Жаңартылмалы энергия көздерін қолдану негіздері

1.1. Кіріспе

Бұл бөлімнің мақсаты – заманауи ұлттық шаруашылықта қолданылатын жаңартылмалы энергия көздерінің барлық спекторы жайлы түсінік беру. Энергияның жел, су, күн сәулесі, органикалық заттар, т.б. сынды көздері де қарастырылған. Жаңартылмалы энергиямен жұмыс істейтін энергетикалық құрылғылардың қуаты жүз ваттан мегаватқа дейін өзгеріп тұрады, кез келген жағдайда мұндай құрылғыларды қолдану мүмкіндіктерін талдай отырып, үш негізгі сұраққа жауап табу керек:

1. Жаңартылмалы энергияның потенциалды көздерінің энергоресурсы неге тең?

2. Өндірілетін энергияны қандай мақсаттар үшін қолдануға болады?

3. Басқа көздермен салыстырғанда бұл энергияның құндылығы неге тең?

Алғашқы екі сұрақтың жауабына кітаптың барлық бөлімі арналған десе де болады. Соңғы сұрақ – энергияны тұтынушылар үшін өте маңызды және жаңартылмалы ресурстарды практикада қолдану барысында шешуші болып табылады. Энергияның жаңартылмалы көздерінің экономикалық тұрғыдан ақталған эксплуатациясы екі шарт орындалған жағдайда мүмкін болады:

1. Мұндай энергия көздерінің ұстанымдық басымдылығы жақсы түсінілді және қолданылды.

2. Энергоқұрылғыларда жаңартылмалы энергияның түрөзгеріс үдерісі экономикалық және әлеуметтік көрсеткіштерді максимализациялау мен шығынды азайту арқасында максималды тиімділікте жүзеге асырылды.

Осы шарттар орындалған кезде нақты құрылғыға қатысты салыстырмалы құндылық есептеулер жүргізіп, экономикалық бағалау жасай беруге болады. Бірінші шарттың орындалмауы техникалық тұрғыдан аяқсыз шешімдердің қабылдануына, сәйкесінше төмен экономикалық көрсеткіштерге әкеледі. Кейде бұл жаңартылмалы ресурстар энергетикасындағы мәселелерді шешуге қолданылатын әдістер мен дәстүрлі және атом энергетикасында қолданылатын әдістердің айырмашылғына байланысты.

Жаңартылмалы ресурстар энергетикасының даму барысын түсіну отынға, әсіресе мұнайға сұраныс өскенде, дамушы елдерде өмір сүру деңгейіне талаптар қойылғанда, аса қажет.

Қоғамда шаруашылық және тұрмыстық мақсаттар үшін энергия тұтынуды сипаттайтын қарапайым моделді қарастырайық:

R=EN (1.1)

Мұндағы R – N адамнан тұратын кейбір ұжымның энергияға жылдық қажеттілігі; Е – тамақтану өндірісімен, өнеркәсіп өнімдерімен, т.б. байланысты энергияның бір адамға шаққандағы қажеттілігі. Е – ге тәуелді өмір сүру деңгейін жуықтау арқылы жан басына шаққандағы ұлттық табыстың S мәнімен бағалауға болады:

S = ϝE. (1.2)

Ϝ коэффициенті – көп параметрлердің сызықтық емес функциясы. Оны өмір сүруге қажетті игіліктерді өндіру үшін тиімді пайдаланылатын энергия деп алуға болады, сол себепті оның максималды үлкен болғаны дұрыс. Кез келген өндірістік емес заттарға энергияны шығындау бұл коэффициентті азайтады. (1.1) мен (1.2) – гі Е-ні алмастырып, мынаны аламыз:

R= SN/ ϝ (1.3)

Қазіргі уақытта жер шарындағы адамдар саны 5 млрд.-ты құрайды және жылына 2-3%-ға өседі. Көптеген елдерде халық санының өсуі тым аз, ол балалар өлімінің жиілігі мен өмір сүру жасының аздығына байланысты. Бір адамға шаққанда қуатты қолдану шамамен 0,8кВт құрайды, алайда қолданылатын энергия деңгейіндегі ұлттық айырмашылық үлкен – АҚШ – та 10 кВт-тан аса, Еуропа елдерінде 4 кВт, ал Орталық Африка елдерінде 0,1кВт-қа дейін. Қазіргі заман елдеріндегі ұлттық табыстың орташа өсу жылдамдығы жылына 2-5%. Өсудің мұндай жылдамдығында энергияны жылдық тұтыну 4-8%-ға өсуі керек. Энергия өндірудегі мұндай қажеттілікті жаңа энергия көздерін қолданбай қамтамасыз ету мүмкін емес, себебі энергияға қажеттілік көбейген сайын отын қоры таусыла береді. Атомдық энергетикаға қатысына байланыссыз барлық елдердің энергетикалық бағдарламаларында энергиямен жақсы қамтамасыз етуге бағытталған екі негізгі тармақ бар:

1) Энергетиканы жаңартылмалы энергия көздері арқылы дамыту;

2) Энергияны қолданудың тиімділігін арттыру.

Энергияның жаңартылмалы көздерін жердің нашар дамыған елдерінде және өндірісі дамыған елдерде қолдануға болады.

Энергияны рационалды қолданғанда бір адамның ыңғайлы өмір сүруін қамтамасыз етуге 2кВт энергия қажет деп алып, жаңартылмалы энергия көздерінің потенциалды мүмкіндіктерін долбармен бағалайық. Жер бетінің әр квадрат метрінен түрлі жаңартылмалы энергия көздерін пайдаланып, 500Вт қуат алуға болады. Егер осы энергияны пайдалануға тиімді формаға келтіру мүмкіндігі 2% деп есептесек, онда 2кВт қуат алу үшін 100м² аумақ қажет болады. Қала маңындағы жерлерді қоса есептегенде, қалалардағы халықтың орташа тығыздығы 1км²-қа 500 адамнан келеді. Оларды жоғарыда айтылғандай 2 кВт энериямен қамтамасыз ету үшін 1км²-тан 1000кВт энергия алу қажет, яғни олар алып жатқан аумақтың 5%-ы. Жаңартылмалы энергия көздері оларды өзгертудің қолайлы әдісі табылған жағдайда қанағаттанарлық өмір сүру деңгейін қамтамасыз етіп бере алады. Бұл кітап осындай әдістердің физикалық негіздерін зерттеуге арналған.