CC BY
27Перспективы возможности использования нетрадиционных источников энергии для повышения организационно-технологической надежности строительного процесса Калмыкии
Бадрудинова Амина Нажмудиновна
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительства, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», [email protected]
Онкаев Виктор Аджиевич
кандидат технических наук, доцент кафедры строительства, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», [email protected]
Онкаев Адик Викторович
аспирант кафедры "Водное хозяйство, инженерные сети и защита окружающей среды" Южно-Российского государственного политехнического университета, [email protected]
Мимишев Арслан Альбертович,
ассистент кафедры строительства, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова», [email protected]
Сангаджиев Санал Борисович,
студент инженерно-технологического факультета, ФГБОУ ВО «Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городови-кова», [email protected]
Республика Калмыкия не производит своей электроэнергии. Она является дотационной в энергетическом секторе экономике. Целью представленной работы была поставлена задача по дальнейшему развития энергетической отрасли ее перспективам и современному состоянию возможности использования нетрадиционных видов энергии в индустрии строительства республики. Был обследован ландшафт и территории районов Калмыкия для выяснения оптимальных мест заложения солнечных панелей и ветрогенераторов. Республика обладает исключительно высоким естественным потенциалом возобновляемых источников энергии - как на единицу территории, так и на душу населения, представленном, прежде всего, солнечной энергией, ветряной энергией, а также биоэнергией отходов сельского хозяйства. Это позволяет рассматривать Калмыкию как перспективную нишу для развития энергетики. Новизна работы состоит в том, что ВИЭ рассматриваются в экономико-географическом аспекте с учетом современных технологий в строительстве. Рассматривается фактически доступный потенциал ВИЭ и потенциальный спрос со стороны потребителей. Кроме того, учитывая сравнительную малую изученность территории, работа может представлять определённый интерес для региона. Полученные результаты позволят сотрудникам, студентам использовать их в написания курсовых и выпускных работ.
Ключевые слова: Возобновляемые источники энергии; инсоляция; климат; ветрогенераторы; строительный процесс; Республика Калмыкия.
Введение. Развитие процесса использования нетрадиционных источников энергии, в частности энергию ветра солнца в последние годы широко используется во многих странах мира. В России это программ также нашла широкое применении [11,20]. В программе развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Республике Калмыкии (РК) в последние годы строятся несколько комплексов ветрогенераторов, парки для получения энергии солнца - солнечных панелей. Среди них можно отметить такие центры (комплексы) в Целинном районе Калмыкии. Отдельно построены системы солнечных панелей и в других районах. В поселке Цаган Аман, в 2020 Ветрогенератор (ветроэлектрическая установка - ВЭУ) это устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим её преобразованием в электрическую энергию. Это часто постоянный ток. Далее он преобразуется в переменный ток. Конкретно схему получения тока мы в работе не рассматриваем.
На фото 2 показана действующая система ветрогенераторов. Электричество напрямую сдается в единую энергетическую систему.
Фото 1. Ветрогнераторы, Цаган Аман, фото Сангаджиева
М.М.
I I
О >
п.
I
го т
о
Фото 2. Ветрогенаторы в Целинном районе Калмыкии, фото Сангаджиева М.М.
м о м м
ем ем о ем
О ш Ш X
<
ш
о
X X
Сотрудниками КалмГУ совместно с лабораторией возобновляемых источников энергии географического факультета Московского госуниверситета и лабораторией ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва за последнее время проведена сеть экспедиций по изучению ландшафта, рельефа территории республики, данным по инсоляции и ветровой нагрузки [6,7].
Климат, влияющий на строительный процесс, дороговизна используемой электроэнергии предлагает использовать систему ВИЭ.
Авторами рассмотрены проблемы климата влияющие на технологию строительного процесса [1,17]. Учтены результаты отчетов, предоставленные министерствами и другими организациями об экологическом и социальном состояние в Республике Калмыкия. Исследованы проблемы использования ВИЭ в строительстве, проблемы, возникающие от хозяйственной деятельности человека, антропогенные [5,10].
Опустынивание, пыльные бури, суховеи, дующие несколько месяцев, влияют на качество работы ВИЭ, состояние поверхностных и подземных вод [12,15,16]. В этом, 2022 году вышло распоряжение главы Республики Калмыкии о строительстве сети ВИЭ, часть которой уже выполнена на данное время [10]. В частности пыль садится на поверхности солнечных панелей, за ним нужен ежедневный контроль.
Уменьшения затрат на механизацию строительного процесса с использованием ВИЭ позволит уменьшить долю стоимости строительных объектов. По предварительным расчетам проведенные авторами доля экономии составит около 10-15%.
Основная часть. Как было отмечено ранее, энергию в республике не вырабатывают До 99% всей энергия выработано не в РК. Разработана схема развития энергетики за энергии солнца и ветра [10]. Параметры по инсоляции в регионе позволяют до 250 дней в году использовать энергию солнца [14]. Сильные ветра, в основном дующие на высоте 5 метров со скоростью более 5 м/с позволяют использовать ветрогенераторы. Высота вет-рогенараторов, до центра оси лопастей составляет более 30 метров. На высотах более 15 м скорость ветра достигает до 25 м/с и выше. Особенно это видно на холмах и возвышенностях, например размещение ветроге-нераторов на склонах Ергененской возвышенности, высота тут достигает до 40 м. Для строительства ветроге-нераторов нужны специальные основания и фундаменты, фото 3.
Фото 3. Фундамент ветрогенератора
Фундамента должен выдерживать более 20 тонн, конструкция установки должна быть стабильной (надежной), так как ей нужно выдерживать порывы ветра любой силы. Чтобы все это обеспечить, нужно правильно по проекту смонтировать мачту, особенно — ее основание. От выбора типа опоры будет выбран конструкция ветрогенератора или наоборот. Все эти параметры, будут на прямую влиять на производительность и безопасность ветряной установки. Фундамент является основой залога стабильности и прочности массивной конструкции.
Ветряная установка, которая генерирует электричество, включает в себе фундамент, мачту, на которой расположен ветряк, лопасти, принимающие сильные напоры ветра любой силы и электрические преобразовательные приборы. Момент нагрузки от ветра наибольше на высотах. Установка мачты и конструкции ветряка потребует меньше ответственности и усилий, чем обустройство фундамента. Это самая необходимая часть работы, позволяющая надежно зафиксировать другие элементы. Ток в основном получают постоянный, далее он преобразуется в переменный. Более подробно мы эти вопросы не рассматриваем в статье.
В республике поголовье скота насчитывается более 2,5 млн.голов (коровы, лошади, верблюды, козы и т.д.), что позволит использовать энергию биогаза (это навоз) для получения дополнительного тепла в удаленных населенных пунктах. Ранее сотрудниками университета была проведена оценка биоэнергетического потенциала сельского хозяйства в Калмыкии с разбивкой их по районам республики [8]. Но в данное время это программа не реализовывается. Береговая линия Каспийского моря, да и все поверхностные водоемы в республике заросли водорослями. Были исследованы возможность использования водорослей для получения электроэнергии. Если ранее чабаны использовали кизяк как основное топливо, то на текущее время в основном все перешли на газ. Были предложены варианты использования кизяка совместно с нефтью (нефть, которая разливается в почвенный слой и смешивается с почвой). Больше всех нефть разливается на ветках трубопроводов, меньше при бурении и добычи ее.
В жилищно-коммунальном или городском хозяйстве, на автодорогах в последние годы часто стали использовать солнечные панели. Например, на строительных площадках для освещения рабочих мест в ночное время также используют энергию солнца. Широко стали использовать солнечные панели в парках отдыха и развлекательных дворовых площадках. В частности рассмотрены вопросы использования солнечных модулей при строительстве школ в г.Элиста (размещение модулей на крыше школы) это позволят муниципальным организациям снизить затраты на электроэнергию [9].
В республики все поверхностные воды сильно минерализированы, минерализация достигает до 10 мл/л и более [14]. Сотрудниками университета были рассмотрены проекты по очистке воды. Часть этих проектов была реализована на чабанских стоянках часть. Фермеры, чабаны воду из колодцев и скважин очищают от солей, использую малые установки по обратному осмосу. Энергию для работы установок используют как солнечную, так и энергию ветра [19].
Работа строительной техники требует огромные мощности. Особенно электроэнергии. В частности бетономешалки, внешнее и внутренне освещение и т.д. Для этого авторами рекомендуется использовать энергию,
которое получают от ветрогенератором и солнечных панелей. Создавать систему сбора или аккумулирование энергии с использование аккумулятивных систем. Например, водородных, гелиевых аккумуляторов.
Деятельность человека приводит к разным экологическим последствиям [13]. Обязательно надо учитывать систему дренажей для сбора воды или отвода от подтопления. Особенно это касается аварий, которые происходят часто в водопроводной сети Элисты [2,3].
Надо обратить на инженерно-геологическую характеристику региона изучения [13,18]. С учетом выше сказанного можно сказать, что расположение зданий и сооружений в период проектирование должно обязательно учитывать направления ветров и их скорости на разных высотах, данные по инженерной геологии [4].
Заключения, выводы. Для строительных, строительно-монтажных, отделочных работ организации нужна электроэнергия. В последние годы часто стали использовать энергию солнца, ветра и биогаза. В республике Калмыкии принята программа по использованию ВИЭ. Строятся все новые ветропарки, систем с солнечными панелями. Все это позволит на много уменьшить стоимость энергии в промышленном и сельскохозяйственном секторе экономики республики.
Для работы ветроустановок нужно провести инженерно-геологические изыскания для выбора сваи, типа фундамента, способа их заложения.
Литература
1.Бадрудинова А.Н., Сангаджиев М.М., Слизская А.А., Эрдниев О.В., Сукулов С.Л. Неблагоприятные климатологические условия, влияющие на технологию строительных процессов в пустынных и полупустынных зонах Калмыкии. // Журнал «Перспективы науки» SCIENCE PROSPECTS, Тамбов. 2019 № 2 (113). - С.68-76.
2. Бадрудинова, А.Н. Механизация строительных работ. // Вестник Учебно-методического объединения по образованию в области природообустройства и водопользования. 2012. №4. С. 232-236.
3. Бадрудинова, А.Н., Сангаджиев, М.М., Стаселько, Е.А., Киселева, А.М. Возможность использования осадков сточных вод в Калмыкии. // Вестник научных конференций. Выпуск. № 3-5(3). "Актуальные вопросы образования и науки" 2015. С.145-150.
4. Гордаева, К.Н., Лаглаева, Г.Э., Сангаджиев, М.М. Энергетика и природно-климатические зоны Калмыкии: типологические требования к жилым зданиям на этапах сельскохозяйственного строительства. // Инновации в сельском хозяйстве. Изд-во Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства. -2014. № 3 (8). С.27-30.
5. Дегтярев К. С. Возобновляемая энергетика в Калмыкии — успехи, трудности, пути развития // Экология и жизнь. - Ecology and Life. — 2012. — № [Электронный ресурс] URL:http://www.ecolife.ru/ekotekhnologii/9901/. (23.02.2022)
6. Дегтярев К.С., Сангаджиев М.М., Лиджиева Н.С., Эрдниева Г.Е., Панченко В.А. Особенности процессов инсоляции в период облачности в осеннее время года в Калмыкии. // Инновации в сельском хозяйстве. Теоретический и научно-практический журнал, 2018. № 2 (27). -С. 213-218.
7. Дегтярев К.С., Сангаджиев М.М., Манждиева Т.В. Энергетика на возобновляемых источниках в Респуб-
лики Калмыкия: потенциал, опыт и перспективы. / Mоно-графия [Текст]. К.С. Дегтярев, M.M. Сангаджиев, Т.В. Mанджиева. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2020. - 140 с.: ил.
8. Дегтярев, К.С., Андреенко, Т.И., Березкин, M^., Кошкин, С.П., Сангаджиев, M.M., Mанджиева, Т.В. Оценка биоэнергетического потенциала сельского хозяйства Республики Калмыкия по районам. // Экология России: на пути к инновациям [Текст]: межвузовский сборник научных трудов / сост. Т.В. Дымова. - Астрахань: Издательство Нижневолжского экоцентра, 2015. -Вып. 12. - С. 184-196.
9. Панченко В.А., Эрдниева Г.Е., Сангаджиев M.M. Перспективы использования кровельных и фасадных солнечных модулей при строительстве современной школы на 1000 мест в г.Элиста. // «Недра Калмыкии», VIII регион. студ. науч.-практ. конф. (2018; Элиста). VIII региональная студенческая научно-практическая конференция «Недра Калмыкии», 29 марта 2018 г. [Текст]: материалы / редкол.: С.С. Кумеев, В.А. Эвиев [и др.]. -Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2018. - 96 с.: ил. - С. 76-80. - ISBN 978-5-91458-264-4.
10. Распоряжение Главы Республики Калмыкия от 22 сентября 2020 года N 278-рг (О внесении изменений в Схемы и программы развития электроэнергетики Республики Калмыкия) http://docs.cntd.ru/document/570860987 (дата обращения 25.01.2021)
11. Риполь-Сарагоси Т.Л. Кууск А.Б., Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии. Учебно-методическое пособие. Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т. путей сообщения, 2019 - 122 с.
12. Сангаджиев M.M. Пустыни Калмыкии: / монография; Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова. СПб: Сциентиа, 2022 - 108 с. ISBN 978-56045762-7-4
13. Сангаджиев, M.M. Геоэкологические последствия хозяйственной деятельности человека (на примере Республика Калмыкия). // Zbior raportow naukowych. "Wspjlczecna nauka. Nove perspektywy". (30.01.201431.01.2014) - Warszava: Wydawca: Sp.z o.o "Diamond trading tour", 2014. - 120 str. Str 61-67.
14. Сангаджиев, M.M. Особенности недропользования на территории Республики Калмыкия. / M.M. Сангаджиев. - Элиста. Изд-во Калм.ун-та, 2015. 144 с.: ил.
15. Сангаджиев, M.M. Песок Калмыкии /Антропогенная трансформация геопространства: история и современность [текст] материалы Всероссийской научно-практической конференции г. Волгоград, 28-29 апреля 2014 года / редкол.: С.Н. Конищев (отв.ред.) [и др.]; ФГБОУ ВО «Волгоград. Гос. Ун-т». - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2014. - 504 с. - С.142-146.
16. Сангаджиев M.M., Хохлова Л.И., Сератирова В.В., Онкаев В.А. Край миражей: очаги опустынивания в Яш-кульском районе Республика Калмыкия. // Глобальный научный потенциал. Научно-практический журнал № 6 (39) 2014. - С. 67-72.
17. Сангаджиев M.M., Эрдниева Г.Е., Эрдниев О.В., Лиджиева Н.С., Mанджиева А.И. Анализ климатических особенностей в Республике Калмыкия, Россия. // Open science 2.0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. - pp. 98-106.
18. Харченко, ВМ, Дорджиев, А.Г., Сангаджиев, M.M., Дорджиев, А.А. Инженерно-геологическое районирование территории Калмыкии [текст] / ВМ Харченко,
X X
о
го А
с.
X
го m
о
м о
M
to
сч сч о сч
о ш Ш X
А.Г. Дорджиев, М.М. Сангаджиев, А.А. Дорджиев. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2012. - 212 с.
19. Эрдниева Г.Е., Дегтярев К.С., Сангаджиев М.М., Панченко В.А. Обоснование использования солнечных модулей для подъема воды из скважин и колодцев на животноводческих стоянках в Калмыкии. // Инновации в сельском хозяйстве. Теоретический и научно-практический журнал, 2017. № 4 (25). - С. 117 - 122.
20. A. Soloviev, K. Degtyarev, A. Zalikhanov, K. Chekarev. Regional and local geographical potentials of renewable energy sources in Russia. // International Geographical Union Regional Conference Geography, Culture And Society For Our Future Earth 17-21 August 2015, Moscow, Russia IGU 2015 Book of Abstracts. — Lomonosov Moscow State University. Faculty of Geography Москва, 2015. — P.716-716.
Prospects for the possibility of using non-traditional energy sources to improve the organizational and technological reliability of the construction process in Kalmykia Badrudinova A.N., Onkaev V.A. Onkaev A.V., Mimishev A.A., Sangadzhiev S.B.
Kalmyk State University named after V.I. B.B. Gorodovikov, South Russian
State Polytechnic University JEL classification: L61, L74, R53
The Republic of Kalmykia does not produce its own electricity. It is subsidized in the energy sector of the economy. The purpose of the presented work was the task of further development of the energy industry, its prospects and the current state of the possibility of using non-traditional types of energy in the construction industry of the republic. The landscape and territories of the regions of Kalmykia were surveyed to find out the optimal places for laying solar panels and wind turbines. The republic has an exceptionally high natural potential of renewable energy sources - both per unit of territory and per capita, represented primarily by solar energy, wind energy, as well as bioenergy from agricultural waste. This allows us to consider Kalmykia as a promising niche for energy development. The novelty of the work lies in the fact that RES are considered in the economic and geographical aspect, taking into account modern technologies in construction. The actually available RES potential and potential demand from consumers are considered. In addition, given the comparatively little knowledge of the territory, the work may be of some interest to the region. The results obtained will allow employees and students to use them in writing term papers and final papers. Keywords: Renewable energy sources; insolation; climate; wind generators;
construction process; Republic of Kalmykia. References
1. Badrudinova A.N., Sangadzhiev M.M., Slizskaya A.A., Erdniev O.V.,
Sukulov S.L. Unfavorable climatological conditions affecting the technology of construction processes in the desert and semi-desert zones of Kalmykia. // Journal "Perspectives of Science" SCIENCE PROSPECTS, Tambov. 2019 No. 2 (113). - P.68-76.
2. Badrudinova, A.N. Mechanization of construction works. // Bulletin of the
Educational and Methodological Association for Education in the Field of Environmental Management and Water Use. 2012. No. 4. pp. 232-236.
3. Badrudinova, A.N., Sangadzhiev, M.M., Staselko, E.A., Kiseleva, A.M. The
possibility of using sewage sludge in Kalmykia. // Bulletin of scientific conferences. Release. No. 3-5(3). "Actual issues of education and science" 2015. P.145-150.
4. Gordaeva, K.N., Laglaeva, G.E., Sangadzhiev, M.M. Energy industry and
climatic zones of Kalmykia: typological requirements for residential buildings at the stages of agricultural construction. // Innovations in agriculture. Publishing House of the All-Russian Scientific Research Institute of Electrification of Agriculture. -2014. No. 3 (8). S.27-30.
5. Degtyarev K. S. Renewable energy in Kalmykia — successes, difficulties,
ways of development // Ecology and life. - Ecology and Life. - 2012. - No. [Electronic resource] URL: http://www.ecolife.ru/ekotekhnologii/9901/. (23.02.2022)
6. Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Lidzhieva N.S., Erdnieva G.E.,
Panchenko V.A. Peculiarities of insolation processes during the period of cloudiness in the autumn season in Kalmykia. // Innovations in agriculture. Theoretical and scientific-practical journal, 2018. No. 2 (27). - S. 213-218.
7. Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Manzhdieva T.V. Energy on
renewable sources in the Republic of Kalmykia: potential, experience and prospects. / Monograph [Text]. K.S. Degtyarev, M.M. Sangadzhiev, T.V. Mandzhiev. - Elista: Kalm Publishing House. un-ta, 2020. - 140 p.: ill.
8. Degtyarev, K.S., Andreenko, T.I., Berezkin, M.Yu., Koshkin, S.P.,
Sangadzhiev, M.M., Mandzhieva, T.V. Assessment of the bioenergy potential of agriculture in the Republic of Kalmykia by regions. // Ecology of Russia: on the way to innovations [Text]: interuniversity collection of scientific papers / comp. T.V. Dymov. - Astrakhan: Publishing house of the Nizhnevolzhsky Ecocenter, 2015. - Issue. 12. - S. 184-196.
9. Panchenko V.A., Erdnieva G.E., Sangadzhiev M.M. Prospects for the use
of roof and facade solar modules in the construction of a modern school for 1000 students in Elista. // "Nedra of Kalmykia", VIII region. stud. scientific-practical. conf. (2018; Elista). VIII Regional Student Scientific and Practical Conference "Nedra of Kalmykia", March 29, 2018 [Text]: materials / editorial board: S.S. Kumeev, V.A. Eviev [i dr.]. - Elista: Kalm Publishing House. un-ta, 2018. - 96 p.: ill. - S. 76-80. - ISBN 978-591458-264-4.
10. Order of the Head of the Republic of Kalmykia dated September 22, 2020
N 278-rg (On amendments to the Schemes and programs for the development of the electric power industry of the Republic of Kalmykia) http://docs.cntd.ru/document/570860987 (accessed 25.01.2021)
11. Ripoll-Zaragosi T.L. Kuusk AB, Renewable and non-traditional energy sources. Teaching aid. Rostov n/a: Rost. state un-t. ways of communication, 2019 - 122 p.
12. Sangadzhiev M.M. Deserts of Kalmykia: / monograph; Kalmyk State University B.B. Gorodovikov. St. Petersburg: Scientia, 2022 - 108 p. ISBN 978-5-6045762-7-4
13. Sangadzhiev, M.M. Geoecological consequences of human economic activity (on the example of the Republic of Kalmykia). // Zbior reportow naukowych. "Wspjlczecna science. Nove perspektywy". (30.01.201431.01.2014) - Warszava: Wydawca: Sp.z o.o "Diamond trading tour", 2014. - 120 str. Str 61-67.
14. Sangadzhiev, M.M. Peculiarities of subsoil use on the territory of the Republic of Kalmykia. / MM. Sangadzhiev. - Elista. Publishing house of Kalm.un-ta, 2015. 144 p.: ill.
15. Sangadzhiev, M.M. Sand of Kalmykia / Anthropogenic transformation of geospace: history and modernity [text] materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Volgograd, April 28-29, 2014 / editorial board: S.N. Konishchev (editor-in-chief) [and others]; FGBOU VO "Volgograd. State. Univ. - Volgograd: Publishing House of VolGU, 2014. - 504 p. - P.142-146.
16. Sangadzhiev M.M., Khokhlova L.I., Seratirova V.V., Onkaev V.A. Land of
mirages: desertification centers in the Yashkul region of the Republic of Kalmykia. // Global scientific potential. Scientific and practical journal No. 6 (39) 2014. - P. 67-72.
17. Sangadzhiev M.M., Erdnieva G.E., Erdniev O.V., Lidzhieva N.S., Mandzhieva A.I. Analysis of climatic features in the Republic of Kalmykia, Russia. // Open science 2.0: collection of scientific articles. Vol.3. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. - pp. 98106.
18. Kharchenko, V.M., Dordzhiev, A.G., Sangadzhiev, M.M., Dordzhiev, A.A. Engineering-geological zoning of the territory of Kalmykia [text] / V.M. Kharchenko, A.G. Dordzhiev, M.M. Sangadzhiev, A.A. Dorjiev. - Elista: Kalm Publishing House. un-ta, 2012. - 212 p.
19. Erdnieva G.E., Degtyarev K.S., Sangadzhiev M.M., Panchenko V.A. Rationale for the use of solar modules for lifting water from wells and wells at livestock camps in K almykia. // Innovations in agriculture. Theoretical and scientific-practical journal, 2017. No. 4 (25). - S. 117 -122.
20. A. Soloviev, K. Degtyarev, A. Zalikhanov, K. Chekarev. Regional and local
geographical potentials of renewable energy sources in Russia. // International Geographical Union Regional Conference Geography, Culture And Society For Our Future Earth 17-21 August 2015, Moscow, Russia IGU 2015 Book of Abstracts. Lomonosov Moscow State University. Faculty of Geography Moscow, 2015. — P.716-716.
<
m о x
X
