Жел энергиясы және қондырғылары

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Жел энергиясы және қондырғылары

Жоспар:

I. Кіріспе

II. Негізгі бөлім:

1. Жел энергиясы

2. Жел энергетикасы қондырғысы

III. Қорытынды

IV. Пайдаланылған әдебиеттер

Жел энергиясы және қондырғылары

Жел энергетикасы - жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясықуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.

Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологилық және экономикалық артықшылықтары көп. Жел энергетикасы қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін арттыруға болады. Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде ұштастыру қажет. Республиканың шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік аймақтарында су электр станциялары мен жел электр станцияларын біріктіріп электр энергиясын өндіру өте тиімді. Қыс айларында жел күші көбейсе, жаз айларында азаяды, ал су керісінше, қыс айларында азайса, жаз айларында көбейеді. Сөйтіп, энергия өндіруді біршама тұрақтандыруға болады. Алматы облысының Қытаймен шекаралас аймағындағы 40-ендікте Еуразия мегабассейніндегі орасан зор ауа массасының көлемі ауысатын Орталық Азиядағы “жел полюсі” деп аталатын Жетісу қақпасындағы желдің қуаты мол. Ол екі таудың ең тар жеріндегі (ені 10 - 12 км, ұзындығы 80 км) табиғи “аэродинамикалық құбыр” болып табылады. Қақпа Қазақстанның Балқаш - Алакөл ойпатын Қытайдың Ебінұр ойпатымен жалғастырады. Осы жердегі жел ерекшеліктерін зерттеу нәтижесінде оның электр энергиясын өндіруге өте тиімді екені анықталды. Қыс кезінде желдің соғатын бағыты оңтүстік, оңтүстік-шығыстан болса, жаз айларында солтүстік, солтүстік-батыстан соғады. Желдің орташа жылдамдығы 6, 8 - 7, 8 м/с, ал жел электр станциялары 4 - 5 м/с-тан бастап энергия бере бастайды. Желдің қарама-қарсы бағытқа өзгеруі сирек болуына байланысты мұнда турбиналы ротор типті жел қондырғысын орнату тиімді. Желдің жалпы қуаты 5000 МВт-тан астам деп болжануда. Бұл өте зор энергия көзі, әрі көмір мен мұнайды, газды үнемдеуге және, әсіресе, қоршаған ортаны ластанудан сақтап қалуға мүмкіндік береді. 1. Жел энергиясы

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 энергиясының қоры бүкіл планета өзендерінің гидроэнергиясынан 100 есе асып түседі. Ылғи да және барлық жерде жел соғып тұрады. Жаздың қоңыр салқын самал желін, апат, зардап шығын әкелетін керемет дауылдарды атап өтуге болады. Қалпына келтіретін дәстүрлі емес жел энергиясының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Бұларды пайдалану табиғат баланстарын бұзбайды. Жел энергиясын қолдану таулы аймақтардың жоғары бөктерінде толқынды теңіз жағалауларында ыңғайлы екені бәрімізге танымал. Жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар өте көптеп табылады. Жел күші жер бетінің ойлы-қырлы болуына тікелей байланысты. Мысалы, таулы аймақтың екі бөлігін қарастырайық, Күн көзінің екі бөлікке түскен энергиясы бірдей болғанымен, жердің кедір-бұдыры әр қилы болғандықтан, жел күшінің ықпалы, бағыты да әр түрлі болады. Жел күшінің ықпалы жыл мезгілінің ауысуына, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, Дания елінің климаттық жағдайын ескерер болсақ, фотоэлектрлік жүйемен қамтамасыз етілген энергия қыста - 18%, ал жазда - 100% берсе, ал жел станциясынан алынатын энергия қыста - 100%, жазда - 55% береді екен. Осындай үйлесімділікпен қарастырылған желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйеден тұратын желқондырғысын біріктіріп пайдаланған, әрине тиімдірек болады, жеке пайдаланғаннан гөрі. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.

1. 2. 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.

1. 3. 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.

1. 4. 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 ты- ғыздығы - 1. 225 кг/м³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм. сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай) .

м/с Вт/м²

1 1

3 17

5 77

9 477

11 815

15 2067

18 3572

21 5672

23 7452

Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:

Еĸ=ρυ³/2

υ-желдің жылдамдығы,

ρ-ауаның тығыздығы

Энергия өлшем бірлігі ретінде (В/м²) алып отырмыз. Табиғи жағдайларға байланысты, желдің жылдамдығы да өзгеріп отырады. Желқондырғылардың конструкциялары жел жылдамдығының 3-30 м/с диапазон аралықтарында жұмыс істейтіндей етіп жабдықталған. Үлкен дауылдар желқондырғасын бүлдірмеу мақсатында, үлкен желқондырғысын тежеуіш механизммен жабдықтайды. Кішкентай желқондырғысы жел жылдамдығы 3 м/с кем болған жағдайда жұмыс істей береді.

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

1. 5. Жер пішінінің кедір-бұдырлығы.

Жердің кедір - бұдыр құрылымы мен ондағы өсімдіктер жел жылдамдығы- ның төмендеуіне ықпалын тигізеді. 1 км. жоғары қабатта кедір - бұдыр желдің жылдамдығына әсерін де тигізбейді. Жел жылдамдығының кемуі, атмосфераның төменгі қабаттарында жел ағынының жер бетінің кедір - бұдырының үйкелеуінен туындайды. Жел жылдамдығы орман -тоғайлы аудандарда, үлкен қалалы жерлер- де кемісе, ал сулы аудандарда, аэропорт территориясында жел жылдамдығы баяуламайды. Үй, ғимараттар, орман - тоғайлар және басқа объектілер жер жыл- дамдығын баяулатып қана қоймайды, сонымен қатар турбулентті ағыстар туғызады. Желқондырғысын орналастыру үшін, мамандар сол аймақтың жарамды- лығын бағалай отырып, жер бетінен кедір - бұдырын классификациялау үшін жел потенциалын енгізді. Мысалы, жер бетінің кедір - бұдырын жоғары класс ретінде теңіз беті есептелінеді. Жер бетінің кедір - бұдыр классификациаларын төмендегідей бағалаймыз.

1. 0 - су беті ; 2. 0, 5 - аэропорт ашық алаңы ; 3. 1 - ашық ауыл шаруашылық алқабы ; 4. 1, 5 - алыс ораласқан үйлерден тұратын ауыл ; 5. 2-2, 5 - үйлері бар, аздаған ағаштары бар ауыл ; 6. 3 - поселок, үлкен ауыл ; 7. 4 - үлкен қалалар.

Жел ығысуы деген түсінік бар, ол жер бетіне жақындағанда, жел жылдамдығының өзгерісін (төмендеуін) сипаттайды. Жел турбинасының диаметрі үлкен болып, мұнараның биіктігі онша үлкен болмаса, жел ығысуы кезінде жоғары позицияда тұрған қалақшаның жылдамдығы жоғары болып, төменгі позициядағы қалақшаның жылдамдығы төмендеп, желқондырғысының бүлінуіне әкеп соғады.

Жел энергетикасы қондырғысы - жел ағынының кинетикалық энергиясын энергияның басқа түріне түрлендіретін техникалық құрылғылар жиынтығы. Жел энергетикасы қондырғысы жел агрегатынан (жел қозғалтқышы мен бір немесе бірнеше жұмыстық машиналарды біріктіреді), энергияны аккумуляттаушы (қорын жинаушы) немесе қуатты резервтеуші құрылғыдан және бірқатар жағдайларда қосалқы қозғалтқыштан (ең алдымен жылулық қозғалтқыштан), сондай-ақ, қондырғының жұмыс режимдерін автоматтық басқару (реттеу) жүйелерінен тұрады. Жел энергетикасы қондырғысы арнайы қолданыстық (сорғылық немесе су көтеруші, электрмен зарядтаушы, диірмендік, су тұщыландырушы, т. б. ) жел энергетикасы қондырғысы және кешенді қолданылатын жел энергетикасы қондырғысы (жел электр станциялары) болып ажыратылады. Жел электр станциясы - желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына түрлендіретін қондырғы. Ол жел қозғалтқышынан, электр тогы генераторынан, олардың жұмысын басқаратын автоматтық құрылғыдан, оларды орнату және қызмет көрсетуге арналған құрылыстардан, ғимараттардан тұрады. Желсіз күндерде жұмыс жасауы үшін резервтік жылулық қозғалтқышпен, аккумулятор батареяларымен, гелиоқондырғылармен толықтырылады. Әдетте, жел электр станциясы тұрақты ток генераторларымен жабдықталады. Ол аккумулятор батареяларын зарядтайды. Ал тұтынушыларға қажетті айнымалы ток инвертор деп аталатын арнайы құрылғыдан алынады. Инвертор тұрақты токты айнымалы токқа түрлендіретін құрылғы болып табылады. Жел электр станцияларын жел жиі тұратын жерлерде, орталықтандырылған электрмен жабдықтау тораптарынан қашық орналасқан ауылдық мекендерде, далалық, шөлейтті, т. б. жерлерде қолданады. Жел энергетикасы қондырғысының қуаты 100 кВт-тан бірнеше МВт-қа дейін жетеді. Ең қуатты (3 МВт) жел энергетикасы қондырғысы Германияда салынған (1983) . Қазіргі кезде бірлік қуаты 15 МВт-қа дейінгі жел энергетикасы қондырғысы жобалануда.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.