Сарқылмайтын энергия көздері – жел, күн, биогаз энергияларын пайдалану
Абстракт:
Кz ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 3
En ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5,6
Зерттеу бөлімі :
1. Жел энергиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1.1.1. Ауа тығыздығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
1.1.2. Ротор ауданы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.3.Жел жылдамдығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4.Жер пішінінің кедір.бұдырлығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.2.1. Желэнергетикасынын пайдланудың даму тарихы ... . 9
1.2.2. Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы.. 10
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру
технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10 1.1.4.Желқондырғылардың негізгі бөліктері ... ... ... ... ... ... 11.13
1.5.Желэнергетикасының экологияға әсері ... ... ... ... ... ... .. 13
1.6.Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір
ұсыныстар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13,14
2. Күн. энергияның аса қуатты көзі ... ... ... ... ... ... ... ... . 15,16
2.1. Жылулық.сәулелік қондырғылар ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
2.1.2. Коллектор ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16,17
2.2. Концентраторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17,18
2.3. Күн батареялары (фотоэлементтер) ... ... ... ... ... ... ... ... . 18,19
3. Жалпы биогаз жайлы мәліметтер ... ... ... ... ... ... ... ... .. 20,21
3.1. Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі ... ... .. 21
3.1.1. БГҚ.1.дің жүктеулері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 21,22
3.2. Құрылғының конструкциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22,23
3.3. БГҚ.1.дің Қазақстанда орналастыруы ... ... ... ... ... ... ... . 23
3.4. Биогаздың энергиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 23,24
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Кz ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 3
En ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5,6
Зерттеу бөлімі :
1. Жел энергиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1.1.1. Ауа тығыздығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7
1.1.2. Ротор ауданы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.3.Жел жылдамдығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4.Жер пішінінің кедір.бұдырлығы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.2.1. Желэнергетикасынын пайдланудың даму тарихы ... . 9
1.2.2. Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы.. 10
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру
технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10 1.1.4.Желқондырғылардың негізгі бөліктері ... ... ... ... ... ... 11.13
1.5.Желэнергетикасының экологияға әсері ... ... ... ... ... ... .. 13
1.6.Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір
ұсыныстар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13,14
2. Күн. энергияның аса қуатты көзі ... ... ... ... ... ... ... ... . 15,16
2.1. Жылулық.сәулелік қондырғылар ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
2.1.2. Коллектор ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16,17
2.2. Концентраторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 17,18
2.3. Күн батареялары (фотоэлементтер) ... ... ... ... ... ... ... ... . 18,19
3. Жалпы биогаз жайлы мәліметтер ... ... ... ... ... ... ... ... .. 20,21
3.1. Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі ... ... .. 21
3.1.1. БГҚ.1.дің жүктеулері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 21,22
3.2. Құрылғының конструкциясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22,23
3.3. БГҚ.1.дің Қазақстанда орналастыруы ... ... ... ... ... ... ... . 23
3.4. Биогаздың энергиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 23,24
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Бүгінгі күнде адамдардың тұрмыс тіршілігі табиаттағы басқару арқылы, жақсартуға ұмтылу және жаңа өндірістерді дамытудың салдары айнала қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудыруда. Адам баласына кейінгі кезде энергия жетпейді. Газет, журнал беттерінде энергетикалық кризис жайлы мақалаларды жиі кездестіреміз. Мұнай үшін кейбір мемлекеттер бір-бірімен жауласып жатса, ал кейбіреулері экологиялық дағдарысқа, құлдырауға ұшырайды екен.
1930 жылы бүкіл әлемде 300 млрд кВт-сағат энергия өндірілсе, ал қазір
60 000 млрд кВт-сағат энергия өндірілуде. Бұл өте үлкен көрсеткіш! Адамның энергетикалық сұранысы күннен-күнге өсуде.
Бүгін біздің пайдаланып отырған энергия көздері-жер асты пайда қазба
қорлары-мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергоқорлардың 90% құрайды. Американдық зерттеушілердің айтуынша жер бетіндегі мұнай 2025 жылға дейін жетеді. Қашан болса да, ол бітеді және әрі қарай не болады?
Пайдалы қазба қорларының таусылу қарсаңында, олардың бағасы да
қарқындап өсуде. Жыл сайын атмосфераға түрлі жанғыш заттардың жануы нәтижесінде 23 млрд тоннаға жуық көмірқышқыл газы бөлініп, сондай мөлшерде оттек сіңіріледі. Атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері 13%-ке өсті, соның салдарынан атмосфера температурасы бірнеше градусқа мөлшерден тыс жоғарылап, мұздықтар еріп, соның салдарынан Дүниежүзінің мұхиттық деңгейі көтеріліп, табиғатта түрлі апаттар болып жатыр. 1980 мен 2004 жылдардың аралығында жер бетінде 14500 табиғат апаттары тіркеліпті, осы апаттардан миллиондаған адамдар қаза болды. Дереу проблеманы шешетін амал табу керек. Бүкіл әлем ғалымдары мен инженерлері ізденістің арқасында баламалы энергия көзін табуды мақсат етіп қойды. Ол сарқылмайтын қалпына келтіретін энергия көздері деп аталады. Оған жел, күн энергиясы, геотермиялық энергия, биомасса, су ағынының энергиясы, мұхиттардағы тасу мен қайту кезіндегі судық көтерілуінен болатын энергиясы жатады. Қалпына келтіретін дәстүрлі емес энергия көздерінің ерекшелігі қор көздері ешуақытта сарқылмайды және экологиялық таза. Бұларды пайдалану табиғат байланыстарын бұзбайды.
Ал менің ұсынысып отырған ғылыми жобамның мақсаты- туындаған
проблеманы шешудегі энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия көзі – жел, күн, биогаз энергияларын пайдалану.
XX ғасырдың басында Н.Е.Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Ал оның диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40 метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді.
1930 жылы бүкіл әлемде 300 млрд кВт-сағат энергия өндірілсе, ал қазір
60 000 млрд кВт-сағат энергия өндірілуде. Бұл өте үлкен көрсеткіш! Адамның энергетикалық сұранысы күннен-күнге өсуде.
Бүгін біздің пайдаланып отырған энергия көздері-жер асты пайда қазба
қорлары-мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергоқорлардың 90% құрайды. Американдық зерттеушілердің айтуынша жер бетіндегі мұнай 2025 жылға дейін жетеді. Қашан болса да, ол бітеді және әрі қарай не болады?
Пайдалы қазба қорларының таусылу қарсаңында, олардың бағасы да
қарқындап өсуде. Жыл сайын атмосфераға түрлі жанғыш заттардың жануы нәтижесінде 23 млрд тоннаға жуық көмірқышқыл газы бөлініп, сондай мөлшерде оттек сіңіріледі. Атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері 13%-ке өсті, соның салдарынан атмосфера температурасы бірнеше градусқа мөлшерден тыс жоғарылап, мұздықтар еріп, соның салдарынан Дүниежүзінің мұхиттық деңгейі көтеріліп, табиғатта түрлі апаттар болып жатыр. 1980 мен 2004 жылдардың аралығында жер бетінде 14500 табиғат апаттары тіркеліпті, осы апаттардан миллиондаған адамдар қаза болды. Дереу проблеманы шешетін амал табу керек. Бүкіл әлем ғалымдары мен инженерлері ізденістің арқасында баламалы энергия көзін табуды мақсат етіп қойды. Ол сарқылмайтын қалпына келтіретін энергия көздері деп аталады. Оған жел, күн энергиясы, геотермиялық энергия, биомасса, су ағынының энергиясы, мұхиттардағы тасу мен қайту кезіндегі судық көтерілуінен болатын энергиясы жатады. Қалпына келтіретін дәстүрлі емес энергия көздерінің ерекшелігі қор көздері ешуақытта сарқылмайды және экологиялық таза. Бұларды пайдалану табиғат байланыстарын бұзбайды.
Ал менің ұсынысып отырған ғылыми жобамның мақсаты- туындаған
проблеманы шешудегі энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия көзі – жел, күн, биогаз энергияларын пайдалану.
XX ғасырдың басында Н.Е.Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Ал оның диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40 метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді.
1. М.Васильев «Энергия және адам».
2. Уделл «Күн энергиясы».
3. П.С. Непорожний, В.Н.Попков «Әлемнің энергетикалық қорлары». 1995ж.
4. Журнал «Жастар техникасы», 1990 №5
5. В.Володин, П. Хазановский «Энергия жиырма бірінші ғасыр».
6. В. С. Лаврус «Энергия көздері» , 1997 ж.
7. Интернеттен алынған материалдар.
8. Д.С. Стребков «Ауылшаруашылық энергетикалық жүйелері және экология», 1990 ж
9. Н. С. Лидоренко, В.М. Евдокимов «Фотоэлектрлік энергетиканың дамуы», 1988 ж.
10. Б.М. Берковский, В.А.Кузьминов «Қалпына келтіретін, дәстүрлі емес энергия көздерінің адамдарға қызметі», 1987 ж.
2. Уделл «Күн энергиясы».
3. П.С. Непорожний, В.Н.Попков «Әлемнің энергетикалық қорлары». 1995ж.
4. Журнал «Жастар техникасы», 1990 №5
5. В.Володин, П. Хазановский «Энергия жиырма бірінші ғасыр».
6. В. С. Лаврус «Энергия көздері» , 1997 ж.
7. Интернеттен алынған материалдар.
8. Д.С. Стребков «Ауылшаруашылық энергетикалық жүйелері және экология», 1990 ж
9. Н. С. Лидоренко, В.М. Евдокимов «Фотоэлектрлік энергетиканың дамуы», 1988 ж.
10. Б.М. Берковский, В.А.Кузьминов «Қалпына келтіретін, дәстүрлі емес энергия көздерінің адамдарға қызметі», 1987 ж.
Жас зерттеушілердің Шағын ғылым академиясы
М.П.Русаков атындағы №2 мектеп- интернаты.
Бағыты : Ғылыми-техникалық прогресс – экономикалық
дамудың басты кілті.
Секция : физика
Тақырыбы :
Дәстүрлі емес, сарқылмайтын энергия көздері – жел, күн, биогаз энергияларын
интернатымыздың Болашақ жазғы лагеріне пайдалану.
Орындаған :
10 А сынып оқушысы
Жетекшісі : Бекышова Ш.Ж.
физика пәнінің мұғалімі
Қарағанды 2010 жыл
Мазмұны
Абстракт:
Кz
... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 3
En
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 4
Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .. 5,6
Зерттеу бөлімі :
1. Жел энергиясы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
7
1.1.1. Ауа тығыздығы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.1.2. Ротор ауданы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
1.1.3.Жел жылдамдығы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4.Жер пішінінің кедір-бұдырлығы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9
1.2.1. Желэнергетикасынын пайдланудың даму тарихы ... . 9
1.2.2. Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы.. 10
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру
технологиясы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10 1.1.4.Желқондырғылардың негізгі бөліктері ... ... ... ... ... ...
11-13
1.5.Желэнергетикасының экологияға әсері ... ... ... ... ... ... ..
13
1.6.Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір
ұсыныстар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... .. 13,14
2. Күн- энергияның аса қуатты көзі ... ... ... ... ... ... ... ... .
15,16
2.1. Жылулық-сәулелік қондырғылар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
16
2.1.2. Коллектор
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
16,17
2.2.
Концентраторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.. 17,18
2.3. Күн батареялары (фотоэлементтер) ... ... ... ... ... ... ... ... ..
18,19
3. Жалпы биогаз жайлы мәліметтер ... ... ... ... ... ... ... ... ..
20,21
3.1. Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі ... ... .. 21
3.1.1. БГҚ-1-дің
жүктеулері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...
21,22
3.2. Құрылғының конструкциясы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ..
22,23
3.3. БГҚ-1-дің Қазақстанда орналастыруы ... ... ... ... ... ... ... ..
23
3.4. Биогаздың
энергиясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
23,24
Қорытынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 25
Пайдаланылған әдебиеттер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Абстракт
Халық санының жедел өсуі мен ғылыми – техникалық прогресстің
қарқынды дамуы, айнала қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудырумен
қатар, энергетикалық ресурстардың таусылу тапшылығына әкеліп соқты.
Адамдардың материалдық деңгейі, тіпті рухани мәдениетінің өзі энергия
шамасына тікелей тәуелді болды. Ел болашағының ертеңі – білімді
физологиялық жағынан қуатты, жұмысқа қабілетті, өмір сүруге бейім ұрпақ
тәрбиелеу. Мектебіміз санаторлық болғандықтан, балалардың денсаулығына көп
көңіл бөлінеді. Мектебімізде Балқаш көлінің жағасында орналасқан Чубар-
Түбек поселкесіндегі Болашақ жазғы лагеріміздің сарқылмайтын энергия
көздерін орнату және көгалдандыру мәселесі жөніндегі Агро-энергокомплекс
ғылыми жобасы құрылған. Сол ғылыми агрокомплекс жобаға қатысты, менің
мақсатым қуатты үнемдейтін экологиялық таза энергия көзі – жел, күн, биогаз
энергиясын пайдалануды ұсыну.
Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендер гидорэнергиясынан
100 есе асып түседі. Жел энергетикасын дайындауда Балқаштың климаттық
жағдайы қолайлы болып табылады. Балқаш өніріңде Сарыарқаның аңызық желі
үздіксіз соғып тұрады. Осы себепті көлде үнемі күшті толқын болады. Барлық
жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу–ақ, онда желдің әсерінен
қозғалатын жел доңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын
өндіретін генераторының айналып тұратын бөлігіне беріледі.
Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғыны
фотоэлектрлік немесе фотовольталық, ал күн энергиясын жылулық энергияға
айналдыратын аспапты – термиялық деп атайды. Бұл аспаптарды гелиожүйе-лер
деп атайды. Экономикалық құндылығын бағаласақ, күн қондырғылары
эксплуатациялық шығынға ұшыратпайды, оны жөндеу және қалпына келтіру үшін
қор жұмсалмайды, ұзақ мерзімде жұмыс істей береді.
Биогаз – бұл тамаша қалпына келетін ресурс және мұны кез келген
органикалық қалдықтан ( тамақ қалдығы, мал қалдығы, тұрмыстық қалдық,
ағын суларының тұнбасынан және т.б. сол сияқты ) алуға болады. Тек бір ғана
ауылшаруашылық өнімдерінің қалдықтарынан пайда болған биогаздың
потенциалдық қоры жылына 1-1,3 млрд. тонна жанғыш шикізат береді екен, ал
бұл дегеніміз пайдаланылатын дүниежүзілік энергия ресурстарының оннан бір
бөлігі.
Егер әсем Балқаш көлінің жағасындағы интернатымның Болашақ
лагеріне жел, гелиожүйелер, биогаз қондырғыларын орналастыратын болсақ,
электр шығының үнемдер едік. Ай сайын 8000 кВт – сағ. энергия жұмсайтын
болсақ, ол 47700 теңге ақшаны құрайды. Жел двигателінің энергия қоры
үздіксіз соғып тұратын Сарыарқаның аңызық желі. Қалақшаларының диаметрі 15
метрлік жел двигателі 400 кВт. энергия өндіреді. Қуаты 2-3 кВт-тан тұратын
кремний фототүрлендіргіш гелий қондырғыны үйдің төбесіне құрастырып
орнықтырады, ол 20-30 м ² ауданды қамтиды, ал жылына 2000 кВт-сағат энергия
береді. Биогаз алу технологиясы станцияларда аэрацияны қолданудан еш
айырмашылығы жоқ, осындай процесс нәтижесінде біз 500 ккалм3 жылу беруге
қабілетті газ аламыз.
Abstract.
The Longing to perfect need humanity, by means of management natural
resource and developments new type to industry causes the greater
ecological problems surrounding ambiences.
Material level and even spiritual culture of the people hang from power of
the energy. The Purpose given scientific project - and use to wind energy,
as the source to energy, satisfying energy need.
The Purpose given scientific project - and use to wind energy, as the
source to energy, satisfying energy need. Let us stop on some questions of
technologies of the reception and use to wind energy. In modern world
using to Wind energy is realized by means of address it in electric and
heat energy.
The energy of moving air masses is enormous. The Spares to energy
winds more then in one hundred once exceed the spares to waterpowers of all
rivers of the planet. Constantly and all over on the land blow the winds -
from light wind, carrying wanted cool in year ardent heat, before powerful
hurricane, bring incalculable damage and destructions. Always air oceans
are not calm, on day, which we live. The Winds, blowing on elbowroom of our
country, could easy satisfy all its need for electric powers! Why so ample
available and ecological clean source to energy so is weakly used? At our
days of the engines, using wind, cover whole one thousandth world needs for
energy.
The installation that turns the solar energy into electric power named
photoelectric or photovoltaic. In addition, device turning solar energy to
heat energy name thermal. These devices name the helium installations.
Economic value of these installations, in that they do not bring about
expenses of the working expenses and work at length of long time, repair
and removal troubles do not require the expenses of the additional
facilities.
In list such auxiliary sources to energy last time all more often and more
often name biogas. This is a gaseous fuel possible to get, in principle,
from any organic departure – from manure, setting of the sewages, rubbish,
- in short from that, what we must dispose at any price. For decision of
the problem, in accordance with improvement of technologies of the
reception and using biogas I’d like to note energetic estimations of
biogas. In some of them, its potential spares concentrated only on
departure of the world agricultural production, form 1-1.3 billions ton
conditional fuel per annum it’s the tenth part of the world consumption
power resource.
If we have installed such wind engine on territory of our camp ashore
Lake Balkhash, that we have spared the expenses on energy. If we spend
monthly energy on 8000 кВт-hour, that this will form 45700 tenge. To
account that, the source to energy is a continuous wind Sary-Arka; we have
been able to spare the expenses on energy. The expenses to energy form
137100 tenge for three months.
Кіріспе
Бүгінгі күнде адамдардың тұрмыс тіршілігі табиаттағы басқару
арқылы, жақсартуға ұмтылу және жаңа өндірістерді дамытудың салдары айнала
қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудыруда. Адам баласына кейінгі
кезде энергия жетпейді. Газет, журнал беттерінде энергетикалық кризис жайлы
мақалаларды жиі кездестіреміз. Мұнай үшін кейбір мемлекеттер бір-бірімен
жауласып жатса, ал кейбіреулері экологиялық дағдарысқа, құлдырауға ұшырайды
екен.
1930 жылы бүкіл әлемде 300 млрд кВт-сағат энергия өндірілсе, ал қазір
60 000 млрд кВт-сағат энергия өндірілуде. Бұл өте үлкен көрсеткіш!
Адамның энергетикалық сұранысы күннен-күнге өсуде.
Бүгін біздің пайдаланып отырған энергия көздері-жер асты пайда қазба
қорлары-мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергоқорлардың 90% құрайды.
Американдық зерттеушілердің айтуынша жер бетіндегі мұнай 2025 жылға дейін
жетеді. Қашан болса да, ол бітеді және әрі қарай не болады?
Пайдалы қазба қорларының таусылу қарсаңында, олардың бағасы да
қарқындап өсуде. Жыл сайын атмосфераға түрлі жанғыш заттардың жануы
нәтижесінде 23 млрд тоннаға жуық көмірқышқыл газы бөлініп, сондай мөлшерде
оттек сіңіріледі. Атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері 13%-ке өсті,
соның салдарынан атмосфера температурасы бірнеше градусқа мөлшерден тыс
жоғарылап, мұздықтар еріп, соның салдарынан Дүниежүзінің мұхиттық деңгейі
көтеріліп, табиғатта түрлі апаттар болып жатыр. 1980 мен 2004 жылдардың
аралығында жер бетінде 14500 табиғат апаттары тіркеліпті, осы апаттардан
миллиондаған адамдар қаза болды. Дереу проблеманы шешетін амал табу
керек. Бүкіл әлем ғалымдары мен инженерлері ізденістің арқасында баламалы
энергия көзін табуды мақсат етіп қойды. Ол сарқылмайтын қалпына келтіретін
энергия көздері деп аталады. Оған жел, күн энергиясы, геотермиялық энергия,
биомасса, су ағынының энергиясы, мұхиттардағы тасу мен қайту кезіндегі
судық көтерілуінен болатын энергиясы жатады. Қалпына келтіретін дәстүрлі
емес энергия көздерінің ерекшелігі қор көздері ешуақытта сарқылмайды және
экологиялық таза. Бұларды пайдалану табиғат байланыстарын бұзбайды.
Ал менің ұсынысып отырған ғылыми жобамның мақсаты- туындаған
проблеманы шешудегі энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия
көзі – жел, күн, биогаз энергияларын пайдалану.
XX ғасырдың басында Н.Е.Жуковский жел двигателі теориясының
негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс
істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары
жасалынды, Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен
ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы
5мс соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16мс дейін жетеді. Ал оның
диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40
метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді.
Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануда қолайлы
болып табылады. Жыл сайын күннің түсу ұзақтығы 2200-3000 сағат болса, күн
энергиясының көлденең жазықтыққа түсірген қуаты 1280-1869 кВт сағм² екен.
Ал шілде айында 1м² келетін көлденең жазықтыққа түсіретін энергия бір күнде
6,4 тен 7,5 кВт-қа өседі. Ал энергетикалық есептеулерге жүгінсек, Күннің
Жерге беретін энергиясы, барлық қор көздері беретін энергиядан 5000 есе
асып түседі екен. Күн энергетикасының келешегі зор, экологиялық таза, қоры
ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Күн батареялары қатты зат кремний
материалынан жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен кейін екінші
орындағы ең көп таралған элементтердің бірі болып табылады.
Фотоэлектрлік станциядағы 30 жылғы 1кг кремний өндіретін энергия, жылу
электр станциясындағы 75 тонна мұнай жұмсап өндіретін энергиямен пара-пар.
Сондықтан кремнийді 21 ғасырдың мұнайы деп атаса да болады. Күн
батареяларының отыны тегін күн сәулесі болып табылады. Ал ерекшелік-
терін атасақ, бұл қолданылу мерзімінің ұзақтылығы (30 жыл және одан да
көп), олар жөндеуді қажет етпейді, себебі оның механикалық детальдері
қозғалмайды, экологиялық таза, жұмыс істеу барысында шуы да естілмейді.
Биогаз өміріміздегі көптеген проблемаларды шеше алады: экология-
лық, энергетикалық, агрохимиялық. Мысалы далаға кететін қалдықтың қоршаған
ортаға жағымсыз әсері зор-ақ. Ал биогазды алудың экономикалық бағаланулары
бүгінгі күні ақталуда. Биогазды жарықтандыруға, үй жылытуға, тамақ пісіру,
транспорт, электрогенератордың роторларын қозғалту мақсатында қолданады.
Ғалымдардың есептеуінше 1 м2 аумақты жылыту үшін жылына 45 м3 биогаз қажет,
ал су жылыту үшін күніне 5-6 м3 биогаз керек. Бір тонна шөптен қырық
пайыздық ылғалдықта 100 м3 биогаз алынады. Ал 1 тонна бидайдан осы
ылғалдықта 15 м3 биогаз алуға болады. Көмірсутегі қорларының таусылу
кезеңінде бұл күн, жел, биогаз энергиялары– құндылығы ерекше бізге
табиғаттың берген сыйы десе де болады.
Жыл сайын жазғы демалыс кезінде біз мектебіміздің коллективтері
ұйымдастырған, Алматыдағы Аль-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетінің
биофизика экология орталығының мамандары өткізетін семинарға қатысамыз.
Онда лекция тыңдап, практикалық жұмыстармен айналысамыз, осы экология
орталығының мамандарының тәжірибелері мен зерттеулерін ұстана отырып, біз
жел двигателінің, гелиоқондырғының, биогаз қондырғыларының кейбір
конструкцияларын өз қолымызбен жасадық. Қуатты үнемдеу және экологиялық
туындаған проблемаларды шешу мақсатында, мен Балқаш көлінің жағасына
желагрегатының, гелиожүйелердің, биогаз қондырғыларының комплексін салуды
мақсат етіп қойдым.
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. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел
турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді
болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.
1.1.1. 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 1,225 кгм3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс
мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына
қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп энергия береді.
1.1.2. Ротор ауданы.
Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз. Ротор жел ағының
энергиясын көп қамтыса, соғұрлым көп электр энергиясын 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.
1.1.3. 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 кинетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе
үлкейткенде 8 есе артады. Мына төмендегі кестеде жел жылдамдығының жел
энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы – 1.225
кгм³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты
жағдай).
мс Втм²
1 1
3 17
5 77
9 477
11 815
15 2067
18 3572
21 5672
23 7452
Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:
Еĸ=ρυ³2
υ-желдің жылдамдығы ,
ρ-ауаның тығыздығы
Энергияның өлшем бірлігі ретінде (Вм²) алып отырмыз. Табиғи жағдайларға
байланысты, желдің жылдамдығы да өзгеріп отырады. Желқондырғылардың
конструкциялары жел жылдамдығының 3-30 мс диапазон аралықтарында жұмыс
істейтіндей етіп жабдықталған. Үлкен дауылдар желқондырғасын бүлдірмеу
мақсатында, үлкен желқондырғысын тежеуіш механизммен жабдықтайды. Кішкентай
желқондырғысы жел жылдамдығы 3 мс кем болған жағдайда жұмыс істей
береді.
1.1.4. Жер пішінінің кедір-бұдырлығы.
Жердің кедір–бұдыр құрылымы мен ондағы өсімдіктер жел жылдамдығының
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 жерлерде
кемісе, ал сулы аудандарда, аэропорт территориясында жел жылдамдығы
баяуламайды. Үй, ғимараттар, орман – тоғайлар және басқа объектілер жер
жылдамдығын баяулатып қана қоймайды, сонымен қатар турбулентті ағыстар
туғызады. Жел ығысуы деген түсінік бар, ол жер бетіне жақындағанда, жел
жылдамдығының өзгерісін (төмендеуін) сипаттайды.
1. 2.1. 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.
Осындай жел диірмендер мал шаруашылық фермасын сумен қамтамасыз етіп
тұрды. 20 ғасырдың ортасында жел энергиясын қазіргі заман энергия қоры –
мұнай орнын басты. Дүние жүзінің бірнеше рет мұнай дағдарысынан соң,
қайтадан жел энергетикасына көпшіліктің қызығушылығы оянды. 70 жылдары
мұнай бағасының өсуіне байланысты, энергетика сарапшылары жел энргиясын
пайдалану шараларын ұсынды. Мемлекет қаржыландыру қолдауымен өткізілген
зерттеулер мен эксперименттердің нәтижелері, жел энергиясын пайдаланудың
жаңа технологиясының дамуына жол ашылды.
1981-1984 жылдары Калифорнияның өзінде 6870 жел турбинасы іске қосылды.
Бірақ 31 желтоқсан 1985 жылы мұнайдың бағасы баррельге шыққанда 10 долларға
түсті, осыған байланысты желқондырғысын шығаратын көптеген шағын
компаниялар жойыла бастады. Ал 1998 жылы АҚШ-та желэнергетикасы дамуы
қайтадан даму сатысына көтерілді.
1.2.2. 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. Жел қондырғылардың жетілдіруі мен көп жылғы тәжірибе,
жұмсалатын шығын мөлшерінің төмендеуіне мүмкіндік туғызды, ал бұл АҚШ-та
электроэнергия құнының
1986 ж 1 кВт. сағ – 14 центке, 1999 ж - 5 центке төмендегенінен көрінеді.
Ал Европа елдері желэнергиясын дамытуда жетекші, алдыңғы шептегі жаңа
технология өндірісінің орталығы десек те артық айтпаған болар едік.
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы.
Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор
роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады.
Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары электростанция- дағы
отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды. XX ғасырдың басында
Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны
негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді
жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, барлық елдің
ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор мамандары өз үлестерін қосты.
Барлық жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен
қозғалатын желдоңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын
өндіретін генераторының айналып тұратын білігіне беріледі.
Желдоңғалағының диаматрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын
қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел
двигателін екі топқа бөледі:
1) тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель
типтес,қалақшалы, ортогональді.
2) горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады –
қанаттарының санына байланысты).
Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар
санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық
жасамайды.
Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын
мұнараның басына бекітілген қондырғылар – желқондырғылардың ең көп тараған
түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның роторының
басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан тұратын
горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл қондырғылар төменгі
жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында пайдаланады.
Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н - типтес) роторының жетекші
білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні
доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған.
Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды.
H – типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік
вертикаль орналасқандықтан, кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын
қамтиды. Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің
теория негізін қалай отырып, конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің
айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар
желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірдей.
1.4. Желқондырғылардың негізгі бөліктері
Желқондырғылары мынандай негізгі бөліктерден тұрады :
1. қалақшалардан,
2. ротордан ,
3. трансмиссия ( двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге
арналған механизмдер жиыны ) ,
4. генератордан ,
5. бақылау жүйелерінен.
Турбинаның қалақшалары арқылы соққан желдің үлкен ағысын қамтиды.
Қалақшалар шыны талшығынан, полистролдан немесе көмірпластиктен жасалынады.
Турбинанаың қалақшалары жұмыс істегенде сол маңайдағы телевизияға кері
әсерін тигізеді, өзі қуатты дыбыс тербелістерін тудырады. Сондықтан
қалақшаларын берік сынбайтын және иілгіш шыны пластикадан жасайды
(радиотолқындарды шағылдырмайды, жұтпайды). Қалақшалардың диаметрінің
ұзындығы 15 пен 25 метрдің аралығында болса, салмағы 1000 кг болады.
генератор
тормоздық транмиссия
жүйе
Ротор орталық білікпен жалғанған қалақшалардан тұрады. Орталық білік
басқарушы білікке трансмиссия арқылы жалғанған. Трансмиссия – белдік арқылы
кинетикалық энергияны генератордың басқарушы білігіне беріп, электр
энергиясын өндіретін механизмдер жиыны. Желқондырғының бақылау жүйелері
алыстан компьютер арқылы басқарып және бақылап отырады. Бақылау жүйелері
қандай да бір бұрышпен көлбеу орнаатылған және айнымалы, әр бағытта
қозғалып тұрады. Сонымен қатар электрондық бақылау жүйелері жел жылдамдығы
өзгерген кезде, өндірілген кернеу шамасының шамадан асып кетпеуін реттеп
отырады.
Желқондырғысының басты сипаттамаларының бірі болып оның қуаты болып
саналады. Жеке үйге немесе коттеджге орналған кіші желқондырғы -лардың
қуаты –100 кВт, ал диаметрі 15 – 40 метрге баратын, 2–3 қалақшалары
желқондырғысы 1 МВт ток өндіреді. Қазіргі заманғы желқондырғылары 690 В
кернеу береді, ол трансформатордың көмегімен 10 – 30 кВ-қа түрленеді.
Мысалы, 500 кВт–тың желқондырғысы 1 сағатта 15 мс жел жылдамдығы кезінде
500 кВт энергия өндірсе, 600 кВт-тың қондырғы бір жылда жел жылдамдығы 4,5
мс болған кезде 500 000 кВт энергия өндіреді. Желдің механикалық
энергиясын электр энергиясына айналдыратын машинаның тиімділігін
сипаттайтын шама желқондырғысының пайдалы әрекет коэффиценті (ПӘК-і)
дейміз. ПӘК-ті есептеу үшін жел қондырғысының
1 жылға өндірілген қуаты 1 жылдағы 8760 сағаттағы максимал қуатқа бөлуіміз
керек. Мысалы, 600 кВт–тың турбаны 1 жылда 2 млн. кВт энергия өндірсе оның
ПӘК-і:
ŋ = (2000000 : 365,25) ·24600 · 100 % = (2000000 : 525600 ) ·
100 % =38 %
Қазіргі желқондырғылардың ПӘК-і 25-30 % аспайды.
1.5. Желэнергетикасының экологияға әсері
Желэнергетикасы дамуы, энергия жетіспейтін аудандарға 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 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
М.П.Русаков атындағы №2 мектеп- интернаты.
Бағыты : Ғылыми-техникалық прогресс – экономикалық
дамудың басты кілті.
Секция : физика
Тақырыбы :
Дәстүрлі емес, сарқылмайтын энергия көздері – жел, күн, биогаз энергияларын
интернатымыздың Болашақ жазғы лагеріне пайдалану.
Орындаған :
10 А сынып оқушысы
Жетекшісі : Бекышова Ш.Ж.
физика пәнінің мұғалімі
Қарағанды 2010 жыл
Мазмұны
Абстракт:
Кz
... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 3
En
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 4
Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .. 5,6
Зерттеу бөлімі :
1. Жел энергиясы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
7
1.1.1. Ауа тығыздығы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.1.2. Ротор ауданы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 8
1.1.3.Жел жылдамдығы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.1.4.Жер пішінінің кедір-бұдырлығы ... ... ... ... ... ... ... ... ...
9
1.2.1. Желэнергетикасынын пайдланудың даму тарихы ... . 9
1.2.2. Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы.. 10
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру
технологиясы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
10 1.1.4.Желқондырғылардың негізгі бөліктері ... ... ... ... ... ...
11-13
1.5.Желэнергетикасының экологияға әсері ... ... ... ... ... ... ..
13
1.6.Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір
ұсыныстар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... .. 13,14
2. Күн- энергияның аса қуатты көзі ... ... ... ... ... ... ... ... .
15,16
2.1. Жылулық-сәулелік қондырғылар ... ... ... ... ... ... ... ... ...
16
2.1.2. Коллектор
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
16,17
2.2.
Концентраторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.. 17,18
2.3. Күн батареялары (фотоэлементтер) ... ... ... ... ... ... ... ... ..
18,19
3. Жалпы биогаз жайлы мәліметтер ... ... ... ... ... ... ... ... ..
20,21
3.1. Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі ... ... .. 21
3.1.1. БГҚ-1-дің
жүктеулері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ...
21,22
3.2. Құрылғының конструкциясы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ..
22,23
3.3. БГҚ-1-дің Қазақстанда орналастыруы ... ... ... ... ... ... ... ..
23
3.4. Биогаздың
энергиясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
23,24
Қорытынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 25
Пайдаланылған әдебиеттер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Абстракт
Халық санының жедел өсуі мен ғылыми – техникалық прогресстің
қарқынды дамуы, айнала қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудырумен
қатар, энергетикалық ресурстардың таусылу тапшылығына әкеліп соқты.
Адамдардың материалдық деңгейі, тіпті рухани мәдениетінің өзі энергия
шамасына тікелей тәуелді болды. Ел болашағының ертеңі – білімді
физологиялық жағынан қуатты, жұмысқа қабілетті, өмір сүруге бейім ұрпақ
тәрбиелеу. Мектебіміз санаторлық болғандықтан, балалардың денсаулығына көп
көңіл бөлінеді. Мектебімізде Балқаш көлінің жағасында орналасқан Чубар-
Түбек поселкесіндегі Болашақ жазғы лагеріміздің сарқылмайтын энергия
көздерін орнату және көгалдандыру мәселесі жөніндегі Агро-энергокомплекс
ғылыми жобасы құрылған. Сол ғылыми агрокомплекс жобаға қатысты, менің
мақсатым қуатты үнемдейтін экологиялық таза энергия көзі – жел, күн, биогаз
энергиясын пайдалануды ұсыну.
Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендер гидорэнергиясынан
100 есе асып түседі. Жел энергетикасын дайындауда Балқаштың климаттық
жағдайы қолайлы болып табылады. Балқаш өніріңде Сарыарқаның аңызық желі
үздіксіз соғып тұрады. Осы себепті көлде үнемі күшті толқын болады. Барлық
жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу–ақ, онда желдің әсерінен
қозғалатын жел доңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын
өндіретін генераторының айналып тұратын бөлігіне беріледі.
Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғыны
фотоэлектрлік немесе фотовольталық, ал күн энергиясын жылулық энергияға
айналдыратын аспапты – термиялық деп атайды. Бұл аспаптарды гелиожүйе-лер
деп атайды. Экономикалық құндылығын бағаласақ, күн қондырғылары
эксплуатациялық шығынға ұшыратпайды, оны жөндеу және қалпына келтіру үшін
қор жұмсалмайды, ұзақ мерзімде жұмыс істей береді.
Биогаз – бұл тамаша қалпына келетін ресурс және мұны кез келген
органикалық қалдықтан ( тамақ қалдығы, мал қалдығы, тұрмыстық қалдық,
ағын суларының тұнбасынан және т.б. сол сияқты ) алуға болады. Тек бір ғана
ауылшаруашылық өнімдерінің қалдықтарынан пайда болған биогаздың
потенциалдық қоры жылына 1-1,3 млрд. тонна жанғыш шикізат береді екен, ал
бұл дегеніміз пайдаланылатын дүниежүзілік энергия ресурстарының оннан бір
бөлігі.
Егер әсем Балқаш көлінің жағасындағы интернатымның Болашақ
лагеріне жел, гелиожүйелер, биогаз қондырғыларын орналастыратын болсақ,
электр шығының үнемдер едік. Ай сайын 8000 кВт – сағ. энергия жұмсайтын
болсақ, ол 47700 теңге ақшаны құрайды. Жел двигателінің энергия қоры
үздіксіз соғып тұратын Сарыарқаның аңызық желі. Қалақшаларының диаметрі 15
метрлік жел двигателі 400 кВт. энергия өндіреді. Қуаты 2-3 кВт-тан тұратын
кремний фототүрлендіргіш гелий қондырғыны үйдің төбесіне құрастырып
орнықтырады, ол 20-30 м ² ауданды қамтиды, ал жылына 2000 кВт-сағат энергия
береді. Биогаз алу технологиясы станцияларда аэрацияны қолданудан еш
айырмашылығы жоқ, осындай процесс нәтижесінде біз 500 ккалм3 жылу беруге
қабілетті газ аламыз.
Abstract.
The Longing to perfect need humanity, by means of management natural
resource and developments new type to industry causes the greater
ecological problems surrounding ambiences.
Material level and even spiritual culture of the people hang from power of
the energy. The Purpose given scientific project - and use to wind energy,
as the source to energy, satisfying energy need.
The Purpose given scientific project - and use to wind energy, as the
source to energy, satisfying energy need. Let us stop on some questions of
technologies of the reception and use to wind energy. In modern world
using to Wind energy is realized by means of address it in electric and
heat energy.
The energy of moving air masses is enormous. The Spares to energy
winds more then in one hundred once exceed the spares to waterpowers of all
rivers of the planet. Constantly and all over on the land blow the winds -
from light wind, carrying wanted cool in year ardent heat, before powerful
hurricane, bring incalculable damage and destructions. Always air oceans
are not calm, on day, which we live. The Winds, blowing on elbowroom of our
country, could easy satisfy all its need for electric powers! Why so ample
available and ecological clean source to energy so is weakly used? At our
days of the engines, using wind, cover whole one thousandth world needs for
energy.
The installation that turns the solar energy into electric power named
photoelectric or photovoltaic. In addition, device turning solar energy to
heat energy name thermal. These devices name the helium installations.
Economic value of these installations, in that they do not bring about
expenses of the working expenses and work at length of long time, repair
and removal troubles do not require the expenses of the additional
facilities.
In list such auxiliary sources to energy last time all more often and more
often name biogas. This is a gaseous fuel possible to get, in principle,
from any organic departure – from manure, setting of the sewages, rubbish,
- in short from that, what we must dispose at any price. For decision of
the problem, in accordance with improvement of technologies of the
reception and using biogas I’d like to note energetic estimations of
biogas. In some of them, its potential spares concentrated only on
departure of the world agricultural production, form 1-1.3 billions ton
conditional fuel per annum it’s the tenth part of the world consumption
power resource.
If we have installed such wind engine on territory of our camp ashore
Lake Balkhash, that we have spared the expenses on energy. If we spend
monthly energy on 8000 кВт-hour, that this will form 45700 tenge. To
account that, the source to energy is a continuous wind Sary-Arka; we have
been able to spare the expenses on energy. The expenses to energy form
137100 tenge for three months.
Кіріспе
Бүгінгі күнде адамдардың тұрмыс тіршілігі табиаттағы басқару
арқылы, жақсартуға ұмтылу және жаңа өндірістерді дамытудың салдары айнала
қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудыруда. Адам баласына кейінгі
кезде энергия жетпейді. Газет, журнал беттерінде энергетикалық кризис жайлы
мақалаларды жиі кездестіреміз. Мұнай үшін кейбір мемлекеттер бір-бірімен
жауласып жатса, ал кейбіреулері экологиялық дағдарысқа, құлдырауға ұшырайды
екен.
1930 жылы бүкіл әлемде 300 млрд кВт-сағат энергия өндірілсе, ал қазір
60 000 млрд кВт-сағат энергия өндірілуде. Бұл өте үлкен көрсеткіш!
Адамның энергетикалық сұранысы күннен-күнге өсуде.
Бүгін біздің пайдаланып отырған энергия көздері-жер асты пайда қазба
қорлары-мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергоқорлардың 90% құрайды.
Американдық зерттеушілердің айтуынша жер бетіндегі мұнай 2025 жылға дейін
жетеді. Қашан болса да, ол бітеді және әрі қарай не болады?
Пайдалы қазба қорларының таусылу қарсаңында, олардың бағасы да
қарқындап өсуде. Жыл сайын атмосфераға түрлі жанғыш заттардың жануы
нәтижесінде 23 млрд тоннаға жуық көмірқышқыл газы бөлініп, сондай мөлшерде
оттек сіңіріледі. Атмосферадағы көмірқышқыл газының мөлшері 13%-ке өсті,
соның салдарынан атмосфера температурасы бірнеше градусқа мөлшерден тыс
жоғарылап, мұздықтар еріп, соның салдарынан Дүниежүзінің мұхиттық деңгейі
көтеріліп, табиғатта түрлі апаттар болып жатыр. 1980 мен 2004 жылдардың
аралығында жер бетінде 14500 табиғат апаттары тіркеліпті, осы апаттардан
миллиондаған адамдар қаза болды. Дереу проблеманы шешетін амал табу
керек. Бүкіл әлем ғалымдары мен инженерлері ізденістің арқасында баламалы
энергия көзін табуды мақсат етіп қойды. Ол сарқылмайтын қалпына келтіретін
энергия көздері деп аталады. Оған жел, күн энергиясы, геотермиялық энергия,
биомасса, су ағынының энергиясы, мұхиттардағы тасу мен қайту кезіндегі
судық көтерілуінен болатын энергиясы жатады. Қалпына келтіретін дәстүрлі
емес энергия көздерінің ерекшелігі қор көздері ешуақытта сарқылмайды және
экологиялық таза. Бұларды пайдалану табиғат байланыстарын бұзбайды.
Ал менің ұсынысып отырған ғылыми жобамның мақсаты- туындаған
проблеманы шешудегі энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия
көзі – жел, күн, биогаз энергияларын пайдалану.
XX ғасырдың басында Н.Е.Жуковский жел двигателі теориясының
негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс
істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары
жасалынды, Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен
ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы
5мс соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16мс дейін жетеді. Ал оның
диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40
метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді.
Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануда қолайлы
болып табылады. Жыл сайын күннің түсу ұзақтығы 2200-3000 сағат болса, күн
энергиясының көлденең жазықтыққа түсірген қуаты 1280-1869 кВт сағм² екен.
Ал шілде айында 1м² келетін көлденең жазықтыққа түсіретін энергия бір күнде
6,4 тен 7,5 кВт-қа өседі. Ал энергетикалық есептеулерге жүгінсек, Күннің
Жерге беретін энергиясы, барлық қор көздері беретін энергиядан 5000 есе
асып түседі екен. Күн энергетикасының келешегі зор, экологиялық таза, қоры
ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Күн батареялары қатты зат кремний
материалынан жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен кейін екінші
орындағы ең көп таралған элементтердің бірі болып табылады.
Фотоэлектрлік станциядағы 30 жылғы 1кг кремний өндіретін энергия, жылу
электр станциясындағы 75 тонна мұнай жұмсап өндіретін энергиямен пара-пар.
Сондықтан кремнийді 21 ғасырдың мұнайы деп атаса да болады. Күн
батареяларының отыны тегін күн сәулесі болып табылады. Ал ерекшелік-
терін атасақ, бұл қолданылу мерзімінің ұзақтылығы (30 жыл және одан да
көп), олар жөндеуді қажет етпейді, себебі оның механикалық детальдері
қозғалмайды, экологиялық таза, жұмыс істеу барысында шуы да естілмейді.
Биогаз өміріміздегі көптеген проблемаларды шеше алады: экология-
лық, энергетикалық, агрохимиялық. Мысалы далаға кететін қалдықтың қоршаған
ортаға жағымсыз әсері зор-ақ. Ал биогазды алудың экономикалық бағаланулары
бүгінгі күні ақталуда. Биогазды жарықтандыруға, үй жылытуға, тамақ пісіру,
транспорт, электрогенератордың роторларын қозғалту мақсатында қолданады.
Ғалымдардың есептеуінше 1 м2 аумақты жылыту үшін жылына 45 м3 биогаз қажет,
ал су жылыту үшін күніне 5-6 м3 биогаз керек. Бір тонна шөптен қырық
пайыздық ылғалдықта 100 м3 биогаз алынады. Ал 1 тонна бидайдан осы
ылғалдықта 15 м3 биогаз алуға болады. Көмірсутегі қорларының таусылу
кезеңінде бұл күн, жел, биогаз энергиялары– құндылығы ерекше бізге
табиғаттың берген сыйы десе де болады.
Жыл сайын жазғы демалыс кезінде біз мектебіміздің коллективтері
ұйымдастырған, Алматыдағы Аль-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университетінің
биофизика экология орталығының мамандары өткізетін семинарға қатысамыз.
Онда лекция тыңдап, практикалық жұмыстармен айналысамыз, осы экология
орталығының мамандарының тәжірибелері мен зерттеулерін ұстана отырып, біз
жел двигателінің, гелиоқондырғының, биогаз қондырғыларының кейбір
конструкцияларын өз қолымызбен жасадық. Қуатты үнемдеу және экологиялық
туындаған проблемаларды шешу мақсатында, мен Балқаш көлінің жағасына
желагрегатының, гелиожүйелердің, биогаз қондырғыларының комплексін салуды
мақсат етіп қойдым.
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. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел
турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді
болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.
1.1.1. 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 1,225 кгм3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс
мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына
қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп энергия береді.
1.1.2. Ротор ауданы.
Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз. Ротор жел ағының
энергиясын көп қамтыса, соғұрлым көп электр энергиясын 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.
1.1.3. 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 кинетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе
үлкейткенде 8 есе артады. Мына төмендегі кестеде жел жылдамдығының жел
энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы – 1.225
кгм³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты
жағдай).
мс Втм²
1 1
3 17
5 77
9 477
11 815
15 2067
18 3572
21 5672
23 7452
Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:
Еĸ=ρυ³2
υ-желдің жылдамдығы ,
ρ-ауаның тығыздығы
Энергияның өлшем бірлігі ретінде (Вм²) алып отырмыз. Табиғи жағдайларға
байланысты, желдің жылдамдығы да өзгеріп отырады. Желқондырғылардың
конструкциялары жел жылдамдығының 3-30 мс диапазон аралықтарында жұмыс
істейтіндей етіп жабдықталған. Үлкен дауылдар желқондырғасын бүлдірмеу
мақсатында, үлкен желқондырғысын тежеуіш механизммен жабдықтайды. Кішкентай
желқондырғысы жел жылдамдығы 3 мс кем болған жағдайда жұмыс істей
береді.
1.1.4. Жер пішінінің кедір-бұдырлығы.
Жердің кедір–бұдыр құрылымы мен ондағы өсімдіктер жел жылдамдығының
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 жерлерде
кемісе, ал сулы аудандарда, аэропорт территориясында жел жылдамдығы
баяуламайды. Үй, ғимараттар, орман – тоғайлар және басқа объектілер жер
жылдамдығын баяулатып қана қоймайды, сонымен қатар турбулентті ағыстар
туғызады. Жел ығысуы деген түсінік бар, ол жер бетіне жақындағанда, жел
жылдамдығының өзгерісін (төмендеуін) сипаттайды.
1. 2.1. 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.
Осындай жел диірмендер мал шаруашылық фермасын сумен қамтамасыз етіп
тұрды. 20 ғасырдың ортасында жел энергиясын қазіргі заман энергия қоры –
мұнай орнын басты. Дүние жүзінің бірнеше рет мұнай дағдарысынан соң,
қайтадан жел энергетикасына көпшіліктің қызығушылығы оянды. 70 жылдары
мұнай бағасының өсуіне байланысты, энергетика сарапшылары жел энргиясын
пайдалану шараларын ұсынды. Мемлекет қаржыландыру қолдауымен өткізілген
зерттеулер мен эксперименттердің нәтижелері, жел энергиясын пайдаланудың
жаңа технологиясының дамуына жол ашылды.
1981-1984 жылдары Калифорнияның өзінде 6870 жел турбинасы іске қосылды.
Бірақ 31 желтоқсан 1985 жылы мұнайдың бағасы баррельге шыққанда 10 долларға
түсті, осыған байланысты желқондырғысын шығаратын көптеген шағын
компаниялар жойыла бастады. Ал 1998 жылы АҚШ-та желэнергетикасы дамуы
қайтадан даму сатысына көтерілді.
1.2.2. 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. Жел қондырғылардың жетілдіруі мен көп жылғы тәжірибе,
жұмсалатын шығын мөлшерінің төмендеуіне мүмкіндік туғызды, ал бұл АҚШ-та
электроэнергия құнының
1986 ж 1 кВт. сағ – 14 центке, 1999 ж - 5 центке төмендегенінен көрінеді.
Ал Европа елдері желэнергиясын дамытуда жетекші, алдыңғы шептегі жаңа
технология өндірісінің орталығы десек те артық айтпаған болар едік.
1.3. Желқондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы.
Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор
роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады.
Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары электростанция- дағы
отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды. XX ғасырдың басында
Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны
негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді
жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, барлық елдің
ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор мамандары өз үлестерін қосты.
Барлық жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен
қозғалатын желдоңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын
өндіретін генераторының айналып тұратын білігіне беріледі.
Желдоңғалағының диаматрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын
қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел
двигателін екі топқа бөледі:
1) тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель
типтес,қалақшалы, ортогональді.
2) горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады –
қанаттарының санына байланысты).
Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар
санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық
жасамайды.
Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын
мұнараның басына бекітілген қондырғылар – желқондырғылардың ең көп тараған
түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның роторының
басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан тұратын
горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл қондырғылар төменгі
жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында пайдаланады.
Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н - типтес) роторының жетекші
білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні
доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған.
Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды.
H – типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік
вертикаль орналасқандықтан, кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын
қамтиды. Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің
теория негізін қалай отырып, конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің
айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар
желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірдей.
1.4. Желқондырғылардың негізгі бөліктері
Желқондырғылары мынандай негізгі бөліктерден тұрады :
1. қалақшалардан,
2. ротордан ,
3. трансмиссия ( двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге
арналған механизмдер жиыны ) ,
4. генератордан ,
5. бақылау жүйелерінен.
Турбинаның қалақшалары арқылы соққан желдің үлкен ағысын қамтиды.
Қалақшалар шыны талшығынан, полистролдан немесе көмірпластиктен жасалынады.
Турбинанаың қалақшалары жұмыс істегенде сол маңайдағы телевизияға кері
әсерін тигізеді, өзі қуатты дыбыс тербелістерін тудырады. Сондықтан
қалақшаларын берік сынбайтын және иілгіш шыны пластикадан жасайды
(радиотолқындарды шағылдырмайды, жұтпайды). Қалақшалардың диаметрінің
ұзындығы 15 пен 25 метрдің аралығында болса, салмағы 1000 кг болады.
генератор
тормоздық транмиссия
жүйе
Ротор орталық білікпен жалғанған қалақшалардан тұрады. Орталық білік
басқарушы білікке трансмиссия арқылы жалғанған. Трансмиссия – белдік арқылы
кинетикалық энергияны генератордың басқарушы білігіне беріп, электр
энергиясын өндіретін механизмдер жиыны. Желқондырғының бақылау жүйелері
алыстан компьютер арқылы басқарып және бақылап отырады. Бақылау жүйелері
қандай да бір бұрышпен көлбеу орнаатылған және айнымалы, әр бағытта
қозғалып тұрады. Сонымен қатар электрондық бақылау жүйелері жел жылдамдығы
өзгерген кезде, өндірілген кернеу шамасының шамадан асып кетпеуін реттеп
отырады.
Желқондырғысының басты сипаттамаларының бірі болып оның қуаты болып
саналады. Жеке үйге немесе коттеджге орналған кіші желқондырғы -лардың
қуаты –100 кВт, ал диаметрі 15 – 40 метрге баратын, 2–3 қалақшалары
желқондырғысы 1 МВт ток өндіреді. Қазіргі заманғы желқондырғылары 690 В
кернеу береді, ол трансформатордың көмегімен 10 – 30 кВ-қа түрленеді.
Мысалы, 500 кВт–тың желқондырғысы 1 сағатта 15 мс жел жылдамдығы кезінде
500 кВт энергия өндірсе, 600 кВт-тың қондырғы бір жылда жел жылдамдығы 4,5
мс болған кезде 500 000 кВт энергия өндіреді. Желдің механикалық
энергиясын электр энергиясына айналдыратын машинаның тиімділігін
сипаттайтын шама желқондырғысының пайдалы әрекет коэффиценті (ПӘК-і)
дейміз. ПӘК-ті есептеу үшін жел қондырғысының
1 жылға өндірілген қуаты 1 жылдағы 8760 сағаттағы максимал қуатқа бөлуіміз
керек. Мысалы, 600 кВт–тың турбаны 1 жылда 2 млн. кВт энергия өндірсе оның
ПӘК-і:
ŋ = (2000000 : 365,25) ·24600 · 100 % = (2000000 : 525600 ) ·
100 % =38 %
Қазіргі желқондырғылардың ПӘК-і 25-30 % аспайды.
1.5. Желэнергетикасының экологияға әсері
Желэнергетикасы дамуы, энергия жетіспейтін аудандарға 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 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz