Жел энергетикасы

КІРІСПЕ

Жел энергетикасы — жел  энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық  негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын 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 энергиясы қуатын халық шаруашылығына  қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен  және мол өндіруге болады. Республикамыздың барлық өңірлерінде жел қуаты  жеткілікті.             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. 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.

2. 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 жұмыс істейтін телевизиялық радио және радарлық құрылғыларға кері әсерін тигізеді.

3. Қазақстандағы жел энергетикасының қоры

Желқондырғысын орнату керек  деген шешім қабылдадық. Біріншіден бізге тұтынатын энергиямыздың  мөлшерін есептеп алу керек және өз жерімізге орташа соғатын желдің жылдамдығын білуіміз керек, екіншіден, жел- қондырғысын орнататын жерді  таңдау. Ашық ландшафтағы төбе және тау жотасына жерқондырғысын орнату тамаша орын болып есептеледі. Төбеде жел жылдамдығы жазық тегіс жерге  қарағанда ылғида жоғары. Егер 2 немесе бірнеше қондырғылар орнататын  болсақ, онда олардың арасы мұнараның  биіктігімен кем дегенде 5 есе  артық болу керек, олай болмағанда жұмыс  істегенде бір-біріне кедергі жасайды.       Мемлекеттік деңгейде шаралар қабылданып жатқанына қарамастан, Қазақстанда қайта қалпына келетін және баламалы энергетика кенже қалған. Өкінішке қарай, бірнеше құрылысты, атап айтқанда, жел энергетикасы кешендерін салуға талпыныс жасалғанымен республикамызда бүгінгі күнге дейін бұл салада бірде-бір ірі жоба іске қосылмаған екен. Мәселен, ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігінің мәліметі бойынша, 2010 жылы баламалы энергия көздерінің үлесі 0,03%-ды құраған. Яғни, жалпы энергия көлемінің бір пайызына да жетпейді. Бұл дегеніміз, бұл саланы әлі де болса жетілдіре түсу қажет екенін көрсетсе керек. Салыстыру үшін айтсақ, тіпті, озық қалпына келетін энергия көздерін қолдану бойынша әлемдік аутсайдерлердің қатарына кіретін Ресейде де оның үлесі төмен, жалпы өндірілген энергияның бар-жоғы 1%-ын құрайды. Сонымен қатар оның базасында алынған жылу энергиясы 3%-ға жуықтайды.      Қазақстанда жел энергетикасын пайдаланудың басымдықтары жел энергиясы ресурстарының бар болуымен анықталады. Қазақстан территориясының жартысында желдің орташа жылдық жылдамдығы 5-6 м/с., ал кейбір аудандарда желдің жылдамдығы 7-8 м/с. құрайды. Жел электростанцияларын салу ең алдымен, желіге қосылмаған шалғайдағы аудандарды энергиямен қамтамасыз етумен шартталады.    Елімізде жел энергетикасын дамытуға деген қызығушылық келесі артықшылықты факторлармен түсіндіріледі: жел – бұл отынның бағаларына тәуелді болып табылмайтын энергияның жаңартылып отыратын ресурсы; жел ресурсы елдің барлық территориясында қол жетімді болып табылады; орнатылатын жел энергетикасы құрылғысының қуаттылығына бәсекенің болуы; атмосфераға зиянды қалдықтарды тастаудың және парниктік газдарды жіберудің болмауы; шалғай аудандарды электроэнергиямен жабдықтауды орталықсыздандырудың мүмкіндігі.   Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдалану мүмкіндіктері: 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.

4. Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдалану мүмкіндіктері

 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 Қазақстанда жел энергетикасының потенциалы өте жоғары (секундына 10 метр) 10 елді мекен бар. Жоңғар қақпасында жел жылдамдығы 40-50 метрге жетеді. Қазақстанның оңтүстік аймағындағы территориялар күн энергетикасын дамытуға өте ыңғайлы. Жылдамдық артқан сайын, ауа ағысының сипаты өзгере түседі. Ауа қабаттары бірімен-бірі ретсіз араласып кетеді, үйірім пайда болады. Мұндай ағысты турбулентті деп атайды. Турбулентті ағыс жел энергиясын тиімді пайдалану мүмкіндігін азайтады, сонымен қатар машинаның тозуын тездетеді. Сондықтан турбина мұнарасының биіктігін барынша биік етіп қалайды, біріншіден жер бетіндегі пайда болатын турбулентті ағысты болдырмау үшін, екіншіден жел жылдамдығын арттыру үшін. Жел қуаты оның жылдамдығының кубына тура пропроционал. Мысалы, жерден 30 м биіктікте орнатылған желтурбинасы мен жерден 10 м биіктікте орнатылған турбинаның жылдамтықтарының айырмашылықтары 100% болады. 10м биіктікте орнатылған екі жел генераторы мен 30м биіктікте орнатылған бір генератордың өндірілген ток қуаты бірдей. Басында айтып кеткендей, желқондырғының орнын тағайындаған соң, сол аймақтағы орташа жылдамдық мәнін білуіміз керек. Ол үшін айлар бойы зерттеулер жүргізіп немесе метеостанцияның көмегіне жүгінуіне болады.             Жел жылдамдығын өлшеу үшін үш шыныдан жасалған, вертикаль оське бекітілген анемометр аспабы пайдаланылады. 1 минуттағы айналым санын электрондық құрылғы тіркейді. Анемометр жел бағытын анықтайтын аспап, флюгермен жабдықталған. Жел бағытын анықтаудың тағы бір тәсілі, сол аймақтың өсімдік ағаштарын бақылау. Жалғыз және өсіп тұрған ағашты алып қарасақ, жел соққан жағының жапырағы сирек, қураған, бұтақтары ұзын және горизонталь болып келеді. Өз аймағымыздың климаттық жағдайы, бізге керекті энергия мөлшері, орташа жел жылдамдығы, орнын тағайындаған соң, желгенераторын шығаратын мамандардан мәлімет алған соң, желқондырғысының керекті моделін таңдауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі. Су шарушылығы. – Алматы, Мектеп, 2002.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ......................................................................................................

1. ЖЕЛЭНЕРГЕТИКАСЫНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫ....................................
2. ҚАЗАҚСТАНДАҒЫ ЖЕЛ ЭНЕРГЕТИКАСЫ.......................................
3. ЖЕЛЭНЕРГИЯСЫНЫҢ ЭКОЛОГИЯҒА ӘСЕРІ..................................
4. ҚАЗІРГІ КЕЗДЕГІ ЖЕЛ ЭНЕРГИЯСЫН ПАЙДАЛАНУ МҮМКІНШІЛІКТЕРІ..............................................................................
5. ҚОРЫТЫНДЫ.........................................................................................
6. ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР