Организационно-технологическое обеспечение использования возобновляемых источников энергии в малоэтажном жилищном строительстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пирожникова Анастасия Петровна

• Пирожникова Анастасия Петровна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Пирожникова Анастасия Петровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗА РУБЕЖОМ И В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1.1. Политические и правовые особенности развития ВИЭ в странах Европейского Союза

1.2. Механизмы правового регулирования поддержки технологий использования ВИЭ с учетом опыта развития возобновляемой энергетики в зарубежных странах

1.3. Нормативно-правовые акты в области энергосбережения. Федеральное законодательство Российской Федерации

1.4. Роль законодательных инициатив в развитии малоэтажного жилищного строительства Российской Федерации

1.5. Анализ мирового и российского опыта использования возобновляемых

источников энергии в малоэтажном жилищном строительстве

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В МАЛОЭТАЖНОМ ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

2.1. Комплексный подход к решению проблемы повышения энергоэффективности в малоэтажном жилищном строительстве

2.2. Разработка вариантов энергосберегающих технологий модульных установок и аппаратов для генерации энергии и снижения энергопотребления

2.3. Обзор полноты и объективности нормативной методики расчета теплопотерь

2.4. Информационная система выбора оптимальной технологии генерации энергии

2.5. Классификация энергосберегающих решений по повышению энергетической эффективности в малоэтажном жилищном строительстве

2.6. Концепция устойчивого функционирования и развития малоэтажного жилого строительства

2.7. Организационно-технологическое моделирование оценки и выбора оптимального варианта использования конструкции ветрогенератора в строительстве

2.8. Разработка технологической карты на устройство

ветроэлектростанции

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ГРУППЫ ФАКТОРОВ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ДЛЯ ВЫБОРА МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

3.1. Природные факторы (Климатообразующие факторы)

3.2. Инфраструктурные факторы

3.3. Пространственно-экономические факторы

Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА ТЕРРИТОРИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

4.1. Расчет приоритетности территории Ростовской области

4.2. Выбор технологий генерации энергии с использованием возобновляемых источников

4.3. Разработка информационного обеспечения выбора территорий для размещения ВИЭ

4.4. Методологические принципы проектирования в строительстве

4.5. Комплексная оценка Азовского района Ростовской области с учетом дополнительных факторов

4.6. Обоснование района размещения коттеджного энергоэффективного поселка на территории Ростовской области

4.6.1. Анализ природно-климатических условия в районе размещения объекта

4.6.2. Комплексная пофакторная оценка территорий проектирования энергосберегающего коттеджного поселка

4.7. Экологические последствия использования возобновляемых источников энергии

4.8. Проектирование объекта по принципам «зеленого строительства»

4.9. Энергоэкономичные, экологически чистые малоэтажные жилые здания

4.10. Расчет экономической эффективности от внедрения энергосберегающих мероприятий

4.11. Разработка информационной модели территории экопоселка при внедрении ВИЭ с учетом экологических мероприятий

4.12. Процедура совершенствования шкалирования энергоэффективности

зданий и сооружений

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Правовое регулирование поддержки технологий

использования ВИЭ в Российской Федерации

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Нормативно-правовая база в сфере энергосбережения и регулирования использования возобновляемых

источников энергии в Российской Федерации

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Классификация ВИЭ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Результаты интеллектуальной деятельности

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Многокритериальный анализ выбора оптимальной

конструкции ВИЭ

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Этапы организации и технологии выполнения

монтажных работ

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Климатообразующие статистические данные по

Ростовской области

ПРИЛОЖЕНИЕ И. Состав экспертной группы

ПРИЛОЖЕНИЕ К. Определение максимального балла

ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Группа критериев факторов окружающей среды

ПРИЛОЖЕНИЕ М. Планировка коттеджного поселка

ПРИЛОЖЕНИЕ Н. Расчет срока окупаемости энергосберегающего

оборудования

ПРИЛОЖЕНИЕ П. Пример расчета удельной характеристики расхода

тепловой энергии

ПРИЛОЖЕНИЕ Р. Расчет теплопотерь с дальнейшим присвоением

класса энергоэффективности

ПРИЛОЖЕНИЕ С. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Организационно-технологическое обеспечение использования возобновляемых источников энергии в малоэтажном жилищном строительстве»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Увеличение численности населения планеты и современное развитие передовых технологий обусловливает рост показателя потребления энергоресурсов во всем мире. С каждым годом проблема энергопотребления выходит на все более значимый уровень. Наряду с использованием ядерной, альтернативной и гидроэнергии, значительная доля приходится на топливно-энергетическое сырье. Истощение запасов природных ископаемых стало причиной возникновения жесткой конкурентной борьбы в экономической, политической и геополитической сферах. Нестабильность финансовой ситуации на мировом рынке газа, угля и нефти серьезно усугубляет энергетическую проблему человечества. В качестве подхода к решению топливно-сырьевой проблемы Мировой энергетический совет предложил концепцию глобальной энергетической безопасности, которая сводится к поиску баланса между стремлением к энергетической безопасности, ценовой доступности энергоснабжения и экологической устойчивости. При условии устранения причин энергетического кризиса человечества и практических мер, направленных на дальнейшее обеспечение мировой экономики как традиционными видами топлива, так и энергией из альтернативных источников, возможна реализация стратегии глобальной энергетической безопасности [1].

Выступая 17 июня 2022 года на пленарном заседании Петербургского международного экономического форума, Президент Российской Федерации Владимир Путин одним из ключевых принципов развития государства назвал достижение технологического суверенитета.

15 апреля 2014 года в правительстве была принята программа стимулирования импортозамещения по всем видам промышленности, вплоть до 2024 года. С 2014 по 2022 годы в России внедрено более полутора тысяч проектов отечественных разработок по импортозамещению. На сегодняшний день приоритетной задачей является создание целостной системы экономического

развития, которая по критически важным составляющим не зависит

от иностранных институтов. Необходимо интенсивно заниматься созданием собственных, уникальных, глобальных конкурентных решений в медицине, экологии, энергетике, сельском хозяйстве, промышленности, в области безопасности. Развитие инженерного образования и трансфер научных разработок в реальную экономику, обеспечение финансовыми ресурсами быстрорастущих высокотехнологичных компаний, развитие сквозных технологий и работа над проектами цифровой трансформации отдельных отраслей позволят выйти на качественно новый уровень технологических возможностей, создавать собственные конкурентные технологии, товары и сервисы, способные стать новыми мировыми стандартами.

По словам главы государства, в ближайшем будущем России предстоит создать критически важные разработки в микроэлектронике, 1Т-промышленности, транспорте, здравоохранении, жилищно-коммунальном комплексе, энергетике, ключевых отраслях промышленности, сфере безопасности, обеспечении территориальной целостности страны.

По поручению Президента Российской Федерации разработана Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации до 2035 года (от 14.07.2015 Пр-1369) на основании ст. 19 Федерального закона РФ от 28.06.2014 г. № 172-ФЗ «О стратегическом планировании в Российской Федерации» и ст. 2, 7, 11-13 Федерального закона РФ от 23.08.1996 г. № 127-ФЗ «О науке и государственной научно-технической политике». Согласно поручению главы государства по итогам заседания Совета при Президенте Российской Федерации по науке и образованию, состоявшегося 21.12.2016 года [2], Стратегия нацелена на введение на новые рынки наукоемких отечественных технологий, повышение доли инновационной продукции во внутреннем валовом продукте, повышение результативности проводимых российскими учеными исследований.

Согласно Стратегии, научный потенциал страны в ближайшей перспективе будет фокусироваться на решении ряда задач, в числе которых основные риски, связанные с антропогенной нагрузкой на природу, с исчерпанием возможностей развития экономики вследствие экстенсивной эксплуатации сырьевых ресурсов,

7

потребностью в наращивании энергетической мощности. Среди приоритетных направлений развития отечественной науки авторы Стратегии выделили цифровые производственные технологии, создание инновационных материалов, развитие систем, способных обрабатывать большие объемы данных, искусственный интеллект и машинное обучение, переход к экологически чистым и ресурсосберегающим источникам энергетики, персонифицированную медицину. Реализация Стратегии осуществляется в несколько этапов. Для каждого из этапов устанавливаются показатели, отражающие ход и основные результаты реализации настоящей Стратегии [2, п. 38-41].

- первый этап реализации Стратегии 2017- 2019 годы;

- второй этап реализации Стратегии 2020- 2025 годы;

- разработка планов реализации Стратегии для каждого последующего этапа будет осуществляться на этапе, предшествующем текущему.

В ходе заседания Совета по науке и образованию, которое проходило 8 февраля 2023 года в Москве, глава государства предложил пересмотреть подходы к мероприятиям единой государственной программы в области научно -технологического развития, назвав приоритетные на сегодняшний день направления в сфере науки и технологий, среди которых энергетика, жилищно-коммунальное хозяйство и безопасность. По словам Владимира Путина, в этих направлениях должны иметь место российские базовые технологии и компетенции для того, чтобы предотвратить риски критической зависимости от зарубежных институтов. Путин поручил правительству ускорить утверждение инновационных проектов по быстрому реагированию на опасные инфекции, а также по созданию новых источников энергии, ее передачи и хранения.

Расходы по госпрограмме «Научно-технологическое развитие Российской Федерации» в 2023 году составят 1,2 триллиона рублей, почти половина из них будет направлена на исследования и разработки. На поддержку научно -образовательных центров мирового уровня в 2023 и 2024 годах будет направлено свыше 4,6 миллиарда рублей.

Важнейшей мерой для развития российской энергетики является широкое использование энергосберегающих технологий. Актуальность их внедрения продиктована необходимостью экономии энергетических ресурсов и минимизации расходов в период экономического спада. Применение энергосберегающих технологий, позволяющих сократить затраты на потребление энергоресурсов при эксплуатации зданий, является перспективным направлением в жилищном строительстве.

Единая государственная политика Российской Федерации в отношении глобального изменения климата и его последствий в рамках новой редакции Климатической доктрины принятой в 2023 году, направлена на достижение углеродной нейтральности к 2060 году. [3] Значительный потенциал уменьшения негативного воздействия на климат заложен в стратегии по энергетической поддержке возобновляемых источников энергии. Применение энергетических источников, не основанных на использовании углеводородов, позволит сократить выбросы парниковых газов и значительно смягчить антропогенное воздействие на изменение климата.

В настоящее время российский сектор малоэтажного домостроения находится в стадии динамичного развития и, как правило, направлен на освоение территорий пригородов и сельскохозяйственных районов. Приоритетной задачей выступает выбор таких конструктивных решений при возведении малоэтажных жилых объектов, при которых готовый к эксплуатации объект отвечал бы требованиям энерго- и ресурсосбережения, а технология его строительства -требованиям экологической безопасности, была бы малозатратной как по временным параметрам, так и по ресурсным.

Поиск решения проблемы энергоснабжения децентрализованных районов с помощью применения альтернативных видов энергии является особенно актуальным. Среди всего разнообразия видов альтернативной энергии наиболее часто внедряемыми являются проекты на строительство ветровых электростанций. В настоящее время в мире разработано большое количество типов ветровых

электростанций. Каждая ветровая электростанция может отличаться количеством

9

и формой лопастей, обладать своими преимуществами и недостатками. Поэтому для каждого конкретного строительного проекта возникает задача не только оценки ветрового потенциала района, но и выбора, и обоснования конструктивных параметров ветроэлектростанции. Сдерживающими факторами при строительстве такого рода систем энергоснабжения выступают разработка технико-экономического обоснования и организация строительно-монтажных работ, требующих учета множества факторов и являющихся достаточно трудоемкими. Поэтому исследования в данной области являются актуальными и представляют научный и практический интерес.

Степень разработанности темы. Совершенствованию методов организационно-технологического моделирования посвящены научные труды известных российских и зарубежных ученых: «Внешняя энергетическая политика» представляет собой сферу деятельности государства в международных отношениях по защите и отстаиванию национальных интересов, обусловленных производством, транспортировкой и потреблением энергоресурсов. Цели, задачи, приоритеты и направления внешней энергетической политики мировых держав, государственная политика в области управления энергосбережением были рассмотрены такими авторами, как Гжегож Вишневски и Андреа Хутерер (Grzegorz Wisniewski and Andrea Huterer Osteuropa) [4]. О политике использования возобновляемых источников энергии писали в своих научных трудах Ремизова Т.С. [5]; Кутафина Н. Н. [б]; Гильмутдинова З. Н. [7]; Бутолин А. П., Щерба В.А., Абрамова Е.А. [8]; Пиляева О.В. [9].

Аналитическими исследованиями перспектив использования и развития альтернативных источников энергии занимались Л. Де Роса, Р. Кастро (L. De Rosa, R. Castro) [10]; Нехорошев Д. Д., Ермоленко Е. А. [11]; Захожий К. А. [12]; Петров А. Е., Мамий С. А. [13]; Леoнoва Ю. А. [14]; Карницкий В.Ю., Князев А. Н. [15]; Лившиц С. А. [16]; Черепкова Е. А., Кшталтный Н. И. [17]; Сологубова Г. С. [18]; Платашин В. С., Шевченко Т. В. [19]. Подводя итоги исследований можно сказать, что тенденция по развитию и внедрению ВИЗ в мировой практике представляется

актуальным и перспективным проектом, а применение альтернативных источников энергии - целесообразным.

Анализ теоретической основы современных исследований энергетической безопасности в контексте изучения международных отношений и внешней политики представлен в научных работах Ильхан Озтюрк (Ilhan Ozturk) [20].

В исследованиях таких авторов, как Мустафа Балат (Mustafa Balat) [21], Джозеф Каллен (Joseph Cullen) [22], Кара А. Мур-О'Лири, Ребекка Р. Эрнандес, Дэйв С. Джонстон, Скотт Р. Абелла, Карен Е. Таннер, Аманда С. Суонсон, Джейсон Крейтлер и Джеффри Е. Лович (Kara A Moore-O'Leary, Rebecca R Hernandez, Dave S. Johnston, Scott R. Abella, Karen E. Tanner, Amanda C Swanson, Jason Kreitler and Jeffrey E Lovich) [23], Катарина Ланге, Филипп Майер, Клеменс Траутвейн, Мартин Шмид, Кристофер Т. Робинсон, Кристин Вебер и Якоб Бродерсен (Katharina Lange, Philipp Meier, Clemens Trautwein, Martin Schmid, Christopher T. Robinson, Christine Weber and Jakob Brodersen) [24], Гильмутдинова Э.Н. [25], Умнякова Н. П. [26], Король Е. А. [27], Опарина Л. А. [28], Грабовый П. Г. [29} рассматриваются проблемы в области энергосбережения и энергоэффективности, предлагаются возможные пути их решения. В частности, выявлены основные проблемы дефицита энергоресурсов, геополитические и общественные опасности. Особая роль в научных трудах отведена возобновляемым источникам энергии и их воздействию на окружающую среду. Решение проблем удовлетворения растущих потребностей в энергетике при минимальном ущербе окружающей среде лежит на пути реализации концепции энергосбережения в сочетании с наращиванием объемов добычи традиционного топлива и вовлечения альтернативных топливных ресурсов.

К. Ван, С. Чен, Л. Лю, Т. Чжу, З. Ган (K. Wang, S. Chen, L. Liu, T. Zhu, Z. Gan) представили результаты сравнения четырех технологий преобразования энергии в энергетической системе [30].

Энергия ветра считается одной из перспективных альтернативных отраслей

энергетики. Развитие отрасли связана с разработкой новых и усовершенствованием

старых моделей ветряков. Инновационные пути развития ветроэнергетики

11

отражены в работах таких деятелей, как М. Дж. М. Стивенс и П. Т. Смолдерс (M. J. M. Stevens and P.T. Smulders) [31], Уильям П. Кувлески-младший, Леонард А. Бреннан, Майкл Л. Моррисон, Кэти К. Бойдстон, Барт М. Баллард и Фред С. Брайант (William P. Kuvlesky, Jr., Leonard A. Brennan, Michael L. Morrison, Kathy K. Boydston, Bart M. Ballard and Fred C. Bryant) [32], Джузеппе Фаилья и Феличе Арена (Giuseppe Failla and Felice Arena) [33]. Представленный обзор современных технологий в области ветроэнергетики содержит информацию о западных технологиях, в том числе оборудовании и расходных материалах, в частности современные разработки универсальных ветряков, различные способы генерации и накопления энергии.

Многокритериальную оценку составляющих экономической эффективности использования систем и установок энергетики возобновляемых источников энергии в своих исследованиях применил Осадчий Г.Б. [34], Мищенко В.Я. [35].

Значение комплексной оценки территории для обеспечения ее устойчивого развития и использования результатов при выборе конкретного типа альтернативного источника энергии в своих работах описали Щербина Е. В. [3б], Шеина С.Г., Федоровская А. А., Пирожникова А. П., Присс Е. А., и другие [37-42]. На основе результатов проведенной научно-исследовательской работы в области альтернативной энергетики, авторами представлен обзор современной ситуации в области развития альтернативной энергетики мировых держав и Российского государства [43, 44].

Каждый рассмотренный научный источник направлен на решение определенной задачи и не имеет комплексного подхода.

Согласно Стратегии пространственного развития территории Российской Федерации на период до 2025 года [45], проблемы инфраструктурных ограничений федерального значения, обеспечения доступности и качества объектов магистральной инфраструктуры (транспортной, энергетической и пр.) необходимо решать на региональном уровне. Разрешение проблемы возможно за счет содействия развитию распределенной генерации, в том числе на основе

возобновляемых источников энергии для территорий субъекта Российской

12

Федерации, имеющих соответствующие природные условия и ресурсы, или использовать их как резервный источник энергии. Наряду с этим сокращение уровня межрегиональной дифференциации в социально-экономическом развитии субъекта Российской Федерации и обеспечение сбалансированного устойчивого пространственного развития территорий предполагается за счет повышения качества и комфортности городской среды, развития системы транспортной инфраструктуры, улучшения состояния окружающей среды, сохранения и развития зеленых территорий, сохранения и повышения плодородия сельскохозяйственных земель, восстановления лесных и водных ресурсов.

Целью исследования является разработка организационно-технологических решений использования распределенной генерации (ВИЭ) в малоэтажном строительстве для территорий, удаленных от традиционных источников энергии, обладающих необходимыми природными условиями и ресурсами.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:

1. Выполнить анализ нормативно-правового регулирования применения нетрадиционной энергетики в строительстве за рубежом и в Российской Федерации;

2. Предложить варианты развития сельских поселений, удалённых от традиционных источников энергии с использованием различных видов ВИЭ для достижения доктрины продовольственной безопасности региона;

3. Предложить комплексный подход и разработать варианты энергосберегающих технологий модульных установок и аппаратов для генерации энергии для снижения энергопотребления в строительной отрасли;

4. Разработать методику и информационную модель оценки эффективности использования ВИЭ для малоэтажного строительства и выполнить организационно-технологическое моделирование выбора рационального варианта использования конструкций ВИЭ;

5. Разработать информационное обеспечение выбора технологий генерации

энергии с использованием возобновляемых источников;

13

6. Усовершенствовать шкалу энергоэффективности жилых и общественных зданий с учетом различных климатических условий Российской Федерации;

7. Адаптировать методику комплексной оценки территории субъекта Российской Федерации, предложить информационную модель выбора территории для размещения различных ВИЭ и места строительства малоэтажного энергоэффективного поселка;

8. Выполнить оценку воздействия ВИЭ на окружающую среду;

9. Показать практическое применение методики использования нетрадиционных источников энергии в жилищном малоэтажном экоустойчивом строительстве на территории Ростовской области.

Объектом исследования является организационно-технологический процесс возведения малоэтажной жилой застройки с применением возобновляемых источников энергии.

Предметом исследования являются теоретические и методические основы выбора и использования распределенной генерации (ВИЭ) в малоэтажном строительстве для территорий, обладающих необходимыми природными условиями и ресурсами или в качестве дублирующего источника энергии.

Научная новизна состоит в разработке и обосновании методических основ использования распределенной генерации для малоэтажного строительства на территориях субъекта Российской Федерации, которые обладают соответствующими природными условиями и ресурсами, удалены от традиционных источников энергообеспечения (вырабатываемая энергия используются в качестве основного источника), или находятся в непосредственной близости (вырабатываемая энергия используются в качестве резервного источника), на основе комплексной оценки территории субъекта Российской Федерации, а именно:

-комплексном подходе к применению возобновляемых источников энергии и методике оценки эффективности ее использования в малоэтажном жилищном строительстве;

-многокритериальной оценке для выбора рационального варианта использования технологий ВИЭ (ветряной энергии) в малоэтажном строительстве;

-информационном обеспечении выбора технологий генерации энергии с использованием возобновляемых источников;

- методике комплексной оценки территории субъекта Российской Федерации для выбора места строительства малоэтажного энергоэффективного посёлка.

- алгоритме и методике организационно-технологического обеспечения выбора типа (вида) возобновляемых источников энергии для малоэтажного строительства.

Теоретическая значимость состоит в развитии методологических подходов к совершенствованию организационно-технологических моделей выбора территории для возведения комплекса малоэтажных жилых зданий с учетом применения возобновляемых источников энергии на территории Ростовской области, которые обладают необходимыми природными условиями и ресурсами или в качестве дублирующего источника энергии.

Практическая значимость заключается в том, что результаты проведенного исследования могут быть использованы для разработки и реализации программ сбалансированного пространственного развития территории субъекта Российской Федерации, повышения качества и комфортности среды обитания, вовлечения в оборот новых сельскохозяйственных земель путем использования распределенной генерации в целях реализации доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации [46].

Методология исследования базируется на работах отечественных и зарубежных ученых, специалистов в области энергоэффективного строительства, возобновляемой энергетики, принципах организационно-технологического моделирования, а также федеральных и региональных программах, направленных на обеспечение доступного, комфортного и экологичного жилья для граждан страны и повышение энергоэффективности и энергосбережения.

Методы исследования основываются на теории и практике построения организационно-технологических моделей, методах оптимального планирования

выбора территории под застройку и многокритериальной оценки рационального варианта использования конструкций ВИЭ.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты многокритериальной оценки различных видов конструкций ветрогенераторов и выбора наиболее оптимального типа их конструктивных решений;

- алгоритм выбора эффективных организационно-технологичных решений по использованию возобновляемых источников энергии для малоэтажного строительства;

- методика организационно-технологичных обеспечений выбора типа (вида) возобновляемых источников энергии для малоэтажного строительства;

- научный подход к шкалированию энергоэффективности зданий и сооружений;

- методика многокритериального анализа для выбора различных видов оптимальной конструкции ветрогенератора;

- технологическая карта возведения ветрогенератора;

- усовершенствование методики расчета энергопаспорта объекта строительства на основе учета общих теплопотерь.

Личный вклад автора состоит в проведении анализа нормативной базы и научных исследований в области повышения энергоэффективности жилищного строительства с применением ВИЭ, введении показателей оптимальности конструкции ветрогенераторов, разработке научно-методического подхода к определению территории, подходящей под застройку малоэтажных жилых зданий с применением ВИЭ, совершенствование шкалы энергоэффективности зданий и сооружений для Ростовской области, разработке рекомендаций по использованию при организации и технологии выполнения работ по возведению ветрогенераторов.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обеспечена применением аргументированных теоретических методов, апробированного научно-методического аппарата, современных информационных технологий, использованием нормативно-технической базы в области повышения

энергоэффективности жилищного строительства с применением ВИЭ, а также апробацией результатов исследования на практике.

Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на двух международных научно-практических конференциях, материалы исследований вошли в Сборник симпозиума «Euro-Eco Hannover 2016», г. Ганновер и Сборник «Проблемы экологической безопасности, энергосбережение в строительстве и ЖКХ», Москва - Кавала.

Основные положения и результаты диссертационного исследования обсуждались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки и техники 2023» и Международной научно-практической конференции по окружающей среде, природным ресурсам и устойчивому природопользованию EnREM 2023.

Исследование выполнено в рамках гранта РААСН, наименование темы ФНИ: 7.6.2-20 «Разработка теоретических и методических основ выбора и использования нетрадиционных источников энергии в жилищном экостроительстве», РК 121030900284-2, 2020 г.

Включённые в работу теоретические выводы и рекомендации подтверждены практическим внедрением полученных результатов.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 научных работах, в том числе 7 в журналах, рекомендованных ВАК, 2 - зарубежные, 2 - изданиях, входящих в международную базу цитирования Scopus и Web of Science. Получено 2 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ, 2 -о регистрации базы данных, 4 свидетельства на полезную модель, 3 свидетельства на изобретения.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, списка литературы и пятнадцати приложений. Работа содержит 178 страниц печатного текста, в том числе 92 рисунка, 37 таблиц, список используемой литературы включает 1 47 наименований отечественных и зарубежных авторов.

Содержание научно-квалификационной работы (диссертации) соответствует п. 1, 2, 4, 8, 11, 16 Паспорта научной специальности 2.1.7. «Технология и организация строительства»:

17

п. 1 - Прогнозирование и оптимизация параметров технологических процессов и систем организации строительства и его производственной базы, повышение организационно-технологической надежности строительства. Разработка параметров системы управления инвестиционно-строительными проектами;

п. 4 - Теоретические и экспериментальные исследования эффективности технологических процессов. Выявление общих закономерностей реализации сложных инвестиционно-строительных проектов с применением информационного моделирования и оптимизации организационно-технологических решений;

п. 11 - Влияние технологических процессов на окружающую среду, определение рациональных «зеленых технологий» для среды жизнедеятельности. Обеспечение безопасности и экологичности технологических и производственных процессов и их результатов.

ГЛАВА 1. НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЗА РУБЕЖОМ

И В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

1.1 Политические и правовые особенности развития ВИЭ в странах

Европейского Союза

В настоящее время в странах Евросоюза (ЕС) имеется значительный законодательный и практический опыт перехода на возобновляемые ресурсы в энергетическом секторе. Среди государств, где энергетический сектор обеспечивается регенеративными источниками, следует выделить страны-члены ЕС Германию и Данию. Политико-правовые меры по развитию возобновляемых источников энергии предприняты Швейцарией, Канадой, Исландией и т.д.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пирожникова Анастасия Петровна, 2024 год

источников»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Многокритериальный анализ выбора оптимальной конструкции ВИЭ

Таблица Д.1 - Энергия солнечного света

Виды конструкции Сложность обслуживания / простота использования Сложность развертывания / простота монтажа Энергоэффективность Выработка Требовательность к свободному пространству Центральные Местные Особенности месторасположения для потребления энергии Начальная цена Окупаемость я е тах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Энергия солнечного света

Солнечные батареи (панели) 1,0 1,0 0,6 0,8 0,7 1,0 1,0 0,8 1,0 0,7 0,6 1,0

Солнечные коллекторы плоские 1,0 1,0 0,8 0,9 0,8 1,0 1,0 0,9 0,7 0,8 0,7 1,0

Солнечные коллекторы вакуумные 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0 0,9 0,9 1,0 0,9 1,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0

Максимакс= 1,0 Тип конструкции: Солнечные батареи (панели)

Солнечные коллекторы плоские

Солнечные коллекторы вакуумные

Вальд(максимин)= 0,9 Тип конструкции: Солнечные коллектора вакуумные

Севидж(минмакс)

Матрица рисков тах

Солнечные батареи (панели) 0,0 0,0 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0,1 0,0 0,3 0,4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Солнечные коллекторы плоские 0,0 0,0 0,2 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,3 0,2 0,3

Солнечные коллекторы вакуумные 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,1

Сэ видж(минмакс)= 0,1 Тип конструкции: Солнечные коллекторы вакуумные

Лаплас Бит

Солнечные батареи (панели) 0,10 0,10 0,06 0,08 0,07 0,10 0,10 0,08 0,10 0,07 0,86

Солнечные коллекторы плоские 0,10 0,10 0,08 0,09 0,08 0,10 0,10 0,09 0,07 0,08 0,89

Солнечные коллекторы вакуумные 0,10 0,10 0,10 0,10 0,09 0,10 0,10 0,09 0,09 0,10 0,97

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Лаплас= 0,97 Тип конструкции: Солнечные коллекторы вакуумные

Байес Бит

Солнечные батареи (панели) 0,17 0,17 0,10 0,13 0,00 0,08 0,08 0,07 0,00 0,06 0,86

Солнечные

коллекторы 0,17 0,17 0,13 0,15 0,00 0,08 0,08 0,08 0,00 0,07 0,93

плоские

Солнечные

коллекторы 0,17 0,17 0,17 0,17 0,00 0,08 0,08 0,08 0,00 0,08 0,99

вакуумные

0,17 0,17 0,17 0,17 0,00 0,08 0,08 0,08 0,00 0,08

Байес= 0,99 Тип конструкции: Солнечные коллекторы вакуумные

Таблица Д.2 - Геотермальная энергия недр Земли

Виды конструкции Сложность обслуживания / простота использования Сложность развертывания / простота монтажа Энергоэффективность Выработка электроэнергии Требовательность к свободному пространству Центральные Местные Особенности месторасположения для потребления энергии Начальная цена Окупаемость я е тах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Геотермальная энергия недр Земли

Гидротермальная станция 0,7 0,4 0,8 0,9 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5 0,7 0,4 1,0

Бинарная геотермальная станция 0,7 0,4 0,7 0,8 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5 0,7 0,4 1,0

Петротермальная станция 0,7 0,4 0,6 0,7 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5 0,6 0,4 1,0

0,7 0,4 0,8 0,9 1,0 0,5 1,0 0,5 0,5 0,7

Максимакс= 1,0 Тип конструкции: Гидротермальная станция

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Бинарная геотермальная станция

Петротер- мальная станция

Вальд(максимин)= 0,4 Тип конструкции: Гидротермальная станция

Бинарная геотермальная станция

Петротер- мальная станция

Сэ видж(минмакс)

Матрица рисков тах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Гидротермальная станция 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Бинарная геотермальная станция 0,0 0,0 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1

Петротермальная станция 0,0 0,0 0,2 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,2

Сэвидж (минмакс)= 0,0 Тип конструкции: Гидротермальная станция

Лаплас Бит

Гидротермальная станция 0,07 0,04 0,08 0,09 0,10 0,05 0,10 0,05 0,05 0,07 0,70

Бинарная геотермальная станция 0,07 0,04 0,07 0,08 0,10 0,05 0,10 0,05 0,05 0,07 0,68

Петротермальная станция 0,07 0,04 0,06 0,07 0,10 0,05 0,10 0,05 0,05 0,06 0,65

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Лаплас= 0,70 Тип конструкции: Гидротермальная станция

Байес Бит

Гидротермальная станция 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40

Бинарная геотермальная 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40

станция

Петротермальная станция 0,00 0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40

0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Байес= 0,40 Тип конструкции: Гидротермальная станция

Бинарная

геотер-

мальная

станция

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Петротер- мальная станция

Таблица Д.3 - Использование энергии воды

Виды конструкции Сложность обслуживания / простота использования Сложность развертывания / простота монтажа Энергоэффективность Выработка электроэнергии Требовательность к свободному пространству Центральные Местные Особенности месторасположения для потребления энергии Начальная цена Окупаемость с е тах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Использование энергии воды

Использование резервуара (дамбы) и турбины 0,4 0,4 1,0 1,0 0,6 1,0 0,0 0,0 0,4 0,7 0 1,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Речная

гидроэлектро- 0,5 0,5 1,0 1,0 0,8 1,0 0,0 0,5 0,5 0,8 0 1,0

станция

Приплотинные станции 0,4 0,4 1,0 1,0 0,4 1,0 0,0 0,0 0,4 0,7 0 1,0

Деривационная ГЭС 0,4 0,4 1,0 1,0 0,5 1,0 0,0 0,0 0,4 0,7 0 1,0

Гидроаккумули-

рующая 0,4 0,4 1,0 1,0 0,4 1,0 0,0 0,0 0,3 0,7 0 1,0

электростанция

Приливная электростанция 0,3 0,5 1,0 1,0 0,5 1,0 0,0 0,5 0,6 0,8 0 1,0

Гирляндная

свободно- 0,2 0,5 0,9 1,0 0,4 1,0 0,5 0,5 0,7 0,8 0,2 1,0

проточная станция

Свободно-

проточная мини- 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 0,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0 1,0

станция

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Исполь-

Максимакс= 1,0 Тип конструкции: зование резервуара (дамбы) и турбины

Речная

гидроэлект

ростанция

Приплотин

ные

станции

Деривацио нная ГЭС

Гидроакку

мулирующ

ая

электроста

нция

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Приливная электростанция

гирляндная свободно-проточная станция

Свободно-проточная мини станция

Вальд(максимин)= 0,2 Тип конструкции: Гирляндна я свободно-проточная станция

Севидж(минимакс)

Матрица рисков тах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Использование резервуара (дамбы) и турбины 0,6 0,6 0,0 0,0 0,4 0,0 1,0 1,0 0,6 0,3 1,0

Речная гидроэлектростанц ия 0,5 0,5 0,0 0,0 0,2 0,0 1,0 0,5 0,5 0,2 1,0

Приплотинные станции 0,6 0,6 0,0 0,0 0,6 0,0 1,0 1,0 0,6 0,3 1,0

Деривационная ГЭС 0,6 0,6 0,0 0,0 0,5 0,0 1,0 1,0 0,6 0,3 1,0

Гидроаккумулиру ющая электростанция 0,6 0,6 0,0 0,0 0,6 0,0 1,0 1,0 0,7 0,3 1,0

Приливная электростанция 0,7 0,5 0,0 0,0 0,5 0,0 1,0 0,5 0,4 0,2 1,0

Гирляндная свободно-проточная станция 0,8 0,5 0,1 0,0 0,6 0,0 0,5 0,5 0,3 0,2 0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Свободно-проточная мини-станция 0,0 0,0 0,2 0,0 0,0 1,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,0

Сэ видж(минмакс)= 0,8 Тип конструкции: Гирлянд-ная свободно-проточная станция

Лаплас Бит

Использование резервуара (дамбы) и турбины 0,04 0,04 0,10 0,10 0,06 0,10 0,00 0,00 0,04 0,07 0,55

Речная гидроэлектростанция 0,05 0,05 0,10 0,10 0,08 0,10 0,00 0,05 0,05 0,08 0,66

Приплотинные станции 0,04 0,04 0,10 0,10 0,04 0,10 0,00 0,00 0,04 0,07 0,53

Деривационная ГЭС 0,04 0,04 0,10 0,10 0,05 0,10 0,00 0,00 0,04 0,07 0,54

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Гидроаккумули- рующая электростанция 0,04 0,04 0,10 0,10 0,04 0,10 0,00 0,00 0,03 0,07 0,52

Приливная электростанция 0,03 0,05 0,10 0,10 0,05 0,10 0,00 0,05 0,06 0,08 0,62

Гирляндная свободно-проточная станция 0,02 0,05 0,09 0,10 0,04 0,10 0,05 0,05 0,07 0,08 0,65

Свободно-проточная мини-станция 0,10 0,10 0,08 0,10 0,10 0,00 0,10 0,10 0,10 0,10 0,88

Лаплас= 0,88 Тип конструкции: Свободно-проточная мини станция

Байес Бит

Использование резервуара (дамбы) и турбины 0,00 0,11 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,10 0,63

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Речная

гидроэлектро- 0,00 0,14 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,11 0,67

станция

Приплотинные станции 0,00 0,11 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,10 0,63

Деривационная ГЭС 0,00 0,11 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,10 0,63

Гидроаккумулиру

ющая 0,00 0,11 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,10 0,63

электростанция

Приливная электростанция 0,00 0,14 0,14 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,11 0,67

Гирляндная

свободно- 0,00 0,14 0,13 0,14 0,00 0,14 0,07 0,00 0,00 0,11 0,72

проточная станция

Свободно-

проточная мини- 0,00 0,28 0,11 0,14 0,00 0,00 0,14 0,00 0,00 0,14 0,81

станция

0,00 0,28 0,14 0,14 0,00 0,14 0,14 0,00 0,00 0,14

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Байес= 0,81 Тип конструкции: Свободно-проточная мини-станция

Таблица Д.4 - Биоэнергетика и биотопливо

Виды конструкции Сложность обслуживания / простота использования Сложность развертывания / простота монтажа Энергоэффективность Выработка электроэнергии Требовательность к свободному пространству Центральные Местные Особенности месторасположения для потребления энергии Начальная цена Окупаемость шш шах

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Биоэнергетика и биотопливо

Биогазовая установка на жидком биотопливе 0,8 0,8 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,8 0,6 1,0 0,5 1,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Биогазовая установка на твердом биотопливе 0,9 0,8 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,8 0,6 1,0 0,5 1,0

Биогазовая установка на газообразном биотопливе 0,8 0,8 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,8 0,6 1,0 0,5 1,0

0,9 0,8 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,8 0,6 1,0

Максимакс= 1,0 Тип конструкции: Биогазовая установка на жидком биотопливе

Биогазовая установка на твердом биотопливе

4

10

11

12

13

Биогазовая

установка

на

газообразном

биотопливе

Вальд(максимин)=

0,5

Тип

конструкции:

Биогазовая установка на жидком биотопливе

Биогазовая установка на твердом биотопливе

1

2

3

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Биогазовая

установка

на

газообраз-

ном

биотопливе

Сэ видж(минимакс)

Матрица рисков тах

Биогазовая

установка на 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1

жидком биотопливе

Биогазовая

установка на твердом 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

биотопливе

Биогазовая

установка на газообразном 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1

биотопливе

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Сэ видж(минимакс) 0,0 Тип конструкции: Биогазовая установка на твердом биотопливе

Лаплас Бит

Биогазовая установка на жидком биотопливе 0,08 0,08 0,10 0,10 0,05 0,10 0,10 0,08 0,06 0,10 0,85

Биогазовая установка на твердом биотопливе 0,09 0,08 0,10 0,10 0,05 0,10 0,10 0,08 0,06 0,10 0,86

Биогазовая установка на газообразном биотопливе 0,08 0,08 0,10 0,10 0,05 0,10 0,10 0,08 0,06 0,10 0,85

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Лаплас= 0,86 Тип конструкции: Биогазовая установка на твердом биотопливе

Байес Бит

Биогазовая установка на жидком биотопливе 0,00 0,33 0,21 0,21 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,21 0,96

Биогазовая установка на твердом биотопливе 0,00 0,33 0,21 0,21 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,21 0,96

Биогазовая установка на газообразном биотопливе 0,00 0,33 0,21 0,21 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,21 0,96

0,0 0,4 0,2 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Байес= 0,96 Тип конструкции: Биогазовая установка на жидком биотопливе

Биогазовая установка на твердом биотопливе

Биогазовая установка на газообразном биотопливе

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Этапы организации и технологии выполнения монтажных работ

Подготовительные работы

Выполнение проектно-изыскательских работ, получение необходимых разрешений, проведение формальных и юридических мероприятий.

Тщательное планирование и оценка выбранного участка для размещения объекта ветрогенерации - оценка орографических факторов, силы и направления ветра, сейсмической активности и других аспектов. Выбор на стадии проектирования рациональной компоновки объекта строительства и разработка оптимального плана расположения подстанций, дорог, линий связи и электропередач. Прогнозирование экологических и социально-экономических последствий будущего строительства для региона. Согласование административного разрешения на строительство различных аспектов проекта с органами, отвечающими за экологию и охрану природных ресурсов, здоровье местных жителей, дорожное движение, генерацию и распределение электроэнергии.

Установка метеорологических башен, представляющих собой контрольные сооружения, отвечающие за все измерения парка, калибровку и проверку данных, определение необходимых параметров для связи и эксплуатации вспомогательного оборудования ветроэлектростанции.

При строительстве метеорологических вышек предусмотрено выполнение земляных работ по оборудованию траншей для прокладки оптоволоконных кабелей, а также установка источника питания для всего комплекса электрического оборудования.

Основные работы

1. Строительство подъездных путей и расчистка территории. Удаление растительности и выравнивание грунта.

Строительство подъездных путей специализированного транспорта

проводится с целью обеспечения беспрепятственного доступа к расположению

260

ветряных турбин с учетом таких параметров, как минимальный радиус кривизны, максимальный уклон дороги или ширина дороги в определенных участках. Следует также учитывать, что отдельные компоненты башни достигают 40-50 метров в длину и весят десятки тонн. При этом часть дорог будут временными, а их использование ограничено начальной фазой строительства. Другие - постоянные дороги для технического обслуживания и контроля, осуществляемых в течение срока эксплуатации объекта.

2. Прокладка кабеля.

Монтаж линий среднего / низкого напряжения, оптоволоконной связи и др. Строительство электрической подстанции ВЭС.

Электрическая инфраструктура ветряной электростанции состоит из нескольких типов объектов, таких как повышающие трансформаторы, линия среднего напряжения, которая предназначена для передачи энергии на подстанцию, метеорологические станции для сбора данных о ветре и линии связи для систем управления и защиты.

Трансформаторы располагаются возле основания ветротурбины.

Оборудование для преобразования тока включает собственно трансформатор для повышения напряжения от ветрогенератора, оборудование для сетей среднего и низкого напряжения, а также защитные устройства (предохранители). Этот комплекс электрооборудования расположен в изолированных шкафах возле основания башни. Такие шкафы имеют вентиляцию и две двери для обслуживания, одну для кабин и шкафов, а другую для трансформатора.

Прокладка линий среднего напряжения от ветрогенераторов осуществляется под землей посредством траншеи, где кабели будут защищены при помощи кабель-каналов.

Размер траншеи зависит от количества кабелей, обычно имеют глубину чуть более одного метра и до полуметра в ширину. Заземляющий кабель укладывается в нижней части траншеи, а слой грунта от раскопок распределяется по нему.

Сверху располагается слой речного песка, по которому будут проходить

кабели среднего напряжения. Над ними укладывается следующий слой речного

261

песка и ряд из сборных плит, которые будут действовать как механическая защита от повреждений кабеля.

После строительства линии среднего напряжения прокладываются вспомогательные оптоволоконные кабели с защитными плитами, заканчивая заполнением траншеи землей до уровня земли и соответствующей сигнализацией, чтобы предупредить о наличии кабелей.

В случаях, когда траншеи пересекают дороги и другие препятствия, используются специальные трубы для более надежной защиты кабеля. Иногда их приходится еще бетонировать, если зона предназначена для движения транспортных средств.

Кабели среднего напряжения соединяют шкаф ветрогенератора со входом на повышающую подстанцию, начиная от входа в шкаф и заканчивая защитными элементами подстанции.

Заземление ветряных турбин состоит из системы медных колец, прикрепляемых к арматуре фундамента при бетонировании. При строительстве также подключают кабели заземления низкого и среднего напряжения и любой металлический элемент, который потенциально способен нести опасный высокий уровень напряжения.

3. Обустройство строительных площадок и мест для хранения стройматериалов (рис. Е.1).

Рисунок Е.1 - Обустройство строительных площадок и мест для хранения

стройматериалов

262

- под основание мачты;

- под растяжки, куда монтируется анкерное кольцо.

На участке размещения ветрогенератора, имеющем размеры 2 на 2 метра и более, с ровной поверхностью, при условии не использовать зыбкие или песчаные почвы, заливается фундамент. При заливке фундаментов для ветрогенераторов преимущественно используется прочный железобетон, основной материал для строительства объектов такого рода.

После строительства фундамента следует приступать к установке опоры, начинать монтировать остальную конструкцию ветряка. Первую секцию можно вмонтировать в бетон, соединяя части болтами. И также возможно соединение посредством сварки, что менее надежно.

5. Строительство воздушной линии и установление опор линий электропередач.

6. Монтаж главного трансформатора на подстанции 35/110 кВ.

7. Сборка и установка ветрогенераторов на фундаментах.

Платформы ветроэлектростанции (полигональные пространства, обычно квадратные или прямоугольные) с размерами сторон от 20 до 50 метров представляют собой специально оборудованные площадки, которые расположены рядом с ветряной турбиной. На платформах монтируется значительная часть оборудования, необходимого для эксплуатации турбины. Вокруг платформы оборудуются широкие подъездные пути и места для складирования материалов.

Работы по монтажу ветрогенератора представлены на рисунке Е.2.

Рисунок Е.2 - Работы по монтажу ветрогенератора

Для монтажа ветрогенератора требуются два крана. Основной кран предназначен для переноса оборудования на протяжении всего процесса. Вспомогательный кран используется только для удержания монтируемого компонента в момент сборки, чтобы основной кран мог перевести его из горизонтального положения на платформе в вертикальное положение монтажа.

Нижняя часть башни устанавливается первой. Она является точкой контакта между фундаментом и ветрогенератором. Способ соединения этих двух элементов - толстый наконечник в основании, который может фиксироваться болтами. Аналогичным образом соединяются остальные секции башни ветрогенератора до завершения монтажа, но с каждым разом работы ведутся на все большей высоте.

Следующим шагом является сборка гондолы, которую поднимают краном, где квалифицированные монтажники закрепляют ее на башне. После этого осуществляется сборка лопастей ротора на втулке, которая производится на земле, также с помощью двух кранов.

Строители вводят болты каждой лопасти в ступицу, фиксируя их и собирая полный ротор. Как только это будет сделано, готовый ротор поднимают с помощью кранов и располагают его вертикально для установки на гондолу.

Заключительные работы

1. Пуско-наладочные работы.

В процедуру проверки для составления отчета о вводе в эксплуатацию ветрогенераторов входит полная регулярная инспекция различных компонентов ветрогенератора, в ходе которой исследуется эффективность работы элементов в течение всего срока их службы. Использование системы анализа различий обеспечивает заблаговременное выявление дефектов и снижения качества функционирования, тем самым позволяя предотвратить повреждения ветрогенераторов и поддерживать их максимальную эффективность.

2. Демонтаж временных специальных и вспомогательных конструкций, уборка, восстановление и благоустройство территории, вывоз техники и т. д.

Требования к качеству работ

1. Контроль качества состоит из следующих элементов (рис. Е.3).

Контроль качества

- входной контроль

- операционный контроль

- приемочный контроль

- оформление результатов

Рисунок Е.3 - Состав контроля качества

2. Нормативные документы, требования которых должны соблюдаться при выполнении работ (см. прил. А, Б).

3. Проверка комплектности, консервации и упаковки, сопротивления и прочности изоляции, размеров, массы и маркировки (рис. Е.4).

Г'

1_.

Проверка комплектности, консервации и упаковки, сопротивления и прочности изоляции, размеров, массы

и маркировки

Проверку комплектности ВЭУ

проводят сличением предъявленного комплекта с перечнем составных частей, комплектов и эксплуатационных документов, приведенных в технических условиях (ТУ) на ВЭУ, а также с перечнем упаковочного листа.

Соответствие конструкторской документации

устанавливается проверкой наличия документов (сертификатов, паспортов, свидетельств), оформленных в установленном порядке и подтверждающих соответствие деталей, сборочных единиц, комплектующих изделий требованиям конструкторских документов, стандартов или ТУ.

Проверку правильности консервации и упаковкиВЭУ проводят осмотром, сравнением с требованиями чертежей и государственных стандартов.

Проверку сопротивления изоляции электрических цепей ВЭУ и ее составных частей

проводят в холодном состоянии до начала испытаний ВЭУ, в горячем состоянии - после работы ВЭУ в номинальном режиме, но не позднее чем через 5 мин.

Сопротивление изоляции

измеряют на электрически независимых цепях мегаомметром на 500 В (для электрических цепей св. 100 В) и мегаомметром на 100 В (для электрических цепей напряжением до 100 В включительно). Необходимость и точки разобщения электрических цепей, а также точки подключения мегаомметра указывают в стандартах, конструкторских документах или ТУ на ВЭУ конкретных типов.

Элементы электрических схем

в т. ч. конденсаторы, постоянно соединенные с корпусом ВЭУ или ее составной частью, на время измерения сопротивления изоляции должны быть отсоединены от него.

Проверку электрической прочности изоляции проводят по ГОСТ 11323.

Составные части электрической схемы, рассчитанные на более низкое испытательное напряжение, на время проведения испытаний отсоединяют.

Габаритные,

установочные и присоединительные размеры Б ЭУ и ее составных частей контролируют любы ми средствами измерений; погрешности измерения не должны превышать установленных ГОСТ 3.051.

МасетВЭУ и ее составных частей

проверяют взвешиванием на весах, обеспечивающих требуемую точность измерений, установленную в стандартах и ТУ на ВЭУ и программе испытаний.

При проверке общей массы ВЭУ

допускается раздельное взвешивание ее составных частей с последующим суммированием полученных результатов.

Проверку маркировки

проводят сличением маркировки, нанесенной на составные части ВЭУ и упаковочные ящики, с требованиями ТУ и рабочих чертежей на ВЭУ.

При проверке маркировки на электрические изделия,

входящие в состав ВЭУ, следует руководствоваться требованиями ГОСТ 13620, а при проверке транспортной тары - ГОСТ 14152.

Рисунок Е.4 - Проверка комплектности, консервации и упаковки, сопротивления

и прочности изоляции, размеров, массы и маркировки

Потребность в материально-технических ресурсах 1. Перечень машин и оборудования:

1.1. Машины для подготовительных дорожных работ (рис. Е.5).

Машины для подготовительных дорожных работ

узкоспециализированные механизмы:

— корчеватели;

— кусторезы;

— многофункциональные машины - бульдозеры и экскаваторы.

погрузочная техника:

— ковшовых погрузчиков;

— автомобильных кранов;

— грузового автопарка - самосвального, обычных бортовых машин и специальных прицепов для перевозки тяжелой и тихоходной техники.

машины для производства и транспортирования смесей:

— транспортировка асфальтобетонных смесей к месту строительства или ремонта осуществляется посредством грузовых автомобилей-самосвалов. При использовании технологии укладки асфальта в один слой преимущественно используются автомобили малой и средней грузоподъемности (до 10 тонн).

- оборудование и техника для укладки и обслуживания дорожных покрытий:

— асфальтоукладчик;

— дорожный каток;

— водополивочные машины;

— многофункциональные автоматизированные комплексы для бетон оукладки и выравнивания бетонной смеси.

Рисунок Е.5 - Машины для подготовительных дорожных работ

1.2. Машины для транспортировки и монтажа ветрогенераторов (рис. Е.6).

Рисунок Е.6 - Машины для транспортировки и монтажа ветрогенераторов

Согласно договору на монтаж ветрогенераторов транспортировку комплектующих осуществляет производитель.

2. Перечень инструментов, инвентаря и приспособлений (рис. Е.7).

Г

Рисунок Е.7 - Перечень инструментов, инвентаря и приспособлений

Рисунок Е.8 - Перечень используемых комплектующих

Техника безопасности и охрана труда

К работе с ветрогенератором допускается персонал старше 18 лет с соответствующей квалификацией. Не допускается монтаж и обслуживание ВЭС в нетрезвом состоянии.

Ветрогенератор сконструирован так, чтобы обеспечить безопасность при условии его правильной эксплуатации. Ответственность за безопасность лежит на лицах, выполняющих установку, эксплуатацию и обслуживание ветрогенератора. При соблюдении описанных ниже мер безопасности, возможность несчастного случая будет минимальной. Прежде чем выполнять какую-либо процедуру или действие, пользователь должен убедиться, что она безопасна, соблюдать все требования по технике безопасности.

Для того чтобы выявить опасность производства работ, необходимо произвести анализ технологических процессов, данные которого сведены на рис. Е.9 - Е.11.

Процесс Меры безопасности Опасные и вредные факторы

УрТДНиННЯ aeipoienepa-ropa "Необходимо использовать толькорскомспдасмыс изготовителем мачты, инверторы, аккумуляторные Старей, кабели соединен ил, Нсобходи мо полпостыо изолировать подключаемые провода и кабели, При первых запуска* встрогенератора пеоСнодимо наблюдение за работой встрогспсратора в ПчгЕи2>3 часов и, как и при дяльпей шей эксплуатации, внимательно отнестись к возможным вибрациям, сгуяам, клинкам, свидетельствующимо неправильной работе встрогспсратора, а также изменению конфигурации и размеров - немедленно остановить его работу и сообщить об этом производителю, "¡апрсшастся производить первый пуск встрогспсратора при скорости ветра более 5 м/с (соответствует среднему ветру), Запреигастся вносить конструктивные и рс|-улпрпвочн ЫС И1мененпя В ЯОНСТруКЦИМЗ aerpoiei юра-тора, Запреигастся подавать любое напряжение на электро|"снератор для его запусяа. Запрещается подялючать любые выходы элечггршенерятора и контроллера к сети элекфичеетва или лк/чтыу друтму источнику электроэнергии. Неодолимо принять комплене мер по защите вефопенератори от попадания молнии, при попадании молнии в ветро генератор шрангийные обязательства аннулируются.'1 Bcipoi ei icpaiup - сложное темги ческое устройство, сочетающеев себе аэродинамическую и электротехническую части. Малейшее несоблюдение сборки ветро leneparopa или ею эксплуатации может привести к его поломке и причинению как материального ущерба,так и вреда вашему ■здоровью, а также находящихся рядом лнздей.

Эксплуатация ве1роэнер|егиче спой установки " Рсгуляр i ю про водить те» 11 нчсское обслуж и ван ис обору до sai i ия. Не пытаться выполнять ремонт или обслуживание ветроэнергетической установки самостоятельно. Дани ыс работы должен выполнять профессиональный персонал. 1 lpo веркть С0СТ0Я11ИС OCI10 BI1 ыа узло в оборудо Bal i ия при его полу чс кии. Не допускать к эксплуатации ветроэнергетической установки лиц, не получивших необходимые инструкции, Не до пускать детей к компонентам ве1рпэнер готической установки, независимо от состояния системы. 11еред началом эксплуатации необходимо тщательно осмотреть вефопенератор и убедиться в надежности крепления лопастей, мачты и веек ранцевых соединений. Проверит ь, не повреждена ли изоляция проводов. Во времяработы ветрогеясрйторь пе допускать прикосновений к проводам и работающей турбине. Запуск ветрогенерйтсра должен производиться 6« подключен пой пд|рузки. Мощность предполаг аемой нафузки не должна превышать мощность подключенною к системе инвертора. Устройства, входящие я ее состав могут представлять источник повышенной опасности При неправильной Эксплуатации ИЛИ В тяжелых поюдпых условиях.

Лии малы in СИЛЬНЫЙ ВСТСр Следует предусиогреть пространст во вокруг станции, к коюрому не следует допускать лнздей лпоп животных во время работы турбины (особенно при сильных ветрах), Иетро IV нератор i |редставляег особую ü nací юегь up и ano мал ы ю сил ы i ых aei-pax. He-смотря ей то, что такое явлен не происходит крайне редко, необходимо перед монтажом выделить зону отчуждения для В'ЗС,

Электрическая бвЗОНаСПССГЬ Не при касаться к оголенный элек фическим проводам или отсоединенным разъемам. Не при кисться к компонентам ветроэнергетической установки, имея влажные руки ил и ноги. Не до i |ускаты ioi ща1 шя на ко mi ю i iei ггы вегроэ! iep i ети ческо йуетш ю вк и (за исклю че 11 нем aerpoieilepa-Topa и мачты) жидкости и ат мосферных осадков и не ставить их на влажный нол. Следить за тем, чтобы электрические провода и разъемы были в исправном состоянии. Не эксплуатировать находящееся в неисправном состоянии оборудование: что может привести к аварии и поражению электрическим током. Не подключать ве1роэнер|"етичеекую установку к другом источникам электрического питания, например к местной электрпсети. 11 гея случаях, когда предусмофено резервное подключение другого источника оно дплжнп выполняться м&алпфицированным персоналом с учетом особенностей работы п(чтрудппания, Подключение к распределительным сетям объекта производить при монтаже ветроэнер 1-етичее ио й установки квалифицированным персоналом в с 'фот и соответствии с1 нормами и правилами ус'фойетва электроустановок. Держат ь л к^тые легковоепламепяютиеся нлн взрывоопасные вещества (бензин, масло, ветошь и т.п.) вдали от компонентов ветроэнер |"стичсе кой установки. Запрещается экс илуагацня компонен тов ветроэнергетической установки ви взрывоопасной среде, гак как в ее электрических частях возможно искрение. Ъпрсщаегся отключать аккумуляторные батарею иг доп, оборудование при подключенном к нему lenepaiopy, это приведет к выходу из строя оборудования. При подключении элекфогехничееких устройст в сутеетвуютрисни.со здаваемые для людей i ipo ieKai i нем элекф и ческо i о то ка. Видслспистспла в электротехнических системах часто является результатом протека! i ия чрез мер i ю го тока по п ро во дам с недостаточным сечением или через плохие контакты. Аккумуляторы могут выбрасыват ь токи опасной величины. В случае короткою замыкания в проводах, идущих от аккумулятора, может возникнуть пожар.

Механическая бвЗОПаСПССГЬ Нельзя ус1анавливать турбину таким образом, чтобы кто-нибудь мог оказаться на пути движения Jioiiacieñ. Запрещайся осгапавл ивать Bei-рокоиесо при работе вефогурбип и, это очень опасно. Необходимо производить все работы по обслуживанию вегро1еператора только при пол1юй остановке встроколсса и в безветренную погоду, Нращдкзщисся лопасти представляютсобой HailÍMinceсерьезный механический источники опасности. Лопасти ротора ветропенератс^М из i стоплены из очень прочною материала. Скорость движения лопастей по наружному диаметру вращения может превосходить i SO км/час. При такой скорости лопасти могут нанести серьезную травму, Н и при каких обстоятельствах пе следует устанавливать турбину в таких местах, где возможен контакт человека с движутцимися лопастями po mpa.

Безопасность ирм эксплуатации Выбирать для работ ы безветренный день. Операции по установке следует выполнять па уровне земли, На протяжении всего процесса установки аккумуляторы должны быть отсосди i юны. Регулярно (1 раз в год) проверять опорные конструкции, лопасти и электричсскис системы, Лопасти ротора очень прочны, однако если оки войдут в контакт с твердым предметом, они МСГуТ сломат ься. Чтобы обее печи ть безо i iae ну ю работу, п ри в иборе мее ш для турби н ы следует руководствоваться здравым смыслом. Принять к с неден и мз, что для новых турбин требуется кратковременный период обкатки, лишь после это го они достигнут пиковой эффективности. Efo время такой обкатки может казаться, что турбина работает медленно. -

Рисунок Е.9 - Технологический анализ опасных и вредных факторов

Г"

Требования к персоналу

Режим работы Необходимая квалификация

Монтаж/установка Квалифицированный персонал

Электрическое подключение Квалифицированный персонал

Н спосредстве нн ая работа Обученный персонал

Техническое обслуживание Квалифицированный персонал

Ремонт Производитель/ Квалифицированный персонал / Авторизованный сервисный центр

Рисунок Е.10 - Требования к персоналу

Интервал Элемент Мероприятии

Ежедневно Ветро^нератор Проверяйте на предмет посторонних шумов и вибраций. При обнаружении остановите ВГ и устраните неисправность

Лопасти Проверьте, что лопасти вращаются свободно.

Мачта Осматривайте, чтобы не было повреждений.

Ежемесячно Мачта Проверяйте надежность креплений и соединений установки. Если соединения не плотно зажаты, подтяните их. Подтягивайте тросы мачты с растяжками периодически, т.к. тросы имеют свойство растлеваться.

Ветро^нератор Проверьте выходное напряжение в трехфазной сети ВГ. Соответствует ли вырабатываемая мощность.

Каждые полгода (весной и осенью) ИЛИ после экстремальных погодных условии Лопасти Проверяйте на отсутствие трещин / повреждений Меняйте, если необходимо Обработайте защитным воском / антиобледенителем Проверяйте балансировку ротора

Мачта Проверьте вибрацию Проверьте удерживающие тросы Проверьте вертикальность мачты Проверьте фундаментные болты Проверьте сварочные элементы на наличие трещин

Ветро^нератор Проверьте крепление ВГ к мачте и болты лопастей

Электрические провода Проверьте на отсутствие повреждений

Рисунок Е.11 - График осмотра и технического обслуживания

271

Технико-экономические показатели (рис. Е.12).