Жел жылдамдығы

Жел энергетикасы

Жел энергиясын пайдалану мәселелері

Жел энергетикасы - жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы.

Жалпы сипаттамасы

Жел энергиясы негізінен Күн энергиясының Жер бетін бірқалыпты қыздырмауынан туындайды. Сағат сайын Жер Күннен 1014 кВт сағ энергия алады. Күн энергиясының 1-2 % -і жел энергиясына түрленеді. Бұл көрсеткіш жер бетіндегі барлық өсімдіктердің биоқалдыққа айналғанда бөлініп шығатын энергиясынан 50-100 есе асып түседі. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді - энергия көзі ретінде пайдаланған. Жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Жер суландыру кезінде, жел диірмені ретінде дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданған.

Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады.

Ауа тығыздығы

Ротор ауданы

Жел жылдамдығы

Ауа тығыздығы

Желқондырғылардың қалақшалары ауа массасының қозғалысының әрекетінен айналады. Ауа қабатының массасы үлкен болса, соғұрлым жел двигателінің қалақшалары жылдам қозғалып, электр энергиясын көп өндіреді. Физика курсынан мынаны білеміз, қозғалатын дененің кинетикалық энергиясы оның массасына тура пропорционал, ендеше жел энергиясы ауа қабатының тығыздығына тура пропорционал. Тығыздық бірлік көлемге келетін молекулалар санына тәуелді. Қалыпты атмосфералық қысымды температура 150С болған кезде, ауаның тығыздығы 1, 225кг/м3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп эенргия береді.

Ротор ауданы

Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз. Ротор жел ағының энергиясын көп қамтыса, соғұрлым көп электро энергия өндіреді. Ротордың ауданы ротордың диаметрінің ауданының квадратына тура пропорционал, жел- қондырғысының өлшемдерін екі есе арттырып, төрт есе энергия өндіріп алуға болады. Желқондырғысының өлшемдерін өзгерте отырып, энергияны қалағанымызша өндіреміз деп айтуға жеңіл, практикада басқаша. Айналдыру барысындағы қамтитын қалақшаларының ауданын біртіндеп үлкейту арқылы, біз істейтін жүйеге артық күш, салмақ түсіреміз. Осындай асқын салмақты көтеру үшін жүйенің кейбір механикалық құрамдас бөліктеріне зақым келмеуін ескеру өте маңызды.

Жел жылдамдығы

Жел жылдамдығы - желқондырғысының энергия өндіруіне әсер ететін маңызды өлшемі болып табылады. Желдің үлкен жылдамдығы ауа массасының ағынының көлемін үлкейтеді. Жел энергиясы жел жылдамдығының кубына тура пропорционал өзгереді. Ендеше, ротордың кенетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе үлкейткенде 8 есе артады. Мына төмендегі кестеде жел жылдамдығының жел энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы - 1. 225 кг/м³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм. сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай) .

Жел жылдамдығының шкаласы

Жел жылдамдығы, м\с.

Жел түрлері

0-1. 8

Жел жоқ кезде

1. 8-5. 8

Әлсіз

5. 8-8. 5

Қоңырсалқын

8. 5-11

Әдеттегі

11-17

Күшті

17-25

Өте күшті

25-43

Теңіз дауылы

43 - тен жоғары

Құйын дауыл

Желэнергетикасының пайдаланудың даму тарихы

Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді - энергия көзі ретінде пайдаланған. Қоғам мәдениетінің жаңа қалыптасқан кезінде жел энергиясын теңіз саяхатында пайдаланған. Ертедегі мысырлықтар 5 мың жыл бұрын жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Біздің заманымыздың 700 жылдары қазіргі Ауғанстан жерінде тік бекітілген осі бар жел машинасымен дақылдарды ұнтақтау үшін қолданған. Жерорта теңізінде орналасқан Крит аралында ұзын мұнараға бекітілген жел күшімен қозғалатын диірмен жер суландыру жүйесінің жұмысын атқарған. 14 ғасырда голландықтар жел диірменін жетілдіріп, дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданды.

1854 жылы АҚШ-та жел энергиясымен жұмыс істейтін су тарту насосы іске қосылды. Су тарту насосының моделі жел диірменінен қалақшалар санының көптігімен және жел бағыты мен жылдамдығын анықтайтын аспап флюгердің болуымен ерекшеленеді. 1940 жылдары осындай жел күшімен қозғалатын диірменнің саны 6 миллиондай еді, оларды су тарту және электроэнергия алу мақсатында қолданды.

1888 ж. Чарльз Бруш пайдаланған жел генераторы

Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы

Желэнергетикасының күннен-күнге дамуы қарқындап өсуде. 31 желтоқсан 2005 жылы бүкілдүниежүзілік желэнергетикасының өндірілетін қуаты 58 982 МВт болды. Осындай қарқынды өсу сатысында Бүкіләлемдік желэнергетика ассоциациясы 2010 жылы жел энергиясын қуатын 120 000 МВт-қа өсіруді жоспарлап отыр. Желэнергетика ассоциация -сының мәліметтерін негіздей отырып, алдыңғы қатарлы 10 елдің жел энергия даму қуатының көрсеткіштеріне назар аударайық.

Мемлекет

2005 ж. ғана іске қосылған желагрегат өндірілген қуат, МВт

2005 ж өсуі, %

2005 ж. барлық өндірілген қуат, МВт

Германия

1798. 8

10. 8

18427. 5

Испания

1764. 0

21. 3

10027. 0

АҚШ

2424. 0

36. 0

9149. 0

Үндістан

1430. 0

47. 7

4430. 0

Дания

4. 0

0. 1

3128. 0

Италия

452. 4

35. 8

1717. 4

Біріккен король ұйымындағы мемлекет

465. 0

52. 4

1353. 0

Қытай

496. 0

64. 9

1260. 0

Нидерланд

141. 0

13. 1

1219. 0

Жапония

143. 8

16. 0

1040. 0

Еуропа бойынша

6174. 0

18. 0

40932. 0

Барлығы

11310. 0

24. 0

58982. 0

Жел энергиясы әлемде

2015 жылдың басындағы деректер бойынша барлық жел генераторларының қуаты - 369 гигаватт. 2010 жылы әлемнің барлық жел генераторларымен өндірілген электр энергиясының мөлшері - 430 терраватт-сағат (жер шары өндірген электр қуатының 2, 5%-ы) . Кей елдер жел энергетикасына ерекше белсенділікпен дамытуда, атап айтқанда Дания жел генераторларының көмегімен барлық электр қуатының 40%-ын өндіреді; Португалия - 23%; Испания - 16%; Ирландия - 14%; Германия - 8%. Ал Қазақстанда - 0, 5%.

Жел қондырғылардың негізгі бөліктер

қалақшалардан,

ротордан,

трансмиссия ( двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге арналған механизмдер жиыны ) ,

генератордан,

бақылау жүйелері .

Жел энергиясы Қазақстанда

Қазақстанның жел энергетикасын дамыту әлеуеті өте жоғары. ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігі мен БҰҰ-ның даму жөніндегі бағдарламсының ұсынған мәліметтеріне жүгінсек, еліміздің потенциалы мыңдаған МВт немесе жылына 1 триллион кВт-сағ көлемінде - бұл дүние жүзі бойынша үздік көрсеткіштердің бірі.

Қазақстанда өте қолайлы жел дәліздері бар: жел бір бағытта соғатын аймақтар (Ерейментау, Жүзімдік) және қарама-қарсы бағыттарда алмасып отыратын аймақтар (Жоңғар қақпасы, Шелек, Қордай) .

Желэнергетикасының экологияға әсері

Желэнергетикасы дамуы, энергия жетіспейтін энергия қуаныш әкелгенмен, оның зиянды да әрекеті бар. Желқондырғылардың айналып тұратын қалақшалары, механизмі, айнала ортаға дыбыс шуын шығарады, 40 децибелдан асатын дыбыс толқындары, адам организміне зиянды әрекетін тигізеді. Мысалы шу деңгейінің жоғары болуы дыбыс құлақтың дыбыс қабылдауын нашарлатып, организмнің жүйке-психологиялық әрекетіне зиянын тигізеді. Желқондырғылары бір-бірінен мұнара биіктігімен салыстырғанда 5-10 есе қашықтықта орналасуы тиіс, осы территорияда орналасқан желқондырғылар аймағында ешқандай ғимрат, орман болмауын ескеру қажет.

Құстар жоғары кернеу жиліктері мен антеннамен, ғимрат терезелерімен, кейде автомобиль терезесімен соқтығысып мертігіп жатады. Кейбір желқондырғысы мұнарасының жоғары жағында қонақтайды, бұл бұлардың өміріне қауіп әкеледі. Желқондырғыларын салған кезде құстардың ұшу миграция маршрутын ескеру қажет.

Желқондырғысының металл бөліктері айналғанда қуатты дыбыс тербелістерін туғызады, сол маңайдағы радиотолқындармен жұмыс істейтін телевизиялық радио және радарлық құрылғыларға кері әсерін тигізеді. Әрине телевизиялық немесе радио ретрансияторын орнату қиын емес, бірақ та бұл арзанға түспейді.

Жел энергиясының артықшылықтары мен кемшіліктері

Артықшылықтары:

Шикізатты сатып алу-тасымалдаудың, қалдықтарды шығарудың қажеті жоқ;

Электр қуатын беруші компаниялардан дербестік қамтамасыз етілген;

Ластаушы қалдықтар жоқ;

Табиғи ресурстар үнемделеді;

Отын, электр қуатының шығындары қысқарады;

Атмосфералық жылулық балансқа әсер етпейді;

Табиғаттың оттек қорын сақтайды;

Желдің кинетикалық энергиясын электр қуатына тегін айналдырады.

Кемшіліктері:

Жел қондырғыларының жұмысы эфир кедергілерін тудырады;

Пайда болатын шу адамның және жануарлар әлемінің денсаулығына кері әсерін тигізеді;

Жұмыстың тұрақсыздығы, энергияның берілуі бір қалыпты емес;

Үлкен аумақты қажет етеді;

Қымбат.

Жел энергетикасына қатысты елеулі оқиғалар

2015 жыл, қаңтар. Қазақстан IRENA (Жаңартылатын энергия жөніндегі халықаралық агенттік) Ассамблеясының вице-президенті болып сайланды.

2015 жыл, қаңтар. “KAZENERGY” қауымдастығы мен IRENA агенттігі өзара түсіністік туралы меморандумға қол қойды. Бұл құжаттың басты мақсаты - Қазақстанды “Болашақ энергиясы” тақырыбындағы EXPO 2017-ні өткізуге дайындау мәселелеріне қатысты ынтымақтастықтың аясын қамтамасыз ету.

Ұқсас жұмыстар

Жел энергетикасы

Жел энергетикасын қолдану

Жел электр станциясы

Қазақстан аумағында ауа температурасының таралуы

Жел жүктемесі

Жел жылдамдығына байланысты режимдердің атауы

Мексика шығанағы аумағындағы дауыл

Уыттану дәрежесі

МЕКСИКА ШЫҒАНАҒЫ АУМАҒЫ

Топырақ эрозиясы және оның зияндылығы

Пәндер