Күн энергия қорлары туралы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Күн энергия қорлары

Көптеген сарапшылар 2010- 2020 жылдары көмірсутегі шикізатын ұсынудың тқмендеуінің байқалатын болжайды. Осының салдарынан 2025 жылға қарай әлемдік энергетика жаңғыртылатын әлемдік үлесі 5% дан 10% ға дейін, 2010 жылға қарай ЕО елдерінде (2000жылы 6% қарағанда) ол жалпы электр энергиясы өндірісінде 22%- ға дейін ұлғаяды. Қазіргі заманғы күн фотоэнергиясы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30- 40% ға өсіп отырған гетеро құрылымдар негізінде кремни фотоэлементтеріне негізделеді. Әлемде жалпы алғанда күн фотоэнергиясы бір гиговатты энергия өндіреді. 2003 жылға қарай болжанып отырғандай, бұл сан 200 гиговатқа дейін өседі.

Жер бетіне қуатты қш энергия ағыны бағытталған:

- күн сәулесі энергиясы, тәуліктік энергиясы 17400ТВт;

-жер астынан үстіне қарай бағыталған күн энергиясы, тәуліктік қуаты 32 ТВт;

-теңіз тасқыны энергиясы, тәуліктік қуаты3ТВт ;

Күн энергиясының 30%-ы жердің жоғарғы атмосфералық қабатынан шағылысып, ғарыш кеңестігіне тарайды. Ал оның 70%-ы жер асты жылуы мен теңіз тасқыны энергияларының қуатын шамамен 3500 есе артық. бұл өте көп энергия. Күннің жере түсетін мол энергиясының бір бөлігі атмосфераға, мұхит пен құрлықтарға сіңеді. Температура төмендегендеген уақытта осы бөлігі жылу энергиясына айналды.

Екінші бөлігі сулардың булануына және олардың айналып, қайта түсуіне шығындалды.

Үшінші бөлігі, теңіз және атмосфералық ағындарды туғызады.

Ал төртінші бір кішкене ғана бөлігін, өсімдіктер бойына сіңіреді. сөйтіп, жер бетінде ғажайып фотостнтез реаксиасы жүреді.

Күн үлкен энергия қорына ие, жылына жер бетіне түсетін энергиясы 7, 5*7017кВт/сағ. Күн энергиясының маңызды артықшылықтарының бірі қоршаған ортаға қауіпсіздігі және арнайы жеткізу құралдарының қажет еместігі болып табылады.

Сонымен қатар оның кемшіліктері де бар, күн энергиясын алудың тұрақсыздығы, күн жүйелері түнде жұмыстамайды, ал кешке және таңертең станция тиімділігі бірнеше есеге төмендейді.

Күн батареялары-күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын жартылай өткізгіш құркөбінесе фотоэлектрлік түрлендіргіш кеңінен қолданады.

Фотоэлектрлік түрлендіргіште энергияның бір түрден екінші түрге аусуы біртекті емес жартылай өткізгіш құрылғыларды күн сәулесінің әсерінен пайдй болатын фотовольтық әсерге негізделген. Түрлендірудің тиімділігі жартылай өткізгіш элементтің электрофизикалық сипаттамасына, түрлендіргіш -

тің оптикалық қасиеттеріне байланысты. Күн батареясы фотоэлектрлік генератор -күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналатын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен(ФЭТ) тұратын ток көзі. көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке ЭВТ-тің қозғаушы күші 0, 5-0, 55В және ол оның ауданына тәуелді емес; 1см2 ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамамен 35-40мА. Күн батареяларындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде ол ең үлкен мәніне(максимумына) жетеді. Қазіргі күн батареясының

ПӘК-і 8-10%, олай болса 1м2 ауданға (ғарыш аппаратының күнен қашықтығы 150млн. Болған кезде) келетін қуат

~130Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25С-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК-і кемиді. Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен апараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникда қолданылатын көптеген бұйымдарды(калькулятор, қол сағаты, т. б. ) токпен қоректендіру көзі болып табылады.

Күн батареяларында шикізат ретінде кремний қолданылады. Күн кремнийінің жоғары құны фотоэнергетикасының дамуын тежейтін фактор болып табылатындықтан әр түрлі елдердің ғалымдары оның құнын төмендететін кремнийді алудың жаңа техналогияларын әзірлеуде. Алайда, күн кремнийіне сұраныс өте жылдам өседі және ұсыныстардан озық жүреді. Күн электр стансасы-экалогиялық тұрғыда таза, дыбыссыз, қауіпсіз әрі пайдалануға ыңғайлы, оның үстіне өз құнын 100%ақтайтын тиімді қондырғы. Жұмыс істеу мерзімі шамамен 30 жыл. Осы 30 жыл ішінде жасалуына небәрі 1кг күн кремнийі жұмсалған элемент. Жылу электр стансиясында 1кг байытылған уранан өндірілетіні соншалықты электр қуатын бере алады. Энергияны фотоэлектрлі өзгерткіштердің жұмысы күн

қуатын электр қуатына айналдыруға негізделген. Қазақстан үшін халықаралық энергетектер қауымдастығы ұсынған формула бойынша, алдын ала жасалған есептеулерге сәйкес шығын күн электр стансиясын орнату нәтижесінде СО2 шығарындылар жылына 750 кг-ға азаятын болады. Қазіргі уақытта 2300 тонна ұсынған кезде сұраныс жылына 5-6 тоннаға жетеді, сондықтан күн кремний емес, неғұрлым жоғары жартылай өткізгіштік сапасындағы кремнийді пайдалану арқылы тапшылық жабылады. Осыған дейін күн батареялары «Үстірт»(Ақтау) және «Ақжайық»(Атырау) мемлекеттік табиғи қорықтарына орнатылған болатын. Аталмыш күн батареялары мемлекеттік инспекторларының жұмыс тиімділігін арттыруға, жекелеген учасклерді өзара байланысы үшін оларды қысқа толқынды байланыспен қамтамасыз етуге, сонымен қатар қорықта мекен ететін тұз тағысына әрі ұшып өтетін электр кернеуінен болатын әсерін төмендетуге мүмкіндік береді.

Қазақстанның бай минералдық шикізат базасының дамыған металлургиялық және химиялық өнеркәсібінің елдің бірқатар өңірлерінің энергиялық жоғары қамтамасыз етілуінің тиісті ғылыми-техникалық әлеуетінің және жартылай өткізгіш технологиялар саланы бөлігінің болуы

тиімділігі жоғары жартылай өткізгіш саланы ұйымдастыруға және жартылай өткізгіш матералдардың әлемдік нарығында тиісті орын алуға жақсы мүмкіндіктер береді. Бұл материялдарды алудың бәсекеге қабілетті техналогиялары мен құрылымдарын дамыту және жартылай өткізгіш материялдардың ғылымды қажетсінетін өндірісін құру Қазақстанды баламалы қуат көзі ретіндегі микроэлектроника бұйымдары мен фотогольвоникалық жүйелер өндірісінде жоғары дамыған елдердің әлеуетті серіктестері қатарына шығарады.

Сонымен қатар бүгінгі күні Қазақстанда әлемдік нарықта бәсекеге қабілетті өнімді өндіруге бейім фотоэнергетика мен электронды техника үшін кремнийді алудың жоғары тиімді, экологиялық таза технологияларына негізделетін қазіргі заманғы кәсіпорындары жоқ.

Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикізаттан металлургиялық және жартылай кремний алу техналогиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргізді. күн батареялары мен жартылай өткізгіштердің жұмыс тиімділігі тазалық деңгейіне қарай алынатын кремнийдің төменгі саласы жүргізілген ғылыми зерттеулердің негізгі проблемасы

Осыған байланысты «күн сапалы»кремнийді алу үшін метталургиялық кремний мен селен шикізатын тазарту процесі саласында ғылыми зерттеулер жүргізу болжанады.

Қазіргі уақытта ғылыми-техникалық процестің басын бағыттарының біріне нономатериялдармен нонотехникалар жатады. Материялдар мен жүйелерге қағидатты жаңа сапа бере отырып, нонотехналогиялар адамдардың тыныс тіршілігінің барлық қазіргі бар салаларында (автомабиль жасау мен техникадан бастап, емдеудің жаңа қағидатты әдістеріне дейін) прогресті қамтамасыз етеді, сондай-ақ жаңа салалардың пайда болуына күмәнсіз алып келеді.

Күн батареяларының қолдану аймағы

Жарты ғасырдан артық уақытта ғалымдар күн энергиясын алу және пайдаланудың түрлі жолдарын іздестірді. Күн технологияларын 4 топқа бөлуге, олады:пассивті, активті, тура және тура емес(жанама)

Активті- түрлендіргіштермен бірге электроматорлар, әр түрлі механизмдер қолдынылады. Күн энергиясы жарықтандыруда, вентиляцияда, ыстық сумен жабдықтауда қолданылады.

Пассивті -активтіден жүйе контурында механизмдердің болмауымен ерекшеленеді.

Тура -күн энергиясын түрлендіретін бір деңгейлі жүйелер.

Жанама -қажетті энергия түрін алу үшін көп деңгейлік түрлену мен трнсформациялау жүиелері.

Күн энергиясының пассивті техналогияларын қолданудың бір әдісі тұрғын үйлер мен кеңселерді жарықпен қамтамасыз ету, электр шамдарының орнына күн сәулесін пайдалану.

1767 жылы Орас Бендикт де Сосюр күн сәулесінің күшімен тағам дайындайтын пешті құрастырды. Қазіргі кезде оның жетілдірілген түрі кеңінен қолданылады. Бұл құрылғы отынды пайдалануды алмастырып, экалогиялық жағдайдың жақсаруына әсерін тигізеді.

Күнмен қыздыру құрылғыларын резервуардағы суды жылытуға, шаруашылық қажеттіліктеріне қолданады.

1-су жылытқыш-колектор; 2-ыстық су жинаушы бак; 3- душ

; 4-ас бөлме; 5 жуынатын бөлме.

Күн энергетикасы қазіргі кезде қарқынды дамып

келеді. Инжинерлер тұтынушыларды осы саладағы жаңа жетістіктермен қуантуда. Мысалы, SUNRED компаниясының фотоголбаникалық элементті электрдвигательмен жұмыс істейтін Solar Bike мотторольері Mitsubisi компаниясының күн және жел энергиясын пайдаланатын Miev(Mitsubisi innovativeElektric Vehisle) автомабилі.

Сарқылмайтын энергия көзі күн энергиялары

Жылу өрісі. Жердің жылу өрісі немесе жылуы(гетермика немесе геотермия) сыртқы және ішкі энергия көздерінен жаралады. Сыртқы энергияның басты көзі-Күн. Жер бетіне түсетін Күн сәулесінің энергиясы орташа алғанда 8, 4 Дж(см 2 мин) құрайды. Жер шарына5, 44-1024 Дж шамасында сәуле энергиясы түседі. Оның 56%-ке жуғын атмосфера өсімдік пен топырақ қабаттары жұтады, ал осыдан кейін бірқатар өзгерістерден соң ол өсімдіктерге сіңеді. Энергияның қалған мөлшері әлем кеңістігіне шағылады.

Күн радиациясының жылу энергиясы ауа массасын қозғалысқа келтіреді де Жер бетіндегі судың айналасын анықтайды. Ауа мен су массасының ұдайы қозғалысы нәтижесінде табиғатта атмогидро айналыс орнайды. Ол экзогендік геалогиялық процестердің жұмыстық механизімі болып табылады. Жердің ішкі жылу көздері:

-элементердің радио белсендіыдырауы;

-заттың гравитациялық дифференциациялану энергиясы;

-планета қалыптасқан кезден сақталған қалдық жылу;

-полиморфтық элнктрондық, фазалық өтулер мен химиялық реакциялардың экзотермикалық әсері;

-нейтрино әрекетіне байланысты жылу;

-жерсілкінуден босап шығатын серпімді энергия;

-тартылыс үйкелісі процесіне байланысты жылу, т. б.

Қазіргі кезде жердің ішкі жылуының мөлшері шамамен бағаланып, оның ең басты кезі химиялық элементтердің радиобелсенділігі екендігі анықталған. Бұл элементтердің негізгі бөлігі планетаның жоғарғы жағында шоғырланған-Радиобелсенді ыдырау кезінде ядролардың алфа, ветта бөлшектерінің және гамма сәуленің кинетикалық энергиясы жылу энергиясына айналады. Әр түрлі зерттеулер(Г. В. Войткевич, т. б. ) деректері бойынша, жылудың радиобелсенді, генерациясы(9, 6-44, 5) *2020 Дж/жыл мөлшерін құруы мүмкін. Бұл жердің жылуды жоғалту(орташа алғанда 7, 95-1020 Дж/жыл) мөлшерінен артық.

Жылу өрісінің құрылысы

Жер қыртысында температуралық жағдайына қарай жоғарғы(гелотермикалық) және төменгі(геотермикалық) белдемдер бөлінеді. Жоғарғы белдемде(тереңдігі 30-40 м-ге дейін) К8н жылуының әсері ықпал етеді. Күн радияциясына байланысты температураның ауытқулары тәуліктік, маусымдық, жылдық және ғасырлық болып бөлінеді. Сыртқы температура ауытқуларының кезеңі артқан сайын, ол жер қойнауына тереңдеп ене береді. Тәуліктік ауытқулар 1, 5 м тереңдік шамасында сөнеді, алжылдық (олардың мерзімі тәуліктен 365 есе көп) -орташа алғанда 25-30 м тереңдікке жетеді. Айнымалы температура белдемінен төмен тұрақты температура белдеуі орналасады, ол әр аймақтың жергілікті орташа жылдық температурасына сәйкес келіп, жоғарғы және төменгі белдемдері бөлетін шекара болып табылады.

Тұрақты температура белдеуінің орналасу тереңдігі жергілікті ендіктер бойынша өзгереді және таужыныстардың жылуфизикалық қасиеттеріне байланысты:

экватор алқаптарында- 10-12 м, ортаңғы географиялық ендіктерді-20-30 м(Москвада-20, Парижде-28 м) полис алқаптарында-40 м ден асады.

Егер орташа жылдық температура 0С- тан төмен болса, бұл белдеудің температурасы да теріс болады. Мұндай жағдайда атмосфералық жауын таужыныстар қат- қабатына сіңіп, мқзға айналады. Осының нәтижесінде мәңгі және көп жылдық тоң таралады. Мәңгі тоң жер бетінде кең таралған. Ол жер бетінің 25%-ін қамтиды.

Тұрақты температура белдеуінен төменде жер қыртысының қарқынды қызуы байқалады, алжылу тасқынына тікелей байланысты. Жылу тасқыны температура (геотермика) грандиентінің таужыныстар жылуөткізгіштігімен көбейтіндісіне тең.

Геометриялық градиент деп таужыныстар температурасын тереңдікке қарай өсуін сипаттап С/м түрінде өрнектелетін шаманы айтады. Жердің әр түрлі алқаптарындағы геотермикалық градиент бір-бірінен едәуір өзекшеленіп, 0, 1-0, 01 С/м ауқымында өзгереді. Геотермикалық грандиенттіне кері шама геотермикалық саты, ол температура 1 С-қа арту үшін қандай тереңдікке төмендеу керек қашықтықты көрсетеді. Геотермикалық градиенттің(немесе геотермикалық сатының) өзгергіштігі

геологиялық-тектоникалық жағдайларға және таужыныстардың әр түрлі жылу өткізгіштігіне байланысты.

Жер қыртысы жоғарғы бөлігінің қимасы үшін геотермикалық градиенттің орташа мәні ретінде 3 С/100м қабылдаған, ал орташа геотермикалық саты-33 м/С. Бірақ бұл шама аудан бойынша ғана емес, тереңдікке қарайда тұрақсыз. Төмен тереңдеген сайын температураның ұлғаю жылдамдығы мен геотермикалық саты артады.

Жердің жылу өрісін зерттеу

Жер жылуын(геотермика энергиясын) практикалық пайдалану мәселесін шешуге, пайдалы қазба кенорындарын жерасты тәсілімен игеру жағдайларын болжауға қажет. Сонымен қатар, Жер қойнауының жылу режимі жанғыш пайдалы қазба мен сульфид, руда кенорындарының индикаторы болды. Сондықтан жылу өрісінің ауытқуы (ономал) параметірлері іздеу-барлау жұмыстарында пайдаланады.

Қазақстанның климаттық жағдайы

Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануда қолайлы болып табылады . Жыл сайын күннің түсу ұзақтығы 2200- 3000 сағат болса, күн энергиясының көлденең жазықтыққа түсірген қуаты 1280- 1869кВт/сағ м2 екен. Ал шілде айында 1м2 келетін көлденең жазықтыққа түсіретін энергия бір күнде 6, 4-тен 7, 5кВт- қа өседі. Ал энергетикалық жүктеулерге жүгінсек, Күннің жерге беретін энергиядан 5000 есе асып түседі екен. Күн энергетикасының келешегі зор экалогиялық таз, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзанңтиімді. Күн баттареялары қатты зат кремний материялынан жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен кейін екінші орындағы ең көп таралған элеметтердің бірі болып табылады

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.