綠色能源在施工現場中的應用

李長遠

摘要：施工現場用電在能源選擇方面是靈活多樣的。市政用電簡潔便利、隨用隨取，但價格相對偏高;自備發電機發電用電初期成本較高，安裝復雜，介于柴油價格，自發電收益長遠來看需要分析對比;而綠色能源在施工現場中尚未大面積推廣，技術、安裝、維護都需要嘗試。

關鍵詞：綠色能源;設計應用;成本分析

1 前言

綠色能源，即清潔能源主要有水力發電、風力發電、太陽能、海潮能等能源，不僅符合一定的排放標準，而且還清潔綠色、高效經濟。在沙特吉達項目，如果想使用當地市政電，其過程復雜且漫長，然而當地的柴油價格卻相對便宜，這一條件使大規模采用大型發電機自發電成為可能。簡單計算，施工現場（僅11區）主要負荷共有12臺塔吊，其中6臺STY315 （T7530-16），計∑P1=P×6，約546kw;另6臺STY250 （T7527-12），圖1所示，計∑P2=P×6，約465kw（不考慮塔吊同時系數，工期緊張，僅計算峰值）;加上辦公區及其他施工零星負荷，總計

P總=η（∑K1P1/cosφ+∑K2P2/cosφ+∑K3P3）

約1111kw。若考慮同時系數η=0.4，平均需要系數k=0.5，YZR系列起重三相異步電動機功率因數取cosφ=0.65，即1小時用電約400kwh，結合沙特當地電費1.7SR/kwh，1小時費用約680SR;而柴油價格0.53SR/L，1升柴油理想狀態下發電量約3kwh，所以若使用柴油發電1小時費用約70SR。費用接近1：10，當然柴油發電的其他費用沒有考慮在內，但是其收益還是相對客觀的。

不過從環保角度來講，現場發電機發電并不符合清潔能源的要求，遠遠超過排放標準。所以，如何擴大施工現場自發電的環保社會效益， 同時響應政府的環保政策號召，使綠色能源的設計應用成為重點。

2 總體設計應用

2.1總體結構

綠色能源的選擇與施工地點、施工地區的環境天氣以及計劃承載的負荷等有關，例如多雨的地區不宜采用太陽能，少風的地區風力發電就不太合適，大功率負載就要考慮雙電源模式等，所以要因地制宜。

2.2設計應用

以沙特項目為例，項目所在地是位于紅海東邊的沙特麥加省吉達市，該市屬于熱帶沙漠氣候，年日照時間在3400小時以上，全年平均降水量38mm，平均降水天數7天，且盛行北風-西北風。全年高溫少雨的天氣使得充分利用太陽能發電成為現實，且沙特擁有全球最好的日照條件，其平均日照量達到2200kwh/m2;又加上該區盛行北-西北風，也可利用風能發電;不過由于土層多粉砂且高溫，所以對設備的質量也是一種考驗。

項目現場計劃將照明系統和監控系統做成雙電源模式。監控系統在白天既可以使用綠色能源也可以使用現場發電機，如果有一方出現故障或者檢修時，都不會影響系統正常工作，具體電路圖如圖1（a）所示。繼電器K1接220V交流電，通電時S4常開觸點閉合，斷電時常閉點閉合;交流電經整流器輸出24V直流電向監控系統供電;二極管D1起到提示和保護電路的作用;當發電機斷電或者S1斷開時，S4常閉點閉合，蓄電池組向系統供電;而太陽能電池板和風力發電機經過控制器后會一直給蓄電池組充電，保持電量充足。

對于照明系統，考慮到白天不工作，所以設計時加入了光控開關，可以實現手動/自動通電照明。具體電路如圖1（b）所示，同樣采用雙電源模式，電源供電原理與監控系統類似。圖中D1和D2二極管作用是保護電路;光控開關K2作為自動開關，在S4處于斷開的狀態時，白天K2斷開，三極管Q1截止;隨著天變暗，到晚上K2閉合，三極管Q1導通，照明系統工作;而開關S4可以作為手動開關，在K2故障或者計劃提前開燈時，可以閉合S4，此時K2被短路，三極管Q1經S4導通，系統工作。

2.3 應用實例

照明、監控系統在施工現場運行正常，達到了初期的雙電源供電、以清潔能源為主的目標。設備在當地采購，具體維護、保養等成本，以當地為準。該系統解決了保安晚上沒有電的情況，并且高效的利用了當地的太陽能，一舉多得。監控系統運行正常，可實現電源自動切換，確保了重要負荷不斷電，實現了清潔能源隨時用的功能。

3 結語

綠色清潔能源在施工現場的應用嘗試取得了功能性成果，同時，隨著時間的推移，使用清潔能源也大大降低了用電成本。綠色能源的應用設計，不僅僅包含上面幾種，由于用電設備的廣泛性，更多的系統需要我們在現場中不斷地嘗試開發，在不久的未來，相信清潔能源在施工現場的應用的比重會越來越大。當然，要想實現大比重的應用，也離不開技術的支撐，硬件的升級，環境的因素，成本的考量等等，這需要因地制宜，取長補短，需要我們到市場去考察、計算。