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.
Зачем нужны «дышащие» кровли? Комментарий эксперта
Устройство «пирога» плоской кровли на новом здании или при капитальном ремонте крыши не всегда происходит в идеальных условиях. Существуют отрицательные факторы, нивелировать которые проще всего с помощью специальных материалов гидроизоляции. Что это за факторы и какие материалы помогают их устранить — в комментарии Юрия Семенова, руководителя направления ЖКХ «Битумные мембраны и гранулы» компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Одинаковых крыш не бывает. Каждый объект — как уравнение с множеством неизвестных, включая вопрос нарушений влажностного режима конструкции и непрогнозируемых условий монтажа, которые в итоге могут привести к накоплению влаги в подкровельном пространстве, вздутию и локальному разрушению гидроизоляции. Если своевременно не обратить на это внимание, данный процесс принимает цикличный характер, наружная влага проникает в кровлю и провоцирует новые вздутия и разрушения. Оба процесса методично уничтожают значительные средства, вложенные в устройство эффективной кровли, и в конечном счете приводят к появлению протечек.
Если вернуться к вопросу возникновения пузырей, то основная причина их появления — это влага, которая попала под кровельный ковер. Возможно несколько путей попадания влаги — или через разрушенный слой гидроизоляции, или непосредственно в процессе монтажа до ее укладки.
Для решения проблемы образования пузырей в кровельном покрытии существует наиболее выгодный и простой способ — это система с перераспределением избыточной влаги под кровельным «ковром» с использованием специализированных гидроизоляционных материалов.
В продуктовой линейке Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ — ведущего международного производителя надежных и эффективных строительных материалов и систем — три битумно-полимерные мембраны для устройства подобного вида кровель: УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ, УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ и ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ.
Особенность этих материалов — способ нанесения вяжущего с нижней стороны материала. Оно наносится в виде отдельных битумно-полимерных полос с высокой степенью адгезии, между которыми сохраняются свободные вентиляционные каналы с мелкозернистой посыпкой поверхности. Попавшая в каналы влага перераспределяется под кровельным ковром, предотвращая его вздутие, и в дальнейшем постепенно выводится из конструкции через специальные кровельные аэраторы ТЕХНОНИКОЛЬ, встроенные в гидроизоляционные слои. Мембрана УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ применяется для устройства нижних слоев при установке новых кровельных ковров в процессе выполнения капитального ремонта крыши. В качестве верхних слов рекомендуется применять материалы ТЕХНОЭЛАСТ ЭКП и УНИФЛЕКС ЭКП с крупнозернистой посыпкой. В случае необходимости выполнить текущий ремонт без снятия существующей «старой» кровли рекомендуется использовать материалы ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ и УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ, которые укладываются в один слой.
Применение «дышащего» водоизоляционного «ковра» позволяет выровнять давление пара в подкровельном пространстве с давлением наружного воздуха, и полностью исключить образование вздутий между основанием и гидроизоляцией.
Архитектурный бетон: тренды нового времени
Активно используемый в зарубежных странах при отделке фасадов и внутренних конструкций архитектурный бетон постепенно начинает применяться и в России. По мнению экспертов, чем больше о материале будут знать заказчики и строители, тем быстрее он станет особо популярным и востребованным.
Архитектурный (лицевой) бетон может использоваться в качестве финишной облицовки фасадов зданий и стен помещений, при отливке скульптур и фигур. Его высокая пластичность и прочность позволяют реализовать многие смелые архитектурные идеи. В зарубежных странах материал очень давно и активно применяется в строительстве. Для России архитектурный бетон пока сравнительно новинка, тем не менее с проникновением новых трендов в отрасль интерес к нему начинает постепенно расти.
Имея потенциал
По словам старшего инженера-технолога компании PERI Сергея Петракова, если десять лет назад проект с архитектурным бетоном попадался примерно один раз в год (при этом чаще всего это были небольшие прямые участки стен, где использовалось большое количество элементов декора), то пять лет назад все чаще и чаще начали поступать проекты, в которых основная часть стен предполагала специальные решения. «Около трех лет назад в PERI начался масштабный проект по архитектурному бетону: это 30 тыс. м3 бетона и более 7 тыс. сборочных чертежей для создания опалубки. Параллельно данная концепция начала внедряться в частное домостроение. Уже более полугода PERI работает над проектом гостиницы в Краснодарском крае, состоящей из пяти корпусов. И все фасады — архитектурные. В целом, чем больше информации будет известно строительным компаниям об архитектурном бетоне, тем быстрее и интенсивнее будет развиваться данное направление. Еще необходимо финансирование. Не все регионы имеют достаточные средства для разработки данного направления, нет бетонных заводов, которые могут оперативно и качественно подобрать нужную смесь для каждого проекта», — добавляет он.
Архитектурный бетон применяется как для интерьера, так и для экстерьера. Но, безусловно, более широкое применение нашел именно для наружного использования, т. к. хорошо переносит любую погоду и очень прочен, напоминает директор по продвижению компании BARKA Александр Бондаренко. «Мы в основном работаем на рынке благоустройства. Наша компания заливает бетон в условиях производства и привозит готовые блоки на площадку для последующего монтажа. При такой технологии изделия прослужат десятилетиями. В отличие от других материалов (металл, дерево), изделие из бетона не стареет, не требует дополнительного ухода. Да, он грязнится, но его можно отмыть и привести в первоначальный вид. Это существенная экономия при эксплуатации. В нашей стране, отмечает эксперт, архитектурный бетон только завоевывает доверие участников рынка. Отходит мнение, что бетон это что-то черновое. Компания BARKA своим присутствием на рынке и выполненными проектами доказывает, что архитектурный бетон — это материал с большим потенциалом. Мы рады нести эту идею и доказывать, что данный материал — это не только бетон, используемый при строительстве. Свойства его значительно отличаются от товарного бетона, который мы привыкли видеть, и имеет иной состав. Архитектурный бетон — прежде всего финишный материал, самодостаточный, не требующий дополнительной эксплуатации. Мы часто рассказываем о его свойствах, возможностях, о видах поверхности и наполнителях, возможностях использования. Нам хорошо помогают реализованные проекты, которые можно увидеть своими глазами, потрогать и сделать выводы в пользу такого исполнения, такой технологии», — рассказывает он.
Тем не менее, по мнению директора по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубена Чинарьяна, растущая популярность архитектурного бетона — во многом миф в круге почитателей претенциозной «фестивальной» архитектуры. Да, он появился в России — как на проектах крупного уровня (например, опалубка PSK-Classik от «Промстройконтракт» использовалась при строительстве технопарка Сколково по проекту Захи Хадид), так и на массовых объектах (в частности, входная группа ЖК Clever Park в Екатеринбурге, где компания также работала). «Можно сказать, что лицевой бетон проник даже на бюджетные проекты в рамках реновации. И мы говорим отнюдь не про автопарковки, которые традиционно обходятся без отделки, хотя уровню архитектурного бетона не соответствуют. Нет, речь именно об интерьерах. Для использования лицевого бетона в экстерьерах в России слишком экстремальный климат. Однако в любом случае лицевой бетон используется у нас как изюминка, возможность сделать более "по-западному". Это сильно отличается от применения в Европе или США, где лицевой бетон — визитная карточка общественных пространств, например, метро. Отсутствие опыта в России сказывается и на проектировании, где архитекторы часто не подстраиваются под размеры щитов, создавая дополнительные сложности для опалубочных компаний, которых могло бы быть и меньше», — считает эксперт.
Менеджер по разработке продуктов, бетонные смеси «ЛафаржХолсим Россия» Анжелика Бочарова подчеркивает, что лицевой, или архитектурный, бетон — это прежде всего декоративные характеристики: цвет и оттенки, структура и фактура, количество дефектов на единицу площади и т. д. Главная задача — согласовать эти характеристики и методы оценки поверхности готового бетонного изделия между участниками процесса, среди которых архитекторы, производители бетонной смеси, производители работ, технического надзора и самого заказчика. «В России требования заказчиков к архитектурным бетонам существенно завышены. В большинстве случаев от материала ожидают идеально ровной, однотонной поверхности без дефектов, как у пластика, например. На Западе иной подход к оценке. На бетон смотрят "издалека", позволяют ему быть собой, быть "честным", фактурным», — делает выводы специалист.
Технологичные решения
Архитектурный бетон, отмечает директор по маркетингу ООО «Дока Рус» Маргарита Хорошилова, это бетон с самой красивой поверхностью и в то же время одна из самых сложных задач для опалубочной техники. Заказчик должен осознавать, что высокие требования к качеству и эстетике поверхности лицевого бетона нельзя выполнить стандартными методами. Должны быть соблюдены строгие регламенты по организации бетонирования и правильности фиксации установочных элементов, защите компонентов, взаимодействию на строительной площадке, а также тщательный выбор поставщиков бетона, опалубки, арматуры и смазки.
Технология производства лицевого бетона, добавляет специалист, сложнее, чем обычное бетонирование. Например, помимо расположения анкеров, на поверхность бетона влияют размеры элементов и/или отпечатки рам на стыках элементов. Поверхность бетона полностью зависит от палубы (отпечаток в бетоне), системы опалубки (например, с рамной опалубкой картина отпечатков в бетоне задана заранее) и способа обработки поверхности.
Одним из решающих факторов, комментирует тему исполнительный директор ООО «"Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА"» Андрей Бунт, при работе с архитектурным бетоном является качество получаемой лицевой поверхности бетона, которое обеспечивается в первую очередь комплексом опалубочных решений, которые позволяют реализовать архитектурный проект в получаемой бетонной поверхности. На отечественных строительных площадках для получения архитектурного бетона в основном используют балочно-ригельную опалубку, которая учитывает все технологические требования для получения архитектурного бетона: создание любой архитектурной формы, восприятие нагрузок, возникающих при бетонировании, возможность установки тяжа в любом месте (например, на крупнощитовой опалубке данное место определено конструктивом элементов).
«Немаловажной составляющей в технологии опалубочных работ для архитектурного бетона является разработка комплекта рабочей документации для сборки опалубочных элементов, для данной работы нужна высококвалифицированная команда инженеров, скорее это даже самый важный фактор для разработки комплекта опалубки. Компания ООО "Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА" имеет большой опыт в реализации таких проектов, мы сможем найти оптимальное решения для любой задачи такого плана», — подчеркнул Андрей Бунт.
Сергей Петраков также поясняет, что основные требования при выборе опалубки заключаются в грамотном статическом расчете и правильной сборке с соблюдением всех технологий. Многие клиенты полагают, что основной упор нужно сделать на подбор бетонной смеси (цвет, консистенция и т. д.), а выбор опалубки отодвигают на второй план. Но это мнение ошибочно. Несмотря на то, что бетон является основным компонентом монолитных работ, необходимо предусмотреть множество нюансов — начиная от взаимодействия бетонной смеси с бенотоотделяющим средством до четко отработанной технологии бетонирования. А здесь необходима правильно подобранная система опалубки.
Особое внимание, отмечают специалисты, также следует уделять и характеристикам самой бетонной смеси и добавкам. По словам технического эксперта «ЛафаржХолсим» Антона Кривенцова, для получения максимально качественной лицевой поверхности особое внимание следует уделять уходу за бетоном, времени и температуре его затвердевания. Это позволит избежать резких скачков и подъемов температуры, что может привести к усадочным деформациям и трещинам. Во многих случаях стремятся, наоборот, снизить скорость и температуру при затвердевании бетона. «Главный параметр, по которому в настоящий момент подбирается добавка, это технико-экономическая эффективность при применении в бетоне. Частой ошибкой становится пиритизация решений в сторону цены, а не достигаемой эффективности. В целом при правильно составленном техническом задании и соблюдении всех технологий изготовления и укладки риск выбора неправильных добавок сводится к минимуму. Основные факторы, на которые стоит обратить внимание, это жизнеспособность бетонной смеси (лучше иметь некий запас по времени, особенно в летний период), температура гидратации и экзотермия для предупреждения рисков появления усадки и трещин, а также способы ухода за еще незатвердевшим бетоном после его укладки», — резюмирует он.
Мнение:
Сергей Петраков, старший инженер-технолог компании PERI:
— Опалубочных систем, которые подходят для архитектурного бетона, не так много на рынке. Поэтому очень важно, чтобы у строителей были качественные материалы и инструменты. Например, фанера, которая используется в таких проектах, применяется только один раз, и очень часто ее приходится распиливать под конкретный размер. Спил тоже должен быть сделан под определенным углом. Именно поэтому необходимо иметь качественное оборудование, ведь от него напрямую зависит будущее бетонной поверхности.
Мнение: Рубен Чианарьян, директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт»:
— Опалубка «Промстройконтракт» многократно использовалась для создания архитектурного бетона при строительстве отелей, частных домов, стадионов чемпионата мира по футболу и других сложных объектов. Особое место занимают в нашем портфолио креативные пространства: например, лаборатории и технопарки Сколково. Большую роль в успехе проекта сыграло то, что инженеры-супервайзеры ПСК постоянно присутствовали на объекте, контролируя качество сборки опалубки для архитектурного бетона, в том числе систем для одностороннего бетонирования.
В крупнощитовой опалубке, такой как PSK-Delta, есть восемь отверстий для стяжки, а реально используются только три. Но след на бетоне оставляют в итоге все. Балочно-ригельная опалубка позволяет разместить стяжки там, где их будет минимально видно, а также сделать максимально ровными стыки. Однако тут все упирается в профессионализм рабочих на стройплощадке — уровень квалификации тех, кто собирает опалубку и работает с ней.