под ключ", полностью освобождая заказчика от любых сложностей или нестыковок», — подчеркивает Дмитрий Шантин.
«Облегченные» технологии гидроизоляции кровли быстровозводимых зданий
Технология быстровозводимых зданий с металлическим каркасом и основанием кровли из профилированного листа — абсолютный лидер XXI века в строительстве промышленных, складских и общественных сооружений.
Унифицированные элементы, высокая скорость монтажа, относительная легкость конструкции — при всех преимуществах технологии стоить учесть: чтобы получить надежную тепло- и гидроизолированную плоскую кровлю такого здания, ее не стоит перегружать традиционными решениями, например, устройством цементно-песчаной стяжки по утеплителю.
Также необходимо понимать то, что смонтированный профилированный лист не защищает кровельную конструкцию от проникновения водяного пара из внутренних помещений. Как решить эти вопросы технологично и быстро? Варианты есть.
Как это устроено?
Классическая схема кровельного пирога по профилированному листу выглядит следующим образом: пароизоляция, теплоизоляция, основание под водоизоляционный ковер и водоизоляционный ковер. Каждый из слоев несет свою функцию, что в комплексе определяет, насколько долговечной будет крыша быстровозводимого здания и эффективными инвестиции в ее устройство.
Минус пар
Проблема первая — пароизоляция кровельного пирога. В случае с быстровозводимыми зданиями выбор материала для пароизоляционного слоя имеет принципиальное значение. Листы профнастила укладываются внахлест и совершенно негерметичны. Вся влага помещения, в особенности если это производственный цех или аквапарк/бассейн, устремляется вверх и сквозь щели увлажняет утеплитель, снижая его теплоизоляционные свойства, на поверхности профлиста появляется конденсат, который со временем приводит к коррозии. Чтобы этого не происходило, по профилированному настилу обязательно нужно устраивать пароизоляцию.
Для пароизоляции профилированного листа эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ разработали самоклеящийся битумно-полимерный фольгированный материал ПАРОБАРЬЕР СА500 и ПАРОБАРЬЕР СФ1000 — для зданий с любым влажностным режимом помещений.
Испытания в европейских лабораториях и российском ЦНИИПромзданий показали, что материал за счет наличия фольги является эффективной защитой от проникновения водяного пара в конструкцию плоской крыши. Дополнительно он способен выдержать вес монтажника, стоящего на пароизоляции между ребер профилированного листа.
Зачастую тепло- и гидроизоляция крепится к профнастилу телескопическими крепежами, проходящими насквозь через пароизоляцию и теплоизоляцию. Это потенциальные каналы проникновения влаги. Битумно-полимерный состав ПАРОБАРЬЕРа в этом случае надежно обволакивает крепежи и перекрывает повреждение от них.
Минус стяжка
В быстровозводимых зданиях на крышах в основном не устраивают стяжку, укладка гидроизоляции осуществляется непосредственно по теплоизоляционному слою.
Чистая механика
Рассмотрим варианты устройства водоизоляционного ковра на кровельной системе с комбинированной теплоизоляцией, в которой нижний слой формируется из каменной ваты, а верхний — из LOGICPIR PROF. Данная комбинация заметно набирает популярность, так как отличается относительно высокой устойчивостью к нагрузкам при эксплуатации.
Для устройства водоизоляционного ковра из битумно-полимерных материалов с механическим креплением к несущему основанию и с применением комбинированной теплоизоляции эксперты компании ТЕХНОНИКОЛЬ разработали кровельные системы: «ТН-КРОВЛЯ Фикс Комби» и «ТН-КРОВЛЯ Мастер Соло».
«ТН-КРОВЛЯ Фикс Комби» подразумевает крепление первого (нижнего) слоя гидроизоляции с материалом ТЕХНОЭЛАСТ ФИКС, к несущему основанию крыши. ТЕХНОЭЛАСТ ФИКС не требует праймирования поверхности утеплителя. Второй (лицевой) слой гидроизоляции с материалом ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП укладывается уже методом наплавления.
Еще одно системное решение «ТН-КРОВЛЯ Мастер Соло» — устройство однослойной гидроизоляции с мембраной ТЕХНОЭЛАСТ СОЛО РП1, обладающей повышенными прочностью и противопожарными характеристиками. Гидроизоляция крепится на телескопические крепежи по специальной кромке в местах нахлеста рулонов.
Кстати, битумно-полимерные материалы, предназначенные для укладки методом механической фиксации, в лабораториях ТЕХНОНИКОЛЬ проходят дополнительный тест на сопротивление раздиру стержнем гвоздя. Также делается обязательный расчет ветровой нагрузки, индивидуально определяются количество и шаг крепежа.
Наплавляй. А что, так можно было?
До определенного момента в России не было технологии, позволяющей наплавлять гидроизоляцию на утеплитель. В итоге эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ решили этот вопрос в системе «ТН-КРОВЛЯ Мастер». В данном случае механически к основанию крепится только теплоизоляция. Первый слой гидроизоляции монтируется методом наплавления с битумно-полимерной мембраной УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС или с применением самоклеящегося материала УНИФЛЕКС С на LOGICPIR PROF СХМ/СХМ, кашированные стеклохолстом. Второй (верхний) слой укладывается с мембраной ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП. Технология прошла испытания в ЦНИИПромзданий и получила положительный отзыв экспертов.
«ТН-КРОВЛЯ Мастер»
- ПАРОБАРЬЕР С (А500 или Ф 1000)
- Минераловатный утеплитель ТЕХНОРУФ Н ПРОФ
- Плиты теплоизоляционные LOGICPIR CXM/CXM SLOPE
- Плиты теплоизоляционные LOGICPIR CXM/CXM
- Телескопический крепеж ТехноНИКОЛЬ
- Праймер битумный ТЕХНОНИКОЛЬ № 01
- УНИФЛЕКС С (УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС)
- ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП
УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС был специально разработан для наплавления нижнего слоя гидроизоляции по теплоизоляционным плитам. Мембрана обладает высокими прочностными и деформационными свойствами, сохраняет стабильность параметров при высоких и низких температурах. Специальный состав битумно-полимерного вяжущего позволяет быстро и надежно наплавить материал на поверхность утеплителя.
Наплавление УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС на кашированную стеклохолстом поверхность теплоизоляционных плит LOGICPIR PROF СХМ/СХМ имеет ряд особенностей. Оно выполняется при пониженном (до 1,2 атмосферы) давлении газа. При этом пламя горелки должно быть направлено параллельно поверхности теплоизоляции. Это необходимо для того, чтобы разогревался только гидроизоляционный материал.
Образцы для испытания на адгезию наплавленного рулонного материал к PIR-плите
Источник: пресс-служба компании ТЕХНОНИКОЛЬ
Образцы для испытания на адгезию наплавленного рулонного материал к PIR-плите
Испытания показали: прочность сцепления наплавленного рулонного материала УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС к плите LOGICPIR PROF СХМ/СХМ составила 0,1 Мпа. Это означает, что система способна выдерживать экстремальные ветровые нагрузки.
Применение в качестве нижнего слоя самоклеящегося материала УНИФЛЕКС С сокращает время на монтаж водоизоляционного ковра, так как материал имеет самоклеящийся слой для надежной фиксации на поверхности плит PIR. Прочность сцепления в этом случае также составляет более 0,1 МПа.
В завершение отметим — в двухслойных бесстяжечных системах в качестве верхнего слоя гидроизоляции применяется битумно-полимерная мембрана ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП ЭКП с повышенными пожарно-техническими характеристиками РП1 и В2. Лабораторные испытания в рамках процедур сертификации материала доказали класс пожарной опасности кровли КП0. Таким образом, материал можно монтировать на кровлях любой площади без противопожарных рассечек.