Азіргі 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.

Қазақстанда жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар:

• Оңтүстік зонасы – Алматы, Жамбыл, Оңтүстік-Қазақстан облыстары;
• Батыс зонасы – Маңғыстау және Атырау облыстары;
• Солтүстік зона – Ақмола облысы;
• Орталық зона – Қарағанды облысы.

Жел энергетикасының 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.

Күн энергиясы

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.

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.

Жалпы алғанда, Күн сәулеленуінен электр энергиясы мен жылу алудың бірнеше әдістері бар. Олар:

1) Электр энергиясын фотоэлементтер көмегімен алу.

2) Күн энергиясын жылу машиналарының көмегі арқылы электр энергиясына айналдыру (Жылу машиналарының түрлері: поршеньдік немесе турбиналық бу машиналары. Стирлинг қозғалтқышы.).

3) Гелиотермальдық энергетика – Күн сәулелерін жұтатын беттің қызуы мен жылудың таралуы және қолданылуы.

4) Термоәуелік электр станциялары (Күн энергиясының турбогенератор арқылы бағытталып отыратын ауа ағыны энергиясына айналуы).

5) Күн аэростаттық электр станциялары (аэростат баллоны ішіндегі су буының аэростат бетіндегі күн сәулесі қызуы салдарынан генерациялануы).

Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғылардың бірі – Күн батареялары.

Соңғы жылдары күн энергетикасын дамытудың динамикалық өсімін байқауға болады. Бірақ күн энергетикасын мемілекеттің қолдауысыз дамыту мүмкін емес. Көптеген елдердің ішінде АҚШ, Германия, Испания, Оңтүстік Корея және Жапония күн энергетикасын дамыту бойынша алдыңғы қатарда. Аталған мемілекеттердегі күн энергетикасын дамыту бағыты ұлттық бағдарлама болып табылады. Аталған мемілекеттер қазіргі уақытта күн энергетикасының әлемдік нарығын қалыптастыруда.

Биогаз

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.

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.

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.

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.

Қазақстанда қалпына келетін энергия көздерін пайдаланудың басты мақсаты энергетиканың қоршаған ортаға кері әсерін төмендету екенін айттық. Әлемдік тәжірибеде солай. Мысал үшін, бір ғана 2009 жылдың өзінде ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігінің мәліметі көрсеткендей, атмосфераға шығарылған ластаушы заттардың көлемі 3,4 млн тоннаны құрап, оның 85%-ы 43 ірі кәсіпорынға тиесілі болған. Оның үстіне, қазіргі таңда Қазақстанда жалпы өндірілетін электр энергиясы 85%-ға дейін органикалық отынды – негізінен, жергілікті көмірді және аз көлемде көмірсутекті шикізаттарды жағу жолымен алынатынын ұмытпаған жөн. Стационарлық көздерден еліміздің атмосферасына қалдықтардың 10%-ға жуығын және улы қалдықтардың басым үлесін мұнай және ілеспе газ өндіру саласында жұмыс істейтін кәсіпорындар шығарады. Осы ретте, қалпына келетін энергия көздерін қолдану арқылы энергетикадан бөлінетін парник газдарын 500 мың тоннадан 2,5 млн т СО2-ге дейін азайтуға мүмкіндік бар.
Қалпына келетін энергия көздерін пайдаланудың экономикалық тиімділігі де бар. Атап айтсақ, оны электр қуатын өндіру және жеткізу үшін қолдану арқылы Қазақстанның энергияға тапшы өңірлерінде үнемділікке қол жеткізуге болады. Сонымен қатар қайта қалпына келетін энергетика елдің шалғай өңірлерін дамытудың маңызды факторына айналмақ.

Мемлекеттік деңгейде шаралар қабылданып жатқанына қарамастан, Қазақстанда қайта қалпына келетін және баламалы энергетика кенже қалған. Өкінішке қарай, бірнеше құрылысты, атап айтқанда, жел энергетикасы кешендерін салуға талпыныс жасалғанымен республикамызда бүгінгі күнге дейін бұл салада бірде-бір ірі жоба іске қосылмаған екен. Мәселен, ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігінің мәліметі бойынша, 2010 жылы баламалы энергия көздерінің үлесі 0,03%-ды құраған. Яғни, жалпы энергия көлемінің бір пайызына да жетпейді. Бұл дегеніміз, бұл саланы әлі де болса жетілдіре түсу қажет екенін көрсетсе керек. Салыстыру үшін айтсақ, тіпті, озық қалпына келетін энергия көздерін қолдану бойынша әлемдік аутсайдерлердің қатарына кіретін Ресейде де оның үлесі төмен, жалпы өндірілген энергияның бар-жоғы 1%-ын құрайды. Сонымен қатар оның базасында алынған жылу энергиясы 3%-ға жуықтайды.

Ірі су электр станцияларында өндірілген энергияларды есепке алғанда Қазақстанның энергия балансындағы қалпына келетін энергия көздерінің үлесі 12,3%-ға әрең жетеді.

Қазақстанда соңғы жылдары қалпына келетін энергия көздерін қолдауға бағытталған заңнамалық базалар мен бірқатар салалық бағдарламалардың қабылдануы бұл саланың дамуына оң ықпал етеді деп сенеміз. Республикалық заңнамалық базаның маңызды ережелерінің қабылдануына байланысты қазірдің өзінде Қазақстандағы қалпына келетін энергия көздері жобасына инвесторлардың қызығушылығы артып жатыр. Оның ішінде Қытай және Германия сияқты жетекші елдердің де инвесторлары бой көрсетуде.

Киота келісімдерін іске асыру аясында климаттың өзгеруі жөнінде Копенгагенде өткен коференцияда Қазақстан парник газдарды 1992 жылғы деңгеймен салыстырғанда 2020 жылға қарай 15%-ға, 2050 жылға қарай 25%-ға төмендету бойынша міндеттемелер алды. Атап айтқанда, 2010-14 жылдарға арналған «Жасыл даму» салалық бағдарлама аясында 2009 жылмен салыстырғанда атмосфераға бөлінетін зиянды қалдықтарды кем дегенде 5,9%-ға төмендетуге уәде етіп отыр.

2009 жылы қабылданған «Қалпына келетін энергия көздерін пайдалануды қолдау туралы» Қазақстан Республикасының заңы электрлік және жылу энергиясы өндірісі үшін қалпына келетін энергия көздерін пайдалануды ынталандырудың құқықтық, экономикалық және ұйымдастырушылық негіздерін бекітті. Бұл Заң қайта қалпына келетін энергия көздері жобасына арналған инвестициялық артықшылықтар беруді, нарықта және оларды желілер бойынша беру кезінде «таза» электр энергиясын пайдаланудың басымдықтарын қарастырады, сонымен қатар мемлекеттің бақылауындағы сертификаттар жүйесі арқылы қолдау көрсетеді.

2020 жылға дейінгі Қазақстанның Стратегиялық даму жоспарына сәйкес, электр энергиясын тұтынудың жалпы көлеміндегі баламалы энергия көздерінің үлесі 2015 жылға қарай 1,5%-ды, 2020 жылға қарай 3%-ды құрауы тиіс. 2010-14 жылдарға арналған Қазақстан Республикасының Үдемелі индустриялдық-инновациялық даму мемлекеттік бағдарламасы қойған басымдықтар 2014 жылы қайта қалпына келетін энергия көздерінің көлемін жылына 1 млрд кВт/сағат деңгейіне жеткізуді көздейді.

Орытынды

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