Жел энергетикасы Орындаған: Дербисалиева Қамар



Дата23.04.2020
өлшемі0.88 Mb.

Жел энергетикасы

Орындаған:Дербисалиева Қамар

233 группа ЭЭ

Жел

  • Жел — ауаның жер бетіне қатысты көбінесе горизонталь бағытта қозғалуы; метеорологияның негізгі ұғымдарының бірі

Жел атмосфера қабаттарында қысымның біркелкі таралмауынан пайда болады әрі жоғары қысымнан төменгі қысымға қарай бағытталады. Ауа қысымы уақыт пен кеңістікте тұрақты болмайтындықтан желдің жылдамдығы мен бағыты үнемі өзгеріп отырады.

Атмосфералық қысымның айырмашылығы ауаның қозғалуына себепші болады.

Жел жылдамдығымен қатар, оның бағытын да білудің маңызы зор. Жел бағытын оның соғып тұрған жағының бағытымен анықтайды. Осыған сәйкес, көкжиектің 8 негізгі бағытын (румб) ажыратады: солтүстік (С), солтүстік-шығыс (СШ), шығыс (Ш), оңтүстік-шығыс (ОШ), оңтүстік (О), оңтүстік-батыс (ОБ), батыс (Б), солтүстік-батыс (СБ). Кез келген аудандағы белгілі бір мерзім ішінде жел бағыттары мен қайталануын жел өрнегі деп аталатын сызба күйінде көрсетуге болады.

Жел энергиясы — жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясы қуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.

Жел энергиясы — жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясы қуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.

   


Жел энергиясын өндірудің  ең тиімді жерлері ретінде  жағалау  аймақтары және биік тау  шыңдары қарастырылады. Теңізде, жағадан 10-12 км қашықтықта офшорлық жел электр фермалары салынады.         Жел генераторларының мұнаралары тереңдігі 30 метрге дейін  қағылған қадалы іргетастартарға қондырады.

Жел энергиясы

Жел энергиясын  пайдалану жолдары

  • Энергияның қалпына келетін көзіне жатады. Қуаты 50—100 киловатт (мұнарасының биіктігі 15—25 м) электр станциялары едәуір сенімді және тиімді болып саналады. АҚШ, Дания, Голландия, Германия және т.б. елдерде едәуір арзан электр энергиясын өндіретін көп жел қондырғылары жұмыс істейді. Қытайда жел энергиясын пайдаланатын 120 мыңнан астам шағын жел генераторы және 1600 сорғы жұмыс істейді. Осыған ұқсас жұмыстар біздің елімізде де басталды. Қазақстанда негізінен жел көздері жеткілікті. Олар: Жетісу (Жоңғар) қақпасы, Сөгеті жазығы (Алматы облысы), Қордай (Жамбыл облысы), Бейнеу, Жетібай (Маңғыстау облысы), Атырау, Индер, Мұғалжар өңірлері, Ерейментау , Сілеті (Ақмола облысы), Балқаш, Топар (Қарағанды), Жоталы (Қызылорда облысы), Жалпақтау (Батыс Қазақстан облысы) және т.б. Форт-Шевченкода 45 күн жылдамдығы 15 м/с-тан асатын күшті жел соғады. Бүл өте мол энергия көзі. Сондықтан жел күшін тиімді пайдалану өте маңызды. Алайда энергияның экологиялық таза көзінің де кейбір проблемалары болады (теледидарға бөгет болатын ультра-дыбыстық сәуле шығарады; жануарлар әлеміне, әсіресе құстарға және т.б. теріс өсер етеді). Мысалы, Голландияда теңіз жағасында 3 километр ұзындыққа жел қондырғыларының батареясы орналастырылған. Бұл жерде биіктігі 36 метр, ұшқалақты роторының диаметрі 25 метр болатын конус тәрізді темірбетон мұнара салынған

Жел энергиясының пайдаланылуы — электр энергиясын өндіру үшін және әр түрлі механизмдерді (су сорғысы, ұн тартатын диірмен және т.б.) әрекетке келтіру үшін желдің механикалық энергиясын жел электр станциясы арқылы пайдалану.

Maglev Turbine


Бұл Maglev Turbine әзірше жалғыз егжей-тегжейлі кескіні. Оның құрастырушылары атап өткендей, өзгеден бұрын, мұнараның шыңында тікұшақ алаңы, жүктерге арналған кран және метеостанция болуы керек (Maglev Wind Turbine Technologies иллюстрациясы).

Желдік энергетиканың екінші тынысын ең көп қуатты 1 гигаватт, тік осьі бар  Maglev Turbine үлкен желдік турбина береді,  оны сериямен Maglev Wind Turbine Technologies (MWTT) компаниясы Аризонадан шығаруға  ниет білдіруде. Жаңа турбина жалғыз өзі желіге жылына 8,75 тераватт-сағат энергия береді, бұл шамамен 5,5 миллион баррель мұнайдың  энергетикалық мәнісіне баламдылық.

Жел турбинасының экзотикалық моделі биік үймереттей көрінеді, бірақ өзінің қуатына қарағанда таңқаларлықтай шағын. Maglev-тің бір турбинасы 750 мың үйге қуат беру үшін жеткілікті, ал ол барлығы шамамен 40 гектар алаңды алады (шеттетілген белдеумен бірге). Салыстыру үшін, 1 мың дәстүрлі жел генераторлары 500 мың үйге қуат беріп, бұл ретте 26 мың гектар аумақты алады

  • Бұл турбинаны MWTT компаниясының негізін қалаған, 60 жастағы Эд Мазур (Ed Mazur) ойлап тапты, ол осы жылдың 15 маусымында ресми түрде жұмыстың басталуы туралы жариялады
  • Энергияның балама көздерімен Эд көп жылдар бойы айналысты, ал 2004 жылы коммерциялық және электр энергиясының жаппай өндірісі үшін жел фермаларында ең шағын нәрсе – ПӘК-тің көпмәртелі өсуі жетіспейді деп шешті. Сөйтіп, Maglev Turbine-ді ойлап тапты.

Мұндай қарапайым жел өрісімен Maglev Turbine-ді жасаушылар өз алып бағаналарының теориялық қуатын көрсетуде (Maglev Wind Turbine Technologies иллюстрациясы). Ғылыми ізденістерге, жобалау мен өзге де дайындықтарға жылдар кетті. Бірақ турбина сурет жүзінде қалса да, автор оны металл түрінде тұрғызуға болатынына сенімді. Көлбеу осьі бар барлық турбиналар желдің толық энергиясының кемінде 1%-ын пайдаланады деп өнертапқыш пайымдайды. Тік осьі бар турбиналармен жағдай  әлде қайда жақсы, бірақ бұл жерде де мінсіз  шешім табылған жоқ.


Турбина тиімділігінің өсуіне кілт – желді «толығымен жаулап алу» және машина бөліктерінде үйкелістің болмауы деп автор есептейді.

Maglev Turbine магниттік жастықтарда жүзеді, ал генератор рөлінде жазық синхрондық қозғалтқыш қолданылған. Бұл технология магниттік аспадағы поездар технологиясымен пара-пар және жел энергиясын барынша жинап, барлық үйкелісті жояды (ауамен үйкелістен басқа). Бұл жерде ешқандай бәсеңдеткіштер, дәстүрлі мойынтіректер мен біліктер жоқ. Магниттік өріспен  байланысты левитациялық ротор мен статор ғана бар.

Maglev Turbine жүзінің жиілілігі барлық ағынды қамтиды, сондықтан, компанияның бағалауынша, оның турбинасы киловатт-сағатқа жұмсалатын бір центтен кем баға бойынша энергияны өндіреді. Бұл Wind Turbine Observation Tower жобасын еске түсіреді, бірақ жаңаның құлашын салыстыруға  да келмейді, орасан зор. Компания құрылымның ешқандай бөлшектерін іс жүзінде келтірмейді, мұны әзірленген жобаның болмауы және тәжірибелік үлгі салынғанға дейін құпиясын ашпау деп те түсінуге болады (Maglev Wind Turbine Technologies иллюстрациясы). Өнертапқыштың айтуынша, жаңа турбина ауа ағынының барлық дерлік энергиясын пайдаланады. Осыған қатысты ол дәстүрлі желдік «пропеллерлерге» қарағанда, кеменің желкенмен жабдықталуына ұқсайды. Сондай-ақ,  Maglev Turbine құрылысы  тең қуатты жел фермаларының классикалық  түрін салудан гөрі 50-70%-ға арзан түседі және аз уақыт алады. Жаңа қондырғының басты компоненттері жер деңгейінде, сондықтан оларға қызмет көрсету оңай. Ең маңыздысы, жаңа турбина (теорияда) тым баяу және өте күшті (секундына 40 метрден аса) желде де қалыпты жұмыс істейді. Компанияның мәлімдеуінше, мұндай стансаның базалық құрылымы 500 жыл ішіндегі жұмысқа есептелген, магниттік аспамен генератор – 100 жылға, турбина жүзі – 50 жылға. Бұл параметрлердің ұзақ уақыт жұмыс істейтін қарапайым жел стансасынан  айырмашылығы айтарлықтай. Жел фермаларының көбі  биіктігі 10-нан 60-қа дейінгі мұнараға орнатылған, қуаты 20 киловаттан 2 мегаватқа дейінгі желдік жиынтықтардан тұрады.  Жаңашылдықтың авторлары мұндай фермалардың басты кемшілігі, орасан аумақты алуынан басқа, күшті жел тұрғанда жұмысты тоқтату қажеттілігін, өйткені энергия  зая кетуі мүмкін және қызмет көрсету мен күрделі жөндеудің  қымбаттылығын атайды.  Көптеген фермалар алпауыт желдіктерді біршама жылдар бойы олар істен шыққанға дейін падаланады да, сонымен жұмысты аяқтайды, өйткені күрделі жөндеу өте қымбат және жөндегеннен кейінгі электр өндіруді  ақтамайды. Жел турбинасына арналған магниттік  аспаны қолдану біріншілігі қытайлықтарға жатады, мұны Мазур да мойындады. Алайда американдық жаңашыл соншама аса үлкен көлемді тік турбиналарға арналған магниттік левитацияны қолдануды бірінші ұсынғанын атап өтті.


Алып турбина табиғат көрінісі болып қала ма деп дауласуға  да болады, бірақ ең жақсысы, ол жалғыз өзі мыңдаған жай «диірмендерді» ауыстыруы тиіс, оларды орнатуға жергілікті тұрғындар қарсылық білдіруде (Maglev Wind Turbine Technologies иллюстрациясы).

Мазурдың өз турбиналарын, негізінен,  жаңа орында тұрғызбай, ал  өз ресурстарын сарқыған ескі жел фермаларын жаңа технологиялар бойынша қайта істеу ұсынысы қызықты

Мазурдың пікірінше, пайда бар. Мұндай фермаларға турбина-генераторлардан басқа инфрақұрылым қажет: учаскеге тартылған электр желісі, мысалы, қызмет көрсетуге арналған жолдар, трансформаторлық подстанциялар және тағы басқалар. Сондай-ақ, жұмыс істеп жатқан фермалар қолайлы орындарда орналасқан, желдің орташа жылдамдығы тұрғысында, сондықтан жақсыдан жаман іздемейді.

Компания  электр энергиясының «таза» пайдасын насихаттау үшін өз турбиналары жанында ғылыми және білім беру орталықтарын ашуды көздеп отыр. Желдік ПӘК-тің орасан зор өсуі жел энергетикасының рөлін қайта қарауға әлемді мәжбүр етеді деп есептейді. 2020 жылы барлық энергияның 25% Maglev Turbine үлгісіндегі жел стансаларында өндірілуі тиіс: бұл компанияның арманы, қазір екі есе күш жұмсап, оны жүзеге асыру үшін жұмыс істеуді бастайды. Егер, Мазур жаңа үлгідегі жел фермалары мүмкіндіктерінің өсуін 10 есе асыра айтқан болса да, алдындағылармен салыстырғанда, бұл жаңалық энергетика үшін көзге түсерлік болып қалады. Сондай-ақ,  магниттік желдік авторы жер климатындағы байқалып отырған өзгерістер жел стансаларына қолайлы деп есептейді. Оның компаниясы жазғандай, ғалымдардың болжамы бойынша келесі 20 жылда біз дүние жүзінің көптеген бөліктерінде желдің орташа жылдамдығының елеулі ұлғаюын байқаймыз.

Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет