Баламалы отын-энергиясын пайдалану жолдары

Астана қаласы Райымбек батыр атындағы
№50 <<Қазғарыш>> мектеп-лицейінің
тарих және география пәндерінің мұғалімі
Жатканова Нурлыгуль Габдужапаровна

Баламалы отын-энергиясын пайдалану жолдары.

Қазақстан - ХХІ ғасырдағы алға қарай қарқыңды қадам басушы мемлекеттің бірі. Әлемдік саяси-экономикалық сахнада өз-өзін белсенді көрсетіп жүргені белгілі. Дүниежүзі назарын елімізге тағы бір мәрте аудартқан айтулы іс-шара <<Астана - EXPO 2017>>.
EXPO - 2017 көрмесінің Қазақстанның елордасы Астанада өтетіндігі 2012 жылдың 22 қарашасында Францияның астанасы Париж қаласында ХКБ-нің EXPO халықаралық бюросы Бас ассамблеясының 152-ші сессиясы барысында белгілі болды. Жасырын дауыс беру қорытындысы бойынша Астана үшін ХКБ-ның 103 мүше-мемлекеті дауыс берген, ал бельгиялық Льеж қаласы 44 дауыс жинады.
EХРО-2017 көрмесінің <<Болашақтың энергиясы>> тақырыбы ең үздік әлемдік энергия сақтау технологиясын, күн, жел, теңіз, мұхит және термалды су тәрізді бүгінде бар баламалы энергия көздерін пайдалануда жаңа әзірлемелер мен технологияны пайдалануға мүмкіндік береді. Астана осы саладағы ең үздік әлемдік әзірлемелер мен трендтер көрсету үшін тиімді алаңға айналуы мүмкін. Көрме сондай-ақ елдің өндірістік қуаты мен ғылыми базасын технологиялық жаңғырту және экономиканы жүйелі әртараптандыру үшін қуатты серпін береді.
EXPO - 2017 көрмесінің тақырыбы еліміздің әлеуетін толық ашып көрсете алады. Қазақстан жел және күн энергиясы пайдалануда мүмкіндігі зор.
Энергоэкологиялық дағдарыс және оны еңсеру салдарлары
Біріншіден, энергия ресурстарына сұраныстың өсуі мен энергия көзі ретінде дәстүрлі қазбалы ресурстарды пайдалану мүмкіндігінің шектелуі алшақтығы артуда. Бірқатар зерттеушілер деректері бойынша, 1900-2000 жылдар аралығында әлемдегі энергия тұтыну 15 есеге өсті, ал 2030 жылы 2000 жылмен салыстырғанда 60-70 %-ға артады. Энергия ресурстарына сұраныстың өсуі кемінде үш фактормен байланысты.[4]
Бірінші фактор - демографиялық.
Екінші фактор - экономиканың қарқынды дамуы
Үшінші фактор - энергия алу, ең бастысы оны пайдалану тиімділігінің төмендігі.
Энергия ресурстарына сұраныстардың өсуін қанағаттандырудың шектеулі мүмкіндігі кемінде екі фактормен байланысты.
Бұл, ең алдымен, органикалық отын қоры және оларды энергия өндірісінде пайдалану арасында анықталған теңсіздік.
Екінші фактор - энергия көздері ретінде қазбалы табиғи ресурстардың таусылатындығы және бітетіндігі.
Жаһандық энергоэкологиялық және дәстүрлі экономикалық дағдарыстың арасындағы айырмашылық қандай?
Біріншіден,Экономикалық дағдарыстың белгісі-ұсыныстың сұраныстан артуы болып табылады. Энергоэкологиялық дағдарыста - энергия ресурстарына сұраныс оларға ұсыныстан асып түседі.
Екіншіден, экономикалық дағдарыста ресурстарды қажет ететін салаларда өндірісті қысқарту салдарынан қоршаған ортаға шығарындылардың азаюы орын алады. Энергоэкологиялық дағдарыс кезінде кері үрдіс - минералдық отынды тұтынудың артуына байланысты қоршаған ортаны ластаудың ұлғаюы байқалады.
Үшіншіден, сұраныстың ұсыныстан артымен байланысты, экономикалық дағдарыста әлемдік нарықта және дағдарыс қамтыған ұлттық нарықтарда бағаның түсуі болады. Энергоэкологиялық дағдарыста керісінше сұраныстың ұсыныстан өсуі энергия тасымалдаушыларға әлемдік және ішкі бағалардың өсуіне алып келеді, содан кейін қымбаттау тізбегі инфляция толқынын тудырып, барлық экономикаға таратылады.
Жаһандық энергоэкологиялық серпін үдерістері және перспективалары
Әлемдік энергетика құрылымы
Әлемдік энергетиканың құрылымдық құрамын алып қарасақ тұтынудың 86,8%-ы қазып алынатын отын - көмір, мұнай, газ және уран есебінен қамтамасыз етіледі, тек 13,2%-ы баламалы энергия тасымалдаушылар үлесіне

ҚР-дағы табиғи ресурс қоры
Газ. Газдың расталған әлемдік қоры 2003 жылдың соңына 176 трлн. м³ құрады. Табиғи газ қорының елеулі үлесі Ресей және Таяу Шығыс елдеріне жатады. Табиғи газдың барланған қоры бойынша Қазақстан Республикасы әлемде 15-орынды иеленеді.
Көмір. Алдағы он жылдықта көмір электр энергиясын өндіру көзі ретінде үстем орынды ұстап тұратын болады және энергия ресурстарына сұранысты қанағаттандыруда шешуші үлес қосады.
Көмірдің негізгі әлемдік қоры АҚШ, Ресей, Қытай және Үндістанда шоғырланған. Кокстелетін жоғары энергетикалық көмірдің әлемдік қоры Австралияда, Африканың оңтүстігінде, Индонезияда және Оңтүстік Американың солтүстігінде орналасқан.
Қазақстанның көмірге геологиялық қоры 283 млрд.т.-дан асып түседі. Теңгерімдік қордың жалпы көлемінен тас көмір 22,3 млрд.т. немесе 63,3%, оның ішінде коксты көмір - 5,4 млрд.т. құрайды.
Уран. Уранның әлемдік қоры 4200000 тоннаны құрайды. Ірі уран қоры Австралияда, Канадада, Ресейде, АҚШ-та және Өзбекстанда бар. Уран өндіруде Канада мен Австралия көш басында. 21% әлемдік уран қоры Қазақстанда шоғырланған.
Бүгінде елдің негізгі уран кені мол өңірлері мыналар: Шу-Сарысу уран кені мол өңір (Қазақстанның жалпы қоры мен ресурстарының 60,5%), Сырдария уран кені мол өңірі (жалпы қордың 12,4%-ы) және т.б.
Энергетика мен табиғи ресурс қорының құрылымы

Қазақстандық энергетиканың дамуы, ерте ме, кеш пе, жаңартылатын энергия көздері мен атом энергетикасын дамытумен өркендейтін болады
Фотоэнергетика әлеуеті. Күн энергиясының әлеуеті бойынша Қазақстан әлемде жетекші орынға ие. Қазақстанның табиғат жағдайы фотоэнергетика мен әлеуеті төмен жылуды дамыту үшін қолайлы. Шуақты күндер саны жылына 1300-1800 кВт/м² күн сәулесі қарқындылығы кезеңінде жылына 300-ге дейін күнді құрайды. Бұл ауылдық жерде, мал шаруашылығы жайлауында күн батареясы панельдерін, фотоэлектрдің портативті жүйелерін және суды күнмен жылытуға мүмкіндік береді.
Жел энергетикасы әлеуеті. Қазақстанда энергетика саласы ретінде жел энергиясы пайдаланылмайды. Алайда Қазақстанда жел энергиясының орасан ресурсы бар, қазіргі электр тұтынудан жүз есе асып түседі және жел энергиясын пайдалану үшін тамаша мүмкіндіктерге ие. Қазақстан Республикасының аумағында желдің энергетикалық әлеуеті жылына 1,8 трлн. кВт/сағ. деңгейінде бағаланады.
Су энергетикасы әлеуеті. Әзірше қуаты 10 МВт.-ты құрайтын шағын су электр станцияларының әлеуеті зор. Тексеру нәтижелері бойынша, Қазақстанда кемінде жалпы мүмкін қуаты 1380 МВт 453 әлеуетті кіші СЭС бар.
Биоотын әлеуеті. Биогаз - тағы да бір перспективалы энергия тасымалдаушы. Тұтастай алғанда, Қазақстан бойынша құрғақ салмағы бойынша мал шаруашылығы және құс шаруашылығы қалдықтарының жылдық шығымы - 22,1 млн. тоннаны құрайтыны есептелінді, бұл 8,6 млрд.м³ газ. Өсімдік қалдықтары жылына 17,7 млн.тонна жиналады, бұл баламалы түрде шартты отынның 14-15 млн.тоннасы, немесе 12,4 млн. тонна мазут. Бұл өндірілетін мұнай көлемінің жартысынан астамы. Мұндай газды электр газ генераторында қайта өңдеу жыл сайын 35 млрд.кВт/сағ және бір мезгілде 44 млн.
Атом энергетикасы. Уранның ірі қоры бола отырып, Қазақстан атом энергетикасын дамытуда маңызды рольге ие болады. Ядролық отын нарығында Қазақстан ұнтақ және отын таблеткалары өндірісін ұсынды. Бүгінде Қазақстанда ядролық-энергетика саласын дамытудың әлеуеті құрылды. Атом энергетикасының негізін және АЭС құрылысын салу мәселесі пысықталуда. АЭС үшін дайын отын жинақтаулары өндірісін ұйымдастыру жұмыстары жүргізілуде.
Қазақстан-2030
Ұзақ мерзімді даму стратегиясында энергетикалық ресурстарды тиімді пайдалану және экологиялық ортаны жақсарту халықтың өсіп-өнуі, қауіпсіздігі мен әл-ауқатын жақсартуда мемлекеттің негізгі басым бағыттары болып айқындалды.
Қазақстан Республикасының Президенті Н. Назарбаевтың Қазақстан халқына жолдауында инновациялық <<серпінді>> технологияларға негізделген, жоғары технологиялық өндірісті құру арқылы Республиканың бәсекеге барынша қабілетті 50елдің қатарына кіру міндеті қойылды.
Бұл бағытта Қазақстан шешуші қадамдар жасауда.
Елдің электр энергетикасы саласының мәселелері Қазақстанда қоршаған ортаны қорғау мәселелері кешенінде қаралады және Қазақстан Республикасының 2007-2024 жылдарға арналған тұрақты дамуға көшу тұжырымдамасында көзделген.
Қазақстан Республикасында энергия және ресурс үнемдеуші іс-шараларға қолайлы жағдайлар жасау және мемлекеттік қолдау мақсатында Энергияны және жаңғыртылатын ресурстарды 2024 жылға дейін тиімді пайдалану стратегиясының жобасы әзірленді, ол осы бағытта мынадай нақты шараларды көздейді:
- энергия үнемдеу, жаңғыртылатын ресурстарды және энергия көздерін тиімді пайдалану үшін нормативтік құқықтық база құру;
- жаңғыртылатын ресурстарды және баламалы энергия көздерін пайдалану саласында жаңа қазіргі заманға сай технологиялар мен ғылыми зерттеулер енгізу;
- жаңғыртылатын ресурстарды және баламалы энергия көздерін пайдалануға көшуді қолдауды қамтамасыз ететін экономикалық тетіктерді қалыптастыру;
- жаңғыртылатын ресурстарды және баламалы энергия көздерін пайдалану саласында халықаралық ынтымақтастықты дамыту;
- қоғамның қатысуын кеңейту, ресурс және энергия үнемдеу мәселелерінде ақпараттық саясат жүргізу.
Үшінші мыңжылдық - <<зияткерлік>> технологиялар
Телекоммуникациялық, биогендік және т.б. технологиялардың дәуірі екені белгілі. Бұл ретте зияткерлік технологиялық практикалық жағынан энергия сыйымдылығы аз және экологиялық жағынан абсолютті таза болып табылады. Сол себепті өндіруші салаларды біртіндеп жоғары технологиялық салалармен ауыстыру жалпы мемлекеттік ауқымдағы маңызды мәселе болып табылады. Бұл ретте қазіргі кезеңде табысты еңбек етіп жатқан шикізат бағытындағы кәспорындар қызметі тоқтап қалмауға тиіс. Жоғары кірісі есебінен зияткерлік салалардың басым дамуынан сол өндіруші және басқа да <<ауыр>> салалар жаңғыртылады.
Баламалы энергетиканы дамытудың сценарийі.
Баламалы энергетика энергоэкологиялық дағдарыстан шығудың негізі ретінде.
Шыңдықтың толығы мен монополиясына сүйенбей-ақ, энергоэкологиялық саладағы дағдарыс құбылыстарын еңсерудің оңтайлы нұсқасы көмірсутекті энергетикадан жаңартылатын энергия көздерін (ЖЭК), сутекті технологияларды(СТ) және отын элементтерін(ОЭ) пайдалануға негізделген баламалы, төмен көмірсутекті энергияға біртіндеп көшу болады деп айтамыз.
Жаңартылатын көздерді пайдалануға негізделген баламалы энергетикаға Күн энергиясы, Жердің жылуы, Әлемдік мұхит, су тасқыны, ауа бассейні, желді, биомасса, өндіріс және адамның тыныс-тіршілігінің қалдықтары жатқызылатынын естеріңізге саламын. Осы ұғымды белгілеу үшін дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздері (ДЖЭК) пайдаланылады.
Дәстүрлі емес жаңартылатын энергия көздерінің (ДЖЭК) зор әлеуетті мүмкіндіктерін сипаттайтын сандарды мысалға келтірейік (6-сурет).Су энергиясын бірлік есебінде алатын болсақ, планетадағы толқын энергиясы(су бетіндегі толқын тербелісінен алынатын энергия) - 2, геотермалды энергия - 5, биомасса энергиясы - 20, жел энергиясы - 200, ал күн энергиясы 2850 есе көп. Күннің жылына планетамызға жеткізетін энергиясы 100 триллион тонна шартты отынды (ш.о. т) құрайды, бұл адамзаттың энергия қажеттілігінен 10 мың есе көп.
Жаңартылатын энергия көздеріне(ЖЭК), су текті технологияларға(СТ) және отын элементтеріне(ОЭ) негізделген баламалы энергетиканың, біздің ойымызша, энергоэкологиялық дағдарыстың көптеген түйінді мәселелерін шешуге әлеуеті зор. Оның мүмкіндіктері:
Ресурс үнемдеуді қамтамасыз ету, табиғи қазбаларды өндіру мен пайдаланудың уақытша параметрлерін ұзартып қана қоймай, өндірістік салада ұтымды пайдалану технологиясын пысықтауға мүмкіндік береді;
энергия тапшылығын азайтады, перспективада жояды;
экологиялық жағдайды елеулі түрде жақсартады және экологиялық залалдың орнын толтыру шығындарын алып тастайды;
халықты таза ауыз сумен және техникалық сумен қамтамасыз етуге жәрдемдеседі (сутекті отын элементтері(ОЭ) негізіндегі энергия қондырғылары 1 кВт.с. өндірісте 400-ге жуық таза су береді);
энергия тарифтерін тұрақтандырады;
энергетикаға инвестиция тиімділігін арттырады(шамамен 2-4 есе);
шығындардың өзін ақтау мерзімдерін қысқартады;
ғылымды қажет ететін технологиялар мен қондырғылар саласындағы экспортты кеңейтеді;
энергия жүйелерінің сенімділігін арттырады;
тасымалдау кезінде энергия жоғалтуды төмендетеді;
энергияның экспорттық әлеуетін арттырады;
тұрақты қарқынды экономикалық дамуды қамтамасыз етеді.
Сутекті технологиялар
Біріншіден, сутегі - ең тиімді және перспективалы энергия тасымалдаушылардың бірі
Екіншіден, ол табиғатта таусылмайды, токсинді емес және экологияға қолайлы.
Үшіншіден, сутегіні сақтау электр энергиясына қарағанда жеңілірек, ал табиғи газға қарағанда күрделірек
Ядролық физикалық әдістер
Энергоэкологиялық дағдарысты еңсеру нұсқаларының бірі ретінде атом энергетикасына үміт мол. Әлемде жұмыс істеп тұрған 440 атом электр станциясы (АЭС) әлемдегі барлық өндірілетін энергияның 17%-ын береді. Бұл ретте әлемдік энергия теңгеріміндегі атом электр энергетикасының үлесі бар болғаны 4%-ды құрайды.
Алайда атом энергетикасының проблемалы жақтары да бар. Біріншіден, уран, кез келген қазбалы отын сияқты жаңартылмайды және өндіру көлемі шектеулі. Уранның алынатын әлемдік қорының көлемі - 3,5, млн.т. Барлық жұмыс істеп тұрған АЭС жылына 65 мың т уранды жояды. Тұтынудың осы деңгейінде уранның әлемдік қоры 50 жылға жетуі мүмкін.
Отын элементтері
Отын элементі (немесе <<электр химиялық генератор>> деп атаған дұрыс болар еді) - бұл химиялық энергияны электр және жылу энергиясына тура өзгертуді қамтамасыз ететін құрылым. Бұл өзгеріс екі реагент - отын (оның ішінде сутегі) және тотықтырғыш (ауа көміртегінің болуы міндетті емес) өзара әрекеттесуі есебінен болады. Отын элементтерінің (ОЭ) негізін қатты неме сұйық электролитпен бөлінген екі электрод құрайды. Тотықтандыру-қалпына келтіру реакциясында электрод және электролит қатыспайды, тиісінше ауыстыруды қажет етпейді. Басқаша айтқанда, отын элементі - кәдімгі батарейкаға немесе аккумуляторға ұқсас, елеулі айырмашылығы - қайта зарядтауды қажет етпейді және отын мен тотықтырғыш болса жұмыс істей береді.
Қорытынды. Баламалы энергетикаға өту жолдары.
ХХІ ғасыр болжамы - өндірістік, ауыл шаруашылығы өніміне тәуелділік, электр энергиясын, бастысы жаңартылатын энергия көздерінен шығару көлемінен халық санының өсуі.
Әлемнің бүкіл елдерінде климаттың жаһандық жылуы, биосфераның ластануы, улайтын газдардың негізгі <<өнім берушісі>> болып табылатын көмірсутекті отынға бағаның үздіксіз өсуі, құнарлы жерлердің тозуы және басқалар туралы дабыл қақты.
Энергетиканы жаңа таза технологияларға көшіру жөніндегі жаһандық жұмыстарды ұйымдастыру мен іске асыру мерзімін (2015 жыл) ескере отырып, адамзаттың жаһандық шешімдер қабылдауына (2-3 жыл) уақыт қалған жоқ. Жыл сайын биосфераның ластану мониторингісін жасау өз мәнін жоғалтуда.
Қазақстанда 1991 жылдан бастап электр энергиясын (Е) жылдық шығару 2 есе (50 млдр кВт-с) төмендеді, сонан соң баяу өсті
Көмір өндірісі өскен жоқ, ал мұнай өндіру 2,5 есе артты.
Қазақстан, жаңартылатын энергетиканың мол қоры, теориялық және тәжірибелік-өндірістік әзірлемелері бола отырып, энергоэкологиялық революцияның әлемдік тәжірибелік-өндірістік ошағы бола алады.