Жерге бұрандалы қадалар: олар күн энергиясы іргетастарының болашағы ма?
Жерге бұрандалы қаданың мини экскаватормен жерге қағылып жатқанын алғаш көргенде, екі рет көзім жыпылықтауы керек болды. Бетон да, қатаю уақыты да, арматура да жоқ - тек алып штопор сияқты бұралып жатқан спираль тәрізді болат білік. «Бұл не керемет қысқа жол, не күтіп тұрған апат» деп ойлағаным есімде. Он жылдан кейін, үш құрлықта 200 000-нан астам қада орнатқаннан кейін, мен сізге еш ойланбастан айта аламын: жерге бұрандалы қадалар жай ғана тренд емес - олар күн энергиясын әзірлеушілерді ондаған жылдар бойы мазалап келген көптеген мәселелердің инженерлік шешімі. Бірақ міне, бір қиындық: олар тек топырақты, айналу моментін және мырыштауды түсінген жағдайда ғана жұмыс істейді. Мен сізге үйренгенімнің бәрін түсіндіріп берейін.
Күн энергиясы фермаларын әзірлеушілер жылдар бойы екі сөзсіз шығынмен күресіп келеді: бетон және уақыт. Бетон іргетастары қазу, қалыптау, арматура, құю және бір панельді орнату үшін кем дегенде 28 күн қатаюды қажет етеді. Шалғай шөлдерде немесе ылғалды, суық климатта бұл мерзім одан да ұзаққа созылады. Ал қоршаған ортаға қатысты бас ауруы бар - бетон өндірісі әлемдік CO2 шығарындыларының 8%-ын құрайды, ал жасыл деп мәлімдейтін әрбір күн жобасы өз тарихын сұр цемент тақтасымен бұзып жатыр.
Бірақ қиындық мұнымен бітпейді. Қағазда мінсіз көрінетін учаскені қарастырыңыз: тегіс, күн шуақты және арзан. Содан кейін сіз геотехнологиялық зерттеу жүргізесіз және топырақтың кең сазды екенін, ылғалдың өзгеруімен ісінуге және кішіреюге бейім екенін анықтайсыз. Бетон іргетасы бес жыл ішінде жарылып кетеді, ал сіз бастапқы орнатудан қымбат тұратын спираль тәрізді тіректерді жөндеу үшін ақы төлейсіз. Немесе учаске еңіс жерде орналасқан болуы мүмкін, және әрбір бетон құю үшін қалыптарды бір деңгейде ұстап тұру үшін сорғы көлігі және алты адамнан тұратын топ қажет болуы мүмкін. Еңбек шығындары спираль тәрізді өседі, кесте төмендейді және сіздің жобаңыздың ішкі кірістілік нормасы жаман әзіл сияқты көріне бастайды.
Бұған бірнеше сандар келтірейін. Мен Техастағы 50 МВт күн энергиясы жобасын көрдім, онда EPC мердігері бетон іргетастарына 1,2 миллион доллар бөлді, бірақ кейіннен қатайту уақыты құрылыс кестесін дауыл маусымына итермелегенін анықтады. Кідіріс оларға 400 000 доллар көлемінде өтемақы төлеуге мәжбүр етті. Канаданың Альберта қаласындағы тағы бір жобада бетон төсеніштерінің 30%-ын тастап кетуге мәжбүр болды, себебі аяз оларды біркелкіліктен үш дюймге көтеріп жіберді. Олар қалпына келтіруге 600 000 доллар жұмсады, ал модульдер әлі де шайқалып жатты.
Енді мұны жерге тұйықтау бұрандалы қадалармен салыстырыңыз. Xiamen 9Sun Solar Technology Co., Ltd компаниясында біз бір оператор мен 3,5 тонналық экскаватормен сағатына 15-тен 20-ға дейін қадалар орнатуға болатын спиральды қадалар желісін жасадық. Бетон жоқ, қатаю жоқ, арматура жоқ - тек топырақты ығыстыратын және жүк көтергіштігіне тікелей байланысты моментпен бекітілетін бұранда ғана. Мен айтқан Техас жобасында біз бетонның сипаттамасын 28 000 жерге тұйықтау бұрандасымен ауыстырдық. Орнату 45 күннің орнына 11 күнге созылды. Іргетастың жалпы құны 34%-ға төмендеді, ал жоба екі ай бұрын іске қосылды, бұл әзірлеушіге айыппұлдардан және ерте пайда болудан 1,8 миллион доллар үнемдеуге мүмкіндік берді.
Бірақ жерге бекітілетін бұрандалы қадалар күн энергиясымен жұмыс істейтін іргетастардың үш үлкен мәселесін: топырақтың өзгергіштігін, орнату жылдамдығын және пайдаланудан шығаруды шешудің себептерін егжей-тегжейлі қарастырайық. Біріншіден, топырақтың өзгергіштігі. Бетон төсемі - бұл сіздің учаскеңізде 100 акр жерде 12 түрлі топырақ түрі болуы мүмкін екенін ескермейтін бір өлшемді шешім. Екінші жағынан, жерге бекітілетін бұрандалар геотехникалық есепке негізделген арнайы спираль конфигурациясымен жасалған. Егер сіз тығыз саз қабатына соғылсаңыз, бұранда тереңірек енеді. Егер сіз негізгі жынысқа соғылсаңыз, тоқтайсыз - айналу моментін өлшегіш сізге қажетті көтергіштік қабілетіне жеткеніңізді дәл айтады. Болжамдар жоқ, артық жобалау жоқ, жобалау жеткіліксіз.
Екіншіден, орнату жылдамдығы. Мен сізге сандарды айтып өттім, бірақ адами факторға баса назар аударайын. Сегіз адамнан тұратын бетон бригадасы күніне шамамен 30 төсем құя алады. Екі адамнан тұратын жерге бұрайтын бригада бір уақытта 300 қада орната алады. Бұл құрылыс алаңында аз уақыт өткізуді, ауа райының кешігу қаупін азайтуды және көміртегі ізін айтарлықтай азайтуды білдіреді. Шын мәнінде, біздің өмірлік цикліміздің талдауы жерге бұрайтын қадалардың көміртегі ізі әдеттегі 1 МВт жерге орнату жүйесі үшін бетонға қарағанда 80%-ға төмен екенін көрсетеді. Бұл маркетингтік сөз емес - бұл біз үшінші тарап инженерлік фирмасынан тапсырыс берген сарапшылар қарастырған зерттеу.
Үшіншіден, пайдаланудан шығару. Күн энергиясы фермаларының қызмет ету мерзімі 25-30 жыл, бірақ одан кейін не болады? Бетонмен жұмыс істегенде, сізде мыңдаған тонна қоқыс қалады, оларды балғамен ұрып, тасып, көмуге тура келеді — бұл көптеген құрылыс салушылар елемейтін баға. Жерге бұрандалармен сіз оларды сол экскаватормен бұрап, шығарып аласыз. Жер бір күн ішінде бастапқы қалпына келеді. Жерді жалға алу қымбаттап, жер иелері қалпына келтіру туралы ережелерді талап етуде. Бұл жағдайды түбегейлі өзгертеді.
Енді сіздерді осы мәселелерді көрсететін нақты мысалдармен таныстырайын. Испанияның Мурсия қаласының шуақты жазығында 35 МВт күн электр станциясы ерекше қиындыққа тап болды: топырақ борпылдақ құм мен калиш қоспасынан тұрды, бұл бетон үшін өте қиын, себебі ол ылғалмен кеңейіп, жиырылады. Бастапқы жобада 12 000 бетон қадасы қажет болды, бірақ геотехнологиялық есепте учаскенің 40%-ының көтергіштік қабілеті тек 50 кПа екені көрсетілген. Біз EPC, Ingeniería Solar del Sur компаниясымен бірлесіп, сол топырақта 150 кН сыйымдылыққа жете алатын 10 дюймдік спиральды жерге қосу бұрандасын жобаладық. Орнату екі бригадамен 45 күнге созылды, ал бетон үшін 90 күн жоспарланған болатын. Бетонға арналған жалпы құны 4,1 миллион еуроға қарағанда 2,8 миллион еуроны құрады. Жоба менеджері Елена Руис бізге: «Біз жерге қосу бұрандаларына күмәнмен қарадық, бірақ момент мониторингі бізге әрбір қаданың сыйымдылығын нақты уақыт режимінде дәлелдеуге мүмкіндік берді. Біз іргетас шығындарын 30% үнемдедік және кесте бізде болған ең жақсысы болды», - деді.
Келесі кезекте, Техас штатының Одесса қаласындағы, Пермь бассейніндегі коммуналдық көлемдегі жобаны қарастырайық. Топырақ бетонды коррозияға ұшырататын кең саз бен жоғары сульфат құрамының салдарынан болатын қорқынышты түс. Иесі Sunbelt Renewables бұрын жақын маңдағы жобада бетон қадаларының істен шығуына тап болған, екі жыл ішінде төсеніштердің 15%-ы жарылып кеткен. Жаңа 120 МВт жобасы үшін олар жерге қосу бұрандаларына көшті. Біз 85 000 қаданы 3 қабатты ыстықтай мырыштаумен және сульфаттарға төзімді арнайы эпоксидті жабынмен қамтамасыз еттік. Орнату 70 күнде аяқталды, ал кВт үшін құны бетон баламасына қарағанда 0,02 долларға төмен болды. Бас директор Марк Томпсон: «Куат моменті туралы деректер маңызды болды. Біз үшінші тарап инженерін әрбір қаданың сыйымдылығын момент көрсеткіштері арқылы тексердік. Үш жыл ішінде бірде-бір ақау болған жоқ, ал біздің пайдалану және техникалық қызмет көрсету шығындарымыз 60%-ға төмендеді», - деді.
Сондай-ақ, жер бағалы және қоршаған ортаны қорғау ережелері қатаң Нидерландыдан келген жағдаймен бөлісейін. Бұрынғы құм өндіру көлінде 20 МВт жүзбелі күн энергиясы жобасы салынып жатқан болатын, бірақ бекіту жүйесін көл түбіне орнату қажет болды, ол тұнба мен құм қоспасынан тұрды. Бетон якорьлер қымбат және қауіпті болатын үлкен су асты құю жұмыстарын қажет етті. Біз гидравликалық момент басын пайдаланып баржадан орнатуға болатын 12 дюймдік арнайы спиральмен 4000 жерге бекіту бұрандасын жеткіздік. Орнату 21 күнге созылды, ал якорьлердің әрқайсысы 250 кН тарту қуатына жетті. Жоба менеджері Ян де Врис: «Біз якорьлерді сүңгуірлерсіз орната алдық, бұл бізге 500 000 еуро еңбекті үнемдеуге мүмкіндік берді. Жерге бекіту бұрандалары да алынбалы, сондықтан көлді жалға алу мерзімі 2045 жылы аяқталғанда, біз көл түбін бастапқы қалпына келтіре аламыз», - деп түсініктеме берді.
Енді дәстүрлі күн энергиясы фермаларынан тыс қолданыстар туралы әңгімелесейік. Жерге орнатылатын бұрандалы қадалар көлік тұрағындағы күн энергиясы құрылымдары үшін өте қолайлы, мұнда бағандар көбінесе бір-бірінен 20 фут қашықтықта орналасады және жүктемелер орташа болады. Олар сондай-ақ топырақ ластануы мүмкін және сіз терең қазғыңыз немесе ластаушы заттардың таралу қаупін қаламайтын қоңыр алқаптардағы күн энергиясы үшін өте қолайлы. Огайодағы бір жобада біз таяз негізді жыныстары бар бұрынғы өнеркәсіптік алаңға күн энергиясы массивіне арналған қадалар орнаттық. Жерге орнатылатын бұрандалар небәрі 3 фут топырақта қажетті 80 кН сыйымдылыққа қол жеткізе алды, ал бетон үшін тасты жару қажет болар еді. Ал агровольтаика үшін - күн энергиясын егіншілікпен біріктіретін жерде - жерге орнатылатын бұрандалар топыраққа біржола зақым келтірмейтін жалғыз іргетас болып табылады. Сіз оларды орната аласыз, ал кейінірек, егер фермер дақылдарды ауыстырғысы келсе, оларды оңай алып тастап, массивті жылжыта аласыз.
Біз, Xiamen 9Sun Solar Technology Co., Ltd компаниясында, қадаларымыздың ең жоғары халықаралық стандарттарға сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін бірнеше жетекші EPC фирмаларымен және әзірлеушілерімен серіктестік орнаттық. Біздің өндірістік нысанымыз ISO 9001 сертификатына ие және қадаларымыз ASTM F3145 және EN 1993-5 стандарттарына сәйкес сынақтан өткізілген. Біз тапсырыс берушілеріміздің геотехникалық инженерлерімен тығыз байланыста жұмыс істейміз және коррозиядан қорғаудың салалық стандарты болып табылатын ыстықтай батырылған мырышталған қадаларымызға 25 жылдық кепілдік ұсынамыз. Біздің негізгі серіктестеріміздің бірі Global Infrastructure Solutions біздің қадаларымызды Америка Құрама Штаттары мен Австралия бойынша 15-тен астам жобада пайдаланды. Олардың аға құрылымдық инженері Дэвид Чен былай дейді: «9Sun қадалары - біз тексерген жалғыз қадалар, олар момент пен сыйымдылықтың көрсетілген қатынастарына үнемі сәйкес келеді. Олардың сапаны бақылау құжаттамасы мінсіз».
Енді инженерлер мен сатып алу менеджерлері маған жиі қоятын бес сұраққа жауап берейін.
1-сұрақ: Берілген топырақ үшін үйіндінің ұзындығы мен спираль өлшемін қалай дұрыс анықтауға болады?Жауап геотехникалық зерттеуде жатыр. Біз әр жердегі топырақ түрін, ығысу беріктігін және жер асты суларының деңгейін білуіміз керек. Содан кейін біз қажетті спираль ауданын және ену тереңдігін есептеу үшін Америка мұнай институтының (API) немесе EN 1993-5 еуропалық стандартының көтергіштік қабілетінің теңдеулерін қолданамыз. Сондай-ақ, орнату кезінде момент сынағын жүргіземіз - қаданы жылжыту үшін қажетті момент 2,5 қауіпсіздік коэффициентімен шекті сыйымдылыққа тікелей пропорционалды. Сонымен, егер момент өлшегіші 5000 Нм көрсетсе, біз қаданың сыйымдылығы кемінде 125 кН екенін білеміз. Бұл нақты уақыттағы тексеру әрбір қадада қымбат жүктеме сынақтарының қажеттілігін жояды.
2-сұрақ: Агрессивті топырақтардағы коррозия туралы не деуге болады? Қадалар қанша уақытқа шыдайды?Біздің стандартты қадаларымыз орташа қалыңдығы 85 микрон болатын ыстықтай батырылған мырышталған жабынмен қапталған, бұл ISO 9223 стандартына сәйкес көптеген ауылдық және қалалық топырақтарда 50 жылдан астам қызмет ету мерзімін береді. Хлорид немесе сульфат мөлшері жоғары коррозиялық орталар үшін біз мырыштау үстіне ұнтақ жабыны бар дуплексті жүйені ұсынамыз немесе тот баспайтын болатты көрсете аламыз. Сондай-ақ, өте қышқыл жағдайларда құрбандық анодын қолданамыз. Пермь бассейні жобасында біз 100 микрондық мырыштауды және эпоксидті қабатты қолдандық және жылына 5 микроннан аз коррозия жылдамдығын көрсететін топырақтың кедергісіне сынақ жүргіздік, бұл бізге 60 жылдық қызмет ету мерзіміне сенімділік береді.
3-сұрақ: Суық климатта аязды қалай жеңуге болады?Аязға бейім аймақтарда жерге бекіту бұрандалары бетонға қарағанда әлдеқайда жақсы, себебі оларға мұздату-еріту циклі аз әсер етеді. Спиральды плиталар аяз сызығының астына орнатылған, ал білік тегіс, сондықтан топырақ жабысып, үйіндіні жоғары тартпайды. Біз үйіндіні аяз сызығынан кемінде 1,5 метр тереңдікте жобалаймыз және көтерілуге берік болу үшін көбінесе екінші спираль қосамыз. Біздің Альберта жобамызда қыста температура -40°C дейін төмендеді, ал үйінділерде қозғалыс болған жоқ. Ең бастысы, спиральдың көлемнің айтарлықтай өзгеруіне ұшырамайтын топырақ қабатында болуын қамтамасыз ету.
4-сұрақ: Жерге бекіту бұрандаларын беткейлерде немесе тегіс емес жерлерде қолдануға бола ма?Әрине. Ең үлкен артықшылықтарының бірі - бір ғана қада орнату бригадасы беткейлерді тегістеу алаңдарын немесе тіреуіш қабырғаларды қажет етпей-ақ өңдей алады. Қажет болған жағдайда бұрандалы қаданы бұрышпен орнатуға болады, ал біз бекіту құрылымын тегістеу үшін реттелетін кронштейнді бекіте аламыз. Португалиядағы жақында жасалған жобада біз қадаларды 20 градустық беткейге еш қиындықсыз орнаттық. Орнату бетон ерітіндісіне қарағанда жылдамырақ болды, себебі бізге уақытша платформалар салудың қажеті болмады. Жалғыз талап - экскаватордың орналасқан жерге қол жеткізе алуы, бұл әдетте проблема емес.
5-сұрақ: Барлық факторларды ескере отырып, кВт-қа немесе үйіндіге шаққандағы шығындарды салыстыру қандай?Әр қадаға арналған жерге бекіту бұрандаларының құны әдетте өлшемі мен жабынына байланысты 80 доллардан 150 долларға дейін, ал бетон төсемі үшін 200 доллардан 400 долларға дейін болады. Бірақ нақты үнемдеу орнату жылдамдығы мен жұмыс күшінің азаюынан болады. 1 МВт күн энергиясы электр станциясы үшін сізге 2000 қада қажет болуы мүмкін. Бетон ерітіндісін жасау 10 адамнан тұратын бригадамен 30 күнге созылады, бұл 150 000 доллар жұмыс күшіне кетеді. Жерге бекіту бұрандасының ерітіндісін жасау 3 адамнан тұратын бригадамен 10 күнге созылады, бұл 30 000 доллар жұмыс күшіне кетеді. Сіз сондай-ақ жабдықты жалға алуға үнемдейсіз және бетон жеткізу мен қатайту шығындарынан құтыласыз. Жалпы алғанда, біз клиенттердің іргетас шығындарын 20-40% үнемдегенін көрдік. Ал бұрынғы COD-дан ақшаның уақыттық құнын ескергенде, үнемдеу одан да жоғары болуы мүмкін.
Енді мен нақты қорытындымен аяқтағым келеді. Жерге бекітілетін бұрандалы қадалар сирек кездесетін орындар үшін тар өнім емес - олар күн энергиясы өнеркәсібі үшін дәлелденген, үнемді және тұрақты іргетас шешімі. Олар бетонның экологиялық кінәсін жояды, құрылысты жеделдетеді және пайдаланудан шығаруды жеңілдетеді. Xiamen 9Sun Solar Technology Co., Ltd компаниясында біз коммуналдық жобалардың қатаң талаптарын қанағаттандыру үшін қадаларымызды жетілдіруге он жыл жұмсадық. Біздің инженерлік командамыз сізге моменттің сыйымдылыққа қатынасын есептеуді қоса алғанда, егжей-тегжейлі геотехникалық жобалау есебін ұсына алады, тіпті сіздің алаңыңызда тексеру үшін сынақ қадасын ұсына аламыз.
Егер сіз келесі қадамды жасауға дайын болсаңыз, мен сізге біздің кешенді техникалық құжатымызды жүктеп алуға кеңес беремін, «Күн энергиясын пайдалану үшін жерге бұрандалы қадаларды жобалау және орнатудың ең жақсы тәжірибелері». Онда сізге ақпараттандырылған шешім қабылдауға көмектесетін жүктеме кестелері, коррозия туралы деректер және кейс-стадилер бар. Немесе, қаласаңыз, нақты жобаңыздың алдын ала жобасын түсіндіре алатын сату инженерлеріміздің бірімен қоңырау шалуды жоспарлай аласыз. Біздің веб-сайт арқылы хабарласыңыз, біз сізге 24 сағат ішінде жауап береміз. Күн энергиясы іргетастарының болашағы жерде емес, бұрандада.
