Тақырыпты зерттеу жағдайында су, күн, биогаздар, мұнай т.б.

КІРІСПЕ

Зерттеу жұмысының өзектілігі. Жасыл энергетика саласын биологиялық негізде дамытудың алғы шарттарын зерттеп, заманауй өнімдерді теориялық тұрғыда негіздеу, көкейкесті мәселе болып табылады.

Зерттеу жұмысының мақсаты мен міндеттері: Тақырыпты зерттеу жағдайында су, күн, биогаздар, мұнай т.б. географиялық энергетика жолдарын зерттей отырып жаңа экологиялық ұтымды баламалы жасыл энергетика көзін қарастыру мақсаты бойынша мынадай міндеттер айқындалды:

Қолданыстағы су, күн, жел энергетикасына сараптама жасай отырып, өсімдіктердің анабиозды және биозды жағдайында арқылы электроэнергиясын генерациялау арқылы өндіру;

Фитоэлектростанция-1 моделінің микро құрылымын жасаудың негізгі қаңқасы мен есептеулерін ұйымдастыру;

Алынған модельді іске қосуда күнделікті ақпаратын немесе нәтижесін жазып отыру арқылы сараптама жасау.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы:

Биоплазмадан өсімдік арқылы энергия көзін өндіру практикалық тұрғыда іске асып, теориямен негізделінді, тәулігіне анабиозды жағдайда өсімідік 25X14 см2 тәжірибелік қондырығыға өсірілген өсімдіктен 2,0-1,5Мв энергия алынды;

Теориялық және практикалық құндылығы: Қоршаған орта және төтенше жағдайдан қорғану амалдары пәнін өз алдына оқытудың авторлық бағдарламасы, біршама оқу-әдістемелік нұсқаулары мен оку құралдарының жарық көруіне негіз болады. Дүниежүзілік және отандық тәжірибелер осы курсты жеке пән ретінде оқытқанда биологиялық амалдарды басты тарау ретінде қарастыру арқылы ғана білім беру жүйесі толығып жүзеге асырылатынын көрсетеді.

Жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесі: зерттеу нәтижесінде модель жасалынды. ЭКСПО-2017 көрмесіне аргналған алғашқы модель іске қосылыды.

Энергияның физикалық түсүнігін басқа, экономикалық, техникалық, саяси, экологиялық және тағы басқа да түсініктері бар. Адамзатқа энергия қажет және жыл сайын оның қажеттілігі артуда. Бірақ дәстүрлі табиғи отындардың (мұнай, газ, көмір т.б.) қоры шексіз емес. Көбейткіш-реакторларда плутонийді пайда қылатын уран мен торий-ядролық отындардың де қоры шексіз емес.Термоядерлық отынның – сутегінің қоры шексіз болғанымен, бірақ адамның басқаруымен жүретін термоядерлық реакциялар жүзеге асырылған жоқ және де қашан жүзеге асырылатыны белгісіз. Тығырықтан шығудың екі жолы бар: энергоресурстарды экономды жұмсау және дәстүрлі емес жаңартылатын энергия қорларын қолдану. Бұл ғылыми жобада электр энергиясы көзінің альтернативті түрлері қарастырылады. Жер астынан алынатын отын түрлерінің азаю салдарынын жаңартылып отыратын энергия түрлері қолдануда - бұл энергия формалары өзінің жиналған қорымен шектелмеген. Осындай типті энергияның қолдануы энергия қорының азаюына әкелмейтінін білдіреді. Қазіргі кезде әлемде энергия тапшылығы байқалуда. Бұрыннан пайдаланып келе жатқан көмір, мұнай, табиғи газ сияқты энергия көздерінің сарқылуы немесе қорының азаюы, қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерінің күн санап артуы адамдарды бей-жай қалдырмады. Бүкіл әлем Энергия тапшылығынан құтылып, қоршаған ортаны ластамайтын альтернативті энергия көздеріне қол жеткізуге кірісіп кетті. Электр энергетикасын қалпына келтіру мәселесі- бұл қауіпсіздік мәселесі, әрі еліміздің болашағы электр энергетикасы мен инфрақұрылымның даму деңгейімен байланысты болып отыр. Бірінші кезекте мемлекеттің бәсекеге қабілеттілігінің стратегиялық міндеті шешілуде, мемлекеттің өзінде инвестициялар жасалып, жұмыс орындары пайда болуы тиіс. Электр энергетикасын дамыту экономиканың өзге салаларын дамытуға мұрындық болмақ, қажетті бастапқы энергия ресурстарының, бірінші кезекте арзан көмірдің барлығын ескерер болсақ, елімізде энергия сыйымдылығы аз, экспортқа бағытталған өндірістердің дамуына ықпал етпек. Болашақта энергия балансына жел, күн, шағын ГЭС энергиясының зор әлеуетін тарту және атом энергетикасын дамыту негізін құру жоспарланып отыр. Альтернативті энергия көздерін пайдалану орталықтандырылған энергиямен жабдықтау жүйесіне нақты балама, әсіресе электр энергиясының тапшылығын көріп отырған алыс аудандарға тиімді болмақ. Сондай-ақ Қазақстанның энергия қоры болып табылатын қазба байлықтары мен қалпына келетін энергия көздерінің зор әлеуетін иелене отырып, қазіргі уақытта энергия үнемдеу саласында ең соңғы орындардың бірін иеленіп отыр. Біз электр және жылу энергиясын өндіру, жеткізу, тарату және пайдалану кездерінде-де энергияны үнемдеудің қарапайым ережелерін сақтамаудың куәсі болып жүрміз.

1 ЖАЛПЫ ЭНЕРГЕТИКА САЛАСЫНЫҢ ДАМУЫНА ҚАЗАҚСТАННЫҢ ҮЛЕСІ.

1.1 Қазақстанның климаттық жағдайы энергия көздерін пайдалану мүмкіндіктері

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 [1].

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.

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 сағ/м² 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[2].

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 ерекшеліктерін 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: экологиялық, 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[3].

Энергетиканың бұл саласы энергияны, отынды және басқа материалдарды биологиялық шикізат негізінде өндіруге арналған. Биологиялық шикізат немесе биомасса дәнді-дақылдар, техникалық, майлы дақылдарды, өсімдік шаруашылығының, мал шаруашылығының, балық өнеркәсібінің қалдықтары, өнеркәсіп және адам тіршілігінің органикалық қалдықтары болуы мүмкін. Қол жетімді шикізаттың мұндай алуан түрлілігі отын (биодизель, биоэтанол), электр энергиясы мен жылу (биогазды жағу есебінен) және басқа да материалдарды пайдалануға мүмкіндік береді.

Ауылшаруашылық өндірісінің қалдықтарын өңдеудің әлеуеті Қазақстанда жылына 35 млрд. кВт. сағ және 44 Гкал. жылу энергиясы болып бағаланады.

Соңғы жылдары биогазды өндіру үрдісіне қызығушылық елеулі өсті – бұл жоспарланған және салынып жатқан биогаздық қондырғылар санының өсуімен ғана байқалмайды, фермерлер, коммуналдық шаруашылықтар, кәсіпорындар, саясатшылар және жеке шаруашылықтардың едәуір бөлігінің қызығушылығын туғызуда, олар осы сектордың дамуын мұқият байқауда. Энергетика саласы биогаздық қондырғылардың салынуына байланысты өндірісті орталықсыздандыруға бұрынғыдай алаңдаушылықпен қарамайды. Тамақ өнеркәсібі, гастрономия, үлкен мейрамханалар, қоғамдық тамақтандыру мекемелері мен тамақ қалдықтарын өңдеу жөніндегі кәсіпорындар үшін биогазды өндіру технологиясы органикалық қалдықтар мен азық-түлік қалдықтарын биогаздық қондырғыларда ауылшаруашылығына пайдалы, арзан кәдеге жаратуға мүмкіндік береді.

Бұл технологияның қоршаған ортаға пайдалы екеніне көз жеткізген адамдар өз жақтаушыларын табуда.

Биогазды қолда бар қалдықтар ағындыларынан жеңіл өндіруге болады, мысалы целлюлоза-қағаз өнеркәсібінің, қант өнеркәсібінің қалдықтарынан, кәрізден, мал шаруашылығы қалдықтарынан және т.б. Мұндай әртүрлі ағындылар бір массаға сұйылтылып, ашу процесін өтуі тиіс, соның нәтижесінде метан газы пайда болады. Мұны қазіргі тазалағыш ғимараттарды биогаз қондырғыларына қайта құру жолымен жасауға болады. Биогаз қондырғысымен барлық метан газы бөлінгеннен кейін қалдықтардың қалдығы бастапқы биомассадан гөрі өте қолайлы тыңайтқыштар болуы мүмкін.

Биогазды өндірудің балама әдісі – қоқысты өңдеудің замануи жүйелерін пайдалану, мысалы, механикалық, биологиялық өңдеу. Мұндай жүйелер өңдеуге жарамды тұрмыстық қалдықтар элементтерін қалпына келтіруде және анаэробтық қазандықтарда микробөлшектермен ыдырылататын субстанцияларды өңдейді[4].

Жаңаланатын табиғи газ – бұл биогаз, оның сапасы табиғи газдың деңгейіне дейін көтерілген. Оның сапасын мұндай деңгейге дейін көтеру, газды қолданылып жүрген газкөлік жүйесі арқылы жаппай нарыққа қоюға мүмкіндік береді.

Биогаз – бұл метан мен көмірқышқыл газының қоспасы, арнайы реакторларда – мэтантектерде пайда болады, ол метанның барынша бөлінуін қамтамасыз ету үшін осылайша басқарылады және құрастырылған. Биогазды жағу кезінде алынатын энергия бастапқы материалдағы 60-тан 90 %-ға дейін жетеді. Алайда биогазды құрамында 95 % суы бар сұйық массадан алады, мұны іс жүзінде анықтау қиындау.

Басқа – және өте маңызды нәрсе – биомассаны өңдеу үрдісінің құндылығы мынада, оның қалдықтарында бастапқы материалға қарағанда, ауруға шалдықтыратын микроорганизмдер аздау.

Биогазды әртүрлі кең құлашты қондырғыларда алуға болады, әсіресе, агроөнеркәсіп кешендерінде тиімді, онда толық экологиялық цикл мүмкіндігі бар. Биогазды жарықтандыру, жылыту, тамақты әзірлеу, тетіктерді, көлікті, электр генераторларын іске қосу үшін пайдалануға болады.

Осылай қалыптасқан жағдайда энергияны үнемдеу мәселесіне қаражат бөлу жаңа энергетика көздерін салумен бара-бар болар еді, себебі энергияны үнемдеудің өзі пайдалану тұрғысынан қарағанда жаңа энергия көзін ашумен бірдей. Қазақстанда энергия үнемдеу әлеуеті 30–35 пайызды ғана құрайды. Қоғамымыздың барлық салаларында энергия үнемдеу саясатын дұрыс жүргізу жедел қолданысқа енгізілетін сапалы заңның бекітілуін және тұтас іс-шаралар кешенін орындауды қажет етеді [4].

1.2 Қазақстандағы биоэнергетика әлеуеті

Қазақстанда орман 10 млн. га-дан аса алқапты алуда, бұл елдің жалпы аумағының 4 % құрайды, соның ішінде 4700 мың га-да сексеуіл өседі. 1990 жылы елімізде ағаш дайындау көлемі жылына шамамен 3 млн. м3 құрады. Ағаш өңдеу кәсіпорындарында ағаш кесетін жер мен ағаш өңдеуде ағаш сүрегі қалдықтарының көлемі, сондай-ақ, отын ретінде пайдаланылатын ағаш сүрегі 1,3 млн. м3 немесе 1 млн. тонна құрады. Сөйтіп, ағаш қалдықтарының энергетикалық әлеуеті 200 мыңнан аса м.э.т. құрайды.

Дәнді-дақылдар сабаны Қазақстан Республикасында ең маңызды жаңаланатын энергетикалық ресурс болып табылады. 1990 жылы сабанды шығару 37 млн. тонна құрады. Осы көлемнің 20 пайызы энергетикалық мақсатта пайдаланылатынын ескерсек, онда энергия өндірімі 87 ГВт аса құрайды.

Энергетикалық мақсаттар үшін биомассаны пайдалану жөніндегі болашақ жобалар сабанмен байланысты. Солтүстік Қазақстанда биоэтанолды өндіру талқылау сатысында. Технология бидайды пайдаланады (Agri Market, 2006).

Қазақстанның биомасса қорлары

Өзге әлеуеттік бағыт биогазды пайдалану болып табылады, ол фермалар мен құс фабрикаларының қалдықтарынан  ауылшаруашылық кәсіпорындарында өзіндік қажеттілік үшін өндіріледі. Қазақстанда  едәуір  мал басы мен құс бар. Қара мал қалдықтарынан метанды өндіру әлеуеті 85 мың тоннадан аса  немесе 52 мыңнан аса м.э.т. құрайды.

Коммуналдық шарушылықтың ақаба суларын өңдеуден метанды өндіру әлеуеті шамамен 3 мың тонна немесе 1 800 м.э.т. құрайды.

Биоэнергетика саласы. Биоэнергетика, биологиялық энергетика-тірі организмдердегі энергияның бір түрден екінші түрге айналу заңдылықтарының молекулалық негіздерін және механизмін зерттейтін ғылым. Биоэнергетика биологиялық тіршілік құбылыстарын энергетиклық тұрғыдан талдайды, бұл үшін физика және химия ғылымдар әдістерін пайдаланады. Биоэнергетиканың зерттеулері, негізінен, термодинамика заңдылықтарына сүйенгенмен, Биоэнергетика мен анорганикалық заттардың энергетикасы арасында айырмашылық бар. Клеткада болатын процесстер біркелкі температурада, көлемде және қысым жағдайында өтеді, сондықтан да организмдегі жылу бірден айналысқа түспейді. Эволюциялық даму нәтижесінде организмдерде бос энергияны жылуға айналдырмай, бір түрден екінші түрге тікелей айналдыру қасиеті пайда болды. Энергияның аздаған бөлігі құрамында фосфор қышқылының қалдықтары бар макроэргикалық қосылыстардың (фотосинтез, хемосинтез және биология тотығу нәтижесінде пайда болатын тірі организмдерде энергияға бай органиклық қосылыстар) химия энергиясына айналады; ал химикалық энергия тұрақты температура жағдайында биологиялық синтезге пайдаланылады. Аталған қосылыстардың ішіндегі ең маңыздысы — аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ). Ол синтезделгенде (АТФ + Н2О - АДФ + фосфат) қоршаған ортаның биоэнергиясы F шамасына кемиді. Бұл клетка жағдайында F = 50 кДж/моль немесе 1200 кал/моль, яғни басқа көптеген гидролиздеу реакцияларында босайтын энергия мөлшерінен анағұрлым артық. Осындай артық энергия босатып, ыдырайтын байланысты макроэргикалық байланыс деп атайды[6]. Ерекше жағдайларда клетка энергиясына АТФ-тен басқа да макроэргикалық фосфорлы қосылыстар — гуанин-, цитозин-, уридин-, тимидин үш фосфаттар немесе креатинфосфаттар қатысады. Биосферадағы тіршілік үшін қажетті энергияның негізгі және бірден-бір қайнар көзі — Күн сәулесі. Оның 1- 2%-ін жасыл өсімдіктер мен құрамында пигменті бар бактериялар пайдаланып, органикалық заттарды синтездейді, яғни Күн сәулесінің электрмагниттік энергиясы химияның энергияға айналып, органиклық заттардың құрамында болады; қара Фотосинтез. Ауылшаруашылық өндірісінің қалдықтарын өңдеудің әлеуеті Қазақстанда жылына 35 млрд. кВт. сағ және 44 Гкал. жылу энергиясы болып бағаланады.

Соңғы жылдары биогазды өндіру үрдісіне қызығушылық елеулі өсті – бұл жоспарланған және салынып жатқан биогаздық қондырғылар санының өсуімен ғана байқалмайды, фермерлер, коммуналдық шаруашылықтар, кәсіпорындар, саясатшылар және жеке шаруашылықтардың едәуір бөлігінің қызығушылығын туғызуда, олар осы сектордың дамуын мұқият байқауда. Энергетика саласы биогаздық қондырғылардың салынуына байланысты өндірісті орталықсыздандыруға бұрынғыдай алаңдаушылықпен қарамайды. Тамақ өнеркәсібі, гастрономия, үлкен мейрамханалар, қоғамдық тамақтандыру мекемелері мен тамақ қалдықтарын өңдеу жөніндегі кәсіпорындар үшін биогазды өндіру технологиясы органикалық қалдықтар мен азық-түлік қалдықтарын биогаздық қондырғыларда ауылшаруашылығына пайдалы, арзан кәдеге жаратуға мүмкіндік береді[5].

1.3 Алматы қаласындағы биоэнергетика станциясы

Бұл технологияның қоршаған ортаға пайдалы екеніне көз жеткізген адамдар өз жақтаушыларын табуда. Биогазды қолда бар қалдықтар ағындыларынан жеңіл өндіруге болады, мысалы целлюлоза-қағаз өнеркәсібінің, қант өнеркәсібінің қалдықтарынан, кәрізден, мал шаруашылығы қалдықтарынан және т.б. Мұндай әртүрлі ағындылар бір массаға сұйылтылып, ашу процесін өтуі тиіс, соның нәтижесінде метан газы пайда болады. Мұны қазіргі тазалағыш ғимараттарды биогаз қондырғыларына қайта құру жолымен жасауға болады. Биогаз қондырғысымен барлық метан газы бөлінгеннен кейін қалдықтардың қалдығы бастапқы биомассадан гөрі өте қолайлы тыңайтқыштар болуы мүмкін. Биогазды өндірудің балама әдісі – қоқысты өңдеудің замануи жүйелерін пайдалану, мысалы, механикалық, биологиялық өңдеу. Мұндай жүйелер өңдеуге жарамды тұрмыстық қалдықтар элементтерін қалпына келтіруде және анаэробтық қазандықтарда микробөлшектермен ыдырылататын субстанцияларды өңдейді. Жаңаланатын табиғи газ – бұл биогаз, оның сапасы табиғи газдың деңгейіне дейін көтерілген. Оның сапасын мұндай деңгейге дейін көтеру, газды қолданылып жүрген газкөлік жүйесі арқылы жаппай нарыққа қоюға мүмкіндік береді. Биогаз – бұл метан мен көмірқышқыл газының қоспасы, арнайы реакторларда – мэтантектерде пайда болады, ол метанның барынша бөлінуін қамтамасыз ету үшін осылайша басқарылады және құрастырылған. Биогазды жағу кезінде алынатын энергия бастапқы материалдағы 60-тан 90 %-ға дейін жетеді. Алайда биогазды құрамында 95 % суы бар сұйық массадан алады, мұны іс жүзінде анықтау қиындау.[7]

Басқа – және өте маңызды нәрсе – биомассаны өңдеу үрдісінің құндылығы мынада, оның қалдықтарында бастапқы материалға қарағанда, ауруға шалдықтыратын микроорганизмдер аздау. Биогазды әртүрлі кең құлашты қондырғыларда алуға болады, әсіресе, агроөнеркәсіп кешендерінде тиімді, онда толық экологиялық цикл мүмкіндігі бар. Биогазды жарықтандыру, жылыту, тамақты әзірлеу, тетіктерді, көлікті, электр генераторларын іске қосу үшін пайдалануға болады.

2 БАЛАМАЛЫ ЖӘНЕ ЖАҢҒЫРТПАЛЫ ЭНЕРГИЯ КӨЗДЕРІ

2.1 Жаңғыртпалы энергия көздері

Жаңғыртылатын энергия көздерінің әлеуеті. Күні кешеге дейін бірқатар себептерге байланысты, ең алдымен, дәстүрлі энергетикалық шикізаттың орасан зор қорына байланысты Ресейдің энергетикалық саясатындағы жаңартылатын энергия көздерін пайдалануды дамыту мәселелеріне аз көңіл бөлінді. Соңғы жылдары жағдай елеулі өзгере бастады. Ең жақсы экология үшін күрес қажеттілігі, адамдар өмірінің сапасын арттырудың жаңа мүмкіндіктері, прогресшіл технологиялардың әлемдік дамуына қатысу, экономикалық дамудың энергия тиімділігін арттыруға талпыныс, халықаралық ынтымақтастық логикасы – осы және басқа да түсініктер жасыл энергетиканы құруға, төменкөміртекті экономикаға беталыс бойынша ұлттық күшті жандандыруға ықпал етті.

Ресей Федерациясында жаңартылатын энергия көздерінің қолжетімді техникалық қорларының көлемі шартты отынның 24 млрд. тоннасын құрайды. Жаңартылатын көздерді пайдаланумен Ресейде өндірілетін электр энергия үлесі 2008 жылы қуаттылығы 25МВт-дан жоғары ГЭС-ті есепке алмағанда, шамамен 1% құрады, ал соңғысын есепке алғанда –17% құрады. ЖЭК базасы негізінде алынған жылу энергетикасы өндірісінің үлес салмағы шамамен 3% немесе 2000 млн. Гкал шамасында.

Ресейде дағдарысқа дейін бірнеше жыл бұрын ЖЭК дамуының нормативтік-құқықтық базасы жылдам құрыла бастады. 2007 ж. аяғында «Электрэнергетика туралы» Федералдық Заңға түзетулер енгізілгеннен кейін, ЖЭК дамуының шеңберлік негізін салған, бірқатар нақты құжаттар қабылданды, мысалы, ЖЭК пайдалану негізінде жұмыс істейтін генерациялайтын объектінің біліктілік ережесін бекіткен Ресей Федерациясы Үкіметінің Қаулысы.

Заңнама базасын жетілдіру шеңберінде мотор отынының балама түрлері өндірісін дамытуды қолдау жөніндегі шараларды қарастыратын «Мотор отынының балама түрлерін пайдалану туралы» Федералдық Заң жобасы әзірленді және Мемлекеттік Думаға енгізілді. «Жылумен жабдықтау туралы» Федералдық Заңның әзірленіп жатқан жобасы шеңберінде жылумен жабдықтау саласында ЖЭК дамыту жөнінде шаралар қарастырылуда.

ВИЭ-ні пайдаланудың нормативтік базасын жетілдіру үшін қарастырылады:

мақсатты көрсеткіштер жүйесін жетілдіру және мемлекеттік статистикалық есепті жетілдіруді қамтамасыз ету;

ЖЭК-ті пайдалану негізінде электр энергетикасының генерацияланатын объектілерін орналастырудың сызбасын әзірлеу және әрдайым нақтылау;

ЖЭК-ні пайдаланатын, жұмыс істейтін генерацияланған объектілерді қайта құру және жаңасын салу үшін бюджеттен тыс инвестицияларды тарту бойынша шараларды әзірлеу мен жүзеге асыруды қамтамасыз ету, заңмен белгіленген шараларды (ФЗ-35) қоса – ЖЭК негізінде білікті генерацияланған объектілерді электр желілеріне технологиялық қосу құнының орнын толтыру тәртібімен субсидия беру;

ЖЭК-ті пайдалану негізінде электр энергетикасы саласында энергетикалық сервис нарығында жұмыс істейтін шаңын кәсіпорындарды дамытуға жәрдемдесу бойынша шаралар кешенін әзірлеу.

ЖЭК-ті және органикалық отынның қазба түрлерін пайдалану негізінде электрэнергиясын өндірушілер үшін бәсекелестік жағдайды түзету мақсатында қарастырылады:

ЖЭК пайдалану негізінде өндірілген электрэнергияның бағасын белгілеу үшін электрэнергияның көтерме нарығындағы тепе-теңдік бағасына қосылатын үстеменің көлемі мен әрекет ету мерзімін әрдайым нақтылап, белгілеу;

ЖЭК-ті пайдалану негізінде шығарылған электрэнергияны сатып алушылармен сатып алу міндеттерін белгілеу;

ЖЭК-ті пайдалану негізінде электргенерациялайтын объектілерді салу және пайдалану үшін табиғи ресурстарды пайдаланудың құқықтық режимін жетілдіру бойынша шараларды іске асыру;

Жаңартылатын энергетиканы қосымша қолдау тетіктерін пайдалану;

ЖЭК қолдау шараларын енгізу бойынша нормативтік-құқықтық құжаттар кешенін әзірлеу, бірінші кезекте, үстемелер, электр энергияның көтерме және бөлшек нарығының жұмыс істеу механизмдері (көтерме нарықтың баға белдеулеріне біріктірілмеген өңірлерді қоса), сондай-ақ, олардың оқшауланған электр аймақтарында қолдану бойынша.

Жаңартылатын көздерді пайдалану арқылы электр энергиясын дамытудың инфрақұрылымдық қамтамасыз етілуін жетілдіру саласында қамтамасыз ету көзделеді:

жаңартылатын энергетиканы дамытудың ғылыми және технологиялық қызметінің тиімділігін арттыру;

отандық өнеркәсіп әлеуетін ұтымды пайдалану;

қолжетімді ақпараттық ортаны құру және дамыту;

генерацияланатын объектілерді жобалау, салу және пайдалану жөнінде нормативтік-техникалық және әдістемелік құжаттама жүйесін әзірлеу;

электрэнергиясын тұтынушыларды ынталандыружүйесін құруға жәрдемдесу.

Белгіленген шараларды жүзеге асыру үшін Ресей Федерациясы Үкіметі деңгейінде 2009 ж. бірқатар нормативтік-құқықтық актілерді дайындау мен қабылдау қарастырылды.

Ресей Федерациясы Президентінің «Ресей экономикасының энергетикалық және экологиялық тиімділігін арттыру жөніндегі кейбір шаралар туралы» Жарлығы принципті маңызды құжат болды, ол ЖЭК-ні және экологиялық таза технологияларды пайдалану саласында пилоттық жобаларды жүзеге асыруда бюджеттік қаражат бөлуді қарастырады.

РФ Үкіметінің Өкімі (2009 ж. қаңтар) 2020 жылға дейінгі кезеңге жаңартылатын энергия көздерін пайдалану негізінде электр энергетикасын дамыту саласында негізгі бағыттарды және электрэнергетикасы саласында ЖЭК-ні пайдаланудың мақсатты көрсеткіштерін белгіледі.

Бұл көрсеткіштер ЖЭК пайдалану үлесін ұлғайтуды қарастырады (қуаттылығы 25 мВт аса ГЭС-тен басқа), 2008 жылы 0,9 % бастап, 2010 жылы 1,5% дейін, 2015 ж. – 2,5% дейін және 2020 жылы 4,5 % дейін, бұл 2020 жылы ВИЭ-ні пайдалану арқылы шамамен 80 млрд. кВтсағ. электрэнергияны өндіруді құрайды, қазіргі уақытта 8,5 млрд. кВтсағ. 2020 жылға электрэнергия өндірісінде жаңартылатын көздер үлесін, ірі ГЭС-ті есептемегенде, 4,5%-ке және соңғыларын есепке алғанда 19-20% -ға ұлғайту жоспарлануда.

Болжау бағаларына сәйкес, генерацияланатын құрылымдар қуаты 2020 жылға дейін келесідей өзгереді:

гидроэлектрстанциялары 47 млн.кВт-тан (20,6%) 57-59 млн.кВт-қа дейін (18,3-19,7%), атом электрстанциялары 24 млн.кВт-тан (10,5%) 35-41 млн.кВт-қа дейін (12,1-12,9%), ЖЭК-электрстанциялары (ірі ГЭС-терді есептемегенде) – с 2,2 млн. кВт-тан 25,3 млн. кВт-қа дейін;

ЖЭС-те отынды тұтыну құрылымында көмір үлесінің 26,2%-дан 30-35% дейін қарқынды өсуінде газ үлесі 2008 ж. 69%-дан 2020 ж. 61-66% дейін төмендейді. Бұл ретте, газды тұтынудың абсолютті көлемі шамамен 10%, ал көмір – 1,35 – 1,75 есе ұлғаяды.

Қуаттылығы 25 МВт ГЭС-те электрэнергиясының өсуі 2010 жылы 168 млрд кВт сағ-тан 2020 жылы 284 млрд. кВт∙сағ.дейін құрайды. ВИЭ-ні пайдалану негізінде жылу энергиясын өндіру 2010 жылғы 63 млн. Гкал-дан 2020 жылы 121 млн. Гкал-ға дейін өседі[4].

2.2 Қазақтанның Федералдық мақсатты бағдарламалар және халықаралық ынтымақтастық

Федералдық «2007-2011 жылдарға арналған ұлттық технологиялық база» және «2007-2012 жылдарға арналған Ресейдің ғылыми-технологиялық кешенін дамытудың басымды бағыттары бойынша зерттеулер мен әзірлеулер» мақсатты бағдарламалары шеңберінде жоғары тиімді, ресурстарды үнемдейтін технологиялар мен энергияның жаңа түрлерін әзірлеу мен енгізуге бағытталған жұмыстарды бірлесіп қаржыландыруға бизнестің қатысуыжүзеге асырылады; 10 млрд. рубльдан аса қаржыландыру көлемімен бюджеттен тыс қаражатты тарту негізінде аталған технологияларды коммерциалау жөнінде 18 жоба жүзеге асырылуда.

Ресей инновациялық технологиялар саласында халықаралық ынтымақтастыққа белсенді қатысады. Халықаралық энергетикалық агенттік (ХЭА), жоғары кернеулі үлкен энергетикалық жүйелер жөніндегі Халықаралық кеңес (CIGRE), сутегі экономикасы жөніндегі Халықаралық серіктестік (IPHE), метанның дәстүрлі емес ресурстарын коммерциялық пайдалану жөніндегі Халықаралық серіктестік («Метан – нарыққа» серіктестігі) (М2М), көміртегі секвестрі жөніндегі Халықаралық форум (CSLF), биоэнергетика бойынша жаһандық серіктестік (GBEP) қызметіне ресей ұйымдарының қатысуы және серіктес елдер-мүшелер өкілдерімен өзара әрекеттесу және қайталама ресурстар мен қалдықтарды (3R: Reduce, Reuse, Recycle) кешенді пайдалану жөніндегі бастаманың жүзеге асырылуы қамтамасыз етіледі. «Россия-АСЕАН» диалогтық серіктестіктің Қаржы қоры шеңберінде жаңартылатын энергия көздерін пайдалану саласында ынтымақтастық дамуда. Ресейдің жаңартылатын энергетика (IRENA) жөніндегі Халықаралық агенттікке қосылуы туралы мәселе қарастырылуда.

Жаһандық экологиялық қор (ГЭФ)/ «Жаңартылатын энергия көздерін дамытудың Ресей бағдарламасы» (РПРВИЭ) жобасын жүзеге асырудың дайындық сатысы аяқталды, оны қаржыландыру паритеттік түрде Ресей тарапынан және ГЭФ-пен жүзеге асырылады. «Жаңартылатын энергия көздері және шағын қуатты ГЭС-ті қайта құру» TACIS жобасы аяқталуда. БҰҰ ЕЭК «Ресей Федерациясы мен ТМД елдерінде ЖЭК-тің энергетикалық секторын әзірлеу» жобасын және басқа да бірқатар жобаларды жүзеге асырудың дайындық сатысы басталды.

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[7].

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 ккал/м3 жылу беруге қабілетті газ аламыз.

2.3 Жел энергиясын дамыту мәселесі

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[8].

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 кг/м3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп энергия береді.

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.

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 кг/м³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай).

Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:

Еĸ=ρυ³/2

υ-желдің жылдамдығы,

ρ-ауаның тығыздығы

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

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.

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.

2.4 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.

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.

Желқондырғылардың негізгі бөліктері

Желқондырғылары мынандай негізгі бөліктерден тұрады:

қалақшалардан,

ротордан,

трансмиссия (двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге арналған механизмдер жиыны),

генератордан,

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. тормоздық жүйе, транмиссия генератор. 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 м/с жел жылдамдығы кезінде 500 кВт энергия өндірсе, 600 кВт-тың қондырғы бір жылда жел жылдамдығы 4,5 м/с 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.

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.

Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір ұсыныстар.

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.

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.

Күн – энергияның аса қуатты көзі.

Күннің ғаламшараралық кеңістікке шығаратын бүкіл энергиясының Жер атмосферасы шекарасына жуықтап алғанда екі миллиардтан бір бөлігі жетеді. Жер бетіне түсетін Күн энергиясының үштен біріне жуығы шағылысып ғалам- шараралық кеңістікке тарайды. Күн – энергияның аса қуатты көзі, оның энергиясы электромагниттік толқындар спектрінің барлық бөлігінде – рентген және ультракүлгін сәулелерден бастап радиотолқындарға шейін ұдайы сәуле шығарып, таратып тұрады. Бұл сәулелер Күн жүйесіндегі барлық денелерге күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталардың атмосферасына әсер етеді, жердегі тіршілікке қажетті жарық пен жылу береді. Күннің орташа темпе- ратурасы 8•106 К-ге жақын, ал Күн бетінде 6000 К-ге тең. Неғұрлым дәл есеп- теулер Күн центріндегі температура 15 млн Кельвинге жететінін көрсетті. Оның ядросының түйреуіштің басындай бір түйірін Жер бетіне орналастырар болсақ, бұл «шағын пешке» 140 шақырымнан артық жақындай алмаған болар едік! Күн әр секунд сайын жүздеген миллион ядролық бомбаның жарылысына тең энергия бөліп шығарады. Күннің ірі болғаны соншалық, оның ішіне біздің Жеріміз сияқты 1 300 000 планета сиып кете алады. Күннің бір килограмм затының бір секундта шығаратын энергиясы, бір қарағанда 2•10-4 Вт/кг – ға тең, бұл шама көп емес, ол шамамен бір килограмм шіріген жапырақтардан шыққан жылу мөлшеріне тең. Бірақ жапырақта жинақталған химиялық энергия осылай- ша энергия бөлгенде, бір жылға әзер жетеді.

Қазіргі мәліметтерге қарағанда Күн 5 млрд жыл шамасында өмір сүрді, бұл уақыт оның жарықтығы пәлендей өзгерген жоқ, Күн затының ішкі энергиясын-дағы қор әлі миллиардтаған жылдарға жетуге тиіс. Күннің жарқырауын 4•102Вт деп және жарқырау өмірінің ұзақтығын t=5•109 жыл = 1,5•1017 с екенін біле отырып, Күннің осы уақыт аралығындағы энергиясын жеңіл табуға болады[13].

4•1026 Вт •1,5•1017с = 6•1043Дж.

Осы энергияны Күн массасына бөлу арқылы бұл уақыт ішінде оның Күн затының әрбір килограмының 3•1013 Дж энергия бөлгенін табамыз. Ең калория- лы химиялық жанармай- бензиннің жанғандағы салыстырмалы жылуы 4,6•107 Дж/кг-ға тең, 1 кг Күн заты бөлген ішкі энергиядан едәуір аз. Күн жарық шығаруын демеп ұстап тұрған жалғыз тиімді энергия көзі – сутегі ядроларынан гелий атомдарының ядролары пайда болғанда (синтезделгенде) бөлінетін термоядролық энергия. Есептеулер массасы 1кг сутегінен термоядролық реакция синтезі кезінде массасы 0,99 кг гелий түзілетінін және 9•1014 Дж-ға жуық энергия бөлетінін көрсетті. Егер осы шаманы Күннің 5 млрд жылдық ғұмырындағы әрбір килограмм сутегі бөлген энергиямен 3•1013 Дж салыстырсақ, ондағы қалған сутегі 150 млрд жылға жетуі тиіс болады. Бірақ синтез реакциялары оның барлық массасының шамамен оннан бір бөлігі болып табылатын Күн ядросында ғана жүретіндіктен ядролық отын қоры әлі 10 млрд жылға жетеді.

Қазіргі кезде Күн энергиясы халық шаруашылығында – гелиотехникалық құрылғылар (жылыжай, саяжай, суқайнатқыш, сужылытқыш, кептіргіш сияқты әр түрлі қондырғылар) өте жиі қолданылады. Ойыс айнаның фокусында жинал- ған Күн сәулесі ең берік деген металдарды балқытады. Күн электр бекеттерін жасау, үйлерді жылытуда Күн энергиясын қолдану т.с.с. жолында жұмыстар атқарылуда. Күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын шама өткізгіштерден құрастырылған Күн батареялары күнделікті өмірде қолданылу- да. Біздің заманымызда табиғи таза энергия қоры – Күн энергиясын пайдалану- дың негізгі екі бағыты бар: 1) күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету және 2) күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру. Осындай күн сәулесінің энергиясын пайдалануға негізделген гелио- техникалық қондырғылардың жұмыс істеу принциптерін қарастырайық, ол өте қарапайым, жеңіл де әрі түсінікті.

Жылулық – сәулелік қондырғылар.

Коллектор. Күн энергиясын ішкі энергияға айналдыруды қалай жүзеге асыруға болады? Бәрімізге белгілі күн сәулесі денеге өткенде жұтылады, кері жағдайда жұтылған энергия қоршаған ортаға сәулесін шығарады (сәулеленеді). Біздің жағдайымызда осы энергияны пайдалану мақсаты көзделіп отыр. Күн энергия- сын тұтынатын қарапайым қабылдағыштың, яғни жазық күн коллекторының жұмысы осы принципке негізделген. Жазық күн коллекторы жұқа пластинадан тұрады. Ол жылу өткізбейтін және жұтылу қабілеті жоғары материалдан жасалынады. Сәуле пластинаға түскенде температура 70°С-қа дейін өседі (жаз айларында). Жетілдірілген жаңа түрін селективті жұтылдырғыш деп атайды. Металл пластинаға жұқартып никель оксидін немесе мыс қабатын жалтыратып өңдеп қаптайды. Бұл кезде Е жұт/ Е шығ = 9, ал температурасы 154°С-қа шейін көтеріледі екен. Селективті жұтылдырғыштың кемшілігі шаң-тозаңға сезімтал, сондықтан көп қолдануға тиімсіз. Ал оның жұмысын жақсарту мақсатында оның сыртын шыны немесе таза пластмассамен қаптайды. Бұндай қабаттан жасаған коллектор күн сәулесін жақсы өткізіп қана қоймай, энергия шығынын азайтады екен, ал температурасы 194°С-қа шейін барады.

Жазық коллектордың мысалы ретінде Күн бассейнін алуға болады. Бассейн- нің резервуарының 50 м² ауданын сумен толтырып, бетін жұтылу қабілеті жоғары материалмен қаптаймыз. Осындай бассейнді әрі арзан және көп күн энергиясын тұтынатын жылуқабылдағыш ретінде пайдалануға болады.

Енді біз мектеп, фабрика, больница, үйлерді жылыту, ыстық сумен қамтамасыз ету мақсатында жұмыс істейтін жылулық сәулелік қондырғылар- дың конструкцияларымен таныстырайық.Айналып жүретін сужылытқыштың жұмыс істеу принципі суретке айқын бейнеленген.

Суық су жұтылдырғыштың ішкі беткі қабатынан өте отырып, күн сәулесінің әсерінен қызады. Су қоймасының жоғары жағынан ыстық су алынса, ал төменгі жағына суық су беріледі. Осындай сужылытқышты өз интернатымның жазғы демалыс лагерінің душына және асханаға (ыдыс жууға) орнатуға болады.

Мысалы, біз ыстық сумен қамтамасыз ететін мекемеге коммунальды шығын мөлшеріміз адам баласына шаққанда 3м³ ыстық су жұмсалады деп есеп береміз, 100 л суды қыздыру үшін күн коллекторы қамтитын аудан 2-3м² болу тиіс.

Жер шарының көптеген ендіктерінде тұщы судың жеткіліксіздігінен көптеген халықтар су тапшылығының азабын тартуда. Осы мақсатқа негіздел- ген теңіз суын тұщы суға айналдыратын аппараттың жұмыс істеу принципіне тоқталайық. Онша терең емес резервуарды (су қоймасын) теңіз суымен толтыр- амыз. Жылуқабылдағыш (коллекторды) көлбеу қоямыз, күн сәулесінің әсерінен судың температурасы күрт өсіп булану процесі жүреді. Төменгі жұқа қабаттан конденсацияланып тамшы болып су тұщыландыратын қабылдағышқа түседі .

Концентраторлар. Жинағыш линзаның фокусына күн сәулесін жинақтау арқылы қағазды жандыруға болатынын бәрімізге бала кезден белгілі, ал линзадан жасалатын гелиоконцентраторлар өндірісте қолданбайды, себебі линза дайындау техноло- гиясы қиын және салмағы ауыр болып келеді. Қазіргі кезде ойыс сфералы айна қолданады, егерде күн сәулесін ойыс айнаның фокусына бағыттасақ, күшті сәулелер ағынын туғызады. Ойыс сфералы айна гелиоконцентратордың негізі деп атайды. Егерде айнаның фокусына суды қоятын болсақ жылығанын байқай- мыз. Концентраторлардың айнасын шыныдан немесе жылтыратып өңдеп қаптаған алюминийден жасайды.Тиімділігі жоғары күн сәулелі концентратор- лардың формаларына қарап мына түрлерге топтауға болады:

1. Цилиндрлі параболоид.

2. Айналмалы параболоид.

3. Жазық-сызықты Френель линзасы

Күн энергиясын механикалық қозғалысқа түрлендіруге болады. Ол үшін диаметрі 1,5м параболалық айнаның фокусына Стирлинг циклі бойынша жұмыс істейтін динамикалық түрлендіргішті орналастырамыз. Ол тез арада 1кВт қуат алып, 20м тереңдіктен 2м3 суды көтереді екен. Қазіргі кезде күн сәулесін пайдалану арқылы кептіргіш аспаптардың, түрлі қыздырғыштың конструкциялары жасалынған. Көкөніс-жемістерді, дәнді-дақыл өнімдерді, мақта, табак, кірпіштерді осындай аспаптардың көмегімен кептіруге болады. Мысалы, Ташкент қаласында диаметрі 2,05м сфералық айнасы бар концентратор автоматты жүйемен қамтылған. Осы аспаптың көмегімен металл және керамика бұйымдарын балқыту, дәнекерлеуге болады. Гелиоконцентраторлар ғарышкемелердің температурасын арттыру мақсатында және ғарышкеме планетаның көлеңкесінде қалған мезетте қажетті энергия шығынын толтырады. Бұл қондырғы біріккен концентратор қабылдағыш пен жылу аккумуляторынан тұрады. Жұмыс істеу принципіне тоқталсақ, айнадан шағылған күн сәулесінің ағынын қабылдағышқа бағыттайды. Ішкі энергиясы артып, жылу аккумуля- торына түседі, фототүрлендіргіш электр энергиясына айналдырып тұтынушыға жеткізіледі.

Күн батареялары (фотоэлементтер). Электр қозғаушы күшін туғызатын және жарық шығару энергиясын электр тогының энергиясына тікелей түрлендіретін жартылай өткізгішті фотоэлемент- тердің конструкцияларына қысқаша тоқталайық.

Ішкі фотоэффект – сәулеленудің әсерінен жартылай өткізгіштегі еркін зарядтар (электрондар мен кемтіктердің) концентрациясының арту құбылысы. Жарықтандырған кезде атомнан үзіліп шыққан еркін электрондар мен кемтік- тер пайда болуының салдарынан электр өткізгіштік артады. Жартылай өткізгіштердің арасында ЭҚК-не тең потенциал айырымы пайда болады. Мұндай фотоэлементтер ток көздері (күн батареялары) ретінде қолданылады. Күн батареялары кремнийден жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен кейін екінші орындағы ең көп таралған элементтердің бірі болып табылады[14].

Фотоэлектрлік станциядағы 30 жылғы 1 кг кремний өндіретін энергия, жылу электр станциясындағы 75 тонна мұнай жұмсап өндіретін энергиямен пара-пар. 1 кг кремний күн элементінде 30 жылда 300 Мвт сағ электр энергиясын өндіреді. Күн батареяларының отыны тегін күн сәулесі болып табылады. Ал ерекшеліктерін атасақ, бұл қолданылу мерзімнің ұзақтылығы (30 жыл, болашақта 50-100 жылға жеткізбек) олар жөндеуді қажет етпейді, себебі оның механакалық детальдары қозғалмайды, экологиялық таза , жұмыс істеу барысында шуы да естілмейді. Кремнийден жасалған диодтың ерекшелігін ескерсек, оның жоғары шекті температурасы 1500С (ал германий үшін 700С), ал кері ауысудағы токтың шамасы германиймен салыстырғанда 1000 есе кем.

Қуаты 2-3 кВт-тан тұратын кремнийлі фототүрлендіргіш гелиоқондырғыны үйдің төбесіне құрастырып орнықтырады, ол 20-30м2 ауданды қамтиды, ал жылына 2000 кВт-сағат энергия береді. Бұл бізге күнделікті тұрмысқа қажетті энергия шығынын өтеумен қатар, электромобильдердің аккумуляторын зарядтауға болатынын дәлелдеуде. Мысалы, озық елдің қатарындағы Швецария елінде қуаты 1-1000 кВт дейін 2600 кремнийлі фототүрлендіргіш гелиоқондыр- ғылары мен күн коллекторлары орнатылған.

Жаз маусымындағы күн энергиясына өндірілген мөлшерден тыс артық энергия жалпы тұтынушыдағы электр жүйелеріне беріледі. Ал қысты күндері, әсіресе түн сағаттарында энергия тегін гелиоқондырғының иесіне қайтарылады. Бірқатар елдердің күн энергиясын пайдаланудағы тәжірбиелері, бір елдің бүкіл тұрғын үйлерінің электр мұқтаждықтарын қамтамасыз ететінін дәлелдеді[18].

Фототүрлендіргіштердің ПӘК-і қатты қызған кезде төмендейді, ондай кездерде қондырғының панельдерінің астына вентилляциялық құбырлар орнатады, ыстық ауаны айдау үшін. Қыздырылған ауа коллекторлық аспаптың жылутасығышының ролін атқарады.

Жалпы биогаз жайлы мәліметтер. Жалпы биогазға сипаттама берсек, биогаз өндіру бір жарым ғасыр бұрын туды. 1808 жылы Г. Дэйви ең алғаш сиыр тезегінен метан бөліп шығарды. Ең алғаш биогаз өндіретін қондырғы 1897 жылы Бомбей қаласында жасалды. Бірақ биогаздың бере алатын мүмкіншіліктеріне қарамастан, оны пайдалануда кейінгі кездерге дейін кең қолданыс таппады. Себебі мұнай мен табиғи газдың беретін өнімі ол кезде жеткілікті, әрі шексіз болып көрінді. Биоқалдыққа байланысты мәселелер экологиялық проблемалар туындаған соң, кейіннен ғана маңызды сипат ала бастады.

Биогазға жалпы энергетикалық баға берсек, кейбір көрсеткіштерге сенсек, биогаздың дүние жүзі бойынша потенциалдық қоры тек ауыл шаруашылығының биоқалдығынан тұрады деп санағанның өзінде ол бізге жылына 1- 1,3 млрд. тонна жанғыш шикізат береді екен. Биогаз дүние жүзінің энергоресурстарының оннан бірін құрайды.

Биогаз алу технологиясы өте қарапайым, оны алудың технологиясы станцияларда аэрацияны қолданудан еш айырмашылығы жоқ. Осындай қарапайым процесс нәтижесінде біз 500 ккал/м3 жылу беруге қабілетті газ аламыз. Биогазды үй радиаторларын жылытуға, дән кептіруге, машиналар мен тракторлардың жану отыны ретінде, стационарлық іштей жану двигательдері үшін, генераторлардың роторларын қозғалтатын энергия көзі ретінде пайдалануға болады. Құрамы жағынан биогаздың табиғи газдан айырмашылығы ( газды баллонды машиналарға қолданатын ) аз. Биогаз айналымының қалдығын жанғыш өнім ретінде пайдалану, сол сияқты оның егін шаруашылығында минералды тыңайтқыштар ретінде тигізетін көмегі көп ақ. Оның құрамында егіннің өсуіне ықпал ете алатын кальций ( Са ), азот ( N), калий (К) бар, біраз минералды микроэлементтер де бар[15].

Осыдан шамамен он-он бес жыл бұрын Еуропада нағыз биогаздық төңкеріліс басталды. Осы жылдары биогаздық қондырғылар Индия, Бангладеш, Пакистан, Таиланд, Жаңа Зеландия мемлекеттердің қолдануына ене бастады.

Филиппинде өзінің биогазымен өзін толығымен қанағаттандыратын он жеті мың шошқа комплексі салынды. Бангладештің эксперттерінің айтуынша 3-4 ірі қарадан келетін қалдықтың биогазы орташа үлкенді жанұяның энергетикалық сұранысын толық қанағаттандыра алады. Ауылды жерлерде мұнай, көмір, газ т.б. энергия қорлары жетіспейді. Мысалы, Индияның кейбір аудандарында отбасының әрбір мүшесі өзінің бір апталық энергетикалық сұранысын қанағаттандыру үшін екі күн бойы отын жинауға тиіс екен. Осындай тапшылықтарға байланысты Индияда жылына 5-6 мың биогаз қондырғылары орнатылады, кейде биогазды дизельді отын ретінде де пайдаланады екен.

Биогаздық кондырғының пайдалану бір кездері тек бай және дамыған мемлекеттерде ғана пайдасын тигізеді деген аксиома қалыптасты. Осы заманғы

талаптарға сай, экономикалық энергия ресурстарының қоры тапшылықтарына байланысты биогазды пайдалану кез келген мемлекетке және қоғамға пайда берері сөзсіз.

Сонау ерте заманнан егін шаруашылығына шексіз қорек саналған бұл қалдықтар бүгін қоршаған ортаға жағымсыз зиянын тигізуде. Биоқалдықтар құнарлы жердің структурасын , эрозиясын бұзуда, жаңбыр суымен шайылып, бұлар жер асты және жер үсті суларына үлкен зардабын тигізеді. Осының әсерінен эпидемиялық аурулар туындайды. Ал сондай-ақ сұйық биоқалдықтың әсері ауаға тарап, әр түрлі жағымсыз иісін беріп, ауаны ластап, жергілікті тұрғын халықтарды уландырады. Осы объектілерден кейін атмосфераға шығарылған улы биогаз ауа қабаттарында химиялық немесе фотохимиялық өзгерістерге ұшырайды. Содан пайда болған химиялық өнімдер суға, жерге түсіп, барлық тірі организмдерге әсер етеді, ғимраттарды бүлдіреді т.б. Оттек жетіспеген жағдайда жануарлар мен адамдар қалыпты тыныс ала алмайды[16]..

Биогаздың құрылымы мен жұмыс істеу принципі.

Бүгінгі күні биогаз қондырғыларының бірнеше түрі бар. Олардың жалпы

сипаттамаларын түсіну үшін, олардың ішіндегі ең сапалысы мен қарапайымдылығын қарастырайық. Оны конструкторлар Биогаздық қондырғы I деп аталады. Оны шартты түрде БГҚ – I деп атайды.

БГҚ – I – дің жүктеулері.

БГҚ – I экологиялық таза, әр түрлі қоспасыз, ауыл шаруашылығында пайда болатын қалдықтарды адам игілігіне және тұрмыста қолдану үшін пайдала- нылады. Органикалық қалдықтарды өндіру үшін ерекше анаэробты бактерия- лардың көмегімен жүретін биоментангенерация, метаногенерация технология-сы қолданылады. Бұл әрине күрделі биохимиялық система. Анаэробты бактер- ияның дамуы нәтижесінде органикалық қалдықты құрайтын (полисахарид, ақуыз, пептидтер, майлар, май қышқылдары, нуклеин қышқылдары т.б.) биополимерлер метан газын құра отырып бөлінеді. Бұл құбылыс орташа темпе- ратурасы – 520С, 530С – тарда жүрсе айналым тамаша нәтиже береді. Ал қарапайым басқа құрылғылардың орташа температурасы - 370С.

Биогаз дегеніміз – анаэробты бөлінудің әр түрлі органикалық заттардың ферментациясы нәтижесінде бөлінетін газ тектес шикізат. Биогаз- әр түрлі газдардың қоспасы. Оның негізгі компененттері: метан (СН4) – 55-70 % және

көмірқышқыл газы (СО2) – 28-43 %, сондай-ақ аз көлемдегі газдар, мысалы, күкіртті сутек (Н2S). Орташа есеппен 1 кг органикалық заттан 70 % -тік айналым нәтижесінде 0,32 кг метан, 18 кг көмірқышқыл газ, 0,2 кг су, 0,3 кг ерімейтін қалдық түзіледі.

Құрылғының конструкциясы. БГҚ-І толығымен заводтық өндірісінде жасалуы тиіс және кез келген климаттық жағдайда қолданылады. Суық жерлерде, жылу жоғалтпау және энергетикалық шығынды азайту мақсатында, қатты салмақты заттардан қорғау үшін жылытқыш қабатын ұлғайту қажет.

Биореактор-2,5м3 көлемді цилиндр тәріздес ыдыс.

Жылу рубашкасы-биогазды тұрақтандыратын тірек, үйлесімді температураны ұстау үшін және тұрақтандыру үшін орнатылады.

2 килоВаттық ТЭН – температураны қадағалау үшін. Жылу рубашкасының төменгі жағына орнатылады.

Араластырғыш.

Шнек.

Гребендер - реактор қақпағы мен негізіне бекітіледі.

Люк- шикізат салынатын түтік.

Герметикалық ерітінді 1.

Шлюз-айналым қалдығын шығаратын түтік.

Герметикалық ерітінді 2.

Аралық диафрагма.

Айналып тұратын рукоятка.

Штуцер-биогаздың өз қысымы арқылы шығатын жері.

Бұлар суретте көрсетілген.

БГҚ – І –дің Қазақстанда орналастырылуы.

Қазақстан-анаэробты жолмен бөлінетін биомасса қорына өте бай, сондықтан мыналарды алуға болады: метан (СН4), көмірқышқыл газы (СО2), егін шаруашылығына қажетіне пайдаланатын органикалық заттар.

Қазақстан Республикасында 148 мың ауыл шаруашылығы бар: 131 мың егін шаруашылығы, 9567 мал шаруашылығы, 7 мың қос шаруашылық бар.Осы көрсеткіштерге қарап, Қазақстанда 148 мың биогаздық құрылғы салу қажет- тілігі туындап отыр. 9567 үлкен көлемді құрылғылар (10м3) және қалғандары кішірек болуы тиіс. Қазақстан Республикасында БГҚ- І орналастыруда өте мұқият болған жөн. Оның бәрі мына фактілерге байланысты: Қазақстан Республикасының территориясы үлкендігіне қарамастан халық саны аз, қоныстану аймақтарының әр түрлілігі және континентальды климатының әсері.

Биогаздың энергиясы. Биомасса өте эффективті қалпына келетін энергия көзі болып табылады. Биомассалық ресурстар дүние жүзінің барлық аудандарында кең тараған және олардың әрқайсысын шығарып өңдеуге болады. Қазіргі уақытта осы био- массаның арқасында жалпы дүниежүзілік энергетикалық қолданыстың 6-10 пайызын жабуға болады. Жыл сайын жер бетінде фотосинтез процессы арқылы 40 млрд. тоннаға жуық мұнай және 120 млрд. тонна органикалық шикізат алынады. Биомассаны адам тұрмысында мына бағыттармен қолдануға болады: тікелей жандыру немесе ауылды жерлерде әр түрлі органикалық қалдықтардан биогаз алу. Биомасса, оның ішінде әсіресе ағаш отыны ауыл тұрғндарына жалғыз қолайлы энергия көзі. Ағаш отын жылына жер бетінде 2 млрд. адам –ның сұранысын қанағаттандыра алады. Биомасса жер бетінің жылдық өнімінің жетіден бірін құрайды. Ал сапасы жағынан табиғи газбен бәсекелесе үшінші орынды иеленіп отыр. Биомасса энергетикасы ядролық энергетикадан төрт есе көп энергия береді. Еуропалық одақ мемлекеттерінде 1992 жылғы био-массаның өнімі жалпы энергетикалық өнімнің 55 пайызын құрайды.

Биомасса энергиясы Португалия, Франция, Германия, Дания, Италия және Испания сияқты мемлекеттерінде кеңінен қолданылады. Еуропалық одақ мемлекеттерінде жылына мұнайдың эквивалентті 100-120 млн. тоннаға тең биоэнергия алынады. Сондай-ақ биомассалық шикізатты жылына 250 тонна көлемінде әртүрлі энергетикалық плантациялардан алуға болады.

Биогаз алу биомассаны өндірудің ең ерекше де тиімді түрі болып табыла- ды. Биогаз ауыл шаруашылығында ерекше роль атқарады. Себебі ауыл шаруа- шылығында пайда болатын биомассаны өндіру арқылы жетпіс пайыздық метан және егін шаруашылығына пайдалы органикалық заттар алуға болады. Биогаз өндірудің ендігі бір ерекше қасиеті оны өндіргендегі шығатын артық улы газдың мөлшері мұнай өндіргендегі шығатын газдан әлдеқайда аздығында. Биогаз 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 15 м3 биогаз алуға болады. Ал 1 кВт/сағ электроэнергия алу үшін 0,7- 0,8 м3 биогаз қажет. Украинада тек шошқа және құс фабрикаларының өзінен шамамен 3 млн. тонна органикалық қалдықтар түзіледі. Одан 1 млн. тонна биогаздан 8•109 кВт •сағ электроэнергия алуға болады.

Күн энергиясы. Күн энергиясы - шешуші экологиялық факторлардың бірі. Атап айтқанда жарық жерде өмір сүретіндердің барлығына дерлігін фотосинтез арқылы энергиямен және құнарлы заттармен қамтамасыз етеді. Тірі ағзалар үшін сөуле толқынының ұзындығы, оның қарқындылығы және сәулелендірудің ұзақтығы қажет. Күн сөулесінің спектрі үш аймаққа бөлінеді, олар: ультракүлгін, көрінетін және инфрақызыл сәуле шығару аймағы. Қазақстан республикасы үшін алып айтқанда бізге қуат боларлық энергия көздері көп. Мысалы күн энергиясын пайдалануға толық мүмкіндігіміз бар. Оңтүстік облыстарда бір жылдың ішінде 180-250 рет күн ашық болып, орташа температура 370С құрайды. Бұл дегеніңіз біз үшін, ең тұрақты, ең арзан, таусылмайтын энергия көзі күн сәулесінің энергиясы болмақ деген сөз. Күн сәулелерін шоғырландырып, оларды кремний батериясына бағыттау жарық сәулесін өзгертіп, электр энергиясына айналдырады. Халық шаруашылығы, металлургия, ауылшаруашылық, энергетика саласында күн энергиясын пайдалануға болады. Қытайда 18 қабаттан тұратын, тек қана күннен қуат алатын ғимарат былтыр қолданысқа берілді, әрине, мұндай жағдайды бізде де жасауға болады. Себебі, жер температурасының жылуы Батыс елдерін айтпағанның өзінде, Қазақстан және Ресей секілді миниралды ресурстарға бай елдердің де табиғатына әсер етіп отыр. Қысқасын айтқанда, күн сәулесі - сарқылмас болашақтың энергиясы. Күн энергиясын пайдалануға бізде қолайлы жағдай бар. Қазақстанда күн энергиясын, қайтарымды қуат көздерін дамытуға толықтай негіз бар. Географиялық, күн сәулесінің түсу мерзімі мен ұзақтығы жағынан да мүмкіндіктер жеткілікті. Әсіресе еліміздің оңтүстік аймағына энергияның осы балама көзін пайдаланған әлдеқайда ұтымды болар еді. Стэнфорд университетінің бір топ ғалымдары, күн энергиясын электроэнергияға жарататын құрылғының жаңа типін қоғам көпшілігінің назарына ұсынды. Жаңа күн түрлендіргішінің прототипі былай жұмыс істейді: күн сәулесі электрондарды қоздырады, ал, жылу бұл электрондар вакуум арқылы басқа электродқа секіріп шығуына итермейледі. Сөйтіп, электроқуат пайда болады. Конструкция, сондай-ақ, артық жылуды бу қозғалтқышына жібереді де, күн энергиясының 50% электроқуатқа жаратады. Мұндай көрсеткіштер, қазірде қолданып жүрген, күн батареялардың көрсеткшінен екі есе артық. Кремний күн батареяларының басым бөлігі, батареяға түсіп тұратын, күн сәулесінің 20 пайызын ғана электроқуатқа жаратады. Күн энергиясын пайдаланудың мұндай тиімсізділігін оңай түсіндіруге болады. Батареяның белсенді элементтері тек белгілі бір алабтың күн спектрін сезеді. Фотондардың бұл алабқа сәйкес келмегендігі, электроэнергиясының емес, жылу энергиясының пайда болуына ықпал етеді. Сөйтіп, потенциалды энергияның көбі текке кетеді. Қисынсыз шығындарды болдырмау үшін, күн энергиясының бірнеше спектрін пайдаға жарата алатын құрылғыны жасап көруге болады. Нақты шешім – бұл көпқабатты күн батареяларын ойлап табу. Мұндай батареялармен күн энергиясының 40 пайызын түрлендіруге болады. Бірақ, шынына келетін болсақ, мұндай қондырғылар, кәдімгілерге қарағанда, едәуір қымбат болмақ. Жылу және күн энергиясының түрлендіру принциптері әртүрлі, сондықтан олар бір мезетте электроқуатқа айналмайды. Неғұрлым температура жоғары болса, соғұрлым жылу энергиясының түрлендірілуі тиімді болады. Ал, жоғары температуралар күн батареяларын құртып тастайды. Үнемі қатарлас жүретін, бұл электроқуат көздерінің пайдасын бір мезетте іске жарату үшін, Стенфорд университетінің зерттеушілері термоэмиссиялық түрлендіргішіне назарын аударды. Оның жұмысы термоэлектрондық эмиссияның әсерінде негізделеді. Қондырғының құрамында, шағын аралықпен бөлінген, екі электрод бар. Катод жылынғанда (жиі жағдайда катодты цезийден жасайды) оның электрондары қоздырылады да, бос кеңістікті «секіріп өтіп» анодқа «секіріп шығады». Нәтижесінде, сыртқы тізбегінде электрикалық тоқ пайда болады. Мұндай түрлендіру жоғары температураларда орын алады. Цезийдің әсерінен. Стенфорд тобы катодты жасау үшін, цезийді емес, тек жылумен ғана емес, жарықпен де жұмыс жасайтын, жартылай өткізгіш материалдан шығарылған тілімшені пайдаланды. Осының арқасында, түрлендіруге әкеле алатын, температуралар біршама төмендеді. Прототиптен өнеркәсіптік үлгісіне дейін жету үшін құрылғы ұзақ жол өту керек екенін, жоба авторлары жақсы түсінеді. Бірақ, қазірдің өзінде мұндай батареялардың болашағы бар деуге болады [22].

Жел энергиясы. 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. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады. Республикамыздың барлық өңірлерінде жел қуаты жеткілікті. Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық 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 стансалары мен жел электр стансаларын 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 стансалары 4 – 5 м/с-тен 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, сонымен қатар қоршаған ортаны ластанудан сақтап қалуға мүмкіндік береді. Жел қозғалысының энергиясы жел жылдамдығының үшінші дәрежесіне пропорционал. Бірақ, идеалды құрылғының көмегіменде бұл энергияны толығымен электр энергиясына айналдыруға мүмкіндік жоқ. Жел қозғалысының энергиясын пайдалы қолдану коэффициенті(ПҚК), теориялық есептеулер бойынша 59,3% құрайды. Басылымға шыққан мәліміттер бойынша, практикада жел энергиясының ең үлкен ПҚК-і реалды жел агрегатында жуықтап алғанда 50% жақын болады, бірақ бұл тек қана проектіде қарастырылған желдің оптималды жылдамдықтарында ғана. Одан басқа, жел қозғалысының энергиясының бір бөлігі механикалық энергия электр энергиясына түрленген кезде жоғалады, оның ПӘК-і 75-95%. Осының барлығын ескере отырып, реалды агрегат проектіде қарастырылған тұрақты жылдамдықтар диапозонында жұмыс істесе ғана, желдік агрегаттың меншікті электрлік қуаты жел қозғалысының қуатының 30-40%-ын құрайды. Бірақ кей-бір кезде, желдің жылдамдығы есептелген жылдамдықтардың шектерінен шығып кетеді. Бір жағдайда желдің жылдамдығы тым төмен болады, бұл жағдай да жел агрегаты жұмыс істей алмайды. Екінші жағдайда желдің жылдамдығы тым көп болады, бұл жағдайда агрегат істен шығып қалмау үшін оны тоқтатуға тура келеді. Егер желдің жылдамдығы номиналды жылдамдықтың мәнінен асса, генератордың номиналды қуатынан аспау үшін, желдің механикалық энергиясының барлығы қолданылмайды. Осы фактілердің барлығын ескере отырып жыл бойындағы электр энергиясының меншікіті шығарылуы жел энергиясының 15-30% -ын құрайды.

Гидроэнергетика. Гидроэнергетика (грек, "һydor" - су, ылғал, energia — қызмет, бөгет салу арқылы немесе бөгетсіз ағын судан энергия алу. Дүние жүзіндегі ең үлкен СЭС Венесуэлада) (Гури бөгеті, 10 млн кВт) және Бразилияда Парана өзенінде (Итайпу ГЭС-і, 12,6 млн кВт) салынған. Қазақстанда Бұқтырма СЭС-і, Қапшағай СЭС-і, Шардара СЭС-і, т.б. бар. Су энергетикасының энергия көздері саркылмайтын (трубина арқылы өтетін су ағынының орны өзенге немесе көлге құятын өзен және бұлақ суымен толтырылады) болуы мүмкін. СЭС-тердің экологияға нұқсан келтіретін факторлары да бірталай. Мысалы, жазық жерлерде СЭС салу құнарлы жерлерді пайдалануға жарамсыз етіп қана қоймай, өзеннің экожүйесін толық бұзады. Су қойма түбінде мыңдаған тонна шөгінділер (өнеркәсіп және тұрмыстық ақаба суымен бірге өзенге түсетін улы заттектер) жиналады. Бұл су қойманы жойғанның өзінде аумақты пайдалануға жарамсыз етеді. Таулы жердегі өзендер СЭС-тер салуға қолайлы. Бірақ сейсмикалық қауіпті аудандарда алапат ықтималдығы жоғары болуы мүмкін. Жер сілкіністері орасан зор зиян келтіреді. Мысалы, Италиядағы Вайонда 1993 жылы бөгетті су жарып өткенде 2118 адам, ал Индияда Гуджерат бөгетін су жарып өткенде 16 мың адам қаза болды. Қазіргі уақытга үлкен СЭС-тер салудың келешегі жоқ, оларды бөгет салуды қажет етпейтін ағыны жылдам шағын немесе үлкен өзендерде салу ыңғайлы деп есептеледі. Кіші су энергетикасы дәстүрлі емес энергетикаға жатады; 2 бөгет салу арқылы не салмай, аққан судан энергия алу. Су энергиясының біршама арзандығына қарамастан, ресурстардың шектеулілігіне және энергия қондырғыларының көп аумақты алатынына байланысты болашақта ол дүние жүзіндегі энергетиканың 5%-ынан аспайтын болады. Шағын су, жел электр станцияларының тиімділігі де жоғары. Мысалы, Алматы облысында қажетті қуаты 500 мВт жылу электр станциясын салуға 6-8 жыл керек, ал республика бойынша жел энергия қондырғыларының бір күнде екеуін құрып пайдалануға болады екен. Сонда бір ЖЭС, АЭС салынатын жылда бірнеше мың жел энергия қондырғысын салып, одан ЖЭС-тен екі есе артық энергия алуға болады. Бұл дегеніңіз жел энергиясы атом энергиясына бәсекелес бола алады деген сөз. Су энергетика қорлары - өзендер мен сарқырамалардың құлама суынан алуға болатын энергия қоры. Энергияның бұл көзінің артықшылығы - оның қоры сарқылмайды, үнемі қалпына келіп отырады. Бұл энергияның арзан, әрі гигиеналық түрғыдан таза түрі болып табылады. Су энергиясының қоры жөнінен Қытай, АҚШ, Канада дүние жүзіндегі алғашқы орындарды иеленеді.

Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Гидравликалық турбина, электр машинасы жасалып, электр энергиясын едәуір қашықтыққа жеткізу тәсілі табылғаннан кейін, сондай-ақ су энергиясын су электр стансаларында (СЭС) электр энергиясына түрлендіру жолының жетілдірілуіне байланысты су энергетикасы электр энергетикасының бір бағыты ретінде дамыды. СЭС – жылу электр стансаларына қарағанда жылдам реттелетін, икемді энергетикалық қондырғы. Олардың жиілікті реттеуде, қосымша жүктемелерді атқаруда және энергетикалық жүйенің апаттық қорын қамтамасыз етуде тиімділігі жоғары.

Биоэнергетика. Биоэнергетика, биологиялық энергетика — тірі организмдердегі энергияның бір түрден екінші түрге айналу заңдылықтарының молекулалық негіздерін және механизмін зерттейтін ғылым. Биоэнергетика биологиялық тіршілік құбылыстарын энергетиклық тұрғыдан талдайды, бұл үшін физика және химия ғылымдар әдістерін пайдаланады. Биоэнергетиканың зерттеулері, негізінен, термодинамика заңдылықтарына сүйенгенмен, Биоэнергетика мен анорганикалық заттардың энергетикасы арасында айырмашылық бар. Клеткада болатын процесстер біркелкі температурада, көлемде және қысым жағдайында өтеді, сондықтан да организмдегі жылу бірден айналысқа түспейді. Эволюциялық даму нәтижесінде организмдерде бос энергияны жылуға айналдырмай, бір түрден екінші түрге тікелей айналдыру қасиеті пайда болды. Энергияның аздаған бөлігі құрамында фосфор қышқылының қалдықтары бар макроэргикалық қосылыстардың (фотосинтез, хемосинтез және биология тотығу нәтижесінде пайда болатын тірі организмдерде энергияға бай органиклық қосылыстар) химия энергиясына айналады; ал химикалық энергия тұрақты температура жағдайында биологиялық синтезге пайдаланылады. Аталған қосылыстардың ішіндегі ең маңыздысы - аденозин үшфосфор қышқылы (АТФ). Ол синтезделгенде (АТФ + Н2О - АДФ + фосфат) қоршаған ортаның биоэнергиясы F шамасына кемиді. Бұл клетка жағдайында F = 50 кДж/моль немесе 1200 кал/моль, яғни басқа көптеген гидролиздеу реакцияларында босайтын энергия мөлшерінен анағұрлым артық. Осындай артық энергия босатып, ыдырайтын байланысты макроэргикалық байланыс деп атайды. Ерекше жағдайларда клетка энергиясына АТФ-тен басқа да макроэргикалық фосфорлы қосылыстар — гуанин-, цитозин-, уридин-, тимидин үш фосфаттар немесе креатинфосфаттар қатысады. Биосферадағы тіршілік үшін қажетті энергияның негізгі және бірден-бір қайнар көзі -Күн сәулесі. Оның 1-2%-ін жасыл өсімдіктер мен құрамында пигменті бар бактериялар пайдаланып, органикалық заттарды синтездейді, яғни Күн сәулесінің электрмагниттік энергиясы химияның энергияға айналып, органиклық заттардың құрамында болады; қара Фотосинтез. Ауылшаруашылық өндірісінің қалдықтарын өңдеудің әлеуеті Қазақстанда жылына 35 млрд. кВт. сағ және 44 Гкал. жылу энергиясы болып бағаланады.

Соңғы жылдары биогазды өндіру үрдісіне қызығушылық елеулі өсті – бұл жоспарланған және салынып жатқан биогаздық қондырғылар санының өсуімен ғана байқалмайды, фермерлер, коммуналдық шаруашылықтар, кәсіпорындар, саясатшылар және жеке шаруашылықтардың едәуір бөлігінің қызығушылығын туғызуда, олар осы сектордың дамуын мұқият байқауда. Энергетика саласы биогаздық қондырғылардың салынуына байланысты өндірісті орталықсыздандыруға бұрынғыдай алаңдаушылықпен қарамайды. Тамақ өнеркәсібі, гастрономия, үлкен мейрамханалар, қоғамдық тамақтандыру мекемелері мен тамақ қалдықтарын өңдеу жөніндегі кәсіпорындар үшін биогазды өндіру технологиясы органикалық қалдықтар мен азық-түлік қалдықтарын биогаздық қондырғыларда ауылшаруашылығына пайдалы, арзан кәдеге жаратуға мүмкіндік береді.

Бұл технологияның қоршаған ортаға пайдалы екеніне көз жеткізген адамдар өз жақтаушыларын табуда. Биогазды қолда бар қалдықтар ағындыларынан жеңіл өндіруге болады, мысалы целлюлоза-қағаз өнеркәсібінің, қант өнеркәсібінің қалдықтарынан, кәрізден, мал шаруашылығы қалдықтарынан және т.б. Мұндай әртүрлі ағындылар бір массаға сұйылтылып, ашу процесін өтуі тиіс, соның нәтижесінде метан газы пайда болады. Мұны қазіргі тазалағыш ғимараттарды биогаз қондырғыларына қайта құру жолымен жасауға болады. Биогаз қондырғысымен барлық метан газы бөлінгеннен кейін қалдықтардың қалдығы бастапқы биомассадан гөрі өте қолайлы тыңайтқыштар болуы мүмкін. Биогазды өндірудің балама әдісі – қоқысты өңдеудің замануи жүйелерін пайдалану, мысалы, механикалық, биологиялық өңдеу. Мұндай жүйелер өңдеуге жарамды тұрмыстық қалдықтар элементтерін қалпына келтіруде және анаэробтық қазандықтарда микробөлшектермен ыдырылататын субстанцияларды өңдейді. Жаңаланатын табиғи газ – бұл биогаз, оның сапасы табиғи газдың деңгейіне дейін көтерілген. Оның сапасын мұндай деңгейге дейін көтеру, газды қолданылып жүрген газкөлік жүйесі арқылы жаппай нарыққа қоюға мүмкіндік береді. Биогаз – бұл метан мен көмірқышқыл газының қоспасы, арнайы реакторларда – мэтантектерде пайда болады, ол метанның барынша бөлінуін қамтамасыз ету үшін осылайша басқарылады және құрастырылған. Биогазды жағу кезінде алынатын энергия бастапқы материалдағы 60-тан 90 %-ға дейін жетеді. Алайда биогазды құрамында 95 % суы бар сұйық массадан алады, мұны іс жүзінде анықтау қиындау.

Басқа – және өте маңызды нәрсе – биомассаны өңдеу үрдісінің құндылығы мынада, оның қалдықтарында бастапқы материалға қарағанда, ауруға шалдықтыратын микроорганизмдер аздау. Биогазды әртүрлі кең құлашты қондырғыларда алуға болады, әсіресе, агроөнеркәсіп кешендерінде тиімді, онда толық экологиялық цикл мүмкіндігі бар. Биогазды жарықтандыру, жылыту, тамақты әзірлеу, тетіктерді, көлікті, электр генераторларын іске қосу үшін пайдалануға болады.

Қазақстанда орман 10 млн. га-дан аса алқапты алуда, бұл елдің жалпы аумағының 4 % құрайды, соның ішінде 4700 мың га-да сексеуіл өседі. 1990 жылы елімізде ағаш дайындау көлемі жылына шамамен 3 млн. м3 құрады.

Қуат жетіспеушілігі мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. 2008 жылдың ақпан айындағы Қазақстан халқына жолдауында президент Н.Ә.Назарбаев электр қуатын жаппай үнемдеу қажеттілігіне ерекше назар аударып, кәсіпорындарды қуат үнемдейтін және қоршаған ортаға зиянсыз келетін технологияларды ендіруге күш жұмсауға шақырды. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады.

Қуатты үнемдеу мақсатында, туындаған экологиялық проблемаларды шешу мақсатында мен көгілдір Балқаш көлінің жағасына, өзім оқитын интернаттың жазғы лагерь демалыс орнына желагрегатының комплексін, гелиотехника және биогаз қондырғыларын салуды мақсат етіп қойдым. Балқаш өңірінің соғатын орташа жылдамдығы –4,8м/с. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда желагрегатының қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Диаметрі 15 метрлік 400 кВт-тық жел двигателі 1 сағатта 400 кВт энергия өндіреді.

Күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету мақсатында күн коллекторын пайдалану. Осындай сужылытқышты душ және асханаға (ыдыс жууға) пайдалануға болады. 100 л суды қыздыру үшін ауданы 2-3м2 күн коллекторын орнату керек. Ал күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру мақсатында қуаты 2-3 кВт-тан тұратын кремнийлі фототүрлендіргіш гелийқондырғыны біз өзіміз жататын үйіміздің төбесіне құрастырып орнықтырсақ, ол 20-30 м2 ауданды қамтиды, ал жылына 2000 кВт сағат энергия береді, Ал 1 кВт/сағ электроэнергия алу үшін 0,7- 0,8 м3 биогаз қажет. Орта есеппен біз 1 айда 8000 кВт энергия жұмсаймыз. Біз орнататын желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйе, биогаз қондырғысы жеткілікті мөлшерде энергия өндіретіндіктен, қуатты үнемдейміз. Біз бұның тиімділігін айқын көріп отырмыз. Қорыта айтсақ, көмірсутегі қорларының таусылу кезеңінде бұл жел , күн, биогаз энергиялары – құндылығы ерекше бізге табиғаттың берген сыйы десе де болады.

Бұл пікір Балқаш қаласының Русаков атындағы № 2 мектеп-интернаты-

ның оқушысы Наметов Олжастың «Дәстүрлі емес, сарқылмайтын энергия көздері-жел, күн, биогаз энергияларын интернатымыздың Болашақ жазғы лагеріне пайдалану» тақырыбындағы ғылыми жұмысы бойынша беріледі.

Бұл жұмыстың өзіндік ерекшелігі , бүгінгі заманымыздың талаптарына сәйкес экологиялық проблемалар жайлы мәліметтер, энергетикалық сұранысты қанағаттандыратын , қор көздері ешуақытта сарқылмайтын, таза әрі тиімді жел, күн, биогаз қондырғыларын орнату мәселелері қозғалған.

Жел, күн, биогаз қондырғыларының құрылымын, жұмыс істеу принциптерін, олардың энергияларын пайдалану технологиясы көлемді, айқын түрде жазған. Жел және гелиотехникалық, биогаз қондырғыларынан алынатын энергиялардың тиімділігін, энергетикалық аналогиялық көрсеткіштерін дәлелді түрде жеткізген. Жел, күн, биогаз энергияларын ауыл шаруашылығында , су тарту насосында, қыздрғыш аспаптарда, жылу радиаторларында, теңіз суын тұщыландыратын аспаптарда, шағын фотоэлнктрлік станцияларда, концентраторларда және тұрмыста қолдану салаларын толық сипаттап, тиімді,

тиімсіз жақтарын айқын ашып суреттеп жазған. Жел, күн, биогаз энергетикасының келешегі және оның қарқынды дамуы туралы мәселелер қозғалған. Келешекте өзі оқыған мектеп-интернатының жазғы демалыс лагеріне желқондырғыларды орнатып, оның экономикалық шығындарын есептеп, тиімділігін көрсетіп, табиғи ортаны ластаудан сақтауды көздеп отыр.

Сарқылмайтын энергия көздері бойынша Қазақстан жан басына шаққанда алдыңғы қатарда. Оңтүстік және оңтүстік шығыс тау өзендерінде жалпы қуаты қазіргі жылу электр станцияларына тең келетін шағын су электр станцияларын салуға болады, ал жел электр станцияларының мүмкіндігі одан ондаған есе артық. Шағын су, жел электр станцияларының тиімділігі де жоғары. Мысалы, Алматы облысында қажетті қуаты 500 мВт жылу электр станциясын салуға 6-8 жыл керек, ал республика бойынша жел энергия қондырғыларының бір күнде екеуін құрып пайдалануға болады екен. Сонда бір ЖЭС, АЭС салынатын жылда бірнеше мың жел энергия қондырғысын салып, одан ЖЭС-тен екі есе артық энергия алуға болады. Бұл дегеніңіз жел энергиясы атом энергиясына бәсекелес бола алады деген сөз. Жапониядағы апаттарды көре отырып, тәуекелге бел буғанымыз ойландыратын жағдай. Сондықтан альтернативті энергия көздерін пайдаланып АЭС-тен бас тартқанымыз жөн. Жарты ғасыр Атом бомбасының сынағына айналып азап шеккен қазақ даласын, енді бір қауіптің мазалауына жол бермейік... «Адамдардың табиғатсыз күні жоқ, мұны айтуға табиғаттың тілі жоқ» – демекші өткен ғасырда ғылыми техникалық прогресстің арқасында адамзат біраз табыстарға қол жетті. Табиғаттан алатынынымыз көп, беретініміз аз болды. Қазіргі мемлекеттерде энергия тапшылығы байқалуда. Бұрыннан пайдаланып келе жатқан көмір, мұнай, табиғи газ сынды энергия көздерінің сарқылуы немесе қорының азаюы, қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерінің күн санап артуы адамдарды бей-жәй қалдырмады. Бүкіл әлем Энергия тапшылығынан құтылып, қоршаған ортаны ластамайтын альтернативті энергия көздеріне қол жеткізуге кірісіп кетті. Бүгінгі таңда әлемнің ғалымдары энергияның жаңа көзін жыл өткен сайын іздестіріп келуде. Сарқылмайтын дүние жоқ. Уран да сарқылатын отынға жатады. Атом энергетикасының келешегіне қауіп төніп, көптеген елдер баламалы қуат көздері туралы ойлана бастады. Әрине, көгілдір отын және көмірмен жұмыс істейтін стансаларда өндірілетін қуат арзан, бірақ олардың қоры шектеулі. Сондықтан күн батареялары мен жел стансаларының қымбаттығына қарамастан, энергия өндіру бағытында жаңғыртылатын қуат көздерін құру бүгінгі және болашақ үшін өте маңызды.

ЭКСПО-2017» және «Жасыл экономика». Тұрақты экономика.

Қазақстанның энергияның барлық түрі бойынша әлеуеті өте жоғары, сондықтан электр энергиясының, жылу мен отын өндірудің өзіндік құнын арзандатуға, сондай-ақ тұрақты шағын экономиканың негізінде энергиямен қамтамасыз етуді орталыққа тәуелді қылып қоюдан қол үзуге мүмкіндік мол. Шағын энергетикаға салынған инвестиция өзін-өзі тез ақтап шығады және халықтың арзан энергияға қол жеткізуін қамтамасыз етеді.

Бүгінде жаңартылатын энергия көздері жалпы энергия өндірісінің 0,3% үлесін құраcа, 2020 жылы оны 3%-ға жеткізу көзделіп отыр.

Басым бағыттар: биоэнергетика, сығымдалған табиғи газды пайдалану, геотермальды жылу сорғыштар, күн сәулесінің энергиясы, жылу аккумуляторлары, су бөгетінсіз мини-ГЭС, гелиосорғыштар, гидротарандар.

Гидроэнергетика

Еуропада, әсіресе Ұлыбританияда толқын энергиясын пайдалану технологиясына үлкен қызығушылық туып отыр. Бүгінгі күнге дейін жасалынған технологиялардың ішіндегі тиімдісі «Салтер үйрегі», ол 1 кВт•/сағ-та құны 0,05 АҚШ доллар болатын электр энергиясын өндіре алады. «Салтер үйрегін» ХХ ғасырдың 70-жылдары профессор Стивен Салтер Эдинбург университетінде (Шотландия) ойлап тапқан. Осыған баламалы тағы бір құрылғы – грейферттік ожау, ол тіпті құрылғы мен жағалауды жалғап тұратын кабельге кеткен шығынды қоса есептегеннің өзінде құны 1 кВт•/сағ-та 0,05 АҚШ доллар болатын электр энергиясын өндіреді.

«Казгидро» институтының бағалауынша, Қазақстанның гидроәлеуетін пайдаланудың техникалық мүмкіндігі – 62 млрд.квт/сағ, экономикалық мүмкіндігі – 27 млрд.квт/сағ. тең. Оның жылына 8 млрд.квт/сағ. ғана пайдаланылып жатыр.

Қазақстанның геотермальдық энергетикалық әлеуеті

Қазақстанның геотермальдық жылу су қорының әлеуеті 520 МВт (жылу сорғыштарын пайдаланбаған жағдайда) немесе 4300 МВт (жылу сорғыштарын пайдаланған жағдайда) деп бағалануда. Электр энергиясын өндіруге жарамды сынақтан өткен шағын суіріккіш қор (Панфиловск алқабы) 12 МВт құрайды. Қапланбектегі су температурасы 80 ° С геотермальдық кен орны (Шымкент қаласының маңы) тұрғын үйлерді жылумен қамтамасыз етуге пайдаланылады. Алматы қаласының маңындағы температурасы 80-120 ° C геотермальдық қайнаркөз қыста жылыжайларды жылытуға және жазда салқындатуға пайдаланылады. 2007 жылғы жағдай бойынша Қазақстанда геотермальдық электр энергиясы өндірілмейді. Болашағынан зор үміт күттіретін геотермальдық резервуарлар Қазақстанның оңтүстік және оңтүстік-батыс өңірлерінің борлы сулы деңгей жиегінен табылып отыр.

Күн энергетикасы

Күн жүйесін суды жылытуға, материалдарды кептіруге, ауаны салқындатуға, ас даярлауға, суды тұщылауға және тазартуға пайдаланады. Ыстық сумен жабдықтау күн жүйесі 1989 жылдан бастап жыл сайын шамамен 20%-ға өсіп келеді.

Жан басына шаққанда күн коллекторларының неғұрылым үлкен аумағы Еуропада орнатылған, Кипрда жеке үйлердің 90%-ы және пәтерлердің 15%-ы күн сужылытқыштарымен жабдықталған. Израиль мен Кипр заңы бойынша жаңа үйлердің бәріне күн сужылытқыштары орнатылуы міндетті. Испанияда бұндай тәртіп 2007 жылдан бастап енгізілді. Ол үйдің орналасу орнына қарай және судың жылуына байланысты ыстық су қажеттілігін 30 %-дан 70 %-ға дейін қамтамасыз ете алады. Тұрғынсыз ғимараттарда (сауда орталықтары, т.б) фотоэлементтік жабдықтар орнатылуы тиіс.

Дамыған елдердің арасында фотоэнергетикалық бағытта жедел қарқынмен дамып келе жатқан ел –Жапония. Мұнда күн модульдерінің өндірісі алты жылда 10 есеге өсті, ал әлемде осы уақытта 6 есеге өскен. АҚШ Президенті жанындағы Стратегиялық зерттеу комиссиясының қортындысы бойынша, ХХI ғасырда күн энергетикасының өсу қарқыны, тіпті компьютерлік технология саласында да өте жоғары болмақ.

Бүгінде ірі күн стансаларында 1 Вт-тың орташа құны 2,5-2,8 евро/Вт құрайды, 2020 жылға қарай оның құны 0,9-1,5 евро/Вт-ға дейін, ал 2030 жылға қарай 0,7 евро/Вт-ға дейін арзандайды деп күтілуде. Сонымен бірге, бүгінде мұндай стансаларда электр энергиясын өндіру құны – сағатына 0,15 -0,29 евро/кВт, 2020 жылға қарай сағатына 0,07 – 0,17 евро/кВт дейін, 2030 жылға қарай сағатына 0,04 евро/кВт дейін арзандауы мүмкін.

2050 жылға қарай күн энергиясын пайдалану көлемі адамзаттың электр қажеттілігінің 20-25 % қамти алады және көмірқышқылы қалдығын шығару азайтылады деп болжамданып отыр. Халықаралық энергетикалық агенттігінің (IEA) сарапшыларының мәлімдеуінше, күн энергетикасы үздік технологияларға сүйеніп өндірілсе, енді бір 40 жылдың ішінде 9 мың тераватт-сағат немесе адамзатқа қажетті электрдің 20-25 % өндіріп, жыл сайын көмірқышқыл газының қалдығын шығаруды 6 млрд. тоннаға азайтады.

Күн дистилляторлары кез-келген тұзды және лас су көздерінен буға айналдыру және конденсациялау арқылы арзанға дистилденген су алуға мүмкіндік береді. Шағын ғана күн дистилляторы — көлемі асханалық плитадай – шуақты күні он литрге дейін дистилденген су өндіре алады.

«Күн асханасы» өндірісіне қажетті материалдардың құны $3 — $7 құрайды. «Күн өндірісі» – техникалық, технологиялық және экономикалық жетілдіру үшін қажет қуатты мотор. Өйткені оларды дамыту инновациялық технологияда өте маңызды рөл ойнайды. Бұл өндірісті дамытуды қолға алған мемлекет «тегін бонус» ретінде электроника, әскери техника және басқа да өмірлік маңызды салаларда көшбасшылыққа ие болады.

Француздың «Opus Platform» компаниясы Қарағандыда күн қуатын тұтынатын алғашқы ферманы салуды жоспарлап отыр. Ферма 20 гектар аумақты қамтиды. Күштілігі – 1 мегаватт. Компания ферманы ағымдағы жылдың соңына дейін салып бітірмек. Компанияның басқарушы серіктесі Фабиен Контенің сөзіне қарағанда, қалада көне шамдарды электр қуатын үнемдеуші шамдарға ауыстыру жоспары бар. Ол үшін инвесторлар бір көшені өз қаражаттарына жарық диодты шамдармен жабдықтайтын көрінеді.

«Күн фермалары – біздің алғашқы қарлығаштарымыз. Бүгінде бізде инвесторлар бар. Румынияда өндіріс алаңы да бар. Ендігі ретте сіздердің қолдауларыңызды қажет етеміз»,-деді Фабиен Конте.

Мамандардың айтуынша, Қазақстанда күн энергетикасының әлеуеті – жылына 2,5 миллиард киловатт сағат.

Профессор Клаус Тиссен – Қазақстан күн энергетикасымен міндетті түрде айналысуы керек. Дүниежүзіне танымал күн энергетикасы бойынша сарапшы, Нобель сыйлығының лауреаты профессор Клаус Тиссен Қазақстан күн энергетикасымен міндетті түрде айналысуы керек деп санайды. Бұл туралы Қазақпарат хабарлайды. Сіздерде күннің, желдің, кеңістіктің көптігі соншалық, табиғаттың мұндай сыйын пайдаланбасқа болмайды, - деді ол форум сыртындағы блиц-сұхбатта. – Тіпті Қазақстанның туында да көк аспанда жарқыраған күн бейнеленген – бұл тағдырдың белгісі. Қазақстанның нағыз патриоты күн энергетикасымен айналысуға міндетті».

Нобель лауреатын аймақтың жаңартылатын қуат көздері саласындағы әлеуеті таңдай қақтырды.

«Менің «жасыл экономика» туралы пікірімнің сіздің елдің пікірімен сәйкес келерін Өскеменге келе жатқанымда-ақ түсіндім. Мен сіздердің «күн энергетикаларыңыздың» әлеуеті туралы бұрыннан білемін. Сіздер күн батареяларын өндіретін зауыт тұрғыздыңыздар, мен осы өндірісті көру мүмкіндігіне ие болғаныма қуаныштымын», - деді Клаус Тиссен.

«Көрмеде баламалы энергетика – жел, күн энергетикасы, биоэнергетика бойынша бірқатар қызықты жобалар бар», - деп мәлімдеді әлемдік сарапшы.

«Негізі мен бұл жерде басқа нәтижені көремін деп күтпегенмін де, көрме, адамдар, мұндағы және Астанадағы атмосфера үлкен әсер сыйлайды. Ол жақтан біз Астана экономикалық форумы аяқталысымен ұшып келдік. Менің айтарым: біз Германияда сіздермен тығыз байланыс орнату үшін қолдан келгеннің бәрі жасайтын боламыз», - деп ой бөлісті Клаус Тиссен.

Ол Қазақстанда күн сәулесінің, желдің молдығымен қатар, оның кең байтақ жері, кеңістігі бар екенін тағы айтты. «Сондықтан сіздерге атом энергетикасын дамытудың қажеті жоқ, өздеріңіздің табиғат берген мүмкіндіктеріңіз бен қуат көздеріңізді пайдаланыңыздар. Сіздер Герменияда 10 жылдан кейін соңғы атом стансасын жауып тастайтынын білесіздер ғой. Өкінішке орай, бұл қиын мәселе. Ешқандай жаманшылық болмайды деп сенемін», - деді Нобель лауреаты. Сондықтан Қазақстан «жасыл энергетика» мен «жасыл экономиканы» таңдаған дұрыс жолда деп есептейді профессор. Тілшілермен тілдесуін түйіндей отырып, танымал неміс физигі 20 жыл бұрын Мәскеудің мемлекеттік университетіне жасаған іссапары кезінде Нұрсұлтан Назарбаевтың дәрісін тыңдағанын айтты. «Сіздердің Президенттеріңіз дәріс оқып тұрып, алғаш рет дамудың еуразиялық жолын тілге тиек етті. Өзінің идеясын ол өз халқымен бірге іске асыруда. Кезінде бұл жөнінде Шарль де Голь «еуразиялық аймақ Лиссабоннан Владивостокқа дейін қанат жаюы тиіс» деген болатын. Меніңше, Еуразиялық идеясы – аса маңызды мақсат. Осы кезде жекелеген аймақтар арасында ешқандай келіспеушілік болмайды», - деді Клаус Тиссен. Сөзінің соңында физик-ғалым «Мен сіздердің Президенттеріңіз үшін алғыс айтамын. Ол – әлемдік деңгейдегі көшбасшы», - деді. ЭКСПО көрмесінде қазақстандық ғалымдар озық жобаларын көрсетпек АСТАНА. ҚазАқпарат - 2017 жылғы ЭКСПО көрмесінде қазақстандық ғалымдар дүниежүзілік алдыңғы қатарлы технологиялардан еш кем түспейтін әзірлемелерін көрсете алады. Бұл туралы бүгін ЭКСПО-2017 халықаралық мамандандырылған көрмесіне дайындық шеңберінде «Астана ЭСКПО-2017» ұлттық компаниясы мен «Парасат» Ұлттық ғылыми-технологиялық холдингі» АҚ-пен және Солтүстік Қазақстан облысының әкімдігімен ынтымақтастық туралы меморандумға қол қою барысында «Парасат» холдингінің басқарма төрағасы Әбдікәрім Зейнуллин айтты.

«2017 жылғы ЭКСПО көрмесінде қазақстандық ғалымдар әлем жұртшылығын қандай да ғылыми жетістігімен таңқалдырады деп айту қиын. Дегенмен, біздің ешкімді де бей-жай қалдырмайтын, дүниежүзілік алдыңғы қатарлы технологиялардан еш кем түспейтін әзірлемелеріміз бар. Мәселен, Алматыдағы физика-технологиялық институт негізінде күн сәулесінен энергия алатын панельдерді әдеттегідей әйнектен емес, жұмсақ материалдардан жасау бойынша жұмыстар жүргізіп жатырмыз», - деп атап өтті ол.

Оның айтуынша, қазақстандық ғалымдар сонымен қатар, қуаты ұзаққа жететін аккумуляторлық батареяларды жасауды да қолға алған. «Өйткені біздің жер қойнауымызда әлем бойынша сирек кездесетін металдардың мол қоры бар. Ал қуаты көпке жететін «болашақтың» аккумуляторлары дәл осы сирек металдар негізінде жасалады. Егер біз шикізатты да өзімізден шығарып, өнімді де өзіміз өндірсек, бәсекелес орта қалыптасып, аккумуляторлардың бағасы да арзандай түседі», - дейді Ә. Зейнуллин. Айта кетейік, меморандумға қол қойған тараптар ЭКСПО көрмесін қазақстандық ғалымдардың зерттемелерімен қамтамасыз ету үшін күш біріктіруге ниетті. Соған сәйкес, «ЭКСПО-2017 шеңберінде Қазақстан Республикасының таза қуат көздерін әзірлеу туралы» 2013-2017 жылдарға арналған бағдарламасы бойынша инновациялық ғылыми-техникалық жобаларды жүзеге асыру және халықаралық мамандандырылған көрмеде оларды таныстыру жоспарланып отыр.

Меморандумға сәйкес, «Парасат» холдингі көрменің «Болашақ энергиясы» тақырыбына қатысты отандық ғалымдар әзірлеген жобаларды ұсынбақ. Көрме аяқталған соң «Астана ЭКСПО-2017» ұлттық компаниясы оған ұсынылған жобалар мен макеттердің технологияларын өндірісте қолдануға мүмкіндік алады. «Парасат» ҰҒТХ» АҚ басшысы хабарлағандай, қайта жаңартылатын энергетика туралы бағдарламаның ғылыми негізін күн энергетикасы, жел эенергетикасы, түрлі бағыттарды қамтитын энергетика түрлері, сутегі эенегетикасы, биоэнергетика, геотермалды су, шағын су энергетикасы және қуат үнемдеу сияқты бағыттар құрап отыр

2.5 Қазақстанда биоэнергетиканы дамытудың аспектілері мен нәтижелері

Осы мақсатқа орай үлен жоба іске асты. Жоба мақсаты- тұрақты электр генераторын өңдеп, жасау-ФЭС-2. Ондағы қолданылған және іске асқан құрылығлардың техникалық және басқа да қажетті сипаты берілді. Келесі техникалық сипатта:

-тұрақты тоқ кернеуі (электрлік антиэнтропия) 0,5 вольттан кем емес,

шығарылатын антиэнтропия тоқ 0,1 миллиамперден кем емес

-барлық тұтыну тәртібі сақталса өнертабыстық блок жұмыс жасау мүмкіндігінің уақыты 5 жылдан кем емес болады.

Ең алғаш антиэнтропиялық электрлік қуатты генерациялау мүмкіндігі В.М.Инюшиннің Электрлік қуаттының биоплазмалық генераторы //Вестник электроэнергетики. Отечественный и зарубежный опыт. –М., 1998. –С.31-33.

Өнертабысты құрау, өңдеу осыған дейінгі (В.М.Инюшин 1997, Жердің суық плазмасы және биоплазма, Лазер және биоплазма сәулесімен биостимуляциялау 1975 ж.т.б.) биоплазманың іргелі теорияларына негізделінеді. Осы теорияның негізгі мазмұны көптеген ғылыми конференциялар мен симпозиумдарда (Барселона, 1975; Варшава 1976, Прага 1978; Москва , 1979; Друскиненко, 2006 ж.т.б.,) талқыланды.

Биоплазма заттың бесінші күйі ол қарапайым бос бөлшектерден тұрады және физикалық вакумның заттық құрылымынан түзілген. Биоплазма ерекше термодинамикалық күйде болады, ол антиэнтропиялық құрылым. Ізінше жоғары тығыздықтағы зарядталған антиэнтропиялық бөлшекті және олардың қалыпты жағдайдан тыс орналасу кеңістігі бар, оның деградациялану және ыдырау процесі кезеңі электр энергия көзі болуы мүмкін.

Оның үстіне биоплазмалық құрылым бір уақыттағы геофизикалық энергия түрін электр энергиясына трансформатрлау болуы мүмкін. Оның үстіне биоплазмалық құрылым біруақытта геофизикалық формадағы энергияны электр энергиясына тасымалдағыш болуы мүмкін. Анабиоз жағдайында биоплазма құрылымы ерекше маңызға ие, оны өндіріс орындарын, ауылшаруашылығын, тұрғындарды электр тоғымен қамтамасыз ету үшін биообектілерден ұзақ уақыттық электр тоғын генерациялауға пайдалануға болады. Биоплазманың жоғары тығыздығы бар концентрациясын болашақта атомдық және көмірсутекті электроэнергетикасын ығыстырып, күшті электрстанция жасау үшін пайдалануға болады.

Белгілі болғандай 200 жыл бұрын тірі обьектілерлен электр энергиясын алуды іске асырып көрген: ғалым Гальванидің бақаның (лат. Musculus gastrocnemius) - аяқтың екібасты бұлшық етін түрлі металдардың галваникалық буымен жақындастыруы. Гальванидің айтуынша электртогын тек тірі ағзадан ғана өндіру мүмкін деп есептеген, өйткені қышқылмен бұлшық етті қоздырғанда эффекті потенциалы бірнеше ретке жоғарылап, тоқтың күші артқан. Гальванидің еңбегінен кейін, басқа да европалық ғалым Вольт, ол осыған ұқсас электрогенез эффектісін электролитке электродты батырғанда тоқ күші кенеттен өзгергенін хабарлайды. Осылайша атақты ғалымдардың Гальвани мен Вольт пікрі сайысы бірнеше оншақты жылға созылған. Соңында Вольттың жұмысы және оның ізбасарлары Гальванидің электрлік күштің ерекше түрі ол - биоэлектірлік күш деген идеясын тұншықтырып тастады. Бұл идея жүздеген жылдар бойы ұмыт қалды, оған тек 20 ғасырдың аяғында ғана 1986 жылғы Чернобыль АЭС атомдық реакторлар авриясынан және 2011 жылғы АЭС «Фукусима-1» (Жапония) кейін ғана қайта оралды. Жаңа ғылыми бағыт тармақ «жасыл» электроэнергетика шықты. Бір жағынан электрофизиологтармен биофизиктерге жануарлар, ағаштар, суда тіршілік етуші организмдердің, молюскалардың т.б., электр генерациялау потенциалдары туралы ауқымды материал жиналды.

Белгілі болғандай Кальвин 1972 жылы хлорофилді жарықтандырған кезде электр тогын генерациялап, фотоэлементтер жасау идеясын алға тартты. Кельвин хлорофил қабықшасымен жанастыру үшін өткізгіш ретінде мырш оксидін пайдаланды. Тоқты генерациялау бір квадрат сантиметрде 0,1 микроамперге жетті. Хлорофильдіэлектр генераторлаушы ұзақ жасамады, тез тозды. Жұмыс жасау уақытын ұзарту үшін гидрохинон пайдаланылып, генратор қызметін 2-3 есеге ұлғайтты.

Жапондық профессор Фудзио Тахакаси шпинат жапырағындағы хлорофильді пайдаланды. Ол тіпті күн сәулесі жапырақты жарықтандырғанда, кішкене ғана транзистр қабылдағышты қоректендіріп жұмыс жасатқан.

Тағы да сол сияқты күн сәулесін қажет ететін бактериородобсиндерді пайдалану туралы жұмыстар белгілі. Жасыл ағаштан электр қуатын алуға пайдалану попыткасы туралы американдық зерттеулер бар.

Жоғарыда айтылғандардан мынадай қорытынды шығаруға болады, жоғарыда айтылған өсімдіктерден энергия алу технологиялары заманау білімдегі фотохимия саласындағы классикалық электрофизиологиялық догмалар жатады. Соңғы жылдары Голландияда электр тогын жасыл өсімдіктен генерациялау басталды.

Біздер тірі өсімдіктерден электр энергиясын мүлде басқа қырынан оны жоғары концентрациялы биоплазма арқылы алуды ұсындық. 1997 жылы аса ірі ғалым биофизик А.Л.Чижевскийдің Алматыда халықаралық конференциясы өтті, онда ең алғаш рет биоплазмалық генератор іске қосылды. Жұмыс жасап тұрған генератор демонстрацияланды. Жұмыс денесі (тело) ретінде анабиоздық жағдайдағы ағаш камбиі пайдаланылды. Одан бері 14 жыл өтті генератор 1997 жылмен салыстырғанда 10-15 пайыз аз электр энергия беруде. Түрлі ағаштар діңдерінің биоэлектрлік эффектісіне зерттеулер жүргізілінді. Космостық және геофизикалық өріс әсер еткенде электрлік поляризациялану құбылысы ашылды. Максимальді антиэнтропиялық энергияның генерациялануы, геоплазмағы қарқынды турбулентті процесс өтетін, геофизикалық аномальді аймақтарда туындауы көрсетілді. Осы тақырып бойынша екі Қазақстандық патенттер алынды: 1.№18178 РК. Устройство индикации активности геоаномальных зон; 2. №190417 РК . Способ регистрации электрических полей живых обьектов.

Анабиоз биофизикалық әдістер көмегімен аз зерттелген, бірақ анабиоз физиологиясы бойынша көптеген жұмыстар бар, әсіресе жоғары сатылы өсімдіктер туралы.

Анабиоз – қайтымды өмірсүрудің тоқтауы, өмірсүру құрылымы қызметін тоқтатады(мысалы, құрғақ тұқым, мүктер және қыналар, микроағзалардың споралары, құрғақ микробтық дақылдар), бірақ қолайлы жағдай туғанда өмірі сүруді жаңғырта алады.

Макроскопиялық электр өрісі бар биологиялық нысандар, көптеген біртекті электрлік зарядттарға немесе электрлік құрылымға ие. Осыған байланысты биологиялық нысандағы электрлік құрылым туралы пікірлер биоэлектрлі құбылысты: бижүйедегі электрлік өріспен тоқты түсіндіруде қолданылады. Тканьдердің физикалық биоэлектретті күйі олардағы негізі табиғи электр поляризациясы болып табылады. Адам, жануарлар, өсімдіктер тканьдерінің электрлік қасиеті биоэлектрлік эффект терминімен анықталады. Бұл эффект негізі тірі заттағы біртекті емес электр поляризациясының негізгі параметрі: ұзақ уақыттық электростатикалық өріс, тұрақты тоқ, тірі тканьның пьезо-және пироэлектрлік қасиеті. Осының салдарынан биоэлектрлік эффект және метоболизм өзара бірімен бірі байланысты өмір сүрудің басталуының басты негізі бола алады. Өмірсүру процесіне және оны ойластырудағы механизмде биоэлектрлі күйдің қатысуы заттар мен өрістердің өзара әрекеттесуі организм функциясын реттеуге және іске асыру туралы сұрақты жаңа аспектіде қарастыруға мүмкіндік береді.

Жердің беткі қабаты көлемі мен конфигурациясы кеңістіктегі созылып жатуына орай біртекті емес. Геоаномальді бөлімдердің тарала орналасуын анықтауға негізінен биолакациялық рамка, ал көптеген әдебиеттерде басқада әдістер қолданылады.

Геоаномальияның таралауын және типін анықтау үшін(оң және теріс зарядтардың болуы) біздер геоаномальді бөлімдер белсенділігін индикациялауға арпналған аппаратты пайдаландық (Сурет-1). Оның негізіне клеткалық массаның сыртқы ортамен оқшауланған, анабиоз жағдайындағы биоэлектретті эффектілік қасиетке ие үзінділері алынады (ішкі электрлік поляризация құбылысы, сыртқы жоғары кернеулі тұрақты электрлік өрістен енеді). Өсімдіктердің мұндай массасы, электр зарядтарын сіңіретін графиттелген флюаренді қабықшаға орналастырылады онда белгілі бір уақыт бірлігінде жоғары тұрақтылықпен ішкі электрлік полярлану (+) және (-) зарятты электр полюсі бар электрлік диполь қалыптастырады. Тіркеу жасаушы қондырғы, мөлдір пластикалық немесе шыны цилиндрден тұрады, қосымша электрлік поляризациялануда оған герметикалық жағдайда цилиндр формадағы 2 пирамида тәрізді наконечнигі бар түрлі оң немесе теріс–электр заряды бар фрагмет, орналастырылады. Цилиндр өкізгіш материалдан жасалып ілінеді, электродтармен қосылады, анабиоздық күйдегі коррозияға ұшырамайтын (алтын, платина, металл) оқшауланған тірі массаға батырылып, арнайы блокқа орналастырылады.

Электродтар консервіленген биологиялық массаға батырылған. Электродтар арқылы электрлік потенциал биоэлектретті эффекттіге неізделінген көрсеткіші алынады. Ілініп тұрған цилиндрлік биоиндикаторлар шыны немесе түссіз пластикалық колба ішін мониторингілейді. (Сурет-1)

Биомасса; 2- Электроды; 3-Оболочка, 4-Шкала в градусах 360; 5-Подвестка; 6-Прибор для регистрации электропотенциала, 7-Земля.

Сурет-1. Геоаномальді аймақты индикациялайтын қондырғы.

Комплекті қондырғы биоплазмалық генератордың максимальды болатын энергетикалық аймақты іздеуге жасалған.

2. ФЭС-2 даярлау үшін субстраттарды даярлаудың Биофизическалық технологиялық схемасы(1кесте).

Кесте 1. Биофизическая технологическая карта

№ п/п

Технологиялық шаралардың іске асыру

Жұмыс жасау принциптері

1

Биоплазманы құрылымдау үшін ағаштың әртүрлі түрлерінің діңінің фрагменттерінен Биоплазмалық реактор камерасын өңдеу, даярлау.

Контейнерлердің терең электромагнитті экрандалуы түрлі көлемдегі 0,01,ден0,02 кубтан Цеолиттің нанобөлшектері, метеоритті көміртек (казақстандық жер кендері)

2

Цеолиттің нанобөлшектері, метеоритті көміртек және сирек металдар (35 электродтар) жарғақшасымен жабылған графиттелген электродтарды өңдеу, даярлау.

Арнайы графитті электродты өсімдік такньдерімен әрекеттескенде жанасу кезінде минимальді кедергісі болады, инодық өткізгіштігі болмайды және электрондық тоқ өткізу мүмкіндігі бар. Электродтардың жұмыс жасау 5 жылдан кем емес.

3

Түрлі ағаштар камбиінен Биоплазманы құрылымын құрау. Орталық Алтай және Тянь- Шан тау жоталарына Тянь- Шань шыршасының қылтанды жапырақтарынан құрылымдық діңгектен фрагменттерін алу үшін экспедиция ұйымдастырылды.

Нейтральды геофизикалық және үшінші типтегі геоаномалиялық аймақта өсіп тұрған шыршалар таңдалынды. Одан басқа экологиялық полигондағы геоаномалияда өскен американдық клен сволы алынды. Діңнің фрагменттері биоплазмалық реактр камерасына орналастырылды.

Камерада судың структуризациясы жүреді, ағаш тканьдері нанобөлшектерді адсорбциялауы, электр заряды концентрациясын жоғарылатып олардың тұақты кластерін қалыптастырады, сондай ақ өсімдік массасының электр генерациялау мүмкіндігін көтереді.

10 литр спиндік құрылымдық кластерлі гидроплазмалы суға 10 миллиграмм нанобөлшек (Цеолитті, метеоритті көміртек нанобөлшектері) 1:1 қатынасында қосылады.

1 кестенің жалғасы

4

Биоплазмалық денені изоляциялау әрбір биоэлементке жүргізіледі. Изоляциялау 2 секторға орналастырылған 30 биоэлемент үшін жүргізіледі. Биомасса изоляциясы биофизикалық тест бойынша:плазмаграфия және ОВП бақыланады.

Минралдық орта көмегімен герметизацилау, құрамында ұсақталған цеолит және 0,01% хлорлы литийді 500-700 маркалы портландцемент көмегімен микрошытынауды болдырмайды. Микрошытану және тесіктер оттек және басқада тотықтырушылар диффузиясына әкеліп, биоплазмалық мембрана және судың құрылымын тез деградациялауына мүмкіндік береді. Мұның барлығы биоплазмалық дененің «өліміне» және электр кернеуінің генрациялауын нөлдік шамаға әкеледі. Осыған байланысты изоляция 3-5 рет жүргізілінеді. Осыдан кейін нысана құрамында цеолит және метеоритті көміртегі нанобөлшекті сұйықтықпен өңделіп, ақ темір контейнерге запайвается.

5

Зарядталлу үшін электродтарды желіге және аккумяторлар комплекісіне қосады.

Графитті электродтар алдын ала ағаш фрагменттеріне ойып жасалған «құдықшаларға» ендіріледі. Биофизикалық тест көмегімен фрагметтің жер және ионосфераға қатысты полярлығы анықталынады. Графитті электродтар наноұнтақпен өңделеді және құрамы жоғарыда көрсетілінген минералды орта көмегімен герметизацияланады. 30-50 тәуліктен соң өсімдік массасында электродтар «тіріледі». Әрбір биоэлементте 300 милливольт шамасында болуы тиіс электропотенциалы өлшенеді.

Ағаш массасынан алынатын генерацияланушы биоплазмалық құрылымның биофизикалық технологиялық сызбасы, Өнертабыстың жұмыс мүмкіндігін жоғарылату үшін ноу-хау қатарынада пайдалануды теріске шығармайды.

Фитоэлектростанция блогының құрылымдық сызбасы

1 Өнертабыс 3 бөліктен тұрады. Корпустың ішкі жағы, металдан арнайы қадаларға бекітіліп екі секторлы 4 биоэлемент (қуыстар) орналастырылған. Электр тоғын жоғалтуды минимум шамаға төмендету үшін, арлық элементтер хлорлы аммониды қолданып арнайы дәнекерленіп, өткізгішке ретімен жалғанады. Когерентті электрлік өзарабайланысын (сингеризм құбылысы) пайдалану үшін, графитті электродты биоэлементтер белгілі тәртіппен ағаш древесинасынан (өң және тоз қабаты) жасалған контейнер секторына орналастырылады. Ионосфера-Жер жүйесіндегі барлық биоэлементтер электрлік полюсі шамалас біртекті болады. Биоэлементтерді дәнекерлеп орнатқан соң электрлік және жылудан изоляцияланып олар пластикалық массаға құйылады. Биоэлементтер жұмысына ауадағы ылғалдың әсерінен сақтану үшін, сектордың беткі қабаты эпосидті смоламен жабылады.

2 Корпустың жоғары бөлігінде өзара тәртіппен кезектесіп жалғанған 3-5 дана аккумяторлық батареялардың секторлары бекітіліп, азара белгілі тәртіппен байланысып, антиэнтропиялық тоқ көзінен энтропиялық тоқтың ауқымды көлемін алуға мүмкіндік береді. Аккумятордың шығыс соңы корпус панеліне арнайы розетка арқылы бекітіліп, пайда болған күшті өлшеуіш құралға жалғауға болады. Одан басқа өткізгішті келесі розеткамен жалғау мен алып тастауы қарастырылып, дереу ФЭС-2-дегі генерацияланған электр кернеулігін мен тоқты аккумятор батареясына жақындамай тіркейді. Сурет 2. Фитоэлектростанцияның арнайы құрылым блогы көрсетілген.

Сектордағы қуыс клеткаларға реконструция, жоғары электрөткізгіштігі байқалған ортаныңэлектр тогы мен кернеуінің генерациялануы ауытқыуын болдырмау - үлгісін, жасаймыз (Сурет 2).

Бөлшектермен құрылымдардың атаулары:

Корпус;

Сектор1;

Сектор2;

Сектор 3;

Розетка;

Өлшеуіш құрал;

Тұткалар.

Сурет 2 .Электр тоғының биоплазмалық генераторы.

Тірі нысаналардағы еркін электр зарядының болатыныдығының дәлелі, жоғары шығыс кедергісі 1011 Ом болатын конденсатор көмегімен алынды. арнайы П.Гуляев (1962-1973ж.ж). Бірақта ғалымдаға электростатикалық хаоста диэлектірлік беткі қабатта пайда болатын қалыптасатын табиғаты бигенді электр зарядтарды селекциялау үшін критерилер табу мүмкін болмады. Тірі ағзалар кеңістіктегі энергетикалық статусы ерекшеліктерін түсіндіретін биотермодинамикалық концепция жасалғаннан кейін ғана биогендік электрлену мәселесі қарастырылды. Осы салағыа үлкен еңбек сіңірген профессор Н.Кобезов (СССР, МГУ) және Қазақстанда Қазақ Ұлттық университетіВ.М.Инюшиннің жеткшілігімен биоплазма – заттың бесінші күйі концепциясы өңделінді (1967-1999жж). Осы бағытта Люблен университеті (Польша) профессор З.Сэдлак, Ж. Зон биоплазма концепциясының теориялық және экспериментальды негізін (1967-1999жж) өңдеді. Қазіргі кезде 300 жуық ғылыми мақалалар бірнеше монография биоплазма мәселесі бойынша жарық көрді.

Біздің ойымызды талдасақ, биоплазма электр зарядтарынан (электронды тесікті плазма) және физикалық вакумның заттық бөлшектерінен тұратын құрылымы. Биоплазма антиэнтропиялық құрылым, сондайақ энтропеяны бақылайды (қорғайды), биоқұрылмда үзіліссіз өзінің бұзушы әсерін іске асырады. Биоплазма-сәулеленудің көзі: антиэнтропиялы фотондар (Митогенетикалық сәулелену, профессор А.Гурвич) сондай ақ антиэнтропиялыө электрлік тоқты генерациялануын іске асырады. Тұрмыста пайдаланатын энтропиялық электр тоғынан айырмашылығы, зарядтар өзінің жоғары дәрежелі тұрақтылығы бар бірегей спиндік құрылымы. Тек осы антиэнтропиялық электрлік арқасында көптеген интеграциялық процестер және тірі ағзалардың өте жоғары энергоемкое күйі-тұтастай (биологилық) іске асады. Антиэнтропиялық зарядтарды тіркеу жоғарыомдық биоқұрылымда жақсы жүргізіледі: тоз, жүн, шаш, сүйек, тірі нысандар, төменгі температурадағы анабиозды күйде, өсімдік клеткасының целлюлозды қабығында, тұқым қабығында, споралармен бақтерия, саңырауқұлақта. Бұл бағытта биоэлектретті эффект жұмысы белгілі, сыртқы электр өрісін алып тастағаннан кейін ішікі электр поляризациясы құбылысы тірі ағзалада бірнеше сағат бойы сақталады. Биоэлектрет магниттік емес материал іспетті көрсетеді. Сыртықы электр өрісі әсерін тоқтатқаннан кейін электрлік «есте сақтау» дыбытың, жылылықтың, механикалық, басқа да әсерлерге өте жоғары тұрақтылық қасиеті бар, бірегей спиндік құрылымды антиэнтропиялық электрлік зарядтар сақталады деуге толық негіздеуге мүмкіндік бар. Анабиоздық жағдайда мұндай күйелер ондағы толық метоболизм процесі болмаған жағдайда тірі организмнің өмір сүру мүмкіндігін қамтамасыз етіп жетекші қызмет атқаруы. Сонымен қатар тірі организмдер анабиоз жағдайында, мысалы, өсімдік тұқымы жоғалған антиэнтопиялық электрлік зарядтарды сыртқы фактор әсерінен

Біздер, геофизикалық флуктуацияның тірі ағзалардың табиғаты анабиозды немесе мезабиозды күйде, антиэнтропиялық және энтропиялық электр тоғын зарядтауға әсерін көптеген экспериментті зерттеулерде келтірдік. Анабиоздық күйдегі тірі масса генератырлаушы электр тоғы потенциалы 100-ден 150 mV тоқтың күші 0,1 mA ден 50 mA-ге дейін. Ізінше, сыртқы «Ионосфера-Жер» энергиялық өрісінен электр тоғына тасымалдаушы биоплазмалық генератордың микромодельін жасау сұрағы туындайды. Зерттеу көрсеткендей, флуктуация кезінде тау жыныстарының суық плазмасының геоаномальді өрісі оншақты рет өзгеріске ұшырауы, белігілі геофизикалық аймақтарда генератор эффектілігі жоғары болуы мүмкін. Микробиоплазмалық генератор өзінің электрлік көрсеткішін 15 жыл бойы тұрақты сақтайтынын зерттеулер көрсетті, электромагнитті флуктуациясыдан және аудағы оттектің бүлдіргіш әсерінен изоляциялау әдісі, өсімдік материалы биоплазмасын консервілеу биотехнологиясында негізі маңызға ие (ноу-хау). Электромагниттік флуктуация әсерін әлсірету үшін көміртекті минералдар және цеолиттің белгілі сорттарынан жасалынған жоғарыомды минералды қабықшалар пайдаланылады. Мұндай қабықшалар анабиозды күйдегі тірі ағзаның биоплазмалық денесіне қатысты демперлік функцияны іске асыратын, өзіндік көлемді электростатикалық зарятарға ие.

Белгілі болғандай, электр қуатын алуға өсімдік шикізатын қолданып көрді. Одан белгілі болғандай, жарықпен әсер еткенде өсімдік жапырағының беткі қабатында, мысалы жүгеріде, фотоиндукцияланған электірлік потенциалы бірнеше ондық милливольтқа дейін туындайды (Маслоброд, 1972-1980), мұнан басқа есептеу көрсеткендей, егерде полиэтиленді пленкаға өсімдітен бөліп алған жасыл хлоропласты жұқалап өткізгіш тозаңмен тозаңдаса, онда күштілігі 10 м2 аумақтан 1 киловатт генерациялайтын гелиобатерея туындайды. Бірақта бұл әдістің жетімісіздігі хлорилдегі хлоропластардың фотототығу арқасында тез бұзылуында, сондай ақ тұрақты электр генераторлаушы элементтің болмауында. Бұл жетімсіздікті «Ионосфера-Жер» жүйесіндегі биомассаның анабиоздық күйде электр энергиясын генерациялаудың төтенше жаңа технология арқылы жеңуге болады. 1-ші сызбада генерациялау күші 0,25 кВт (250Ватт), биоплазмалы гнератордың конструкциясы көрсетілген, мұндай генератор көлемі 0,5 куб, металдық корпустан тұрады, корпуста электр генераттаушы күші 2-ге Ватт –қа дейінгі биоплазмалы модулы орналастырылған. Осындай 125 модуль даярлануда, барлық модулдер реттеп жалғастырылағанда соңғы қосындысы 250 Ватт алынады. Модулдер көміртектуындылардан цеолит және басқа да ингридиенттерден қосылған минералды қабықшамен қапталып оқшауланады. Модулдің шығысында бақылау-өлшеуіш милливольтметр және микроамперметр құралы орныққан электірлік щитке бекітіледі. Биоплазмалы генератордан келетін кернеу өзіндік бақылау-өлшеу щиті және екі кернеудің бекітілімі (клеммы) бар аккумлятор батарейкасына түседі, биоплазмалы электростанция екі блоктан тұрады: бірінші блок электр тогын генерациялаушы және екіншісі электр тоғын аккумяциялаушы. Биоплазмалық генератор- бірінші блок - арнайы биофизикалық эксперизаланған белсенді геофизикалық аймаққа орналастырылады, биоплазмалық генераторды, белсенді геофизикалық аймаққа тоқ генерациясы күмісті-литидік аккумлятор нұсқасына аккумлятор батарейкасына түседі. 20 сағат бойы зарядталған акумляторға 50-100 Ваттық түріндегі лампаға жалғастырылады, транзистор, радиоқабылдағыш.

Орта белдеу және солтүстік аудандарда биоплазмалық генератор жерден қазылған шұқырларға орналастырылады, ал генератор жұмысы түрлі температуралардың ауытқуларына тұрақтандырып, оның қабырғасы жылыөткізбеу үшін пенопласт көмегімен қапталынады.

Қазір Голландияда жасыл өсімдіктердің өмір сүруінен антиэнтропиялық және энтропиялық электр энергиясын алу алғаш қолға алынуда.

Құрылғының негізгі компоненттері өсмідіктер тамырының жанына орналастырылған - бұл электродтар. Қазір мұндай «электростанция» жердің бір квадрат метінен -0,4 Ватт энергия алады. Ал бұл жабайы өске биомассаға қарағанда біршама көп энергия өндіреді. Уақыт келе бұл технология көмегімен бір квадрат метрден 3,2 Ватт экологиялық энергия алу мүмкін. Зданиялардың шатырына 100 м2 орнатылынған газон, 2800 кВт/ сағат элетр энергиясын алуға мүмкіндік береді. Бұл орташа жанұяның өмір сүруіне мүмкіндік береді. Осыдан басқа «электрлік қатарға » спартинаның жайылымына және күріш отырғызуға болады. (Сурет 3)

Сурет 3 Голландиялық электростанция .

Ғалымдардың есептеулері бойынша электр тоғын өндіруші шатырлар қондырғысы- 2015 жылдан бастап ақ ала бастайды. Голландықтар экологиялық таза энергия алудан өте белсенді. Өсіп тұрған электрофонарға тіпті дизайнерлерде қосылды. Марике Страп мамандығы –дизайнер электр энергисын жерден алатын фонарды конструкциялады. Сырты жакғынан кәдімгі бақшадағы фонарға ұқсайды. Оған анықтау мүмкін емес жасыл энегия көзі екендігін байқамауға болады. (Сурет 4)

Сурет 4. Страптың электростанциясы.

Сонда да оның не ерекшелігі бар? Марике Страптың жасапшыққан құралы өте ұзақ жұмыс жасауы мүмкін, және оның жарықтыдиодты лампасы энергияны топырақтан алуы мүмкін. Фонардың жұмысын қамтамасыз ету үшін – өз уақытында фонар орнатылған грунтты суғарып отыру қажет.

Жердің құрамында барлық элементтері өте көп түрі бар, ал мұндай топырақ құрамы фонарға мыс, мырш, және темір сияқты металдары бар. Фонарлар жер қойнауындағы мыс- мырш пластинкасы түзілетін энергиямен қоректенеді. Бұл қондырығының құрамында микробтық жану элементтері бар, оларды жердегі жанар элементтері деп атайды. Ондағы мәселе олар экологиялық таза табиғи батарейкалар өндіру. Электродтар өзара әрекеттесе келе электр тоғын туындатады. Эксперттердің айтуынша күн және жел электроэнергетикасына қатысты «баламалы» сөзі болашақта жоғалуы тиіс. 2013жылдан бастап Голландық ғалымдар Вагенингена топырақытан электр энергиясын алудың өңдеді. Зерттеуші ғалымдардың Plant-Microbial Fuel Cell деп аталатын құрылғысының жұмыс жасауы үшін өсімдіктермен топырақ бактериялары қажет. Өсімдік тамыры, органикалық зат шығаратыны белгілі, оның 70 пайызы топыраққа кетеді. Осындай органикалық затты жасаушы микроорганизмдер бос электрондар көзі болып табылады. Тек қана қажет нәрсе-электродтарды жинау үшін топыраққа микроорганизмдер қатарына электрод қою қажет (Сурет 5).

Сурет 5. Микроорганизмдер арқылы энергия алу.

Біздің фиоэлектростанциямық үш блоктан құралған – генерациялаушы блок (биоплазмалық блок) , конденсаторлы блок, аккумляторлар блогі,

Блоктар сегнетоэлектрлік қасиетке ие, құйма минералды ортаға толтырылған, құйма үшін өзара өткізгіштермен жалғанған 13 биоэлементтен тұрады және ол біртекті жалпы электростатикалық зарядты көлемді, біртекті биоплазмалық генератор түзеді.

1,2 және 3 блоктар үшін биофизикалық бақылауға арналған электрлік параметрлер даярланған.

Құрал 3 блоктағы тоқ күшін өлшеуге мүмкіндік береді, сондай ақ жарықдиодынна күш береді.

Биоплазмалық блоктағы алғашқы техникалық тәжірибе түрлі-

- 50С,+40С,+100С,+200С,+300С, температураларда жүргізілді.

Сурет 6 көрсеткендей кернеудің өзгеру графигі, максимум кернеу 250С,+300С көрінді.

Сурет 6 Кернеудің өзеруі тесператураға байланыстылығы.

Паралельно тоқ күшінің түрлі температураларға әсерін байқау жүргізілінді. Тәжірибе минералды қабықшамен құйылған екі биоплазмалық генераторға жүргізілінді(Сурет 7).

Максимальді ток 200 mA 250С,+300С аралықта алынған. Аккумлятоды зарядтау максимальді 8-9 V шамаға дейін 8-12 сағат. Нақты теориторияда геофизикалық тарала орналасуы және блоктағы барлық элементтер үйлесімді жүргізіледі

Сурет 7Тоқтың өзеруі тесператураға байланыстылығы.

ҚОРЫТЫНДЫ

Жасыл энергетика саласын биологиялық негізде дамытудың алғы шарттарын зерттеп, заманауй өнімдерді теориялық тұрғыда негіздеу, көкейкесті мәселе болып табылатындығы айқындалынған. Тақырыпты зерттеу жағдайында су, күн, биогаздар, мұнай т.б. географиялық энергетика жолдарын зерттей отырып жаңа экологиялық ұтымды баламалы жасыл энергетика көзін қарастыру мақсаты бойынша әдебиеттермен жұмыс жасалынған, нәтижесінде:

Қолданыстағы су, күн, жел энергетикасына сараптама жасай отырып, өсімдіктердің анабиозды және биозды жағдайында арқылы электроэнергиясын генерациялау арқылы өндіру;

Фитоэлектростанция-1 моделінің микро құрылымын жасаудың негізгі қаңқасы мен есептеулерін ұйымдастыру;

Алынған модельді іске қосуда күнделікті ақпаратын немесе нәтижесін жазып отыру арқылы сараптама жасаудың әдістері теориялық және прпактикалық тұрғыда негіздеген.

Нәтижесінде: биоплазмадан өсімдік арқылы энергия көзін өндіру практикалық тұрғыда іске асып, теориямен негізделінді, тәулігіне анабиозды жағдайда өсімідік 25X14 см2 тәжірибелік қондырығыға өсірілген өсімдіктен 2,0-1,5Мв энергия алынған. Ондағы теориялық және практикалық құндылығы, қоршаған орта және төтенше жағдайдан қорғану амалдары пәнін өз алдына оқытудың авторлық бағдарламасы, біршама оқу-әдістемелік нұсқаулары мен оку құралдарының жарық көруіне негіз болады. Дүниежүзілік және отандық тәжірибелер осы курсты жеке пән ретінде оқытқанда биологиялық амалдарды басты тарау ретінде қарастыру арқылы ғана білім беру жүйесі толығып жүзеге асырылатынын көрсетеді.

Жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесі: зерттеу нәтижесінде модель жасалынды. ЭКСПО-2017 көрмесіне аргналған алғашқы модель іске қосылыды деп көрсетілген.

Жұмыста Қазақстанның климаттық жағдайы энергия көздерін пайдалану мүмкіндіктері, Қазақстандағы биоэнергетика әлеуеті, Алматы қаласындағы биоэнергетика станциясы жәнеЖаңғыртпалы энергия көздері, Қазақтанның Федералдық мақсатты бағдарламалар және халықаралық ынтымақтастық, Жел энергиясын дамыту мәселесі, Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы, Қазақстанда биоэнергетиканы дамытудың аспектілері мен нәтижелері талданып жазылып ұтымды жолдары көрсетілінген.

Қолданылған әдебиеттер

А.А.Крашенников Перспектива использования нетрадиционных источников энергии //Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2012, №1. С.48 -52.

А.БЕЙБАРСОВ, 19.11.2004.

А.Е.Викторов, JI.A. Нечаев, JI.H. Чернокнижная Перспективы использования солнечной энергии в народном хозяйстве Казахстана.

Атлас энергетических ресурсов СССР /под ред. А.В. Винтера. Т II, выпуск 16, 2007.

Агроклиматический справочник по Жамбылской области. JI: Гидрометео-издат, 2004, 116 с.

Б.М. Маринушкин Проблема развития нетрадиционной энергетики // Энергетика и топливные ресурсы Казахстана, 2002, № 1. С. 115 117.

М.Васильев «Энергия және адам».

Уделл «Күн энергиясы».

П.С. Непорожний, В.Н.Попков «Әлемнің энергетикалық қорлары». 2005ж.

Журнал «Жастар техникасы», 2000 №5

В.Володин, П. Хазановский «Энергия жиырма бірінші ғасыр».

В. С. Лаврус «Энергия көздері», 2007 ж.

7. Интернеттен алынған материалдар.

Д.С. Стребков «Ауылшаруашылық энергетикалық жүйелері және экология», 2005 ж

Н. С. Лидоренко, В.М. Евдокимов «Фотоэлектрлік энергетиканың дамуы», 2008 ж.

Б.М. Берковский, В.А.Кузьминов «Қалпына келтіретін, дәстүрлі емес энергия көздерінің адамдарға қызметі», 2007 ж.

Инюшин В.М. Биоплазменный генератор электричества // Вестник электроэнергетики. Отечественный и зарубежный опыт. - М., 2008. -№3.-С. 31-33.

Инюшин В.М. Биофизика XXI века - от антиэнтропийной энергетики к безопасной жизни и полноценному здоровью человека // Биофизика -XXI век (Актуальные проблемы современной биофизики): тез. Междунар. Науч.-практ. конф., 21-22 октября 1999г. Алматы, 1999. -С. 3-4.

Предварительный патент № 18178 РК. Устройство индикации активности геоаномальных зон / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. -Опуб. 15.01.2007; Бюл.№1.

Предварительный патент № 19041 РК. Способ регистрации электрических полей живых объектов / Инюшин В.М., Мамирова Г.Н., Надиров Н.К., СолодоваЕ.В.- Опуб. 15.01.2008; Бюл №1.

Инюшин В.М., Райымбеков Д. Агрогидроэнергетический комплекс. -Алматы, 2009.-С. 1-18.

Инюшин В.М., Мамирова Г.Н. Подавление активности геоаномальных зон с помощью биоплазменных генераторов для безопасности инженерных сооружений //Abstracts and Articles «Radiating Fields of Earth, related Architectural Geometry of Forms and their Influence on Organisms». - International Seminar in Tallinn, June 11-14, 2009. - P. 71 -77.

Инюшин В.М. Биогидроэлектрический комплекс - фундамент «зеленой» электроэнергетики //III Экологический форум «Зеленая» экономика - новый вектор развития Казахстана», - Усть-Каменогорск: РНТП «Алтай», 2013. - С. 135 – 137.

http://thedifference.ru/chem-otlichaetsya-tok-ot-napryazheniya/

http://www.kubhost.com

Дмитриев А.Н., Скавинский В.П. О геолого-геофизических причинах свечений на Алтае. - Новосибирск: Академия наук СССР,

6516370716597500Саликов В.Н., Скавинский В.П., Чикис И.И. Магнитные и электрические поля аномальных мест природно-техногенного генезиса: Отчет НИР. - Томск, 2007.-С. 60.

Торшелидзе Т.И. О возмущениях в верхней атмосфере Земли, прешествующих землетрясений // Сообщение АН СССР. - 2007. - Т. 126, № 1. -С. 77-80.

Благовидова Т.Я, Жолковский И.Д., Мучная В.Н. Сейсмичность Алтае-Саянской области по инструментальным данным // Геология и геофизика. -2006. -№1.-С. 140-147.

Моргунов В.Я. Об электромагнитном излучении при системной активности // Сообщение АН СССР: Физика Земли. - 2005. - № 3. - С. 77-85.

Молчанов А.А., Сидоров В.А. Природные электрические конденсаторы // Вопросы поляризации горных пород. - Новосибирск,2003. - С. 99 - 107.

Пархоменко З.И., Данукалов К.Н. Природа эффекта аномального изменения электросопротивления сидеритов под действием давления // Геофизический журнал. - 2007. - № 5. - С. 78 - 87.

Чупрянин В.И. Геофизические автоколебательные системы разрывного типа. - Владивосток, 2004. - С. 34. - Деп. ВИНИТИ, № 709 - 85.

Шкурятник В.П., Фарафонов В.М., Линев К.Т. Поляризационные эффекты памяти в горных породах // Эффекты памяти в горных породах. - М., 2006.-С. 68-84.

Бойченко А.П. О плазмоподобном состоянии биологической материи. -Краснодар, 2006. - Деп. ВИНИТИ, № 1537-В 2006.

Бойченко А.П., Степанов Л.И. Агрегатные состояния биоплазмы и её эволюционно-экологические аспекты. - Краснодар, 2006. - Деп. ВИНИТИ, № 1538-В2006.

Куценко Г.Л. Предварительные результаты биолокационных наблюдений за вариациями параметров геопатогенной глобальной энергетической сети Хартмана // Вестник новых технологий. - 2008. - Т.1, № 1-2.-С. 125-126.

Рогачевский Л.Я. Феномен изменения структуры Сети Хартмана // Вестник МНИИКА. - 2009. - Вып. 6. - С. 108.

Брунов В.В. Энергоактивные зоны и их влияния на организмы //Биоинформационные и энергоинформационные технологии. - Барнаул: Изд.Алт. ГТУ, 2002. - Т.1. - С. 108 - 109.

Бурлешин М. Люди в зоне. Природа и человек. -М.: Свет, 2004.-С. 41.

Виденина М.С., Шабалина Е.В., Иванова Т.Л. Геопатогенные зоны. -Тольятти: ВуиТ, 2002. - С. 286 - 275.

Мельников Е.К. Мусийчук Ю.И., Потифоров А.И. Геопатогенные зоны - миф или реальность? - Санкт - Петербург: АО Недра, 2003. - С. 52.

Рудник В.А. Геокосмический фактор и среда обитания: влияние на расселение людей и пассионарность // Сознание и физическая реальность. -2009.-Т.4, №1.-С. 58-70.

6598920-51816000Рудник В.А., Мельников Е.К. Геокосмический фактор и среда обитания: роль геологического фактора // Сознание и физическая реальность. -2007. -Т.2,№3.- С. 64-77.

Рудник В.А. Влияние зон геологической неоднородноати Земли на среду обитания // Вестник РАН. - 2006. - Т. 66, № 8. - С. 713 - 719.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Әбілхамит Ерлан.docx

Әбілхамит Ерлан.docx
Размер: 2 Мб

.

Пожаловаться на материал

Зерттеу жұмысының өзектілігі. Теориялық және практикалық құндылығы: Қоршаған орта және төтенше жағдайдан қорғану амалдары пәнін өз алдына оқытудың авторлық бағдарламасы

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Антиаритмические средства. Классификация

Антиаритмические средства- фармакологические вещества различного химического строения, которые уменьшают или устраняют нарушения ритма и применяются для профилактики и лечения аритмий.

Диагностика уровня развития игровой деятельности детей дошкольного возраста

Курсовая работа. Игра как вид деятельности. Развитие и становление игровой деятельности. Диагностика уровня развития игровой деятельности в дошкольном возрасте.

Онкология. Ответы на тесты

Методы изучения и диагностики отклоняющегося развития

Сестринский процесс при трещине заднего прохода, геморрое, парапроктите

Анальная трещина. Причины возникновения. Лечение. Нехирургическое лечение. Хирургическое лечение. Профилактика анальной трещины. Клиническая картина. Профилактика геморроя Парапроктит. Симптомы острого парапроктита.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok