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.
Время обновлять
По оценке экспертов, значительная часть российских подрядных строительных компаний, оказывающих услуги по изготовлению буронабивных свай, имеют на балансе изрядно изношенную технику.
Технология буронабивных свай (БНС) уже давно считается классической, но не устаревающей, так как эффективна в любых грунтах, в том числе и слабых, имеет высокую несущую способность и может использоваться в условиях плотной городской застройки.
Генеральный директор ООО «НПСФ «Спецстройсервис», к. т. н. Владимир Мишаков рассказывает, что преимущества БНС по сравнению с забивными сваями - это возможность изготавливать сваи любой длины и любого диаметра практически в любых грунтах без динамического воздействия на существующие здания. По технологии устройства их можно подразделить на сваи, устраивающиеся под защитой глинистого раствора; на сваи, устраиваемые под защитой обсадной трубы; на сваи, выстраиваемые с помощью шнека с проходным отверстием; а также на сваи, устраиваемые без выемки грунта типа Fundex. Широкое распространение буронабивные сваи в нашей стране получили, в том числе, добавляет эксперт, и благодаря хорошей нормативной документации, которая существует в России уже более 50 лет (задействована в СП 24. 13330.2011 и СП 50 – 102 – 2003).
Выбор конкретной технологии устройства БНС в основном определяется инженерно-геологическими условиями участка строительства, а также задачами, которые решаются на конкретных объектах в определенном регионе, поясняет главный инженер проекта ООО «ГЕОИЗОЛ» Андрей Бунак. При наличии достаточно большой толщи грунтов основания, не обеспечивающих восприятие заданных нагрузок от здания и сооружения, выбирается свайный фундамент, который передает основные нагрузки на «хорошие» грунты и уменьшит осадку здания. «Специалисты Группы компаний «ГЕОИЗОЛ» накопили большой опыт проведения работ по изготовлению буронабивных свай, по любой из технологий на глубину свыше 70 м., особенно в области устройства свайных оснований на слабых грунтах. В том числе, они использовались для создания надежных фундаментов таких знаковых объектов Санкт-Петербурга как ЗСД, МФК «Лахта Центр», набережная Макарова, Синопская набережная, при проведении капитальных ремонтов исторических набережных города. В настоящее время с использованием технологии буронабивных свай специалисты ГК «ГЕОИЗОЛ» возводят подземные паркинги на Марсовом поле, д. 1, литера А и во второй очереди бизнес-квартала «Невская Ратуша», фундамент под опоры Витебской развязки ЗСД, а также основание будущего путепровода в составе 8-го участка федеральной трассы «Таврида»», - добавил он.
Финансовый фактор
По мнению экспертов, в настоящее время главная сложность устройства БНС связана с устаревшей буровой техникой. Она еще активно используется в строительстве по экономическим причинам. Специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру» Игорь Мурашов отмечает, что на сегодняшний день парк буровых машин российских компаний состоит из старых европейских машин 00-х или начала 10-х годов. «Как правило, эта техника была приобретена до глобального подорожания курса валюты. В настоящее время подрядчики обновляют свой парк буровых, но не так активно, как это было, к примеру, в начале олимпийских строек в Сочи. Однако прогресс не стоит на месте и каждый год модернизируются старые модели или выходят совершенно новые с более высокой производительностью, более экономичные и с автоматизированными функциями. Поэтому чтобы быть на пике технологий и не тратиться на ремонты лучше постепенно обновлять машину через 3-5 лет, как это принято в Европе и Китае. А вызвать специалистов для обслуживания и ремонта буровых XCMG можно более чем из 40 сервисных центров в России, которые расположены почти во всех крупных городах»,- рассказал представитель компании.
В России многим строительным компаниям действительно финансово сложно обновлять парк строительной техники каждые 5-6 лет, считает главный механик ООО «УМ Геоизол» Руслан Омаров. «По моим оценкам, около 90 % российских подрядных компаний, оказывающих услуги по изготовлению буронабивных свай, имеют на балансе изрядно изношенную технику, требующую постоянных ремонтов. Как правило, в большинстве случаев новые машины приобретаются в лизинг или кредит. Только очень крупные, единичные компании могут позволить себе покупку буровой установки средней стоимостью 140-160 млн рублей без рассрочек»,- отмечает специалист.
Еще 5-7 лет назад, добавляет Руслан Омаров, многие компании стремились перевести содержание и обслуживание своей техники на аутсорсинг. В данный момент компании пошли в обратном направлении и стали развивать собственные ремонтные подразделения. Дело в том, что сервисные центры некоторых крупных производителей техники недостаточно большие, чтобы покрыть потребности рынка, темпы ремонта у них очень низкие. Можно ждать 1-2 недели, пока освободится инженер, а в это время у строительной компании простаивает объект. Поэтому, для подрядной компании во всех смыслах выгоднее «вырастить» штатных механиков, способных оперативно устранять неисправности оборудования. Например, у компании «УМ Геоизол» в штате 15 высококвалифицированных механиков.
К сожалению, кроме сложностей с финансами, резюмирует Владимир Мишаков, у некоторых строителей часто отсутствует культура производства и несоблюдение требований нормативных документов к технологии изготовления свай, что часто приводит к аварийным ситуациям. «В частности, можно вспомнить, например, реконструкцию набережной Обводного канала, когда вместо положенной пробки в 2 -3 м (в текучепластичных суглинках) при выемке грунта шнеком из обсадной трубы грунт извлекался с перебором и произошла значительная осадка рядом расположенного электрокабеля на 110 киловольт, что могло привести к обесточиванию нескольких районов города. Также вспоминается неправильно устройство свай, с использованием бетонирования по полому шнеку при строительстве подземной части ТК Галерея, около Московского вокзала. При излечении шнеков происходил перебор грунта (в шесть раз по сравнению с объемом свай) и в результате окружающая застройка села более чем на 250 мм и два здания по Лиговскому проспекту пришлось разобрать. Кроме того, сели пути Московского вокзала и подземный переход метро. Данные работы выполнялись известной иностранной фирмой, не имеющей опыта деятельности в наших специфических грунтах. Заканчивала их у дома Перцова наша организация «Геострой» без всяких нареканий»,- подчеркнул он.
Мнение
Игорь Мурашов, специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру»
Основными определяющими факторами для выбора буровой машины является геология участка работ, а так же необходимый диаметр и глубина сваи по проекту, применение обсадных труб и др. Наша компания ООО «СюйГун Ру» официальный дистрибьютор китайского концерна XCMG в России представляет линейку из 20 моделей буровых машин с крутящим моментов ротора от 80 кН/м до 793 кН/м и множеством вариантов комплектаций для удовлетворения любых требований заказчика. Машины могут работать по технологии с штангой келли и обсадным столом, непрерывный шнек CFA, пенвмоударное бурение DTH. В отличие от европейских производителей, китайский бренд XCMG предлагает машины собранные из тех же комплектующих, но по более привлекательной цене. В прошлом году вышла новая серия буровых машин XCMG “E”, они будут постепенно заменять предыдущее поколение “D”. В новых моделях установлены современные мощные и экономичные дизельные двигатели, усилен портал мачты и сама мачта, имеется ряд автоматических функций: подъем мачты, возврат на точку бурения, автоматический сброс, возврат на ранее выставленные обороты двигателя после паузы в работе и др.
Инженерно-экологические изыскания в условиях большого города
В Петербурге растет спрос на инженерно-экологические изыскания. Они требуют от специалистов-изыскателей, учитывая своеобразие города, особо профессионального подхода к оценке возможных рисков.
Инженерно-экологические изыскания являются обязательным этапом подготовительных строительных работ. Они проводятся в комплексе с другими необходимыми предварительными исследованиями объектов и территорий. В канун Дня эколога (5 июня) мы решили уделить внимание непосредственно экологической составляющей таких изысканий и особенностям таких экспертных работ в Петербурге.
В нашем городе сложная градостроительная ситуация, обусловленная наличием множества зон с особыми условиями использования территории (ЗОУИТ), в том числе сложившейся исторической застройки, отмечает генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник. Это дает свою специфику инженерно-экологическим изысканиям. В частности, самую большую площадь среди ЗОУИТ, накладывающих ограничения на застройку, на территории Петербурга и Ленинградской области занимают водные объекты. К примеру, река Нева сама по себе является, в том числе поверхностным источником водоснабжения, обладает рыбохозяйственной значимостью. Также при проведении инженерно-экологических изысканий должно учитываться наличие в городе аэропорта и его приаэродромных территорий. Для некоторых районов Петербурга это имеет особое значение при проектировании. Безусловно, нельзя забывать и об исторической застройке. Большая часть зданий и сооружений в историческом центре и за его пределами обладает статусом объекта культурного наследия местного, регионального или федерального значения.
«По нашему опыту наиболее часто в условиях Петербурга востребованы инженерно-экологические изыскания необходимые при эксплуатации зданий и сооружений, а также при их сносе (демонтаже). Также часто выполняются работы по медико-биологическим исследованиям, гидробиологическим исследованиям, локальное обследование загрязнения грунтов и грунтовых вод, реже — запросы на редкие биологические исследования, например, по выявлению бактерий, оказывающих коррозионное воздействие на строительные материалы. В свете усиления государственного надзора в сфере соблюдения природоохранного законодательства можно с уверенность сказать, что инженерно-экологические изыскания являются востребованной и перспективной отраслью. Кроме того, особое значение для крупных компаний приобретает учет ESG-факторов, то есть того, как компания заботится об экологии при ведении бизнеса», — считает Николай Олейник.
Согласно критериям
В соответствии с СП 11-102-97, отмечает заместитель генерального директора по развитию АО «ПЕТЕРБУРГ-ДОРСЕРВИС» Анатолий Пичугов, полевой этап работ выполняется всегда, но его объем и состав зависят от стадии проектирования и строительства. Для выполнения полевых работ необходимы: газоанализаторы, радиометрические приборы, оборудование для измерения электромагнитного излучения, шума, вибрации, тепловых полей и др. Для опробования отобранных образцов почв, грунта, воды необходима сертифицированная экологическая лаборатория, оснащенная всем необходимым.
В целом стоимость инженерно-экологических изысканий, добавляет эксперт, формируется по сборникам цен на инженерные изыскания для строительства на основании объемов проведенных работ. Критерии выбора подрядчика: наличие допуска СРО и соответствующих специалистов в штате, опыт производства работ и успешного прохождения экспертизы раздела экологических изысканий для строительства объектов.
Руководитель отдела инженерно-экологических изысканий EcoStandard group Ксения Селифанова отмечает, что иногда в отчетах об инженерно-экологических изысканиях встречаются ошибки. Первый — человеческий фактор. Порой из-за недостаточного опыта неправильно либо неполноценно определяются виды и объемы работ. Сюда же отнесем недостаточно компетентное выполнение самих работ. Второй —давайте назовем «сюрпризом в процессе выполнения». Это когда все исследования были заложены правильно и соответствуют нормативной документации, но в процессе выполнения работ (как полевых, так и камеральных) обнаруживается необходимость выполнения дополнительных исследований, либо проектировщики внесли корректировки в исходные данные и не предоставили окончательного варианта изыскателям. К сожалению, такое часто встречается. Есть еще один фактор, который не совсем относится к ошибкам, но вызывает сложности на этапе приемки работ, — это разная трактовка нормативной документации», — резюмирует специалист.
Ксения Селифанова поясняет, что ценообразование инженерно-экологических изысканий состоит из нескольких пунктов: «Во-первых, транспортные расходы, включающие перевозку и амортизацию необходимого оборудования. Во-вторых, лабораторно-инструментальные исследования. Причем у большей части изыскательских организация нет своей лаборатории и все исследования уходят на подряд в аккредитованные лабораторные центры. В-третьих, покупка справочных материалов – т.е. справок из уполномоченных органов. Есть еще один пункт ценообразования, но он встречается редко. Это – покупка экспертных заключений по результатам лабораторно-инструментальных исследований. Для согласования в экспертных организациях стоимость услуг нужно подтверждать сметами по сборникам базовых цен. Причем довольно часто данные цифры рознятся с реальностью», – отмечает эксперт.
Мнение:
Николай Олейник, генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ»:
— На мой взгляд, решающим для заказчика должно являться то, сколько лет компания работает на рынке. Также обязательно нужно учитывать положительный опыт прохождения государственной и негосударственной экспертизы проектной документации и/или результатов инженерных изысканий. Безусловно, большим преимуществом является наличие у подрядчика собственной аккредитованной лаборатории либо налаженная связь с такими лабораториями. Для полноценной и оперативной работы кадровый состав изыскательской организации должен включать в себя специалистов по полевым и камеральным работам.