ДӘСТҮрлі емес энергия көздеріне негізделген гибридті энергетикалық станцияны жобалау кіріспе



жүктеу 181.24 Kb.
Дата18.07.2017
өлшемі181.24 Kb.
ДӘСТҮРЛІ ЕМЕС ЭНЕРГИЯ КӨЗДЕРІНЕ НЕГІЗДЕЛГЕН ГИБРИДТІ ЭНЕРГЕТИКАЛЫҚ СТАНЦИЯНЫ ЖОБАЛАУ
Кіріспе
Энергетика және электрмен қамтамасыз ету жүйелерінің дамуынсыз ғылыми-техникалық прогресс мүмкін емес. Адамзат атаулының барлығына энергия қажет және оған деген сұраныс жыл сайын арту үстінде. Қайта жаңғыртылатын энергия көздері дегеніміз – қоршаған ортада периодты түрде пайда болып отыратын, немесе тұрақты түрде бар энергия көздері. Мысалы, Күн энергиясы. Мұндай энергияның ең негізгі ерекшелігі - адам тіршілік әрекетінің қатысуынсыз қоршаған ортада пайда болуында.

Қазіргі таңда қолжетімді қайта жаңғыртылатын энергия көздері ретінде күн энергиясы, жел энергиясы және биомасса энергиясы танылады.

Біздің аймақтың ерекшелігі - халықтың үлкен жер көлемінде шашыранды түрде орналасуы. Үлкен аумаққа шашыранды орналасқан тұтынушыларға электр энергиясын электр тарату желілері арқылы жеткізу оның шығынын көбейтеді. Мұндай жағдайда дәстүрлі энергия көздерінен бас тартып, қайта жаңғыртылатын энергия көздерін пайдалану тиімді болып табылады. Мысалы, күн, жел және биомасса энергиясы. Қайта жаңғыртылатын энергия көздерін пайдаланып, тұрмыста қажетті негізгі энергия түрі – электр энергиясын өндіру барысында біршама қиындықтар туындайды. Мұның негізгі себептері күн және жел энергиясы табиғатта периодты түрде туындап отырады. Энергияның периодты түрде туындауы тұтынушылар үшін қолайсыздықтар туындатады. Осы себепті қайта жаңғыртылатын энергия көздерінің периодтылығынан туындайтын қиындықтарды жою - қазіргі таңның өзекті мәселесі.

Гибридті электр энергия көзін құрастыру технологиясы күн, жел және биогаз энергиясын пайдалануға негізделу қажет.


Қайта жаңғыртылатын энергия көздерінің әлеуетін толық қанды игеру үшін арнайы технологиялық шешімдер қолдану қажет. Егер тұрмыста күн батареялары өндіретін электр энергиясы қолданылатын болса, күн сәулесі жоқ кезде электр энергиясы да болмайды немесе жел энергиясын пайдаланған кезде де, осы сияқты жағдай қайталанады, яғни жел болмаған кезде электр энергиясы өндірілмейді. Мұндай қолайсыздықтарды жою мақсатында ғылыми жұмыста түрлі қайта жаңғыртылатын энергия көздерін яғни күн, жел және биогазды энергия көздерін гибридтеу мәселесі қарастырғалы отыр.
Гибридті электр энергия көзін құрастыру технологиясы
Күн, жел, биогаз энергиясын пайдалануға негізделген төмен қуатты гибридті электр станцияны жобалау дәстүрлі энергия көздерінен алыс қашықтықта орналасқан фермерлік шаруа қожалықтарын электрмен қамтамасыз ететін тиімділігі жоғары, сенімді және экологиялық таза жүйе жасауға мүмкіндік береді.

Гибридті электр станцияны жобалаудан алдын әрбір қайта жаңғыртылатын энергия көзінен жекелеп электр энергия өндіру технологиясын талдап шығайық.

Электр энергиясын пайдалану оңай болғандықтан, күн сәулесін тікелей электр энергиясына түрлендіру жолы едәуір басымдылыққа ие. Күндізгі уақытта күн батареялары өндіретін электр энергиясы аккумулятор батареяларда жинақталады. Жинақталған электр энергия айнымалы 50 Гц 220 В кернеуге түрлендіріліп, тұрмыстық қажеттіліктерге жұмсалады. Жүйе жарық күндері ғана емес, бұлтты уақытта да энергия өндіру мүмкіншілігіне ие.

Күн сәулесі арқылы электр энергияны өндіру және пайдалану принципі 1.1 суретте көрсетілген.


полотно 54

Сурет 1.1. Күн сәулесі арқылы электр энергияны өндіру және пайдаланудың жалпы принциптік сұлбасы: 1 – күн батареялары; 2 – заряд реттеуіш; 3 – АКБ; 4 – инвертор; 5 – электр энергия тұтынушылары.


Жел энергиясы – Жер атмосферасының ауа температурасы мен қысымының әр түрлі болуынан пайда болған күн энергиясының жанама түрі. Жер бетіне келетін күн энергиясының шамамен 2%-ы жел энергиясына түрленеді. Жел – өте қуатты қайта жаңғыртылатын энергия көзі. Бұл энергияны Жер бетінің кез келген аймағында пайдалану мүмкіншілігі бар. Жел энергиясы арқылы электр энергиясын өндіру өте тартымды идея болғанымен, техникалық тұрғыдан күрделі мәселе болып табылады. Бұл қиындық жел энергиясының шашыраңқы және тұрақсыз болуымен түсіндіріледі .

Желдің көмегімен электр энергияны өндіру және пайдалану принципі 1.2 суретте көрсетілген.



полотно 40

Сурет 1.2. Желдің көмегімен электр энергияны өндіру және пайдаланудың жалпы принциптік сұлбасы: 1 – жел генератор; 2 – заряд реттеуіш; 3 – АКБ; 4 – инвертор; 5 – электр энергия тұтынушылары.


Жел энергетикалық қондырғылардың жұмыс жасау принципі қарапайым: жел генератордың қалақшаларына жел көтергіш күшпен әсер етіп, оны қозғалысқа келтіреді, қалақшалар бекітілген жел доңғалақтың білігі электр генератордың роторын айналдыру арқасында электр энергия туындайды, осылайша, жел энергиясы электр тогына түрленеді.

Ауыл шаруашылығы мен тағам өнеркәсібінің қалдықтары энергия өндіруге мүмкіншілік береді. Мұндай қалдықтарға құс, шошқа, іріқара малдың тезегі, кәріздегі шайынды сулар, қызылша қыспасы, сыра өндірісінің төбі және т.б. жатқызылады.

Биомасса дегеніміз жинақталған күн энергиясы деп есептеуге болады. Биомассаны сұйық газ тәріздес отын ретінде пайдалануға немесе тікелей жағу арқылы энергия өндіруге пайдалануға болады. Биомасса жергілікті энергия көздеріне жатқызылады. Органикалық қалдықтарды шіріту арқылы биогаз өндіруге болады.

Табиғи жағдайда биомасса бактериялардың және саңырауқұлақтардың қатысуымен топырақпен араласа отырып, элементар қосылыстарға ыдырайды. Бұл үрдіс жүруі үшін жарықтың болмауы, температура мен ылғалдылық жоғары болуы тиіс. Биомассаның шіру үрдісінің соңғы сатысы аэробты және анаэробты болып бөлінетін алуан түрлі микроағзалардың көмегімен жүзеге асады. Аэробты бактериялар оттегінің қатысуымен көбейеді, олардың көмегімен биомасса құрамындағы көміртегі - көмірқышқыл газына дейін қышқылданады. Оттегінің мөлшері аз немесе мүлдем оттегі жоқ ортада көмірсулардың ыдырауының есебінен анаэробты бактериялар көбейеді. Ыдырау үрдісінің соңғы сатысында анаэробты бактериялар көміртегіні көмірқышқыл газға және метанға бөледі. Микроағзалардың қатысуымен жүретін биомассаның ыдырау үрдісі ферментация үрдісіне жатады, бірақ бұл үрдісті ашыту деп атайды. Бүл үрдіс шөппен қоректенетін жануарлардың асқазанындағы үрдіске ұқсас. Анаэробты ашу барысындағы көмірқышқыл газ бен метан газының қоспасын биогаз деп атайды.

Биогаз түрлі газдардың қоспасынан құралған, негізінен 50-80% метан, 50-20% көмірқышқыл газ және 1% күкіртті сутек. Биогаз құрамындағы метан мөлшері шіріген шикізат құрамына байланысты ауытқып тұрады, осылайша, биогаздың жану температурасы да өзгеріп тұрады. Пайыздық үлесі 50% метаннан тұратын биогаздың 1 текше метрін жағатын болса 17,8 МДж энергия, егер метан мөлшері 70% болса, 25,0 МДж энергия бөлінеді, салыстырмалы түрде қарағанда, табиғи газдың 1 текше метр мөлшері жанғанда 34 МДж және сұйық отын жанғанда 42 МДж энергия бөлінеді. Шағын көлемді биогазды қондырғы құрастыру үшін қажетті шикізат түрін және оны өңдеу технологиясын білу қажет.

Биомасса арқылы энергия өндіру әдісінің сұлбасы 1.3 суретте көрсетілген.



Сурет 1.3. Биомасса арқылы энергия өндіру әдісінің жалпы сұлбасы: 1 – органикалық қалдық; 2- органикалық қалдық қабылдағыш; 3 – сорғы; 4 – биореактор; 5 – араластырғыш; 6 – жылытқыш; 7 – қазандық; 8 – фильтр; 9 –компрессор; 10 – газгольдер; 11 – газ.


Күн, жел биогаз энергиясын бір мезгілде, бір жүйенің құрамына біріктіретін болсақ, оның сенімділігі жоғарылап, күн сәулесі мен желдің уақытша болмай қалуы энергия өндіру үшін кедергі келтірмес еді.

Бір-біріне тәуелсіз үш түрлі қайта жаңғыртылатын энергия көздерін гибридтеу, әрбір энергетикалық жүйенің құрылымдық моделін бір жүйеге біріктіруді талап етеді.

Күн батареясы, жел генераторы, биогазды қондырғы және гибридті электрмен қамтамасыз ету жүйелерінің құрылымдық моделі 1.4 суретте көрсетілген.

1.4, а – суретте күн батареясы арқылы электрмен қамтамасыз ету жүйесінің құрылымдық модель блоктары көрсетілген, ә – жел генераторы арқылы электрмен қамтамасыз ету жүйесінің құрылымдық модель блоктары көрсетілген, б – биогазды қондырғы арқылы электрмен қамтамасыз ету жүйесінің құрылымдық модель блоктары көрсетілген, в – электрмен қамтамасыз етудің гибридтік жүйесінің құрылымдық модель блоктары көрсетілген.



Сурет 1.4. Күн батареясы, жел генераторы, биогазды қондырғы және гибридті электрмен қамтамасыз ету жүйелерінің құрылымдық моделі: 1 – күн батареясы; 2 – жел генераторы; 3 – биореактор; 4 – биогенератор; 5 – заряд реттеуші; 6 – аккумуляторлық батарея; 7 – инвертор; 8 – тұтынушы.


Қайта жаңғыртылатын энергия негізінде жұмыс жасайтын кез-келген электр энергетикалық жүйенің құрамында негізгі болып саналатын күн батареясы, жел генераторы және биогенератормен қоса міндетті болып саналатын жабдықтар болады, олар - заряд реттеуші, аккумулятор батареялар және айнымалы ток тұтынушылары үшін инвертор. Жекелеген қайта жаңғыртылатын энергия көздерін гибридті электр энергия көзіне біріктіру – энергетикалық қондырғының құрылысын жеңілдетеді, яғни гибридті электр станцияда күн батареялары, жел генераторы және биогазды қондырғы бір жүйе құрамында жұмыс жасайды. Олай болса, инвертор, аккумулятор батареялары және заряд реттеушінің параметрлері гибридті электр станция үшін ортақ болып табылады.

Қайта жаңғыртылатын энергия есебінен жұмыс жасайтын гибридті электр станцияның құрылымы модульді болып табылады, сондықтан мұндай жүйені құрастыру үлкен қиындық туындатпайды. Бірақ станция құрамындағы энергия көздері үйлесімді жұмыс жасауы үшін әрбір модульдің қуаттылығын сауатты түрде таңдау қажет. Мысалы, жылдық орташа жел жылдамдығы 2-3 м/с аспайтын аудандарда негізгі жүктемені жел генераторына артқанмен одан пайда болмайды, сол сияқты күн батареясын таңдағанда қателік жасамау қажет, оның себебі бірінші кезекте станция құнының жоғары болуымен түсіндіріледі. Егер күн батареялары немесе жел генераторы табиғи қолайсыз аудандарда орналастырылған болса, энергия өндірмейді, осылайша, жұмсалған қаражатты ақтамайды. Бұл дегеніміз қайта жаңғыртылатын энергия негізіндегі электр станцияларды құрастыру үшін жан-жақты зерттеулер жүргізіп, есептеулер жасау қажет.

«Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзінің сұлбасы 1.5 суретте көрсетілген.

Сурет 1.5. «Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзінің жалпы сұлбасы


Электр станция, электр желілер, қосалқы трансформатор станция, және электр энергия тұтынушылары дәстүрлі электрмен қамтамасыз ету жүйесінің құрамына кіреді.

Энергия шығыны органикалық отынның энергиясы электр станциядағы генераторды айналдырып, электр энергияға түрленуі кезінде басталады. Мысалы, ЖЭС-ның ПӘК-і шамамен 30%, ал ЖЭО-ның ПӘК-і 80%-ға жуық. Өндірілген электр энергия тасымалдану барысында 3-4 қосалқы трансформатор станциядан, мыңдаған км-ге созылып жатқан желілерден өте отырып тағы да шығынға ұшырайды. Сонымен қатар, электр энергияның негізсіз шығындалуы тұтынушыларға да байланысты.

Қайта жаңғыртылатын энергия көздерін қолданған жағдайда энергияны үнемді пайдалану мәселесі бірінші орынға шығады. Бұл жерде тек электр энергиясы емес, жылу энергиясына қатысты үнемділік мәселесі де өзекті болып табылады.

«Күн-жел-биогаз» гибридті электр станция үшін автономды тұтынушы ретінде фермерлік шаруа қожалығын қарастырған жөн. Мұндай жағдайда электр энергия тұтынушылары тұрмыстық электр жабдықтары болып табылады.

Жүйедегі энергияны тиімді пайдалану үшін тұтынушы қолданатын электр жабдықтар тізіміне шолу жасап шығу қажет. Бірінші кезекте жөндеуден өткен жабдықтардың техникалық жағдайы үнемі тексеріліп тұруы қажет. Мысалы, кабель үзіліп, оны жалғау дұрыс жасалынбаса, үзілген орыннан ток ағыны дұрыс жүрмейді. Осы себептен кабель қызып, электр энергия жылу түрінде бөлініп, өрт қаупін тудырады. Электр бұрғы, болгарка т.б. сияқты механикалық буындары бар электр жабдықтарының үйкеліске түсетін жерлерінің майланып тұруы қажет. Олай болмаса, кедергі күшінің әсерінен механикалық буындардың қозғалысы ауырлайды. Бұл, өз кезегінде, жабдықтың электр қозғалтқышына артық жүктеме береді. Осылайша, энергия өз шамасынан көп мөлшерде жұмсалады. Қазіргі кезде бір ай ішінде жұмсалатын электр энергиясының 10-12%-ы жарықтандыруға жұмсалады. Оның себебі тұрмыста қолданылатын қыздыру шамдарын қолдану. Қыздыру шамдарының ПӘК-і 5% шамасында, бұл дегеніміз – жұмсалатын электр энергияның 5%-ы ғана жарық түрінде бөлінеді, ал энергияның негізгі бөлігі пайдаға аспайтын жылу түрінде бөлінеді. Электр жабдықтарды қарастырғанда активті және индуктивті тұтынушы деп жалпы екі топқа бөлуге болады. Активті тұтынушы дегеніміз – жұмсалатын электр энергияны толықтай жұмысқа түрлендіреді. Индуктивті тұтынушылар энергетикалық жүйенің жұмысына біршама қолайсыздықтар тудырады. Индуктивті тұтынушылар – олар негізінен электр қозғалтқышы бар жабдықтар. Электр қозғалтқыш орамасында магнит өрісінің күші роторды қозғалысқа келтіру үшін көп энергия шығындайды. Бұл үрдіс қосылу тогымен сипатталады. Индуктивті тұтынушылардың қосылу кезінде қажет ететін тогы номиналды жағдайда қажет токтың шамасынан 2-9 есе көп болады, бірақ бұл үрдіс көп уақытқа созылмайды.

Тұтынушы тұрмыста қолданатын электр жабдықтардың сипаттамасын және тәулігіне неше уақыт іске қосылатынын біле отырып, «Күн-жел-биогаз» гибридті электр станциясының сипаттамаларын, яғни АКБ электр сыйымдылығын, күн батареялары, жел генераторы, биогенератор, инвертор қуатын және тағы басқа қосалқы жабдықтардың сипаттамасын анықтауға болады.

Жоғарыда келтірілген фактілер негізінде келесідей қорытынды жасауға болады:

- қайта жаңғыртылатын энергия көздерін құрамдастырылған түрде қолдану тұтынушыларды электр энергиямен қамтамасыз етуде сенімділікті жоғарылатады;

- «Күн-жел-биогаз» гибридті қондырғы көмегімен электр энергия өндіру тұтынушыларды табиғи-климаттық жағдайларға тәуелділіктен құтқарады;

- қайта жаңғыртылатын энергия негізіндегі гибридті электр станцияларды пайдалану көлемін ұлғайту - қазіргі таңдағы өзекті мәселе, энергетикалық және экологиялық проблемалардың шешімін табуға қосылатын үлес болады.


«Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзінің құрылысы
Электр станция үш түрлі қайта жаңғыртылатын (Күн, жел және биогаз) энергия көздерінің көмегімен тұтынушыны электрмен тәулік бойы, үздіксіз қамтамасыз етуге арналады. Үш жүйе өзара бірін-бірі толықтыра отырып, кез келген ауа райында станцияның мінсіз жұмыс жасауын қамтамасыз етеді.

«Күн-жел-биогаз» гибридті электр станцияны күн инсоляция мөлшері жоғары, жел энергиясы мол, жинақталған биомасса қоры бар аймақтарда қолдану тиімді болып табылады. Мұндай энергетикалық жүйе қайта жаңғыртылатын энергия көздерінің әлеуетін толық қанды пайдалануға, атап айтқанда, күз-қыс маусымдарында негізінен жел энергиясын, көктем-жаз маусымдарында күн энергиясын, және де жыл бойына биогаз энергиясын пайдалануға мүмкіншілік береді.

«Күн-жел-биогаз» гибридті электр станция құрамы:

- күн электр станциясы (қосымша электр жабдықтарымен);

- жел электр станциясы (қосымша электр жабдықтарымен);

- биогазды қондырғы;

- электр энергиясын жинақтаушы жабдықтар (аккумуляторлар).

Нақты аймақтың географиялық ерекшеліктеріне, тұтынушы пайдаланатын электр энергия мөлшеріне байланысты гибридті электрмен қамтамасыз ету жүйелерін түрлі құрылымды етіп жобалауға болады.


«Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзінің сипаттамасы
Энергия өндірісі әрқашан да коммерциялық тұрғыдан тиімді бизнес болып табылады. Қазіргі таңда адам өмірін электр энергиясыз елестету мүмкін емес, сонымен қатар жылу энергияға деген сұраныс жоғары деңгейде. «Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзі жаңадан құрылып жатқан және бұрыннан бар фермерлік шаруа қожалықтарында қолдануға бағытталған, себебі, біріншіден ауылды аймақтарда күн батареяларын орналастыруға қажетті жер аумағы жеткілікті, екіншіден жел генератордың жұмыс жасауына кедергі жасайтын биік ғимараттар жоқ, сондықтан аса биік мұнараның қажеті болмайды, үшіншіден биогазды қондырғыға қажетті шикізаты, яғни мал тезегінің қоры мол. Осылайша, фермерлік шаруа қожалықтары үшін «Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзі тиімді болып табылады және де шаруа қожалықты кеңейтуге мүмкіндік береді. Биогаз өндірісінің қалдығы егіншілік үшін пайдалануға болатын органикалық тыңайтқыш. Тұтынушы тек мал шаруашылығымен ғана шектелмей, бақташылықпен айналысуға мүмкіндік алады және шаруа қожалығының өнім түрлері көбейеді, соның арқасында табыс молаяды. Шаруа қожалықтары гибридті электр энергия көзін пайдалану арқасында қалдықсыз өнім шығаратын кәсіпорынға айналады.

Тұтынушы тұрмыста қолданатын электр жабдықтардың сипаттамасын және тәулігіне неше уақыт іске қосылатынын біле отырып «Күн-жел-биогаз» гибридті электр станциясының сипаттамаларын, яғни АКБ электр сыйымдылығын, күн батареялары, жел генератор, биогенератор, инвертор қуатын және тағы басқа қосалқы жабдықтардың сипаттамасын анықтауға болады.

Гибридті жүйені жобалау үшін үш түрлі қайта жаңғыртылатын энергия көздері таңдалды, олар - күн энергиясы, жел энергиясы және органикалық қалдықтардың шіруінен бөлінетін биогаздың көмегімен өндірілетін энергия. Электр энергия өндіру үшін күннің сәулесін түрлендіретін фотоэлектрлік батареялар, желдің энергиясын түрлендіретін жел генератор және биогаздың қысымдық энергиясын пайдаланатын электр генератор қолданылады. Гибридті электр энергия көзінің құрамындағы фотоэлектрлік батареялар мен жел генератор негізгі энергия көзі ретінде қолданылады. Аккумулятор батареялары разрядталған кезде оны қалпына келтіріп, заряд мөлшерін толықтыру үшін негізгі энергия көздері жұмыс жасайды. Биогаздың көмегімен өндірілетін электр энергиясы көмекші энергия болып табылады, бұл энергия көзінің міндеті фотоэлектрлік батарея мен жел генератордың жұмыс жасауына қолайсыз болатын ауа райында аккумулятордың толық разрядталуын болдырмау, мұның себебі аккумулятордың толықтай разрядталуы оның жарамдылық мерзімін азайтады.

Қайта жаңғыртылатын энергия көздеріне негізделген энергиямен жабдықтау жүйелері сырттай қарағанда қарапайым болып көрінуі мүмкін. Мұндай жүйе құрамында күн батареялары немесе жел генераторы, аккумулятор батареялары, заряд реттеуші және тұрақты электр токты айнымалы кернеудегі токқа түрлендіретін инвертор болады. Жүйе осы жабдықтардан құралады және оны құрастыру оңай деген қате пікір. Қайта жаңғыртылатын энергиямен қамтамасыз ету жүйелерінің барлық элементтері өзара теңдестірілген және жүйе сенімділігі мен жұмысқа қабілеттікті қамтамасыз етуі тиіс. Гибридті электр энергия көзінің параметрлерін есептеу барысында электр энергия өндірісіне әсер етуі мүмкін барлық факторлар ескерілуі қажет. Бұл факторларға келесілер жатқызылады: күн сәулесі түсуінің ұзақтығы, желдің орташа жылдық жылдамдығы және тұтынушының жүктемесі. Тұтынушының энергия пайдалану көрсеткішіне байланысты жобаның құны мен мақсатқа сәйкестігі анықталады. Тұтынушының жүктеме көрсеткіші төмен болған сайын жүйенің құны төмен болады. Көп жағдайда энергетикалық жүйенің теңдестірілмеген болғандығынан жүйенің құны жоғары болып, энергияның көп бөлігі шығынға ұшырайды, кей жағдайларда жүйенің ең әлсіз элементтері істен шығады немесе аккумулятор жарылып, өрт қаупі төнуі мүмкін.




Гибридті жүйе құрамындағы қайта жаңғыртылатын энергия көздерінің қуатын анықтау
Энергия көздерінен аккумулятор батареяларға келуі қажет зарядтық ток 80 А. Шартты түрде күн батареяларынан осы зарядтық токтың 45 А, жел генераторы 30 А, ал қалған ток биогазды қондырғыдан келуі тиіс деп қабылдайық.

Күн батареясы. Күн батареялары жерде немесе үйдің шатырында көлеңкеленбейтін жерде орналастырылады. Күн батареяларын орнату барысында олардың күнге бағытталуы мен еңкею бұрышы есепке алынуы қажет, ал орнатылатын жер барынша ашық, күн сәулесінің түсуіне кедергі жасайтын нысандардан алшақ болуы тиіс. Мұндай талаптар қойылуының себебі, күн батареяларының жұмыс жасау принципі фотоэлектрлік эффектке негізделген. Бұл эффекттің мәні екі қабатты жартылай өткізгіш материалға күн сәулесі түскенде екі қабаттың ортасында потенциалдар айырымы пайда болуында. Күн батареялары арнайы әдіспен дайындалған кремний пластиналардан құрастырылады, осылайша пластинаға күн сәулесі түсіп, оған сыртқы тізбек жалғағанда электр тогы пайда болады. Пайда болған токпен тұрмыстық электр жабдықтарды қоректендіруге болады. Осы себептерден күн батареясы барынша жарық жерде орналасқаны және оңтүстікке бағытталуы өте маңызды.

Күн сәулесі тәулік бойына қолжетімді қайта жаңғыртылатын энергия емес, ол жыл мезгіліне және жылдың айына байланысты. Барынша ұзақ жарық күндер жаз маусымында байқалады, ал қысқа қарай күн сәулесінің түсу уақыты қысқара береді. Батареяның бағытталуы мен еңкею бұрышын дұрыс таңдай отырып жыл бойынша күн сәулесін тиімді пайдалануға болады.



Жел генератор. Жел – ауа ағынының бағытталған қозғалысы және күн энергиясының түрленген формасы болып табылады. Оның себебі былай түсіндіріледі: судың беті және бұлтпен көлеңкеленген жер беті тез жылынбайды, ал күн сәулесі жақсы түсетін жер бетіндегі ауа тез жылиды да жоғары көтеріледі, бұл ауаның орнын тығыздығы жоғары суық ауа массасы толтырады. Осылайша, жердің беті күн сәулесімен тегіс қыздырылмағандықтан жел пайда болады.

Жел генератор дегеніміз – желдің кинетикалық энергиясын электр энергияға түрлендіретін құрылғы. Қазіргі заманғы жел генераторлары өте төмен - 3 м/с жылдамдықтағы желдің өзін экономикалық тұрғыдан өте тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.

Жел генераторларын өндірісте, көлікте, тұрмыста қолданудың тиімділігі, дәстүрлі энергия көздері біртіндеп сарқылып, бағасының үнемі қымбаттауымен түсіндіріледі. Сонымен қатар, жел генераторлары автономды, яғни шалғай елді мекендерде пайдалануға болады.

Жел генераторларын негізгі екі категорияға бөлуге болады: өндірістік және тұрмыстық.

Өндірістік жел генераторлар – өте қуатты генераторлар, қазіргі заманғы түрлерінің қуаты 6 МВт-қа жетеді.

Тұрмыстық жел генераторлардың қуаты 20 кВт-тан аспайды. Қуаты 300-500 Вт жел генераторлар кернеуі 12-24 В аккумуляторларды зарядтуға арналған. Мұндай жел генераторлар саяжайларды, шағын кемелерді электрмен жабдықтауға өте тиімді.

Жалпы жел энергетикалық қондырғыларды жылдық орташа жел жылдамдығы 3-5 м/с болатын аудандарда пайдалану экономикалық тұрғыдан тиімді болып табылады. Біздің өңірде, Түркістан, Кентау қалаларында жылдық орташа жел жылдамдығы 3-5 м/с шамасында. Бұл жел энергиясын электр энергия өндірісі мақсатында пайдалануға мүмкіншілік бар деген сөз

Биогазды қондырғы. Биогазды энергетика магистралды табиғи газ және электрлендіру желілерін алмастыра алатын сенімді және экономикалық тиімді болашағы зор қайта жаңғыртылатын энергия көзі болып табылады. Мал және ауыл шаруашылығының, егіншіліктің, кәріз жүйесі қалдықтарын пайдалану тұтынушыны жылына 1-20 млн.м3 биогазбен қамтамасыз ете алады.

Биогазды қондырғы:

- бағасы тоқтаусыз өсіп жатқан газ және электр энергияға деген тәуелділіктен құтқарады;

- бір мезетте бірнеше түрлі энергетикалық қор өндірудің мүмкіншілігі (электр энергиясы, газ, жылу энергиясы, моторлық май);

- органикалық қалдықтарды жоғары тиімділікпен жоюдың мүмкіншілігі, оны жою барысында биогумус, құрамында азот пен фосфордың пайыздық үлесі жоғары минералды тыңайтқыш пайда болады;

- жаңа, ауқымды ауыл шаруашылық өндіріс орындарын ұйымдастыру мүмкіншілігі.

«Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзінің жұмысы. Гибридті электр энергия көзін фермерлік шаруа қожалығында пайдалануға арналып жобаланып жатыр. Мұндай қондырғы орталықтадырылған электр желілері тартылмаған таулы немесе ашық далалы аймақтарда пайдалануға қолайлы. Таулы немесе жазық далалы аймақ ең алдымен фермер үшін мал бағуға тиімді, екінші кезекте күн батареялары мен жел генераторының жұмыс жасауына кедергі келтіретін, яғни күн батареяларды көлеңкелейтін немесе күшті ауа ағымын бөгейтін нысандар болмайды. Сонымен қатар, биогазды қондырғыны пайдалану барысыда шикізат тапшылығы орын алмайды, себебі биогаз өндірісіне қажетті мал тезегі шаруа қожалықта үнемі болады және оны сырттан тасымалдап әкелу қажеттігі туындамайды.

Гибридті электр энергия көзінің электрлік сұлбасы 2-суретте көрсетілген. Сұлбада энергия көзі - заряд реттеуіш аралығында, заряд реттеуіш – АКБ және АКБ – инвертор аралығында автомат орнатылған. Автоматтың негізгі қызметі энергия көзі, заряд реттеуіш, АКБ немесе инверторда қысқа тұйықталу орын алған жағдайда өрттің алдын алу. Энергия көзі мен заряд реттеуіш аралығында автомат орнына балқымалы сақтандырғыш қолдануға болады, алайда жүктемесі жоқ мезетте күн батареялары немесе электр генератор түйіспелеріндегі кернеу шамасы аса жоғары болады, ал қызмет көрсетуші адамға балқымалы сақтандырғышты алмастырып жатқанда ток ұру қаупі туындайды. Осындай себептерге байланысты автомат пайдаланған тиімді.



Сурет 2. Гибридті электр энергия көзінің электрлік сұлбасы:

1 – күн батареялары; 2 - электр генератор; 3 – генератор автоматы; 4 – заряд реттеуіш; 5 – автомат; 6 – АКБ; 7 – инвертор.


Қорытынды
Энергия өндірісі әрқашан да коммерциялық тұрғыдан тиімді бизнес болып табылады. Қазіргі таңда адам өмірін электр энергиясыз елестету мүмкін емес, сонымен қатар жылу энергияға деген сұраныс жоғары деңгейде. «Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзі жаңадан құрылып жатқан және бұрыннан бар фермерлік шаруа қожалықтарында қолдануға бағытталған, себебі, біріншіден ауылды аймақтарда күн батареяларын орналастыруға қажетті жер аумағы жеткілікті, екіншіден жел генератордың жұмыс жасауына кедергі жасайтын биік ғимараттар жоқ, сондықтан аса биік мұнараның қажеті болмайды, үшіншіден биогазды қондырғыға қажетті шикізаты яғни мал тезегінің қоры мол. Осылайша, фермерлік шаруа қожалықтары үшін «Күн-жел-биогаз» гибридті электр энергия көзі тиімді болып табылады және де шаруа қожалықты кеңейтуге мүмкіндік береді. Биогаз өндірісінің қалдығы егіншілік үшін пайдалануға болатын органикалық тыңайтқыш. Тұтынушы тек мал шаруашылығымен ғана шектелмей бақташылықпен айналысуға мүмкіндік алады және шаруа қожалығының өнім түрлері көбейеді, соның арқасында табыс молаяды. Қорытындылай келгенде, фермерлік шаруа қожалықтары гибридті электр энергия көзін пайдалану арқасында қалдықсыз өнім шығаратын кәсіпорынға айналады.

Бұл колданбалык жұмыста үш түрлі қайта жаңғыртылатын энергия көздері: күн сәулесі, жел және биогаз энергияларын гибридті электр энергия көзіне біріктіріп пайдалану мүмкіншілігі қарастырылған. Жұмыс барысында Қазақстан Республикасының қазіргі таңдағы энергетикалық жағдайына және сонымен қоса, еліміздің жасыл энергетикасына шолу жасалынған. Осы жүргізілген шолу барысында автономды тұтынушыларды электрмен қамтамасыз ету мақсатында қайта жаңғыртылатын энергия көздері негізінде шағын қондырғылар пайдалану тиімді екені және түрлі қайта жаңғыртылатын энергия көздерінің периодтылығынан туындайтын қиындықтарды шешу үшін бір-біріне тәуелсіз күн сәулесін, жел энергиясын және биогазды бір қондырғы құрамына біріктіру өте тиімді шешім болып табылатыны көрсетілген.



Пайдаланылған әдебиеттер

  1. Хожин Г. Электр станциялары мен қосалқы станциялар (Оқулық) – Алматы: «Ғылым» ғылыми баспа орталығы, 2002. 312 б.

  2. Конусов Б. Баламалы энергия көздеріне шолу және оларды кешенді пайдалану мүмкіншіліктері // М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің құрылғанына 70-жыл толуына арналған «ӘУЕЗОВ ОҚУЛАРЫ» – 12: «Иновациялық бағыттағы ғылым, білім және мәдениеттің дамуындағы аймақтық университетің ролі» халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияның еңбектері. – Шымкент, 25-26 қазан, 2013ж.

  3. Тлеуов А. Х. Нетрадиционные источники энергии: Учеб. пособие. – Астана: Фолиант, 2009. – 248 с.

  4. Рустамов Н.Т., Рустамов Е., Конусов Б.Р. Создание гибридного источника энергии // А.Ясауи атындағы ХҚТУ-нің хабаршысы. – 2013. - №1(81) наурыз-сәуір. – 69-72.

  5. По материалам www.solarhome.ru. Расчет фотоэлектрической системы // Сам.- 2010. - № 5. – 29-31.

  6. www.sozdik.kz сайты

: sites -> default -> files -> publications
publications -> Қазақстан республикасының денсаулық сақтау әЛЕУМЕТТІК денсаулық сақтау министрлігі
publications -> Қазақ тіліндегі физикалық ЖӘне техникалық терминологиялық СӨздіктердегі үйлесімсіздік
publications -> Реферат тақырыбы: Сыртқы және ішкі сәулелену әсерінен пайда болатын аурулар Орындаған: Медеубек М. А. Тобы: 103 фк
publications -> Ас қорыту жүйесі
publications -> Тіл – ел байлығы
publications -> В медицинской практике остеомиелитом называют воспаление всех слоев кости от костного мозга до надкостницы
publications -> Делимитация и демаркация государственной границы рк как фактор национальной безопасности
publications -> Морфологические изменения миокарда предсердий при внезапной сердечной смерти у пожилых людей
publications -> Патриоттық тәрбие Аннотация




©stom.tilimen.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет