Энергетическая революция: ветер — мощный, эффективный, устойчивый

В настоящее время энергия ветра генерируется и используется в коммерческих целях в 103 странах мира. В 2015 году мировой объем выработки в ветроэнергетике превысил аналогичный показатель в ядерной энергетике, и с этого момента ветроэнергетика неизменно усиливает свои позиции. В 2018 году на ветроэнергетику приходилось более 8% от общего мирового потребления электроэнергии. А только за последние три года мощность ветряных турбин во всем мире выросла примерно с 590 до более чем 740 Вт. Лидерами в этом развитии ветроэнергетики являются Китай, США и Германия, как и на протяжении почти всех десяти последних лет. Энергия ветра становится все более и более востребованной, причем во всем мире. В настоящее время в Европе на долю ветроэнергетики приходится большая часть выработки электроэнергии из всех существующих источников. Сейчас в Европе в установлены ветрогенераторы общей мощностью 220 ГВт, из которых 195 ГВт приходится на береговые, а 25 ГВт — на морские ветряные электростанции. В 2020 году ветряными турбинами в Европе было выработано в общей сложности 458 ТВт·ч, или 16 % от общего потребления электроэнергии. В 2020 году доля ветроэнергетики в структуре энергопотребления в Дании (лидирующей в ЕС по этому показателю) составила 49 %, за ней следуют Ирландия (38 %), Германия и Великобритания (по 27 %). И позиции ветроэнергетики очевидно только усиливаются.

Опыт компании MC в сфере ветроэнергетики

На протяжении уже многих лет компания MC предлагает разнообразную продукцию для этого быстро растущего сегмента рынка — от решений для сооружения бетонных фундаментов и сборных железобетонных изделий до высокоэффективных систем защиты, покрытий и ремонта бетонных конструкций. Компания MC применила весь свой опыт в области сооружения и обслуживания ветряных турбин в своей концепции Wind Power FoE в сфере ветроэнергетики. Кроме продукции с высокими эксплуатационными характеристиками и инновационных систем высококвалифицированные специалисты компании MC оказывают всестороннюю поддержку на объектах и за их пределами — от обучения по эксплуатации продукция до содействия на этапе внедрения. С 1979 года, когда в Нидерландах началось первое серийное производство ветряных турбин, технический прогресс в этой области шагнул далеко вперед. Если мощность ветрогенератора в 1970-х годах составляла всего несколько киловатт, то уже в 1980-х и начале 1990-х годов был достигнут существенный технический прогресс — появились маломощные ветряные турбины (от 50 до 150 кВт) и установки средней мощности (500 и 600 кВт). Начало нового тысячелетия ознаменовалось появлением мегаваттных ветрогенераторов. Мощность парка самых современных ветряных турбин обычно составляет от четырех до шести мегаватт, чего вполне достаточно для снабжения электроэнергией нескольких тысяч домохозяйств. Дополнительные сведения об опыте работы компании MC в сфере ветроэнергетики см. на нашем сайте.

Ветроэнергетика: Стремительное развитие технологий

На протяжении последних 20 лет развитие технологий в ветроэнергетике в основном было нацелено на сооружение все более крупных ветряных турбин с целью повышения их мощности в расчете на единицу. К 2020 году средний диаметр ротора новых турбин в Германии достиг 122 метров, а средняя высота ступицы — 135 метров. Но развитие на этом не остановилось: Для еще большего увеличения выработки электроэнергии даже в районах, где нет сильных ветров, в последнее время сооружается все больше так называемых турбин для малых скоростей ветра. В современных установках этого типа диаметр ротора и высота ступицы превышает 160 метров.

Основные сложности

Возведение таких высоких башен налагает высокие требования к конструкции сооружения, начиная с закладки фундамента. При сооружении ветряных турбин на суше (на берегу) заливается круглое основание из железобетона, благодаря большому весу которого общий центр тяжести конструкции смещается ближе к земле. Кроме того, из-за большого диаметра основания наклонная часть ветряной турбины настолько смещается от ее центра тяжести, что турбина не опрокидывается даже при максимальной воздействующей на нее силе ветра. Например, диаметр фундамента турбины мощностью 2,4 МВт со ступицей высотой 141 метр составляет 22 метра, а его глубина достигает 4 метров. То есть для его заливки потребуется около 1 300 кубометров бетона и 180 тонн стали. Сложности, возникающие в связи с необходимостью использования большого количества бетона, такие как высокая теплота гидратации, а также неблагоприятные погодные условия на этапе строительства, эффективно преодолеваются применением разработанных компанией MC добавок, например, многофункциональных суперпластификаторов линейки Muraplast или замедлителей твердения линейки Centrament Retard. Чтобы исключить проблемы, связанные со скоростью схватывания бетона, MC предлагает широкий выбор средств для улучшения условий твердения бетона под маркой Emcoril.

Гибридные ветряные турбины: Сборные железобетонные изделия с оптимизированными свойствами

Использование продукции компании MC также повышает производительность и эксплуатационные свойства при производстве сборных железобетонных изделий для башен ветрогенераторов. В прошлом турбины в основном изготавливались из стали, но сейчас ветрогенераторы высотой более 100 метров все чаще имеют гибридную конструкцию. Башни из стальных труб такого размера более не являются экономичными из-за затрат на материалы и их техническое обслуживание. В то время как гибридные башни сооружаются из бетонных частей со стальным навершием. В их нижней части монтируются предварительно напряженные натяжными тросами в вертикальном направлении сборные железобетонные элементы, в основном половины корпуса турбины из трубчатых элементов. В верхней части конструкции монтируются стальные трубы с фланцами. Компания MC предлагает добавки, отвечающие всем требованиям производства указанных сборных железобетонных изделий — высокоэффективные пластификаторы на основе ПКЭ, суперпластификаторы Muraplast, а также ускоряющие твердение добавки последнего поколения.

Надежные соединения бетонных частей и опорных блоков фундамента

Успех в строительстве ветряной башни также зависит от обеспечения надежного, жесткого соединения и сцепления между сборными железобетонными элементами, а также от эффективного отверждения используемых материалов для заливки и герметизации. Технические характеристики Emcekrete 80 и MC-DUR 1300 Plus лучше всего подходят для этих задач, а их использование даже сокращает время работы крана. Они являются оптимальным вариантом для анкеровки и обеспечения сцепления нерегулируемых опорных блоков фундамента огромных мачт ветряных турбин, а также для цементации образовавшихся полостей. Этот высокореакционный химический анкер зарекомендовал себя как особенно прочный и стойкий. Готовый к использованию двухкомпонентный состав на основе эпоксидной смолы подходит для анкеровки резьбовых стержней и стальной арматуры как в жестком, так и в насыщенном водой бетоне без трещин. MC-AnchorSolid E820 одобрен для применения в качестве связующего химического анкера в соответствии с требованиями Европейской технической аттестации ETA-15/0506, и прошел испытания на соответствие требованиям для использования с бетоном классов с C20/25 по C50/60 для анкеровки резьбовых стержней и стальной арматуры узлов крепления. На практике подтверждено, что даже в сложных климатических условиях при температуре окружающей среды до 40 °C и высокой влажности он соответствует всем требованиям в отношении прочности и стойкости.

Надежная защита от внешних воздействий

Ветряные турбины подвергаются не только постоянным напряжениям из-за вибрации и перемещения. В зависимости от местоположения они могут дополнительно испытывать воздействие отложений соли и трения, которые могут привести к повреждению конструкции. Применение высокоэффективных покрытий линейки продукции MC-Color обеспечивает непрерывную защиту используемого при сооружении башен ветрогенераторов бетона от воздействия ветра, CO2 и хлоридов. Продукты линейки MC-Color пропускают водяные пары, универсальны в применении, очень эластичны и быстро твердеющие. Из-за множества интенсивных нагрузок и напряжений, которым ветряная турбина подвергается в течение срока службы, всегда существует вероятность того, что бетон конструкции может быть поврежден. Поэтому системы замещения бетона MC обладают всеми необходимыми характеристиками и являются оптимальным решением для проведения ремонтных работ. Например, продукция компании MC серии Nafufill способна удовлетворить самые разнообразные требования, предъявляемые к укреплению поврежденного бетона башни ветрогенератора, если в этом возникнет необходимость. Компания MC предлагает четыре линейки ремонтных смесей, которые не только соответствуют требованиям стандирта EN 1504, но и полностью гарантируют результат при выполнении таких важных ремонтных работ. MC также предлагает уникальные, эффективные инъекционные системы анкеровки с высокими характеристиками линейки MC-Injekt, позволяющие прочно надежно заделывать и герметизировать трещины и полости в башнях ветрогенераторов во избежание критических последующих повреждений. Ветроэнергетика еще долгое время будет оставаться неотъемлемой частью энергетического баланса во всем мире, особенно с учетом предпринимаемых большинством стран мер по эффективному и непрерывному сокращению объема выбросов CO2. А это значит, что все большее значение будет придаваться процессам сооружения, защиты и ремонта башен ветряных турбин. Крайне необходимо стремиться к тому, чтобы лопасти роторов ветряных электростанций во всем мире не останавливались, чтобы обеспечить максимальную эффективность затрат и использования ресурсов.