Күн потенциалын талдау
Күннен түсетін орташа жылдық энергия 1600 кВт.сағ. шамасын құрайды.
Қазіргі уақытта оны қолданудың негізгі төрт бағытындағы кең ауқымды зерттеулер жүргізілуде:
а) күн энергиясын тікелей фотоэлектрлік түрлендіру;
б) фотоэлектрохимиялық және биологиялық түрлендіру;
в) жоғары потенциальды жылу пайдаланатын (t>2000 С) күн электр тсанциялары және пештер
г) ғимараттарды, аз бірлік қуаттағы өнеркәсіптік және ауылшаруашылық обьектілерін жылу және салқынмен қамтамасыз етуде төмен потенциальды жылуды (t< 100°С) тікелей қолдану.
Батыс Европа және АҚШ елдерінде жартылай өткізгішті түрлендіргіштердіжасауға үлкен мән береді.
Жартылай өткізгішті элементтер негізіндегі фотоэлектрлік түрлендіргіштердің негізгі артықшылықтары мынада:
- фототүрлендіргіш қондырғылардың модульді болуы;
- қозғалмалы бөлігінің болмауы;
- жөндеуіне және қызмет етуіне кететін шығынның аздығы;
- қондырғының ұзақ жұмысы және құрудың тездігі;
- қоршаған ортаға кері әсерлерінің жоқтығы.
Ал кемшілігіне монокристалды кремнийлі фототүрлендіргіштердің қымбаттығын жатқызуға болады.
Бұл облыстағы зерттеудің негізгі бағыты ПӘК 5 % - дан асатын аморфты кремний негізіндегі жұқа қабықты фотоэлементтерді жасау, қазіргі уақытта (8-12 %) дейін барады. Қабықшалы фотоэлементтердің ПӘК (16-18 %) дейін жоғарылату көп қабатты қосылыстар негізіндегі фотоэлектрлік түрлендіргіштер жасаумен байланысты, әрбір қабаттан күн спектрінің белгілі бөлігін жұту оңтайландырылады.
Қуаты 0.3-1.1 МВт күн фотоэлектрлік станциялар (КФЭС) ФРГ, Сауд Арабиясы, Жапония және басқа да елдерде жұмыс жасайды. КФЭС нәтижелілігін одан әрі жоғарылатуға күн концентраторларын пайдалану арқылы қол жеткізілуі мүмкін. Республикада кристалды кремний, галлий арсениді және жартылай өткізгішті материалдардың қасиеттерін өзгертуге бағытталған негіздегі жартылай өткізгішті түрлендіргіштер қасиеттерін зерттеу және жасаумен айналысатын ФТИ ҚР БҒМ және ҚазМУ ғылыми топтары бар, оның ішінде ионды имплантация негізіндегі аморфты кремнийде (ФТИ ҚР БҒМ) қолданылуда.
Жоғары температуралы энергетикалық қондырғылар(t>500 С) екі бағытта дамиды – бу турбиналы циклдік электр энергиясын өндіретін Күн электр станцияларын (КЭС) жасау және өте таза балқымаларды алу үшін (t~2000 — 25000 С ) жоғары температуралы пештер.
АҚШ-та қуаты 10 МВт(э)"Солар -1 КЭС жұмыс жасайды. "Солар-2" жобалық қуаты 100 МВт (э) жобасы жасалынған. Ресейде қуаты 20 МВт (э) КЭС жасалынған.
Жоғары қаражат салымына қарамастан, қысқа уақытта Күн энергетикасы маңызды орынға ие болады. Энергетика көздерінің әр түрлі түрлерінің үлестік қатынасы органикалық отын қорымен анықталады.
Халықаралық қолданбалы жүйелік талдау институтының мәліметтері бойынша Батыс Европа елдеріндегі кедей табиғи ресурстармен Күн энергетикасының үлесі 2030 жылға қарай 7 %, ал XXI-ғасырдың аяғына қарай 38 % дан 86 % ға дейін жетеді.
Ал, Қазақстан аумағында Күн энергиясын қолданудың келешегі жоғары болып табылады, қазірдің өзінде эксперименттік жобалар жүзеге асуда.
Орытынды
Жер бетіндегі энергия ресурстарының шектеулілігі күн энергетикасын пайдалануды дамытуды қажет етеді.
Елбасымыз Н.Ә.Назарбаевтың «Қазақстан-2050» – стратегиясы қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты» атты 14.12.2012 жылғы Қазақстан халқына Жолдауында «ХХІ ғасырдың он жаһандық сын-қатеріне тоқталды. Онда «бесінші сын-қатер – жаһандық энергетикалық қауіпсіздік» және «алтыншы сын-қатер – табиғи ресурстардың сарқылуы» деген болатын [2]. Ал Күн энергиясы қоршаған ортаға қауіпсіз, экологиялық таза және оны алу жолдары қиын емес. Қазiргi заманғы күн фотоэнергетикасы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30-40%-ға өсiп отырған гетероқұрылымдар негiзiнде кремний фотоэлементтерiне негiзделедi. Оның үстіне Қазақстанның оңтүстігі Евразия материгінде Сахара мен Таяу Шығыс елдерінен кейінгі күн радиациясы көп түсетін аймаққа жатады, (1см2-120 ккал жоғары) себебі тропиктік ауа ықпалында, жер бедері ашық өсімдік жамылғысы аз болғандықтан табиғи күн радиациясынан таралатын ультракүлгін сәулелер алу қаупі де жоғары. Сондықтан мұндай күн энергиясын тиімді пайдалану қажеттілігі туындайды. Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикiзаттан металлургиялық және жартылай өткiзгiш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргiздi. Күн батареялары мен жартылай өткiзгiштердiң жұмыс тиiмдiлiгi тазалық деңгейiне қарай алынатын кремнийдiң төменгi сапасы жүргiзiлген ғылыми зерттеулердiң негiзгi проблемасы болып табылады.
Астана қаласында өтетін ЕХРО- 2017 Халықаралық көрмесінің басты мақсаты да энергияның альтернативті көздерін пайдалануға арналған. Бұл біздің зерттеу тақырыбымыздың өзектілігін көрсетеді.