КҮН ЭНЕРГЕТИКАСЫ НАРЫҒЫН ДАМЫТУДЫҢ НЕГІЗГІ ТРЕНДТЕРІ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

КҮН ЭНЕРГЕТИКАСЫ НАРЫҒЫН ДАМЫТУДЫҢ НЕГІЗГІ ТРЕНДТЕРІ

Мазмұны

Кіріспе
3
1Күн энергетикасының даму тарихы
4
2 Күн энергетикасының заманауи жағдайы
5
2.1Күн коллекторы - жылумен қамтамасыз ететін күн жүйесінің басты элементі

6
2.2 Күн жүйесінің жылумен қамтамасыз етуінің жылулық сұлбалары
8
2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштердің түрлері
9
3 Келешектегі жарық энергиясының инновациалық дамуы
11
3.1 Күн энергиясы: Қазақстанда жасалған
12
3.2 ҚарМТУ-дағы ыстық сумен және тоқпен қамтамасыз ету жүйесіне арналған күн коллекторлары

15
Қорытынды
17
Қолданылған әдебиеттер тізімі
18

КІРІСПЕ

Энергетикалық жоспар бойынша ғаламшардың болашағы қандай болатыны жайлы, қазіргі таңда өткір сұрақ туындап жатыр. Адамзатты не күтіп отыр - энергетикалық тапшылық немесе энергетикалық артықшылық? Энергетикалық дағдарыс жайлы мақалалар, газеттер мен журналдарда жиі-жиі кездесіп тұрады. Мұнайдың кесірінен соғыс пайда болады, мемлекеттер өркендеп және құлдырап, үкімет ауысады. Энергетика облысында жаңа құрылғылар немесе жаңа өнертабыстарды қосу жайлы газеттер санатына ақпараттар түсіп жатыр. Үлкен энергетикалық бағдарламалар әзірленіп жатыр, олардың орындалуы үшін, үлкен күш- жігер мен үлкен материалдық шығындар талап етілуде.
Қоршаған ортаны қорғауға қатысты талаптардың өсуі, энергетикаға жаңа көзқарас туындануына алып келді. Жаңа математикалық модельдердің көмегімен, электрондық-есептегіш машиналар болашақ энергетикалық балансы құрылымының бірнеше жүздеген нұсқаларын есептеді. Алдағы онжылдыққа энергетикалық даму стратегиясын айқындайтын іргелі шешімдер табылды. Алдағы болашақта энергетиканың негізі қайта қалпына келмейтін ресурстарға тәуелді жылу энергетикасы болса да, оның құрылымы өзгереді.
Мұнайды пайдалану қысқартылуға тиіс. Атом электрстанцияларында электр энергиясын өндіру көлемі ұлғаяды. Әлі алынбаған үлкен қоры бар, арзан көмірді пайдалану қолға алынады, мысалы, Екібастұз бассейндері. Табиғи газ кең көлемде қолданылады.
21 ғасырдың басында, біз үшінші мыңжылдықтың шындығына өзімізге кері санақты беруге тиіспіз. Өкінішке орай, мұнай, газ қоры, көмір шексіз емес. Табиғатқа бұл қорды құру үшін миллион жыл керек еді, олар жүз жылда таусылады. Бүгін, әлемде жердегі байлықтың оңдырмай тонаушылығын болдырмау туралы шындап ойлана бастады. Өйткені, тек осы жағдайда ғана отын қоры ғасырларға жетеді. Өкінішке орай, көптеген мұнай өндіруші елдер бүгінгі күнмен өмір сүріп жатыр. Олар аяусыз, табиғат сыйға берген мұнай қорын жұмсайды. Қазір көптеген елдер, әсіресе Парсы шығанағындағы елдер, бірнеше онжылдықтан кейін бұл мұнай қоры таусылатындығы жайлы ойланбайды. Мұнай мен газдың мекені жойылған соң, не болады, ал ол ерте ме кеш пе бәрібір болады. Отынның әлемдік қоры сарқылуының ықтималдығы, сондай-ақ әлемдегі экологиялық ахуалдың нашарлауына байланысты (мұнайды өңдеу және тасымалдау кезінде өте жиі болатын ахуалдар қоршаған ортаға нақты қауіп-қатер төндіреді) отынның басқа, мұнай мен газды алмастыратын түрлері туралы ойлануға тура келді. Адамзатты энергиямен қамтамасыз етудің бір бөлігін қолға алатындай қазір, әлемде көптеген ғалым инженерлер жаңа дәстүрлі емес энергия көздерін іздеумен айналасады.

1 Күн энергиясының даму тарихы

Дәстүрлі емес және жаңартылатын энергия көздерін дамыту мәселесі аса маңызды болып табылады. Дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздеріне күн, жел, геотермальдық энергия, биомасса және дүниежүзілік мұхиттың энергиясы кіреді.
Екі жүз жыл бұрын, адамзат адам энергиясынан және жануардың энергиясынан бөлек тек үш түрлі энергиямен қолданды. Олардың энергия көзі Күн болды. Жел энергиясы мельница қанаттарын айналдырып, ол жерде астықты ұнтақтатты. Су энергиясын қолдану үшін, міндетті түрде жаңбыр суынан толған өзен арқылы судың жоғарыда орналасқан көзден төмен теңізге қарай ағуы керек.
Соңғы онжылдықта бұл энергия көздеріне қызығушылық өсіп келеді, өйткені олар көп жағдайда сарқылмайды. Отын энергиясын жеткізудің сенімділігі төмен және қымбат болып, бұл энергия көздері аса тартымды және одан экономикалық жағынан тиімді болуда. Мұнай мен газдың бағасының көтерілуі адамның назарын су, жел және күнге аударуына басты себеп болды.
Қазіргі кезде және де болашақта дәлелденген, күн энергиясының шағын проценті көліктердің, өнеркәсіптің және күнделікті тұрмыс үшін жеткілікті. Біз оны қолдансақта, қолданбасақта ол жердің энергетикалық балансына және биосфераға бұл әсер етпейді.
Алайда, күн энергиясы жер бетіне толық түседі. Сол үшін оны салыстырмалы үлкен аумақты басып алу үшін шоғырландыру керек және өнеркәсіптік отандық және тасымалдау мақсатында пайдаланылуы керек. Сонымен қатар, біз түнде және бұлтты күндері электрмен жадықтауды қамтамасыз ету мақсатында күн энергиясын сақтауға қабілетті болуы тиіс. Коммерциялық негізде күн энергиясын қолдану үшін алдымен әрекет ХХ ғасырдың 80-ші жылдарында болды. Бұл облыста, ірі табыстарға Loose industries (АҚШ) фирмасы жетті. 1989 жылы олар 80 МВт қуаты бар күн-газ станциясын іске қосты. 1994 жылы Калифорнияда электр қуаты 480МВт, әр 1 кВтс энергиясына бағасы - 7-8 цент. Бұл дәстүрлі станциялардан төмен. Калифорниядағы электр станция алдағы болашақта басты энергия көзі ретінде газ және күн бір-біріне тиімді толықтыруы мүмкін екенін көрсетті. Түнгі уақытта және қыста энергияны газ береді, ал жазда және күндізгі уақытта-күн. Тиімді күн сужылытқыштарын 1909 жылы ойлап тапты.
Күн- өте үлкен қуаты бар энергия көзі. 22 күн сәулесінің жерге тиесілі қуаты жердегі барлық органикалық отынның қорына тең.

2 Күн энергетикасының заманауи жағдайы

Күн энергетикасын жалумен қамтамасыз ету саласында қолданыстың кең таралғанын келесі статистикалық көрсеткіштерден байқауға болады. Европа одағында орнатылған күн коллекторларының жалпы көлемі 13960000квм жетті, ал әлемде бұл көрсеткіш 150000000 квметрден асып түсті. Жыл сайын Европадағы күн коллекторларының көлемі орта есеппен алғанда 12 % өсіп келеді, тіпті кей елдерде 20-30% асып түседі.Әр мың адамның басына шаққандағы коллекторлардың саны бойынша әлемде Кипр көш басында, онда үйлердің 90% күн қондырғыларымен жабдықталған (әр мың адам басына 615,7 квм көлемінде күн коллекторлары орнатылған), одан кейін Израиль, Греция және Австрия тұр. Орынатылған коллекторлар саны бойынша Европада көш басында Германия - 47%, одан кейін Греция - 14 %, Австрия -12%, Испания - 6%, Италия - 4%, Франция - 3%. Жылумен жабдықтау жүйесінде күн энергиясын қолданудың жаңа технологиясын жасауда Европа елдері сөзсіз алда келеді, бірақ жаңа күн қондырғыларын пайдалануға енгізу көлемі жағынан Қытайдан қалып қойды.
Жаңа күн коллекторларын пайдалануға енгізу бойынша әлемде 2014 жылы келесі статистикалық көрсеткіштер орын алды: Қытай - 78%, Европа - 9%, Турция мен Израиль - 8%, басқа елдер 5%
ESTIF (Күн жылу қондырғылары өнеркәсібінің Еуропалық федерациясының) эксперттік баға беруі бойынша жылумен жабдықтау жүйесінде күн коллекторларын қолданудың техника - экономикалық потенциалы тек Европа Одағында 1,4 млрд. м2 құрайды, бұл жылына сағатына 680 000 ГВт·с жылу энегиясын өндіре алады деген көрсеткіш. Жақын арадағы жоспар бойынша 2020 жылға дейін бұл өңірде 100 000 000 м2 коллекторлар орнатуды қарастырған.
Күн энергиясын тәжірибеде қолдану бойынша көшбасында тұрған елдердің бірі Швейцария болып отыр. Мұнда жылу энергиясын алу үшін күштілігі 1-ден 1000 кВт аралығындағы кремний фото-түрлендіргіш арқылы жұмыс жасайтын 2600 гелиоқондырғылар және күн коллекторлары салынған. Энерготәуелсіз Швейцария үшін! айдарымен іске асырылып жатқан Солар-91 бағдарламасы, бүгінгі таңда 70 пайыз көлемінде энергия импорттаушы болып отырған елдің энергетикалық тәуелсіздігін нығайтып және экологиялық мәселелерін шешуге елеулі үлес қосуда.
Ірі фирмалар өндіріс корпустарының шатырларына қуаттылығы 300кВт жететін гелиостанциялар орнатады. Мұндай бір станция кәсіпорын энергиялық қажеттілігінің 50-70% дейін жабады.
Электр желісін салуға тиімсіз Альпы таутөбелері аудандарында аккумуляторлы автономдық гелиоқондырғылар салынады. Қолданыс тәжірибесі көрсеткендей, Күн кем дегенде елдегі тұрғын үй ғимараттарын энергоқажеттіліктермен қамтамасыз ететіні куә. Гелиоқондырғылар ғимараттардың шатыры мен қабырғасына, автожолдардың дыбысқорғау қоршауларына, транспорттық және өнеркәсіп құрылымдарына орналастырылғандықтан қымбат тұратын ауылшаруашылық немесе қала аумағын қажет етпейді.

2.1 Күн коллекторы - күн жылыту жүйесінің басты элементі

Күн коллекторы кез келген күн жылу жүйесінің негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Күн энергиясын жылуға түрлендіру осында жүреді. Күн жылуы жүйесінің тиімділігімен экономикалық көрсеткіштері коллектордың техникалық мінсіздігі мен құнына байланысты болады.
Жылыту жүйелеріде негізінен күн коллекторларының екі түрі қолданылады: вакуумды және жалпақ.
Жалпақ күн коллекторы корпустан, түссіз қоршаудан, абсорбер мен жылу оқшаулаудан тұрады (1.1-сурет).

1.1-сурет - Жазық күн коллекторының типтік құрылымы

Корпус негізгі тірек құрылымы болып табылады, түссіз қоршау күн радиациясын коллектордың ішіне өткізеді, абсорбер сыртқы ортаның әсерінен қорғап, коллектордың беткі жағынан жылудың шығынын азайтады.
Абсорбер күн радиациясын сіңіріп, қабылдау бетімен жалғанған құбыр арқылы жылуды жылукөзіне жібереді. Жылу оқшаушылары коллектордың артқы және жанғы беттерінен жылу шығынын азайтады
Абсорбердің жылу қабылдағыш бетінде күн спекторының көрінетін және жақын инфро қызыл аумағында сіңірудің жоғары коэффиценті бар және коллектордың жұмыс температурасына сәйкес спектор аумағында шығарудың төмен коэффициенті бар селективті жабыны болады.
Ең жақсы заманауи коллекторлардың сіңіру коэффициенті 94-95 % аралығында, шығару коэффициенті 3-8%, ал ПӘК жылужабдықтау жүйесіне тән жұмыс температурасы аумағында 50% асады.
Селективті емес қара жабыны заманауи коллекторларда шығын деңгейі жоғары болғандықтан қолданбайды. 1.2 - суретте қазіргі заманғы жалпақ коллекторлар көрсетілген.
Ваккумдық коллекторларда (1.3 - сурет) абсорбердің әр элементі ішінде ваккум түзілетін жеке шыны құбырға орналасқан, соның арқасында конвекция мен ауаның жылуөткізгіштігінен болатын жылу шығыны толық жойылады. Абсорбердің бетіндегі селективті жабын шығару кезіндегі шығынды азайтады. Нәтижесінде ваккумдық коллектордың ПӘК, жалпақ коллекторға қарағанда едәуір жоғары болады, бірақ оның құны елеулі жоғары.
Коллекторлар түрлерінің салыстырмалы сипаттамалары.
Күн электр станциялары екі түрлі болады:
1 - КЭБ мұнара типті,
2 - КЭБ модуль типті.
Көптеген кішігірім, әрқайсысы дербес күнді бақылайтын шоғырландырушы коллекторлардан тұратын жүйе модульді КЭБ деп аталады.

1.2-сурет - Жазық күн коллекторы

а) б)
1.3-сурет - Виссман фирмасының вакуумды коллекторы:
а) жалпы турі, б) монтажды схемасы

Шоғырландырушылар парабалоид формасында болуы міндетті емес, бірақ мүмкіндігінше сондай формада жасалады. Әр шоғырландырушы күн энергиясын жылутасығыш сұйықтығына береді. Барлық коллекторлардан шыққан ыстық сұйықтықтар орталық энерогостанциясында жиналады. Сұйықтық тасып жатқан жылу су буы болуы мүмкін егер ол бу турбинасында қолданылса немесе термохимиялық ортада - мысалы, ыдыраған аммиак. Шоғырландырушы коллекторлардың негізгі кемшіліктері:
1 - әр шағылдырғыш үшін құрылымы бойынша күрделі термо қабылдағыш керек.
2 - дисперсті шоғырландырушыларды жалғайтын қымбат жоғары температуралы конверсиялық тізбек керек.

2.2 Күн жүйесінің жылумен қамтамасыз етуінің жылулық сұлбалары
Әлемде ең кең тарағаны кіші күн жылу жүйелері. Әдетте, мұндай жүйелерге жалпы ауданы 2-8 м2 күн коллекторлары, бак-аккумулятор, колданылып жатқан коллекторлардың ауданымен анықталатын сиыйымдылық, циркуляциялық насосы немесе насостары (жылу схемаларының түріне байланысты) және басқа қосалқы қондырғылар. Шағын жүйелерде, жылу тасу циркуляциясы коллектор мен бак-аккумулятор арасында насоссыз конвекция арқылы жүре алады (термосифонды принцип). Бұл жағдайда бак-аккумулятор коллектордан жоғары орналасуы керек. Мұндай қондырғылардың қарапайым типі бак-аккумулятор бекітілген коллектор, бак-аккумулятор коллектордың жоғарғы жағында орналасқан (1.4-сурет). Мұндай жүйелер түрі әдетте ыстық су қамтамасыз етуге арналған шағын коттедж типті үйлерде.

1.4-сурет - Термосифонды күн жүйесі арқылы жылу қамтамасыз ету

Сурет-1.5 үлкен өлшемдегі активті жүйе көрсетілген, бак-аккумулятор коллектордын астында орналасқан және жылу тасу циркуляциясы насос көмегімен жүреді. Мұндай жүйелер ыстық су қамтамасыз етуде және жылу қамтамасыз етуде қолданылады. Әдетте, активті жүйелерде, жылу жүйесінің жүктелетін бөліктерін қаптау, жылу көздерін көбейту қаралады, әсіресе электрэнергиясын және газды пайдаланатын жүйелер.
Күн жылу қамтамасыз ету жүйесінде салыстырмалы жаңа түрі үлкен жүйелер: ыстық су қамтамасыз ету және көпқабатты үйлерді немесе бүкіл ауданды жылу қамтамасыз ету. Мұндай жүйелерде тәуліктік немесе мезгілдік жылу аккумуляторландыру пайдаланылады.
Тәуліктік аккумуляторландыру жүйесінің жинаған жылу көмегімен бірнеше тәулік жұмыс істей алады, ал мезгілдік бірнеше ай істей алады.

1.5-сурет - Активті күн жүйесі, ыстық су және жылу қамтамасыз ету жүйесінің схемасы

Мезгілдік аккумуляторландыруда үлкен су толтырылған жер асты резервуарлары пайдаланылады, оған жаз бойы коллекторлардан алынған артық жылу шығарылып отырады. Мезгілдік аккумуляторландырудың басқа варианты, коллекторлардан түсетін, ыстық судың айналымын құбырлар арқылы топырақты жылыту болып табылады.

2.3 Фотоэлектрлік түрлендіргіштердің түрлері
Энергетикалық көзқарас бойынша күн энергиясын электрэнергиясына түрлендіру (бұл түзу біртекті энергия түрлендіру) жартылай өткізгішті фотоэлектронды түрлендіргіштер (ФЭТ). ФЭТ-қа байланысты оларға тән температура 300-350 К және күн температурасы 6000 К және олардың ПӘК-і ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.