коммерциялық емес акционерлік қоғамы

алматы энергетика және байланыс институты

  

«Өндіріс кәсіпорындарын электрмен жабдықтау» кафедрасы  

 

Электр Энергетика 

050718 – Электр энергетика

мамандығының барлық оқыту түрлерінің

студенттері үшін дәрістер жинағы

(«Дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергия көздері» пәнінен)

 

 

Алматы 2007

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: А.В.Болотов, К.А.Бакенов Электр энергетика. 050718 – Электр энергетика мамандығының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2007. – 37б.

Сипаттамаға 050718  - Электр энергетика («Дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергия көздері» пәнінен) мамандығының студенттері үшін Электр энергетика курсының дәрістер жинағы енгізілген.

  

1 №1 дәріс.  Сарқылмайтын және жаңғыртылатын энергия көздерін пайдаланудың дәлелдемелері мен ынталандырмалары

4

2  №2 дәріс. Табиғат және оның негізгі қасиеттері, жел энергия тасушы ретінде

7

3 № 3 дәріс. Жел энергетикасы, күйі және даму беталысы

12

4 №4 дәріс. Жел энергетикалық қондырғысы және жел электростанциясы

16

5  №5 дәріс.  Күн энергиясы. Күн электр қуаты

22

6  №6  дәріс.  Күн энергиясы . Күннің жылуы

26

7  №7. дәріс. Гидроэнергетика

29

8  №8. дәріс. Геотермальді энергетика және биоотын

34

Әдебиеттер тізімі

36

 1 №1 дәріс.  Сарқылмайтын және жаңғыртылатын энергия көздерін пайдаланудың дәлелдемелері мен ынталандырмалары

Дәрістің мазмұны:

- дәстүрлі емес және жаңғыртылатын қорларды пайдалануға негізделген энергетика- бұл халықтың әл-ауқатын көтеретін және қоршаған ортаны сақтайтын құрал.

Дәрістің мақсаты:

 - энергетикамен байланысты туатын экологиялық және әлеуметтік мәселелердің негізгі себептерін көрсету, студенттерді энергияны ұқыпты шығындауға ұмтылуды үйрету, мемлекеттер мен аумақтарды тұрақты даму үшін сарқылмайтын және жаңғыртылатын энергетикалық қорларды  энергетикалық теңестікке енгізу.

Барлығымызға тең берілетін энергия бар: жел, күн, жердің жылуы және ағын су.

Табиғат бізге, оның тепе-теңдігін бұзбай, тіршілік көздеріне зиян келтірмей қолдануды көрсетеді.

Жер шары халқының үздіксіз ұлғаюы және олардың энергияға мұқтаждығының өсуі адамның қоршаған ортамен ауқымды қарама-қайшылықтарға апарады. Энергияның қажетті түрлері - электр энергиясын алу және көлік құралдарының қозғалысы қазір негізінен миллиардтаған тонна көмір, мұнай, табиғи және ілеспе газдарды және отынның басқа да түрлерін ауада жылу жолдары арқылы жағу жүреді. Жылу энергиясын пайдалы пайдалану еселеуіші 30%-дан сирек асады. Қалған 70% -ы бұл миллиардтаған жылу каллориясы – қоршаған ортада және жер бетінің жылу теңестігін ұстау үшін ғарышқа таралады. Бір мезгілде көп мөлшерде зиянды газдар пайда болады.

Булы әсер әлемнің орташа температурасын жоғарлатады, соның әсерінен  ғасырлар бойы қалыптасқан климаттық шарттардың өзгеруіне әкеліп соғады. Бірақ та адамзат электр және жылу энергиясынсыз өмір сүре де, алмайды және дами алмайды, сондықтан олардың өндірісінің үздіксіз өсуін талап етеді. Осыған байланысты дәстүрлі емес жіне жаңғыртылатын энергия көздерін пайдаланудың әр түрлі ынталандырмалары бар.

Бірінші ынталандырма - электр энергиясын өндіруді өсіруді қамтамасыз ету және экологиялық апатқа ұшырамауының алдын алу, табиғатты келешек ұрпаққа сақтау.

Бұл жағдайды шешудің басты бағыты энергиялық жүйенің экологиялық таза энергетикалық қорларды пайдалануға көшу болып табылады. Қоршаған ортаның энтропиясының және буланған газдар эмиссиясының артық жоғарылауына - жел, ауа жер жылуы, ағын су энергиясы жол бермейді.

Екінші ынталандырма - нақты энергиямен жабдықтау жүйелерінен алшақтағы аумақтарда тұратын адамдарды энергиямен қамтамасыз ету. ЮНЕСКО мәліметтері бойынша ауылдық аймақтарда тұратын миллиондаған адамдар электр көзінен және өркениеттен мүлде алыста. Бұл көптеген әлеуметтік жағдайлар адамдардың ауылдық жерлерден қалаларға көшуіне әкеп соғады. Қазақстанда 5000-ға жуық ауылдар мен шағын аймақтар орталықтанған электрмен жабдықтаумен қамтамасыздандырылмаған.

Бұл мәселелерді шешудің басты бағыты жел,күн ағын су және жаңғыртылатын энергиялық қорларды пайдаланып жұмыс істейтін жекелендірілген энергиямен жабдықтау жүйесін құру және энергияны жеке пайдалану көздерін құру болып табылады.

Үшінші ынталандырма - дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергетикалық қорлар арқылы энергетиканы дамыту - дәстүрлі энергетикалық қорларға - мұнай, табиғи газ, көмірді иелену үшін саяси қақтығыстар мен әскери акцияларды азайту. Энергетика – бұл саясат, үлкен энергетика - үлкен саясат. Қазіргі кездегі халықаралық жанжалдар энергия үшін ауқымды дәрежеде. Әлемнің саяси тұрақсыздануы, мұнай және газ қорларын иемденуге күрес арқылы анықталады.

Мемлекеттердің энергетикалық қауіпсіздік пен тәуелсіздікке ұмтылуы әлемдегі саяси қиналысты төмендетуге сарқылмайтын энергия қорларын кең ауқымда пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.

Сарқылмайтын энергия қорлары монополиялық иелену және сауда нысаны болып табылмайды, ол бәрімізге бірдей берілген. Осы өрісте бәсекелестік күрес арқылы бастапқы энергияны электр энергияға түрлендіретін  қондырғылардың халықаралық саудасы арқылы жүреді.

Ғаламдық энергетиканың саяси жанжалсыз дамуына халықаралық  ЮНЕСКО, ПРООН ұйымдары мүмкіндік туғызады. Халықаралық келісім, Киот мәжіліс хаты- энергияны дамыту стратегиясын дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергетикалық қорлар арқылы анықтайды, бұл қағиданы орындауға көптеген әлем елдері сонымен қатар Қазақстан да қосылды. Министрлер деңгейінде  өткен «Орталық Азиядағы жаңғыртылатын энергияның орнықты дамуының стратегиялық орны» атты ЮНЕСКО-ның аймақтық конференциясында «Алматы Деклорациясы» маңызды орын атқарды (Алматы,2006).

Сарқылмайтын энергетикалық қорлардың жалпы қасиеттері мен сипаттамалары болып табылады:

- Жер мен Күннің белсенді айналуымен байланысты, айналымдылық;

- атмосфераның мөлдірлілігі мен ауа райының  шаттарына тәуелділік;

- жердің геологиялық құрылымына, жергілікті бедерге тәуелділік;

- қажеттілік кезінде пайдалануға төмен және орта қуатты энергетикалық қондырғылар үшін бейберекет түсетін энергияны жинағыштарды қолдану қажет. Қуатты энергетикалық қондырғыларды энергетикалық жүйелерге қосу қажет.

          Қазақстан  аймағының көлемділігі және ауылдық аймақтарда халқының орналасу тығыздығының төмен болуы 360 мың км төңірегінде электр беріліс желілерінің тартылуын тудырады. Мұндай электр желілерін жеткізу кезіндегі электрлік шығындармен тең  (20-25%), ауқымды дәрежеде сол жерлерде электр энергиясының бағасын көтереді. Алшақтағы  тұтынушыларды электрмен қамтамасыздандырудың экологиялық баламасына, дәстүрлі емес және жаңғыртылатын сарқылмайтын энергия қорларын пайдалана отырып, осы аймақтарда жергілікті энергия өндіруші қуаттар құру болып табылады.

        86 % энергия жылу электр станцияларымен өндірілгенде экология мен қоршаған ортаның ластануы жеке мәселе. Қазақстандағы көмір электр станциялардан шығатын зиянды заттардың концентрациясы халықаралық стандарттан бірнеше есе көп. Электр станциялардың атмосфераға бөлетін қалдықтары жылына 1 млн. тоннадан асады, ал зиянды заттардың жалпы көлемі, күлді қосқанда, жылына 11 млн. тоннадан асады. Көмір энергетикасы табиғатқа айтарлықтай зиян келтіреді. Сарапшылардың жуықтап есептеуімен көмір энергетикасының қоршаған ортаға және халыққа тигізетін зияны электр энергетикасының құнынан асады.

           Қ.Р. БҰҰ –ң климатты өзгерту концепциясының қатысушысы және де энергетиканың әлем климатына әсерін төмендету бойынша халықаралық міндеті бар болып табылады. Энергетикалық қондырғылардың булы газдарының қалдықтарын азайту өндіруші қуаттардың құрылымын өзгерту, жаңғыртылатын энергия көздерін пайдалануға тұтынылатын энергияның энергетикалық әсерлігін көтеру арқылы жүзеге асыруға болады.

           Қазақстан Республикасында дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергия көздерін пайдаланатын энергетиканы құру және дамыту ҚР Үкіметімен бекітілген «Энергетика туралы»,  «Энергия үнемдеу туралы», «Мемлекеттің 2030 даму стратегиясы» заңдарымен анықталады. Қазір осы энергия көздерін игеру келесі деңгейде:

-   халықаралық бағдарлама жасалуда және жүзеге асырылуда;

- аймақтағы сарқылмайтын және жаңғыратын қорлар мүмкіндігін техникалық қолайлы және экономикалық тиімді жолдарын зерттеу жалғасуда;

- халықты оқыту жүргізілуде және өкілетті құрылымдарды сарқылмайтын және жаңғыртылатын энергетикалық қорлардың берекесіз энергиясын басқарылатын электр және жылу энергиясына айналдыру үшін қарапайым және қолайлы техникалық құралдарды құрудың мүмкіндігіне сендіру;

- желдің энергетикалық агрегаттарын, күн энергиясын түрлендіргіштерді, геотермалды қондырғыларды, биогазды станцияларды дайындау және пайдалануға енгізу үшін өндірістік база құрылуда;

- энергияны түрлендіргіштердің барлық түрін тәжірибелі пайдалану жүргізілуде, олардың экономикалық және техникалық көрсеткіштері жетілдірілуде;

- тәжірибе және жетістіктермен халықаралық алмасу орындалуда;

- дәстүрлі емес және жаңғыртылатын энергетикалық қорларды өңдеу, өндіріс, құрастыру, қондырғыларды баптау және пайдалану үшін жұмыс істейтін әр түрлі мамандық кадрларын дайындау жургізілуде. 

2  №2 дәріс. Табиғат және оның негізгі қасиеттері, жел энергия тасушы ретінде

Дәрістің мазмұны:

- желдің энергия тасушы ретінде негізгі сипаттамаларын оқып білу.

Дәрістің мақсаты:

-  «Жел энергиясының кен орнының» пайда болуын және жер қабатындағы ауа ағымының қалыптасу тетіктерін тану. 

Ауаның көлденең қозғалысын, жердің салыстырмалы өзінің сырғуынан және де барикалық тікмегзем күшінің әрекетінен, судағы және құрғақ жердегі үлкен ауданның температуралық тәртіптен айырмашылығын және жерден айналу күшінің ауытқуынан және де жердің бетіндегі ауа салмағының үйкелу күшін  «жел» деп атайды.

 Жел ұғымында м/с, км/сағ, «түйінде» және шатты бірліктерде (балл) берілетін желдің жылдамдығының сандық өлшемі, және желдің қайдан соғатыны ерекшеленеді. Бағытын белгілеу үшін  «румб» көрсетіледі немесе меридианмен бірдеңгей вектор құрайтын бұрыш, солтүстік 360° немесе  0°, шығыс - 90°, оңтүстік - 180°, батыс - 270° алынады.  Румб - бұл жарық жағындағы салыстырмалы бағыт. Метеорологияда көкжиектің шеңберін 16 румбқа бөлу негізделген, 1 румб  22,5° сәйкес келеді. Басты бағыт деп солтүстік(С), оңтүстік(О), батыс(Б), шығыс(Ш) аталады. Қалған 12 румбтың атаулары басты румбтардың қиыстыруларымен анықталады, мысалы, солтүстік-шығыс (СШ), солтүстік-солтүстік-шығыс (ССШ), оңтүстік-оңтүстік-батыс (ООБ). Басты бағыттар деп солтүстік (С), оңтүстік (О), батыс (Б), шығыс (Ш) деп айтады.

Желдің жылдамдығы мен бағыты әрқашан жоғары немесе төмен дәрежеде үздіксіз тербеледі, сондықтан оларды бірнеше уақыт аралығындағы орташа мәнмен анықтайды. Ретсіздікпенн ерекшеленетін жел тәртібінде қатты тербелістің болуы екпінділік немесе дауылдылықпен белгіленеді.

Желдің екпінділігі  - ауа ағынында едәуір жылдамдықтың тербелісі және ондаған секундта уақытша аралықта бағытының болуы.

Дауылдылық - желдің қысқа тез уақыт аралығында әлсіреуі, сонымен оның бағытының өзгеруімен жүреді, ұзақтығы бірнеше  немесе ондаған минут.

 5 – 8 м/с жылдамдықтағы жел – орташа, 14  м/с –  қатты, 20 – 25 м/с жоғары - шторм,   30 – 35 м/с жоғары-дауыл деп саналады. 

 Екпіндерде және қатты дауылдарда да желдің жылдамдығы 50 м/с асуы мүмкін, ал кейбір ерекше жағдайларда 100  м/с жетуі мүмкін және одан да асады.Жер бетінде шағын аумақшада қысқа уақытта толық желсіздік- штиль орнығуы мүмкін.

Жер бетінің үлкен аудандарындағы жел ауқымды ауа ағысын тудырады, одан атмосфераның жалпы ауысып келуі болады. Шар тәрізді қалпына байланысты орай және экваторда жер бетінің меншікті жылулық жүктемесіндегі айырмашылық жылудың және су буының экватордан орайларға орналасуын анықтайды. Бұл солтүстік және оңтүстік жартышар атмосферасының ғаламдық ауысып келуін реттейді. Ауысып келулер тұрақты, орнықты жел жүйесінің орнығуын қамтамасыз етеді. Жердің айналу белі арқылы ауа салмағының ауытқуының әсерінен солтүстік- батыс және оңтүстік- шығыс.

Ауысыпкелудің одан әрі дамуы екі үлкен ауысыпкелудің құрылуымен  шығады- муссондар, пассаттар және тропикалық құйынғылар.

Муссондар- қарама-қарсы  бағытта өзгеретін орнықты желдер, жылына 2 рет ауысатын. Қыстық муссондар көбінесе құрғақтан мұхитқа бағытталған, жазғы- мұхиттан құрғаққа және мол шөгулермен ілеседі.

Пассаттар- тропикалық кеңдікте мұхит үстіндегі жыл бойы орнықты ауа ағысы. Солтүстік шартышарда  пассаттардың бағыты солтүстік-батысқа басым, оңтүстікте-оңтүстік-шығысқа. Пассаттардың үстінде оларға қарсы бағытта қарсы пассаттар соғады.

Құйынғылар- бірнеше мың км төмен қысымды өлшемді аймақтарда жел жүйесі арқылы пайда болады, сағат тіліне қарсы соғатын солтүстік жартышарда, сағат тілімен бағыттас оңтүстікте, құйынғыдағы желдің жылдамдығы 100 м/с –қа жетеді және одан да жоғары қарсы құйынғылар да  бар- жоғары қысым аймақтары, өлшемдері бірнеше мың км, жел жүйесі арқылы пайда болған, сағат тілімен бағыттас солтүстік жартышарда соғатын және қарсы оңтүстікте, әлсіз желдермен сипатталады.

Атмосфераның жалпы және жергілікті айналып келуінің болуына байланысты жел үнемі шамасы мен бағытын кеңістіктің кез-келген нүктесінде ауыстырады. Сонымен қатар қысқы жер бетінің  желі тәулік бойы өзгеретін ретсіздіктің әсерінің тәуліктік жүрісіне тәуелді. Бет үстіндегі желдің биіктігі көбіне үйкеліс күшінің тежеуіш әсерінің төмендеуінен жоғарылайды, сонымен қатар температураның тікмегземінің  болуы әсерінен болады.

Ауалық салмаққа жергілікті әсер ету кептіру жүйесінде туады, ішкі суаттар «жағалық желдердің -теңізі», «таулы- жазық желдері» деген атқа ие.

Таулы-жазық желдері  12 сағаттық оралымдықпен анықталады және жазық пен таулы массив арасындағы тікмегзем температурасы анықталады және жылдамдық 6 - 8 м/с-қа жетеді.

Бриздер - теңіз бен үлкен суаттар жағалауындағы тәуліктік оралымдығы бар желдер күндізгі бриз судан жылы жағажайға, түнгі суық жағажайдан суатқа соғады. Бриздер әдетте жағалық сызықтан екі жаққа да бірнеше ондаған километрлерге  және бірнеше метр биіктікке таралады, олардың жылдамдығы 10 - 12 м/с-қа жетеді.

Жергілікті табиғаттың ауа ағындарына әсеріне айқын мысал, жердің табиғи макро бедерінен

 
 

 
 

 
 
«аэродинамикалық құбырлар» пайда болған Қазақстандағы өзендермен үйлестірілген таулы жоталар және жазық кеңістіктер – Жоңғар қақпалары және Шелек шоғырлары, Боам үңгірі және Қырғыстандағы Ыстықкөл шұңқыры, Байкалдағы Барғұзы өткелі және басқалар .

Ауа салмақтарының  жылдамдығына күшті концендрлеуші әсер Жоңғар қақпаларында (Алматы облысы) байқалады.

Жоңғар қақпалары теңіз деңгейі бойынша 190-380 м биіктікте орналасқан, Қытайдағы таулы массивтер жүйесінен пайда болады, Қазақстандағы  Достық станциясында   20 – 25 ° бұрышпен  тең келеді. Қазақстан жағындағы Жоңғар қақпалары таулар өскіні арасында орналасқан,  35 – 40 °  бұрышқа таралған, Жалаңашкөл, Алакөл, ары қарай Балқаш өзендері жазықтығында.

Таулы жүйелер биіктігі 4000 м –ге жуық тарылғы және кеңітпе бөлшекті, тар ауызды өзіндік саптама түзейді. Жоңғар қақпаларының тар бөлігінің ені 10-16 км, энергияға қаныққан бөлігінің ұзындығы -60-70 км.  Қатты желдер Рыбачье қаласында  160-165 км жетеді. Қазақстандағы  Жоңғар қақпасының ауданы 1000 км². Құрайды. Қытай жақтан соғатын ауа ағыны «Евгей» желін тудырады, күз-қыс-көктем кезеңдерінде 45-70 м/с жетеді. Кері жел «Сайқан» Балқаш жағалауының жазық аудандарында  пайда болады, Жоңғар қақпалары арқылы 18 - 30 м/с жылдамдықпен өтеді. Жоңғар қақпаларының  тар бөлігіндегі желдің жылдамдығы  жазықтық бөлігінде 2,5-3,5 есеге артса ауа сғысының табиғи шоғырлағышы болып табылады.

 Аймақтардағы белсенділігі жоғары жел үлкен ауқымда  көмір, мұнай, газ кен орындарының энергиясына пара-пар энергияның кен орны болып табылады.

Төменгі атмосфера қабатындағы желдің жылдамдығы мен бағыты уақыт және биіктік бойынша қатты өзгергіш және көптеген әсерлрге тәуелді: төселім бетінің күйінен, оның термиялық орнықтылығынан, ірі қайшылықтардың болуы, атмосфераның жалпы айналыпкелулігі.

Жел энергиясының агрегаттарымен негізделген ауа ағысының қабаты 5-тен-150-200 м биіктікке ие және жоғары ретсіздікпен сипатталады.

Биіктік пен жылдамдықтың тез өсуі атмосфераның ең төмен бөлігінде жылдың барлық  мезгілінде байқалады. Төменгі жүз метрлік қабатта жылдамдықтың тікмегземі биіктік бойынша 100 м-ге сәуірде-шілдеде - 3,3-3,4 м/с, ал қыс айларында  7,3 - 8 м/с құрайды.

Тікелей жердің бетінде ағынның жылдамдығы 0-ге тең. Ауа ағынындағы тежеуді тегіс су беті атқарады.

Ағаш топтары немесе ағаш қатарлары желден қорғайтын орман сызықтары желді және жел үсті жақтарынан айналыпкелулік тудырады, 5-тен-10-15 ара қашықтықта орман алқаптарынан биік таралады.

Желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына түрлендірудің тиімділігі оның энергия тасушылық ерекшелігімен , сонымен қатар энегияны түрлендіргіштер- жел шығырлары және электр өндіргіштердің  қасиетімен анықталады.

Ауа ағынының қуаты 1м2 аудан арқылы түсетін оның бағытына перпендикуляр орналасқан энергия ретінде ұсынылады. Дамытатын қуаттың шамасы ауаның тығыздығына , қоғалысының жылдамдығына тәуелді және мына өрнекпен анықталады.

                             , Вт/м2

мұнда - ауаның тығыздығы 1,29 кг/м3  0 0C теңіз деңгейінде;

- желдің жылдамдығы, м/с2.     

Желдің жылдамдығының өзгеру ауқымы 0-ден (тыныш күйі) 50-70м/с (құйын,дауыл) , оның  энергиясын ауқымды пайдаланылуын анықтайды.                          

Жел - ерекше энергия тасығыш: оның жылдамдығын өзгерткенде, мысалы, 20%-ға 5-6 м/с қуат 72,8%өға өзгереді, жылдамдықты 5 есе ұлғайтқанда  6-дан-30 м/с-қа оның меншікті қуаты 125 есе ұлғаяды.

Желдің жылдамдығы шама бойынша үздіксіз өзгереді, соған байланысты «орташатез» жылдамдық ұғымы пайдаланылады, оған белгілі уақыт аралыындағы орташа мән кіреді.  Желдің  30м/с орташа сағаттық жылдамдығында оны 2 көршілес сағатқа ауыстырғанда 9,8-ден- 32,4 м/с аралығында болды.

Желдің жылдамдығының көрсеткіштеріне көрсеткіштер қатары кіреді- екпінділік, дауылдылық және  дауылдағы максимал жылдамдық.

Желдің  екпінділігі - ауа ағысында едәуір жылдамдықтың тербелісі және ондаған секундта уақытша аралықта бағытының болуы. Екпін амплитудасы орташа жылдамдықты 2 есеге асыратын мәнге жетеді.  Екпінде жылдамдықтың өсу уақыты оның төмендеу уақытына шамамен тең болады, жылдамдықтың өзгеруінің максимал мәні оның амплитудасынан 2 есеге асады.

Дауылдылық - желдің қысқа уақыт аралығында тез күшеюі және әлсіреуі, сонымен оның бағытының өзгеруімен жүреді, ұзақтығы бірнеше немесе ондаған  минут.

Екпіндерде   және қатты дауылдарда    желдің жылдамдығы 50 м/с асуы мүмкін, ал кейбір ерекше жағдайларда 100 м/с жетуі мүмкін және одан да асады. Мұны жел қозғалтқышын, редуктор және электр өндіргішті өңдегенде және жасағанда ескерілуге тиіс.

Желдің жылдамдығын өзгерткенде жел дөңгелектерінің максимал қуатыналу үшін  м/с² өлшемде қондырғының қалақтарының тиісті бұрышын өзгерту керек.

Электр энергиясын жүзеге асыру үшін желдің бағыты ауа ағынының ең қиын көрсеткіші болып табылады. Өйткені,  жел қозғалтқышы мен жел энергиясын толық өндіру желді өндіру бетінің жазықтығы дәстүрлі пропеллерлі жел дөңгелегі - жел бағытына перпендикуляр болғанда ғана жүзеге асады.

Желдің бағыты әр түрлі флюгермен өлшенеді және «жел раушаны»түрінде сипатталады, бақылаудың мерзімі бойынша барлық бақылаулар қосылады.

Метеорологиялық бюллетенде желдің бағыты келесі дәрежеде сипатталады, «желдің батыс бағыты , желдің солтүстік бағыты, оңтүстік-шығыс желі, оңтүстік шығыс желі батысқа ауысқан» және т.б., сонымен уақыттың 8 румбы бойынша %-да бағыттың қайталануы тіркеледі. Жылдық  желдің раушаны   1- суретте көрсетілген.

Пропеллерлі жел агрегаттары үшін желдің бағытының ауысу жиілігі, бағыттың өзгерту жылдамдығы, желдің бір бағытта болуының ұзақтық кез жел дөңгелегінің айналу жазықтығы уақыттың әр моментінде желдің бағытына перпендикуляр болғандықтан аса ерекше көрсеткіштер болып табылады. Бұл қалақтардың тарту күшін және жел агрегатының қуатын, энергия өндіруін анықтайды.

 


1 Сурет-Желдің  раушаны

 

Ағынның пропеллерлі қондырғылардың жел дөңгелектерінің айналу жазықтығы мен кезігу бұрышы  90º -қа ауытқығанда олардың қуаты 0-ге дейін түседі.

Қондырғының жел дөңгелектері сәйкес бұрышының әсері  «желге» өрнекке жел дөңгелектерінің қуатын анықтайтын көрсеткішті  «бағытты пайдалану еселеуіші» (БПЕ) - , енгізумен есепке алынуы мүмкін,  1-ден- о-ге дейін өзгереді,  υ- жел дөңгелегінің айналу жазықтығы мен жүруші ауа ағыны векторының жылдамдығы, сонымен «бағытты пайдалану еселеуіші» z, арасындағы бұрыш, º/С  өлшеумен уақыт бойынша жел бағытының өзгерісін сипаттайды.

 кВт

мұнда  F – желдің қабылдау бетінің ауданы.

ЖЭС қондырғы үшін «желге», желдің бағытын бақылайтын тез әсер ететін жүйе құру жәнежел агрегаттарының құрылғылары әр түрлі қондырғылармен жел дөңгелектерінің желге дағдары.

Желдің жылдамдығын өзгерткенде жел дөңгелегінің айналу жиілігі де өзгереді, онымен байланысты электр өндіргіштің айналғысы да өзгереді, нәтижесінде өзгерткіштің ЭҚК және өндіруші тоқтың жиілігінің өзгеруіне әкеледі.Тұрақты айналу жиілігі қондырғының барлық қалақтарының бұрышын реттеумен жүзеге асады. Жел дөңгелегі шеңбері шегінде жылдамдықты өзгерткенде қалақтардың  қиын профилденуі ескеріледі, оларды жеке бөлшектерге бөлу және әр бөлшекті жеке басқару керек. Мұның барлығы жел агрегатының құрылысын қиындатады және тек күшті қондырғыларда ғана қолданылады.

Ауа, әсіресе жел, су буын бұлт түрінде ауа райына байланысты, су тамшыларын, боран және күннің бөлшектерін, тұздар және топырақ - тұзды және құмды дауылды құрайды.

Осы қоспалардың болуы, ауа ағысының жалпы көрінісін және желдің жылдамдық сипатын өзгертпейді, бірақ оның энергетикалық көрсеткіштеріне әсерін тигізеді.

 Айнымалы газдар – су буы, көміртек оксиді, озон және басқа да газдар Қалыпты жағдайда ауаның тығыздығы 1,2928 кг/м3, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеруі мүмкін. Ауада атмосфералық қысымда болатын су буының максимал мөлшері температурадан тәуелді : температура жоғары болған сайын, су буының құрамында көп болғанда қанығу болады. Бұл 1-ші кестеде көрсетілген мәліметтер арқылы көрінеді.

Атмосфералық қысымдағы ауада болатын су буының максималды саны температураға байланысты: температура жоғарылаған сайын, су буының G құрамы көбейіп қанығады. Ол 1 кестеде көрсетілген берілгендерде көрінеді.

 1Кесте

Т,°С

-20

-10

0

10

20

30

G, г/м3

1,1

2,4

4,7

9,4

17,3

30,4

Осымен байланысты механикалық энергияның айналуын тек көтеретін күшке емес және де желдің динамикалық арынына сәйкес жылдамдықпен және тығыздықпен  қабылдайтын және пайдалы түрлендіретін жел агрегаттарын құру керек.

Бұл, қабылдау қабілеті және кез келген күштегі  және бағыттағы жел энергиясын электр энергиясына нәтижелі айналдыратын тік белді айналу агрегаттарын құрудың маңыздылығын айқындады.

Жел энергиясын нәтижелі және үнемді пайдалануды үйрену керек.

 3 № 3 дәріс. Жел энергетикасы, күйі және беталысының дамуы

Дәрістің мазмұны:

- әлемдегі жел энергетикасы және жел энергетикасының Қазақстанда қолдану мүмкіндігі.

Дәрістің мақсаты:

 – әлемдегі энергетиканың беталысының даму күйін көрсету, жел энергетикасының агрегаттарының қалыптасқан қуаттағы өрлеу қарқыны және олардың мемлекеттердің энергетикалық теңдігіне қатысуы, жел энергетикасының даму концепциясын негіздеу және оның Қазақстан Республикасындағы болашағы.

  Жердің жел энергетикалық қорлары сарқылмайтын қорларға жатады және ғаламдық сипат алады. Жел энергетикасы өндірілмейді. Олар үлкен және аз дәрежеде әр түрлі теңдіктерде көрінеді. Қатты дауылдар, ондағы жел жылдамдығы  45 – 60 м/с-қа дейін жетеді, онымен бірге жауын- шашынмен және үлкен аумақтардың сумен басуы, климаттық өзгеруін анықтайды және атмосфера құрамындағы көмірсутек жанармайының жану өнімінің шықтану бөлігінің артуына және су буының жер бетіне ауа ағынымен тасымалдануына әкеледі.

 Жер климатын сақтаудағы ең басты мәселесі жел энергетикасына оның әр киловат сағ.  320 – 350г жатады.

Электр энергияны өндіру үшін жел ХХ ғасырдың 10 – 20 жылдарынан бастап қолданылады,  ХХ1 ғасырда жел энергетикасыүлкен жетістіктерге жетіп және жоғары қарқынмен дамып жатыр. Жел энергетикасы жердің сарқылмайтын энергетикалық   қорының біркелкі дамыған коммерциялық түрі. Қазіргі уақытта әлемдегі жел электростанцияларының қуаты 80 000 МВт немесе  1,8% әлемдегі өндіргіш қуаты.Жыл сайын ЖЭС қуаты 20-30%-ке үлкейіп отырады. Жел электростанциясының дамуына қызығушылық келесі себептермен түсіндіріледі:

- бағасы жоқ сарқылмайтын энергиялық қор ;

- электр энергияны өндіру кезінде зиянды заттар мен булы газдардың болмауы;

 - өндірілген электр энергияның бәсекелестік бағасы; 

- жел энергетикасының құрылғыларының дамыған жел нарығы;

- ЖЭС-ң қысқа уақытта салынуы мен ЖЭС-ң талап етілген жүктемеге қуаты;

- алыс аудандардағы тұтынушыларды жекешелендірілген электрэнергиясымен қамтамасыз ету мүмкіндігі.

 Бүгінде әлем мемлекеттерінің 70-тен астамында электр энергетика құрылымында ЖЭС бар. Германия, Испания, АҚШ, Үндістан және Дания орнатылған қуаттағы ЖЭС бойынша жетекшілер болып табылады. Италия, Англия, Қытай, Япония, Португалия, Испания және басқа да елдердегі ЖЭС қуатының әрқайсысы  қуатының  1000 МВт –тан асады.

 2013 жылға қарай әлемдегі орнатылған ЖЭС қуаты 150 000 МВт-қа жетеді. 

 Жекеленген және ұжымдық энергия тұтынушылар үшін жел энергетикасы жақсы дамуда.АҚШ-та кіші қуатты 100 Вт-тан ондаған кВт-қа дейінгі жел қондырғыларының сатылу көлемі жылына17 МВт-қа жетеді. Кейбір елдерде, мысалы   Германия, жалпы жүйеге кішігірім жел қондырғыларынан электрэнергиясын сату мүмкіндігі бар, осылайша  пайда табуға болады.

Жел энергетикасы тек энергия көзі болып қана қаралмайды.Ол әлеуметтік-экономикалық дамуды қамтамасыз етеді, энергетикалық қауіпсіздікті қолдайды және экономиканың отынның құнына тәуелділігін төмендетеді, сонымен қатар жұмыс орындарын жасайды және булы газдардың қалдықтарының  азаюына мүмкіндік жасайды.

Қазақстан Республикасындағы  жел энергиясының ойдағыдай дамуына мемлекет тарапынан саяси, заңды және ұйымдастырушылық қолдау жасалуда. Осыны қамтамасыз ету үшін  Қазақстандағы жел энергиясын дамыту үшін Ұлттық Бағдарлама Концепциясы жасалды.

Ұлттық Бағдарламаны құрастырудың негізі:

-  «Жел энергетикасын дамыту туралы» Үкіметтің 2003 жылдың 25 тамызындағы  № 857  Қаулысы;

 - «Қазақстандағы жел энергиясын дамыту нарығы» Қазақстан Республикасы мен БҰҰ-ның дамыту бағдарламасымен біріккен 2004ж. қол қойылған жобалық құжат.

Ұлттық бағдарламаның негізгі мақсаты - қоршаған ортаны және жаңғыртылмайтын органикалық отын қорларын қорғау негізінде тұрақты саяси және экономикалық дамуды қамтамасыз ету үшін электр энергия өндірісінде Қазақстанның барынша мүмкіндігін пайдалану және де БҰҰ-ның климатты игерту Концепциясы бойынша ҚР халықаралық міндеттерін орындау, ҚР «Энергияны үнемдеу туралы», «Энергетика жайында» заңдары, 2030 жылға дейінгі электрэнергияны дамыту туралы мемлекеттік бағдарлама, 2010 жылға дейінгі ҚР электр энергетикалық жүйесін бірыңғай дамыту, 2015 жылға дейін Индустриалды- иновациялық дамыту стратегиясы болып табылады.

 Қазақстандағы жел энергетикасын дамытудың болашағы ҚР аумағының 20% желдің орташа жылдық  жылдамдығы  6м/с және одан да жоғарылығымен  анықталады, сондықтан оны қолдану жақсы нәтиже береді. Инвестициялық шығындарды қосқанда және электр энергияның жекеленген нарығындағы құнымен салыстырғанда ЖЭС электрэнергиясының құны  4-6 т/кВт.сағ болады.     

Жоғарыда айтылған Қазақстандағы жел энергиясын дамытудың негізгі себептері болып табылады: а) электрэнергиясының тапшылығын төмендету және энергетикалық тәуелсіздікті қолдау;   б) жекешелендіру, жергілікті энергия көздерін пайдалану арқылы электрмен  жабдықтаудың үнемділігін және сенімділігін жақсарту; в) органикалық отын қорларын сақтау және экономикның қайрат сыйымдылығын төмендету; г ) экологияны жақсарту және булы газдардың қалдықтарын азайту; д) энергетикада жаңа жоғары технологиялық саланы, жұмыс орындарын құру және халықтың саяси әл- ауқатын жақсару. 

Қазақстан Республикасының жел энергетикалық қорларын бағалау

 Қазақстандағы жел энергиясының мүмкіндігі қазіргі электр энергияны тұтынудың бірнеше есеге асырады. Бірнеше бағалаудың нәтижесінде ол жылына 1820 млрд. кВтсағ. Құрайды және төмендегі  2-суретте көрсетілгендей елдің аймақтарында ауқымды таралған.

 

 2 Сурет – Қазақстанның жел белсенділігінің мүмкіндігі

Ірі ЖЭС  құрылысының мүмкіндігін негіздегенде кез-келген аймақта жоғарыда көрсетілген картадағы метео мәліметтері қолданылады. Солардың  көмегімен  нақты орында жылдық электр энергияны өндірудің мүмкіндігі бағаланады, сонымен қатар желдік ағындардың бөлшектік орындарының зерттелуі анықталады.

Халықаралық үлгіқалып бойынша желдің энергетикалық мүмкіндігін  қажетті құралдар- желдің жылдамдығын өлшеу үшін анемометр, бағытын білу үшін флюгерлер, термометрлер және желдің ылғалдылығын өлшейтін құралдар- қондырылған биіктігі 30-45 метр матч көмегімен алады. Осындай өлшеулер Жоңғар қақпаларында және Шелек шоғында жасалады, онда желдің орташа жылдық жылдамдығы  7,5м/с және 5,8 м/с шамасында энергетикалық мүмкіндігі 525Вт/м2 және 240 Вт/м2. Ол жерлерде жел агрегатының 1киловатт қондырылған қуатымен өндірілген меншікті  электр энергия 4400 кВт.сағ/кВт. 3200кВт.сағ/кВт  құрайды. Қазіргі кезде Қазақстанның әр түрлі жерлерінде 8 метеомачт пайдаланылуда. Жел энергетикасының дамытудың болашағын көрсету және ірі ЖЭС құрылысы үшін әр түрлі аймақтарда 25 болашағы бар аудандар дайындалды. Олар негізінде метеостанциялардың мәлімдемелеріндегі желдің орташа жылдық жылдамдығы анықталды, сонымен қатар келесі себептер есепке алынды:

 - ЖЭС қуатты беру үшін электр берілісі желісінің және қосалқы станцияның жақындығы;

- жаңа энергия көздерінен жергілікті электр қабылдағыштардың (тұтынушылардың) болуы ;

- үлкен қуатты -700 ÷2500 кВт агрегаттарды орналастыру үшін бедердің ыңғайлылығы;

- көлік қатынасының болуы. 

 2Кесте – ЖЭС құрылысы үшін болашағы бар аудандардың тізімі

Ауданның атауы

 

Облыс

Метео мәліметтер бойынша желдің орташа жылдық жылдамдығы, м/с

Әлемдік атлас бойынша 50 м биіктікте желдің орташа жылдамды-ғы

ЖЭС ұсынылатын қуаты, МВт

Күтілетін электр энергияның өндірілуі, 1000кВтсағ/

кВт қуат

 

Солтүстік аймақ

 

1 Жарма

ШҚО

5,6

6

40,0

2,0

2 Ерейментау

Ақмола

5,4

7,7

35,0 (20)

3,3

3 Селет

Ақмола

5,9

5,8

40,0 (20)

1,7

4 Степногор

Ақмола

5,2

7

анықталмаған

2,8

5 Балқаш

Қарағанды

4,4

5,9

10,0

1,8

6 Егіндібұлақ

Қарағанды

 

7,7

анықталмаған

3,2

7 Қарқаралы

Қарағанды

4,3

7,7

анықталмаған

3,2

8 Ұлытау

Қарағанды

 

8,3

анықталмаған

3,6

9 Арқалық

Қостанай

5,7

6,2

10,0

2,1

Батыс аймақ

 

1 Сақрыл

ЗКО

5,2

6

10,0

2,0

2 Атырау

Атырау

4,4

7,3

40,0

2,9

3Атырау Қаработан

Атырау

 

7,7

анықталмаған

3,2

4 Аққыстау

Атырау

5,5

6

50,0 (20)

2,0

2 Кестенің жалғасы

5 Індер

Атырау

5,4

6

20,0

2,0

6 Прорва

Атырау

6,2

7

40,0 (20)

2,8

7 Ақтау порты

Маңғыстау

6,0

8,2

40 (20)

3,6

8 Сай-Үтес

Маңғыстау

 

7,8

анықталмаған

3,7

Оңтүстік аймақ

 

1 Қордай

Жамбыл

5,1

6,2

20,0 (10)

2,1

2 Арал

Қызылорда

4,9

5,2

10,0

1,1

3 Қармақшы

Қызылорда

5,5

5,2

20,0 (5)

1,1

4 Шаян

ОҚО

5,0

5,8

40,0 (20)

1,7

5 Састөбе

ОҚО

 

8,5

анықталмаған

3,9

6 Жоңғар қақпалары

Алматы

 

9,7

50

3,9

7 Шелек шоғырлары

Алматы

 

7,7

100

2,9

 Ескертпе-жақшада ЖЭС құрылысының бірінші сатысындағы қуат көрсетілген. 

4 №4 дәріс. Жел энергетикалық қондырғысы және желэлектростанциясы

Дәрістің мазмұны:

- түрлі конструкциялы жел энергетикалық қондырғысы.

Дәрістің мақсаты:

- түрлі конструкциялы жел энергетикалық қондырғысын және оның жұмыс істеу қағидасын қарастыру.

Жел қозғалтқыштары желді бәсеңдетіп энергияны алады. Олар желге кедергі келтіріп, жел желкенді қайықты желкенінің бағытына әсер ететін ағынның күші сияқты күшпен әсер етеді. Айналу осі көлденең болып келетін желдөңгелектерінің қалақшалары жел бағытымен қозғала алмайды, осыдан қарапайым формалы қалақшалары көп желкенді дөңгелектерде қолданылатын арынның күшінен пайда ала алмайды. Үшбұрышты формалы қалақшалардың саны аз  болғандағы арын дөңгелектердің айналуын жеңілдету үшін қалақшалардың негіздемесінде ғана қолданылады. Жел қозғалысының 2, 3, 4 қалақшаларының негізгі энергиясы ұшақтың қанатын көтеретін күш сияқты ауырлықты тудыратын қанат сияқты жел қалақшаларды үшкірлеген кезде пайда болады.

Көтерме күш Y – денені газды ортамен симметриялы емес үшкірлеудің негізінде және ортаның қысымына, қозғалыстың жылдамдығының квадратына, дененің ортаға байланысты немесе ортаның денеге байланысты, дене ауданының шамасына және көтерме күшінің өлшемсіз еселеуішіне тура пропорционал.

.

Мұнда   - қалақшаның соғылатын бетінің ауданы м2;
 – көтерме күшінің өлшемсіз коэффициенті.

Жуковскийдің қанат теориясымен байланысты көтерме күшінің өлшемсіз коэффициенті дене формасына, яғни қанаттың кескініне, оның қозғалатын ортаға қатысты кеңістікте орналасуына, қанат пен ауа ағынының арасындағы бұрышына, ортаның қасиетіне тәуелді. Қанат тәрізді жұқа кескін үшін көтерме күш өзінің максималды мәніне жеткен кездегі шебін бұрышы  х 5 ÷ 15º аралығында жатады. Шебін бұрышының азаюы көтерме күшінің күрт төмендеуіне, ал көбеюі қанаттың кез-келген кедергісінің күшінің өсуіне әкеледі.  

 

                          

 3 Сурет – Осі көлденең орналасқан электро энергетикалық қондырғы 

 Неғұрлым қалақша ұзын немесе оның ауданы үлкен болған сайын, соғұрлым көбірек жел және энергия өндіріледі. Дәл солай, неғұрлым жел жылдамдығы жоғары болса, соғұрлым жел бағытына перпиндикуляр орналасқан желдөңгелек қалақшаларына көп мөлшерде энергия көзі беріледі.

Көбінесе аз қалақшалы жел қондырғыларында «Көтерме күш», ал көп қалақшалыларда –арын күші  қолданылады.

 .

Мұнда   – кез-келген кедергі коэффициенті немесе арынды түрлендірудің өлшемсіз коэффициенті.

Көтерме күш  және кез-келген кедергі күші  көтерме күш коэффициентіне және  кез-келген кедергі күші коэффициентіне тәуелді. Олар өздігінен қалақшада келтірілген кескінге және шебін бұрышына тәуелді ( 4 суретте көрсетілген)

Хорда сызығы кескіннің көлденең қимасындағы басы мен артқы шек нүктені  қосатын ең ұзын сызық.

4  Сурет– Қанат тәрізді қалақша кескінінің жұмыс режимі

Шебін бұрышы α – бұл қалақша хордасы мен шапқыншы вектор арасындағы бұрыш.

Жел энергиясының пайдалану еселеуішіне (ЖЭПЕ) әсер ететін себептер.

 

5 Сурет 

1 себеп – ауа ағыны желдеуішті орайды. Алынатын максималды ЖЭПЕ жел ағынының қуатынан 0,593 тең. Осындай қуатты алу үшін ағынды бастапқы жылдамдығынан 1/3 бөлігіне дейін тоқтату керек.

2 себеп – ауаның айналуына кететін қуат шығыны. Бұл шығын түрі жәй жүрісті желдеуіштерде көбірек болады.

3 себеп – қалақшалары аз желдеуіштерде, жел қалақшалардың жанынан өтуді қалайды.

4 себеп – қалақшалардың аэродинамикалық сапасына байланысты қозғаушы қоршаған күштің құлауы. Бұл жылдам жүрісті пропеллер үшін қатты әсер етеді, мұнда, көтерме күш қалақшаның қозғалу бағытынан  көбірек  ауытқиды.

Егер қалақшалар аз және олар қатты жүктелген болса, жел қалақшалардың жанынан өтіп, желдеуіш үшін жоғалады.

Жел энергетикасында негізгі көрсеткіштердің бірі жел қондырғыларының орнықты қуаты болып табылады: ол 80-ші жылдары 100-200 кВт құрайды, ал 80-ші жылдардың соңы 90-шы жылдардың басында өндіруші станция қондырғыларының қуаты 300-350 кВтдейін көтерілді. Қазіргі кезде көпқондырғылы жел станциялар қуаты 600-ден 4500 кВт дейінгі қондырғылармен жинақталады.

Жел қондырғыларының қуаты үлкейген сайын, оның биіктігі мен жел дөңгелек диаметріде үлкейеді. Суреттен көріп отырғанымыздай, мұнараның биіктігі 5-10 метрден кем болмауы керек, себебі осы биіктіктен бастап станцияның жұмыс істеуі үшін қажет жел мөлшері болады.

Суретке қарасақ, жел энергетикалық қондырғысының ( ЖЭҚ) қуаты өскен сайын оның ротор айналымының жиілігі төмендейді.

ЖЭҚ номиналды қуатына қарай аз, орта, жоғары қуатты қондырғылар болып бөлінеді.

Аз қуатты қондырғылар көбінесе жеке тұтынушыларға арнап электр энергиясын өндіру кезінде қолданылады. Графиктен көріп отырғандай, аз қуатты ЖЭҚ ротор айналымының жоғары жиілігін, яғни минутына 800-200 айналым екенін және мұнара биіктігі 5-15 метр аралығында екенін көреміз.

Орта қуатты ЖЭҚ роторының айналым жиілігі минутына 170-50 айналым және мұнара биіктігі 17-30 метр аралығында екенін көреміз.

Ірі өндіріс орнында электр энергияны өндіру үшін жоғары қуатты 600-4500 кВт қондырғылар қолданылады. Олардың ротор айналымының жиілігі минутына 50-15 айналым және мұнара биіктігі 30-80 метр.

Көп елдерде аз қуатты ЖЭҚ дербесм нысананы қамту үшін шығарылады. Олардан өндірілген энергия мөлшері тіркелмейді, сондықтан да олардың генераторларының орнатылған қуатының нақты пайдалану коэффициенті белгісіз, сонымен қатар ауа ағынының энергиясы да анықталмаған. Барлық келтірілген ЖЭС ортақ көрсеткіші дөңгелекті желге қоятын және желдің жылдамдығы 12-15 м/с асқан кезде жел дөңгелегін істеп шығаратын аэродинамикалық рульдің болуы.

6 Сурет: а) жел қондырғы қуатының мұнара биіктігіне тәуелділігі;     

 б) жел қондырғы қуатының ротор айналымының жиілігіне тәуелділігі 

Үзіліссіз ауысатын жел бағытына перпиндикуляр жел дөңгелектерін қою үшін қолданылатын аэродинамикалық рульдің пішіні, конструкциясы және орналасу орны ЖЭС ең қиын деген элементтері болып табылады.

Жергілікті электр желілері және мықты энергетикалық жүйелерге электр энергияны өндіру үшін генератордың орнатылған қуаты 100-4500 кВт жел электр қондырғылары дайындалады.

Жоғары қуатты жел турбиналарын желге қою шарасы әдейіленген электрлік және гидравликалық жетекпен қамтылған механизмдермен іске асырылады. Эксплуатациялық параметрлерін бір қалыпты ұстау үшін, желдің бағытын және ауа ағынының жылдамдығын ескере отыра жел дөңгелектері мен бөлек қалақшаларды бақылап отыратын жіңішке компьютерлік жүйелер қолданылады.

ЖЭС пропеллерінің орналасуына желді тек қана бір бағыттан қабылдайтын мұхит, теңіз жағалаулары жағымды жер болып табылады. Мұндай жағдайларда желдің бағыты қатты ауытқымайды, кейбір жағдайларда ±35÷45 º аралығында болуы мүмкін. Мұндай жағдайларда көпқондырғылы жел станциясы, яғни «Желпарктері» орнатылады, мұнда ЖЭС –нда орнатылған қондырғының орнықты қуатының пайдалану коэффициенті  (ОҚПК) 16-20  % дейін жетеді.

Бірақ жел кескіні екі векторлы немесе конвекторлы жел гүл шоғыры тәріздес болған жағдайда, континенталды райондар үшін ОҚҚК және ЖЭС өнімділігі екі есеге дейін төмендейді. Жел қондырғыларын таза күйінде құрастырған кезде арын күші қолданылмайды. Оның көмегі аз қуатты көп қалақшалы жел қозғалтқышты қанаттың көтерілу күшімен қиыстыру кезінде әсерін тигізеді. Ол да көтерме күш сияқты қалақшаның жел жылдамдық векторына байланысты орнатылуына тәуелді және шебін бұрышы α=45˚ кезде өз максималына жетеді.

Алдында көрсетілгендей жел екі басты көрсеткіштен тұрады: жылдамдық және бағыт. Ол бір уақытта динамикалық арын және көтерме күш тудыра алады. Жел энергетикасының экономикалық көрсеткіштерін жоғарлату үшін, жел энергиясы жылдамдық пен бағыттың өзгерісіне қарамай толығымен қолдану керек. Мұндай қасиеттер бағыттайтын аппараты бар вертикалды-осьті және жер дөңгелектерінің осьайналымы вертикалды орналасқан, яғни Дарья турбинасы сияқты қондырғыларға тән (7 сурет).

         

                       

 

а)                                                                    б)

7 Сурет - Вертикалды-ості жел турбинасы: а) турбинаның  жалпы түрі;  б) турбинаның горизантальды беттегі қимасы

Вертикалды-осьті жел турбинасы сырттағы жылжымайтын бөлік-статордан және ішінде орналасқан айналатын ротордан, турбинаның активті, реактивті сатыларын туындататын қалақшалардан тұрады. Бағыттаушы аппарат есептеу нәтижесінен алынатын белгілі бір пластина санынан тұрады. Турбина роторы дөңгелек бойында бірқалыпты орналасқан белгілі бір сүйір-доғал қалақшалар санынан тұрады.

         Қалақша кескінінің үшкірлеу кезінде әртүрлі қысымдар пайда болады: доғал бетінде босалу, яғни көтерме күш пайда болады, ал сүйір бетінде артық қысым-арын болады. Бір уақытта әсер ететін бұл күштер қалақшалардың орын ауыстыруына және ротордың айналуына әкеледі. Ротордың қалақша аралық кеңістігіндегі кеңітке пішіні және бағыттаушы құрылғы пластина аралық кеңістік турбина ішінде қолданылған ауаны жою үшін және энергияның қолдану коэффициенті (еселеуіш) жоғарылауына септігін тигізеді. Тиімді әдісі бойынша жұмыс дөңгелегінің тиімді қалақша саны анықталады.

Бағыттаушы құрылғы 12 пластинадан, мысалы роторы 18 қалақшадан тұрады (б). Ротордың геометриялық параметрлері Р1- сыртқы және Р2- ішкі ротор диаметрлері олар мынадай қатынаста Р1/Р2=1,2÷1,45. Ротордағы жел ағынын күшейту үшін  және қондырғының динамикалық сипаттамаларына әсер ететін ВОВТ-ң конструктивті жағынан қажетті элемент -  бағыттаушы құрылғы болып табылады.

Бағыттаушы аппарат ауа ағынын бір ортаға жинақтап, ротор қалақшаларына қарай бағыттайды, сонымен қатар атқылау энергиясын қолдануды қамтамасыз етеді. Бір уақытта ротордың айналу жиілігі мен турбинамен өндірілетін қуат 1,5-1,6 есе өседі.

Ротор биіктігі жел турбинасының қуатты анықтайтын параметрі болып табылады. Яғни турбинаның қуатын күшейту үшін диаметрден  басқа биіктігін де үлкейту қажет. Турбина биіктігі  ауырлық әсері мен центрге тартқыш күш туындаған қалақшалардың тұрақтылығы және беріктілігімен шектеледі. Сондықтан мұнда турбина бөлек статор-ротор модулінің қағидасымен жасалады, ал ротор беріктілігін жоғарлату үшін оның ішіне 0,5÷1,6 қашықтықта арақашықтық дискілер орнатылады.

Көпмодульді жел құрылғысының биіктігі бір-бірінің үстіне орналасқан модульдердің жалпы биіктігіне тең.

ВОВТ қуаты екі бағытта қалыптасады: турбина диаметрінің  өзгеруі, биіктік және модульдер саны.

Вертикалды-осьті турбиналы желстанциялар пропеллері желстанциясына қарағанда біршама жетістіктерше ие:

- ротор қалақшасының кескінінде қалыптасатын жел арынымен көтерме күшті қолданады;

- өндірілетін қуат жел бағытына байланысты емес;

- шапқыншы және дауылды жел кезінде де жұмыс істейді;

- ашық ротормен салыстырғанда ротордың меншікті қуатын 2-2,5 есе үлкейтетін бағыттаушы құрылғыдан тұрады;

- генератордың төменгі бөлігінде орналасқан монтаж және техникалық зерттеу кезінде өте ыңғайлы;

- ЖЭС-тің жұмыс тәртібін бұзбай, жел генераторы мен турбинаның қуатын өзгеру мүмкіндігі бар.

Электрлік генераторлар ЖЭС құрамына кіретін вертикалды-осьті турбиналар ротор айналу жиілігінің кең ауқымды өзге,руіне сәйкес тұрақты кернеу шығарады және жел жылдамдығына байланысты қуат өндіріледді. АЭжБИ жасап шығарылған желэлектр станция жүктемесін және генераторын автотоматты басқару ЖЭС орнықты қуатының  қолдану коэффициентінің жоғары мәнін алуға мүмкіншілік береді.

Атқылау және жинақтау энергиясын әрі қарай қолдану үшін аккумуляциялық батареялардың жаңа түрлерімен қамтамасыз етілуде, оның энергия қабылдау жылдамдығы секундына 0,5% сыйымдылық.

 5   №5 дәріс.  Күн энергиясы. Кун электр қуаты

Дәрістің мазмұны:

- күн энергиясының потенциалы, фотон-элеектрон түрленуі, фотоэлементтердің құрамы мен құрылысы, құрамы және қолданылуы.

Дәрістің мақсаты:

- күн энергиясының энергетикалық негізін талқылау, өндірістік электроэнергия көзін құрудағы болашағы, көрінетін сәулелену энергиясының электр энергиясына түрленудегі негізгі қағидаларын анықтау, энергетикалық сипаттамаларын, фототүрлендіргіштердің техникалық және экономикалық көрсеткіштерін зерттеу.

Табиғи ресурстарды аз қолдануда, қоршаған ортаның деградациялық азаюында күн энергиясына елеулі үлес қосу керек.

Қазақстан Республикасында күннің нұр шашу ұзақтығы 1280-2300 кВт с/м2 аралығында бір жыл ішінде барлық 8760(8736) сағаттан 2000-нан 3000 дейінгі сағатты құрайды.

Қазақстан территориясындағы бір жыл ішіндегі суммарлық күн энергиясының потенциалы  340 млрд.тонна меншікті отынды құрайды.

Сәулелі энергия көзі-Күн-радиусы 696 мың км тесілген плазмалық шар.

23 дәрежелі күннің жарқырауы 3,86х10 кВт, беттің тиімді температурасы 6000 К жуық, химиялық құрамы: сутегі-90% жуық, гелий – 10%, басқа элементтер –0,1% кем.

Күн энергиясының көзі – температурасы 15 млн. К құрайтын күннің ортаңғы ауданында сутегінің гелииге ядролық айналуы. Энергия күн қойнауынан оның бетіне сәулелену арқылы, содан кейін сыртқы қабатында конвекция арқылы тасымалданады. Күн бетінде болатын плазмалық процестер қарқындылығы 11 жыл сайын өзгеріп тұрады. Күннен 149млн. км арақашықтықта орналасқан Жер бетіне күн энергиясының сәуле ағыны  қуаты  2 1017 Вт шамасында келіп түседі.

Күн сәулесінің спектрі гамма сәулелерінен метрлік радиотолқындарға дейінгі диапазонды қамтиды. Күн спектрі көрінетін ауданда температурасы 6000 К абсолютті қара дененің сәулеленуіне жуық болып келеді және энергетикалық максимумы 430-500 нм. Толқын ұзындығы 400 ден 700 нм аралығындағы сәулелену «Жарық» мағынасын білдіреді, грекше-Фотос. Бұл диапазон аралығына ұзынтолқынды инфрақызыл сәулелену және қысқатолқынды ультракүлгін сәулелену кіреді. Атмосфералық массаның сәулеленуді жұту ,яғни су парларымен-бұлттармен (инфрақызыл сәулелену), озонмен (ультракүлгін сәулелену), шаң бөлшектерімен, күлмен, түтін және аэрозольмен, негізінде күннің жарығы атмосфера арқылы өткенде босаңсиды. Бұл сәуле жұтулардың барлығы –атмосфераның оптикалық тығыздығы мәнін береді. Атмосфераның жоғарғы шекарасында және ғарыш кеңістігінде сәулелену мынаған тең   = 1360 Вт\м².

Оптикалық жиілік диапазонында электромагниттік сәулеленудің кванттық сипаттамасы және жарықтың табиғи екеулік-толқындық және корпускулярлық сипаттамалары байқалады. Электромагниттік сәулелену кванты – ФОТОН - элементарлық бөлшек. Ол электрлік зарядқа да, магниттік моменттке де ие емес.

Фотон барлық элементарлық бөлшектермен электромагниттік қатынас арқылы байланысады, сонымен қатар сәулелену, жұту, энергияны серпінді тарату процестерін тудырады. Кейбір жартылай өткізгіштерде фотон ағынының әсерінен ішкі фотоэффект пайда болады, соның әсерінен элементтер бетінде потенциал айырымын құрайтын, заряд тасығыштар  бекітулі күйден бос күйге және P-N өткізгіштер бетінен өтеді. «Фотон-электрон» және «электрон-фотон» ауысымын іске асыру мүмкіншілігін тудыру үшін фотон электромагниттік арақатынастарға қатысады. Фоторезисторлардың, фотодиодтардың, фотоэлементтердің жұмысы мен фотоөткізгіштігі, осы құбылысқа, яғни жарық энергиясын электр энергиясына түрлендіруге негізделген.

 Ұзынтолқынды инфрақызыл сәулелену фототок туғызбайды, тек ғана жартылай өткізгішті жылытады.

Вентильді фотоэффект және фотоэлектрлік эффект - бұл оптикалық диапазон аралығындағы сәулелену квантының жұтылуы екітүрлі жартылай өткізгіш контактілерінен немесе жартылай өткізгіш және металл контактілерінен тұратын жүйеде ЭҚК пайда болуы.   

Фотоэлектрлік эффект  пен күн батареялары энергетиканың жаңа саласы– «фотовольтаника» - кун сәулесін электр энергиясын өндіру үшін қолданылады.

Күндік фотоэлемент (8 сурет) пластиналы жартылай өткізгіш материалы мысалы, электродтардың арасында орналасқан  P- және N- типті аудандарды құрайтын қосындылардан тұратын кремнииден дайындалады.

Төменгі электрод – пластина, ал жоғарғы электрод - өткізгіштерді өзіне дәнекерлеу үшін жасалған жіңішке сеткалар. Күндік элемент ретінде аморфты немесе кристаллды кремнийді қолданған кезде коллекторлық материал ретінде қалайы және индий алынады.  Пластиналары құрастырылғаннан кейін өлшемдеріне байланысты алынған ұяшық бетіне түсетін сәулеленуге пропорционалды өндірілетін кернеу және ток мәндерімен сипатталады. 

Жартылай өткізгіште фотонның жұтылу кезінде біруақытта электрондар мен кемтіктер босатылады, «электрон – кемтік» парларын құрады. Электрондар толтырылған аймақтан өткізгіш электрондар бола тұра,  бос аймаққа өтеді, ал кемтіктер толтырылғын аймақта қала береді және электрөткізгіштікке қатыса алады. P-N өткізгішке жақындаған кезде контактылы электр өрісінің әсерінен  екі жарты бөлінеді: электрондар электронды жартылай өткізгішке, кемтіктер кемтікті жартылай өткізгіштерге өтеді. Нәтижесінде бірлік уақыт аралығында жабық бөлік арқылы  және қарама-қарсы бағытта өтетін тасушылар санымен зарядтың таратушы санын салыстырғанда  динамикалық тепе-теңдік пайда болады. Осы кезде жоғарғы және төменгі электродтар арасында фотоэлектрлік қозғаушы күш тудыратын потенциалдар айырымы пайда болады.

8 Сурет – Фотоэлектрлік түрлендіргіштің жұмыс істеу қағидасы 

Фотоэлектрлік қуат туындайтын жүйе тудыратын элементтерге кремний, германий, селен, Tl2S, Ag2S, CdS, CdTe,GaAs,Al,AlSb жатады. Электроэнергияның күн көздерін жасау үшін көбінесе энергияны түрлендіруде КПД жоғары кремнийден жасалған фотоэлементтер қолданылады. 

Кремнийдің электр өткізгіштігі қоспа түріне және сыртқы электромагниттік әсерге тәуелді. Фотоэлементтерді дайындау үшін өте таза кремний «күндік сапа», түрлі кристаллды құрамынан тұратын - жиілігі 99,9999% күндік элементтер дайындалатын монокристаллдыдан  микрокристаллды  фракциялардан тұрады.

Күн элементі, жарық әсерінен P-N  өткізгіші болатын пленкалы құрылысты болып келеді.

Осындай сүлбе бойынша көпқабатты күн ұяшығы жасалады.

Параллель және тізбектей қосылған ұяшықтар молдуль болып есептеледі, мысалы, 36 ұяшық. Модульдер панельде 150 Вт-тан жүздеген кВт-қа дейін жиналады. Күн панельдері ашық жерде, үйдің үстінде, түрлі жарық түсетін ғимараттардың төбесінде орналастырылады. Олар аккумуляторлы батареяға берілетін тұрақты ток өндіреді, содан кейін инвертор арқылы стандартты ток сапасын аламыз.

Жарық ағынының түрлі қуатына сәйкес элементтің вольтамперлік сипаттамасы (ВАС).

Бір элементпен өндірілетін бос жүріс кернеуі элемент өлшеміне байланысты. Ток мәні жарық қарқындылығына және элементтің бет ауданына тәуелді.


 Күн элементінің шыңдық (максималды) қуаты  0,47 В сәйкес келеді. Сондықтан, күн элементінің сапасын бағалау үшін шығысында 0,47 В болатындай етіп жүктеме қосу керек. 

9 Сурет – күн элементінің вольтамперлік сипаттамасы 

Батареяларды қажетті  түрлі комбинациялы етіп жасауға болады. Тізбектей қосылған элементтер жиыны қарапайым батарея болып табылады. Сонымен қатар  қуаттың жоғарылауын сипаттау үшін оларды параллель қосуға болады, яғни тізбектей-параллель тізбегін аламыз.

Күн элементтерінің аса маңызды көрсеткіші температуралық режим болып табылады. Элементтің 25оС жоғары бір градусқа қызған кезде 0,002 вольт кернеу жоғалтады, яғни 0,4 % градус. Суретте 25о С и 60о С үшін ВАС келтірілген. Нұрлы күндері элементтердің  әрқайсысы 0,07-0,09 В жоғалта отыра, 60-70оС дейін қызады. Осы жағдай кернеудің құлауына әкелетін, күн элементтерінің ПӘК төмендеуінің басты себебі болып табылады. ПӘК есептеу деңгейінде ұстап тұру үшін элементтерді сумен немесе ауамен желдетеді.  Күн элементінің ПӘК 10-16 % аралығында жатады. 100х100 мм өлшемді күн ұяшықтары  стандартты жағдайда 1-1,6 Вт өндіре алады.

Бөлек күн элементінің электрлік параметрлері стандартты жағдайда  ВАС ретінде беріледі. Элементтердің стандартты жағдайы: жарықтылық 1000 Вт/м2, температура 25оС, күн спектрінің ауқымдылығы 45о.

Энергетикада фотоэлектрлік  жүйені (ФЭЖ)  құруда күн модульдері негізгі компоненттерді құрайды.  Олар кез-келген шығыс кернеулі етіп шығарылады.

ФЭЖ жер бетінде, көбінесе номиналды кернеуі 12 В аккумуляторлық батареяларды (АКБ) зарядтау үшін қолданады.  Мұндай жағдайда, ереже бойынша 36 күн элементі тізбектей және әйнек, текстолит, алюминий бетінде ламинациялану арқылы саңылаусыздандырылады.

Максималды қуатқа сәйкес келетін кернеу, максималды қуат кернеуі деп аталады  (Жұмыс кернеуі -), ал соған сәйкес ток – максималды қуат тогы (жұмыс тогы -).

Қайталап кететін болсақ, модульдің бос жүріс кернеуі жарықтануға тәуелсіз, ал жұмыс тогы тура пропорционал.

Модуль қуаты  алынған период уақытында төмендегідей энергия қорын өндіреді

мұнда  - берілген период аралығындағы  инсоляция (келіп түскен нұрлы энергия)  мәні;

- элементтердің күн көзіне қызу кезінде кететін қуат шығынын анықтайтын жазда 0,5 және қыста 0,7 болатын түзету коэффициенті, сонымен қатар бір күн бойы модуль бетіне түскен сәуленің құлау бұрышының өзгеруін ескереді.

 Жаздағы және қыстағы    коэффициентінің айырмашылығы қыста элементтердің аз қызуымен байланысты.

Жоғарыда келтірілген формула және энергия тұтынушылардың суммарлық қуаты арқылы берілген жүктемені  аккумуляторлық батареямен қоректендіру үшін модульдің суммарлық қуаты анықталады. ФЭЖ қолданған кезде тұтынушылардың қуатын максималды төмендету қажет. Мысалы, жағдай келгенше жарықтандыру ретінде люминесценттік  шамдарды қолдану керек.

Кремний элементтері негізінде жарық энергиясын электр энергиясына түрлендіру эффективтілігі  бетке түсетін жарық ағынының 16 – 20 %  қуатын құрайды. Көбінесе фотовольтаика автономды объекттерді, фермаларды, ауыл ауруханаларын, көше жарығын қамтамасыз ету үшін қолданылады. Энергия шыңының жалпы көлемінен күн энергиясының бөлігі 2015 жылға дейін  15 – 20 % құрайды деп болжауда.

 АҚШ-нда 11449 квадрат миль жерді алып жатқан  ең күшті күн электростанциясы салынып жатыр.

Қазақстанда гелиоэлектростанциясын – Арал маңы, Қызылорда және Оңтүстік Қазақстан обылысында орнатқан жөн.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

6    №6  дәріс.  Күн энергиясы . Күннің жылуы

Дәрістің мазмұны:

- күн энергетикасының энергетикалық мүмкіндіктері, энергетикалық түрлендірулер және гелиоқыздырғыштардың құрылыстық сұлбалары.

Дәрістің мақсаты:

- төмен потенциалды жылу энергиясын алу үшін арналған күн энергиясын қолданудың мүмкіндіктерін және өндірістік орындар, тұрғын үйлерді ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесіндегі гелиоқыздырғыштардың қолданылуын көрсету. 

Күннің сәуле шығаруы ыстық сумен қамтамасыз ету және ғимараттарды жылыту жүйесінде қолданылатын, төменпотенциалды жылуды өндірудің энергетикалық негізі болып келеді. Күнмен қыздыру қондырғыларының жұмыс бөлшегі - гелиоқыздырғыштар, олар өз алдына бөлек немесе архитектуралық шешімге кіретін құрылғы болып табылады.

 Гелиожылытқыштар.  Қазақстан қалалары мен ауылдарын жылумен қамтамасыз ету үшін қолданылатын гелиоэлектрожылытқыштардың жалпы энергетикалық потенциалы 10 млн. жуық ТМО (ТУТ) құрайды, ол өзінше  жалпы тұтынудың 12% құрайды. 

Өндіріс орындарында күн энергиясының жылулық әсерін қолдануға деген қызығушылық 1973 жылдан басталды, яғни кейбір елдерде энергетикалық кризистің тууымен байланысты. Бұл бағыттың негізгі ойы әйнектер мен линзалардың көмегімен, фокус аралығындағы шоғырлағыштардың температурасын (2,5 – 3,5)×103 К дейін жеткізу мақсатында, күн сәулеленуінің концентрациясын алу болып табылады. Осылайша металды балқыту қондырғылары, ыстық су мен бу алатын қазандар, сонымен қатар бутурбиналық циклді – мұнаралы күн электростанциялары  пайда болды. Олардың құрамында айналы шоғырландырғыштар – гелиостат, күннің бағытын бақылау және айна фокусын бу қазанының бетінде ұстап тұру үшін, айнаны айналдыратын құрылғымен қамтамасыз етілген.    Электр генераторымен қосылған, бу турбинасына жіберілетін, бу қазаны бу өндіреді. Сонымен қатар ЭЖЖ құрамына  бу конденсаторы, қоректендіргіш насос, трансформаторлы қосалқы станция және энергожүйесіне энергияны жіберу үшін орнатылған электрлік тарату құрылғысы кіреді.

Қуаттылығы 150-200 МВт күн станциясы 2,5 – 3,5 км 2   айна алатын ауданды құрайды.

ЭЖЖ жылу қуаттылығы төмендегідей

мұнда  – күн радиациясы кВт/м2;

– айнаның алатын ауданы;

– айнаның бейнелену мүмкіндігі (0,75);

- күннің бағытын тұрақты аңду және импульсті қозғалу кезінде  гелиостатқа түсетін сәулеленудің құлау бұрышын;

 - қазанның беттік жұту коэффициенті;

 -  айнаның бетіндегі шаңдану коэффициенті;

- жылу шығынының коэффициенті;

 - станцияның өз қажеттіліктерін өтейтін электрқабылдағыштардың қуаты: қоректендіргіш насос, айнаны айналдыратын электр жетегі, ішкі және сыртқы жарықтылық. 

Бұл электростанция түрі мазут, газ, көмір негізінде  істейтін станциялармен  бәсекелесе алады деп есептеледі. Көп елдерде қуаты 10 МВт-тан (ауданы 52 Га, 1818 гелиостаттан тұратын,  95 м ұзындықта орналасқан бойлер, бу температурасы 510 °С) 100 МВт дейінгі күн станциялары Европада – Испания, Сицилия, Франция, Италия ЭЖЖ қажетке жаратылуда.

Жапонияда 10 МВТ қуатты ЭЖЖ-мен қатар теңіз бетінің таяз жерінде 30 км 2  жерді алып жатқан құрамында гелиостаты бар 100 МВт-тық ЭЖЖ салынуда.

Кысымдық ЭЖЖ жымыс істей бастады (1600 жалпақ айна 5 х 5 м, 70 м ұзындықтағы бойлер, 28 т/сағ бу өнімі, қысымы 4 Па,                       температурасы   250 °С).

Қазақстан Республикасының қалалары мен ірі аудандарында орталық жылумен қамтамасыз ету кең ауқымда дамығанымен, барлық өндірілетін энергияның 45%-тін көмір қолданатын төмен потенциалды жылу өндіру қондырғылары құрайды. Дербес қазандықтар мен кішігірім жылыту жүйелері, қала бетінде қалың газ қабатын түзетін, бу түтіндерінің шығу көзі болып табылады. Таза жылумен қамтамасыз етудің экологиялық шешімі кішігірім қазандықтарды газ тәрізді, мысалы арзан газ немесе күн сәулесін жылуға айналдыратын қондырғылары бар жерге ауыстыру болып табылады. Бұл бағытта екі типті гелиоқыздырғыштар қолданылады: жалпақ және құбыр тәрізді.

Жалпақ гелиоқыздырғыштары - жарық өзіне сіңдіретін қара түсті, бетінде металды немесе пластмассадан жасалған құбырлар орналасқан, металдан немесе пластмассадан жасалады. Бір контурлы қыздырғыштардың құбыры арқылы су тартылады, немесе  қатпайтын  сұйықтық                                  (екі контурлы жүйеде). Қыздырғыштың қуатын оның ауданын үлкейтіп кішірейту арқылы өзгертуге болады. Гелиоқыздырғыштардың өнімділігін арттыру үшін оларды күн бағытын бақылайтын және әр түрлі бұрыш кезінде түнде  «шығыс» бөлігіне қайтаратын айналмалы қондырғылармен қамтамасыз етеді.

Бүкіл елде көбінесе құбыр тәрізді гелиоқыздырғыштар қолданылады. Олар күннен келетін бүкіл энергияны өзінен өткізетін, әдейі әйнектен жасалған сыртқы құбырдан тұрады. Ал ішкі құбыр, жоғары жылуөткізгіш және күн сәулесін – ультрадисперсті қара ұнтақтан жасалған 2–3 нМ пішінді элементтер алюминии оксиді  негізінде жасалған құраммен жабылған    қасиеттеріне тән әйнектен жасалған. Құбырлардың сақиналық саңылауында жоғары вакуум түзілген.  Саңылаудағы жоғарғы вакуум, жылуды қатты қызған ішкі құбырдан сыртқы құбырға таратпау үшін және ол өз кезегінде қоршаған ортаға шығармауы үшін қажет, яғни қыздырғыштың жоғары ПӘК алу үшін қажет.

Кез келген жыл мезгілінде жоғары жарықтылықты алу үшін құбырлар иілген бетте орналасады. Жыл мезгілдерінің қыстан көктемге, көктемнен жазға, күзден қысқа ауысқан уақытында жылуқыздырғыштардың иілу бағытын өзгертіп отырады.  Құбыр тәрізді жылуқыздырғыштарды жалпақ жылуқыздырғыштармен салыстырғанда, құбырлардың болуына байланысты оларды күннің артынша реттеуді қажет етпейді.   Құбыр тәрізді жылуқыздырғыштардың жұмыс істеу қағидалары төмендегідей болады.

Салқын су кеңейтілген бактің төменгі бөлігіне келеді. Күн энергиясының жұтылуының нәтижесінде  құбырлардың сыртқы бетіне жанасқан су жылынып, бактың бетіне шығады, ал салқын су төмен түседі. Бұл құбылыс судың барлығы берілген уақытқа сәйкес күн сәулеленуінің қарқындылығының температурасына жылынғанға дейін созылады.

Екі контурлы жүйе үшін құбыр тәрізді қыздырғыш. Олар түнгі уақытта төмен температуралы климаттық жағдайларда және су арқылы энергияны тасмалдау мүмкін емес болған кезде қолданады.Екі контурлы жүйе үшін күн қыздырғышында жылулық мыстан жасалған, усыз, қатпайтын, қайнау температурасы төмен,  сұйықтықпен толтырылған құбырлар бар. Бұл сұйықтықтың көмегімен жылу күншуақтық жылуалмасу бетінен жылу құбырының ұшына беріледі. Мыстан жасалған, жылу құбыры жарықты сіңетін құраммен жабылған, қатпайтын, зиянсыз сұйықтығы арасынан ауасы шығарылған коаксальді орналасқан құбырлардың ішінде орналасады.

Қыздырған кезде ыстық бу  жылулық құбырдың жоғарғы бөлігіне өтіп, оның ұшын  қыздырады (қызыл түске боялған). Салқын бу мен салқын сұйықтық (көк түске боялған)  құбырдың ұшынан төмен түсіп, айналым қайта ланады. Жүзгіш жабық бассейндерде суды қыздыру үшін қолданылатын күн жүйесі  күншуақтық панелінен, жылу алмасу сыймдылығы, циркуляциялау насосы және көмір фильтрлері.

 7. Дәріс. Гидроэнергетика

Дәрістің мазмұны:

         - су ағынының жұмысы, суэлектрстанциясының құрылымдық схемалары, гидравликалық турбиналар мен генераторлардың кластары мен сипаттамалары.

Дәрістің мақсаты:

- қозғалыстағы судың энергиясының электр энергиясына түрлендірудің тәсілдері мен  техникалық құралдарын көрсету, «Қазақстандағы кіші су энергетикасының» дамуының мүмкіндіктері.

Су, ең көп таралған және табиғаттағы көбірек қозғалатын зат бола отырып, Жер шарындағы барлық физикалық. Химиялық және биологиялық процестерге қатысады. Судың табиғатта әрқашан  орын ауыстыруына, оның айналымына байланысты, су ресурстары жаңғыратын энергия көзі болып табылады.

Электр энергиясын өндіруге пайдалануға болатын су ресурстарының бөлігі су энергетика ресурстарына жатады. Электр энергиясын өндіру үшін дүниежүзілік мұхиттың тасқыны, теңіз толқындары, глобальді мұхит ағындары, мысалы, Гольфстрим мен Куросиво, мұхит жылуы, өзен суы. Қазіргі кезде бұрын экономикалық су ресурстарында ескерілмегенкіші өзенлерінің энергиясын пайдалану мүмкіндіктері зерттеліп жатыр. Оларды сол мекендегі тұтынушыларды электр энергиясымен  қамтамасыз ету үшін және жел электростанциялары мен күн электростанциялары бар энергетикалық жүйелерді  құру үшін пайдалануға болады.

Өзен құймаларының  айрықша ерекшелігі оның уақытта өзгеруі болып келеді. Судың арыны мен шығынын тұрақтандыру үшін судың жиналуы және шығынын тәуліктік, мезгілдік және көпжылдық  реттеуін қамтамасыз ететін суқоймалары салынады. Өзен энергиясы, платиналы да, бұрулығы да су электр станциялары болуы мүмкін бірнеше, бір-бірінің артында орналасқан СЭС-пен пайдаланатын су ресурстарын игерудің каскадтық қағидалары қолданылады. Мысал ретінде СЭС – 1 платиналы,СЭС – 2 және қалғандары – бұрулық болып келетін  Алматылық СЭС-тің каскады бола алады. СЭС-тің болатын жерінде өзеннің қуаты туралы ақпарат алу үшін келесі жұмысты орындау қажет:

а) топогрфиялық рекогносцировка;

б) су деңгейін өлшеу;

в) су шығындарын анықтау.

Топографиялық материалдар арынды, су қоймаларын құрған кезде ауылшаруашылық мекенді толтыру шекаркларын, су қоймаларының ауданы мен көлемін анықтау үшін, сонымен қатар СЭС-тің тұрғызылу орнын таңдау үшін қолданылады. Кіші СЭС (15 кВт дейін) үшін құрал-саймандық  топографиялық жұмысты жасамай, көздік съемкамен шектелуге болады.

Судың шығынын арынына қарағанда анықтау қиынырақ, өйткені өзен шығындарының қайсысы жыл бойы қарапайым ұзақтық екні түсініксіз.

Бөгет болмаған жағдайда судың шығынын өзен ағынының орташа жылдамдығын ν м/сек және өлшеулер жүргізілетін жердегі  өзен кесігінің ауданын  S м² өлшеу арқылы анықтауға болады.

Ағын жылдамдығын  қалтқымен немесе айқындырақ -гидрометрикалық зырылдауықпен өлшейді.

         Қалқы тек қана су бетінің жылдамдығын ғана көрсететіндіктен, яғни өзен ағынының ең үлкен жылдамдығын, табылған орташа жылдамдықты ν м/сек шамамен 25 %  кішірейтуіміз керек, яғни  оны 0,75 көбейтеміз.

Өзен кесігін бөлек кіші кесіктерді қосу арқылы тапқан кезде, осы кесіктің формасының дұрыс еместігін ескеруіміз қажет.

Сонымен, судың шығыны Q (м³ сек )

 тең болады.

         Су электр станцияларының құрылымдық сұлбалары

Өзен құймасының суэнергетикалық ресурстарына айналуы үшін бірнеше құрылымдар қажет:

- турбина алдында арынды жасайтын бөгетпен өзенді қоршаған кезде пайда болатын суқойма;

- арынды бұру – турбинаға суды жеткізетін құбыр.

Суқойманың табиғи суқоймадан және көлден айырмашылығы - ол өзен құймасының реттегіші болып келеді және судың түсу шамасына және СЭС турбинасы арқылы кететін шығынына  байланысты, айнымалы деңгейге ие  болатындығында.

     Кейбір негізгі жағдайларды, анықтамаларды және терминдерді қарастырайық және түсіндірейік. Өзен құймасының аккумуляция периоды деп  суқойманың толуын, ал  толған судың беру периоды  суқойманың жұмыс істеуі болып табылады. Суқойманың толуы, сондай-ақ жұмыс істуі қалыпты жағдайда белгілі бір деңгейге дейін болады.

Техникалық жағдайлармен қарастырылатын сенімділіктің қалыпты қорларын сақтаумен СЭС және гидротүйін құрылысы ұзақ уақыт жұмыс істейтін судың жоғарғы деңгейінің шегі қалыпты тіреуіш деңгейі (ҚТД) деп аталады.Осы деңгейге сәйкес суқойманың көлемі толық көлемі деп аталады және Uтол деп белгіленеді.

Қалыпты жағдайда суқойманың жұмыс істеуінің  минималды деңгейі өлі көлемінің Uөк деңгейі деп аталады.  Бұл көлем СЭС-та есептеу параметрлерін алған кездегі шарттармен анықталады. ҚТД мен ӨКД арасындағы судың көлемі пайдалы көлемі Uпайд деп аталады, себебі  бұл көлем  әр түрлі мақсаттарды  қанағаттанлыру үшін қолданылады. ӨКД төмен орналасқан судың көлемі өлі Vөк деп аталады, өйткені бұл көлем қалыпты жағдайда қолданыла алмайды.  Сонымен, Uпайд=Uтол-Uөк.

Т уақыт аралығында суқойманың су балансы келесі теңдікпен көрсетуге болады

Мұнда Wрет -  құйманың реттелген көлемі, яғни  Т уақыт аралығында гидротүйіннің жармасынанөткен судың көлемі;

Wтар – Т  уақыт аралығындағы суқоймаға келетін су (жек СЭС  үшін бұл тұрмыстық тармақ, ал каскад үшін жармалар арасындағы жанама тармақты есепке алынған жоғары жатқан СЭС-тің тармағы);

ΔU – Т уақыт аралығында пайдаланылатын су қойманың көлемі (формуладағы «-» таңбасы жұмыс істеу периодына, ал «+» таңбасы толу периодына сәйкес келеді);

Wал және  Wқай – сәйкесінше алынатын және қайтатын құймалар;

W шығ – Т уақыт аралығындағы суқұймадағы судың шығыны.

Тасқын немесе үнемді сулардың суқоймада жинақталу периоды толу, ал жинақталған судың беру периоды суқойманың жұмыс істеуі деп аталады. Суқойманың жұмыс істеуі СЭС-тің су ағарлары арқылы өтеді.

Су ағарлардағы гидравликалық энергия олардан ағып өтетін судың жұмысы болып келеді. Су ағынының жұмысын орындайтын күшсудың салмағы мен оның қозғалу жылдамдығы болып келеді.Судың энергиясы арынмен анықталады, яғни қарастырылатын судың аймағының басы мен аяғындағы су деңгейінің айырымы және уақыт бірлігіндегі шығыны.

Ұзындығы L, м, өзеннің аймақтың құлауы Н, м, болса, аймақтың басы мен аяғындағы орташа мәніне тең су шығыны  Q, м3/сек,1 сек аралығындағы судың жұмысы, яғни қарастырылатын аймақтағы судың қуаты N тең       

Егер  - 1000кг/м³ тең судың қысымы, g – үдеуі болса, онда

, кВт.

N қуаты мен t уақытының көбейтіндісімен табылатын судың энергиясы Э

, кВт сағ.

Мұнда  -  құйманың пайдаланылатын көлемі, м³.

Су қуатының формуласы потенциалды қуатты және электрэнергияның өндірілуін көрсетеді.  Шын немесе техникалық қуат пайдалы әсер коэффициентімен  ескерілетін СЭС-тің генераторлары мен турбиналарында өзеннен турбинаға әкелетін гидротехникалық құрылғылардағы шығынның арқасында аз болады. Сонда пайдалы қуатты және электр энергиясын аламыз

, кВт

, кВт сағ.

Су станциясының қуатын білу үшін өзеннің режимін білуіміз қажет, яғни жыл бойы өзен арқылы өтетін судың мөлшері мен тегіс жерлерде жүздеген метрлерге, ал таулы жерлерде мыңдаған және одан да көп метрлерге тең болатын пайдаланылатын судың аймағының басы мен аяғындағы деңгейлерінің айырмашылығы.

Өзен құймасының көлеміне және таралуына, құйманы реттеу мүмкіндіктері мен бөлек уақыттарда электр энергияны тұтынуына байланысты СЭС-тің гидравликалық турбинаның типі мен қуаты таңдалады.

Гидравликалық турбина деп қозғалыстағы судың энергиясын механикалық энергияға айналдыратын қозғалтқышты айтамыз.

Турбина активті және реактивті болып бөлінеді.

Активті турбина Н арынмен жасалатын қысымның әсерінен саптамадан шығатын ағымның кинетикалық энергияның арқасында жұмыс істейді.

Активті турбиналардың негізінде  арыны үлкен (1000 м-ге дейін және одан да көп) және су шығыны аз болғанда қолданылады.

Активті турбиналардың келесі жүйелері бар: ожау тәрізді, қиғаш ағымды, екі ретті.

Құрылысы жағынан ең қарапайымы – екі ретті турбина. Олар көлденең білік пен турбинаның білігіне өзінің көлденең жиектерімен параллельді орналасқан, екі кейде үш дискілердің арасына бекітілген майысқан қалақшаларынан тұрады. Су турбинаға турбинаның жұмыс дөңгелегінің қалақшасының енінен кішірек тегіс саптама арқылы беріледі.

Су саптамадан  жұмыс дөңгелегінің қалақшаларына өтеді де, дөңгелектің ішімен өтіп, қайта қалақшаларға өтеді, бірақ энергияны тағы да беріп, ішкі жағынан өтіп, сыртқа шығады. Осыдан, су жұмыс дөңгелегінің қалақшаларына екі рет түседі, сондықтан турбина екі ретті деп аталады. Ағым дөңгелектің қалақшалары арқылы бірінші рет өткен кезде оған  70-80% пайдалы энергиясын және 30-20% екінші ретте береді. Қуаты 1 ден 250 кВт-қа дейінгі турбиналар арыны 2-ден 100 м қолданылады.

Қиғаш ағымды турбиналар қуаты  10-нан 4000 кВт-қа дейін болып жасалады және  30-400 м арынға арналады.

Ожау тәрізді турбиналар арыны 50-ден 1000 м-ге дейін қолданылады. Оларды қуаты бірнеше ондықтан бірнеше мыңдық кВт-қа есептейді. Олар көлденең де, тік теболуы мүмкін және 1-4 саптамасы болады. Саптаманың санын көбейте отырып габариттарын өзгертпей турбинаның қуатын арттыруға болады.

Реактивті турбиналар негізінде арынмен жасалатын судың потенциалдық энергиясы және жартылай қозғалыстағы ағымның кинетикалық энергиясы арқылы жұмыс істейді.

Егер активті турбинаның жұмыс дөңгелегі атмосфералық қысымды  ауада айналса және су ағыны қалақшалардың бір бөлігіне ғана әсер еткенде реактивті турбинаның дөңгелегінде қалақшалардың арасындағы каналдардың барлығы сумен толады.

Ең мүлтіксіздігі ості, бұрылмалы-қалақшалы, пропеллерлі және радиальді-ості реактивті турбиналар.

Ості турбиналарда  жұмыс дөңгелектердегі қалақшалар зонасында  құйынның қозғалысының бағыты ості, ал радиалді-ості турбиналарда – бағыты радиалді-ості.

Ості турбиналар бұрылмалы-қалақшалы және пропеллерлі болуы мүмкін. Соңғысы біріншісінен жұмыс дөңгелегіндегі втулкасындағы қалақшалардың қатты бекітілуі. Әдетте ості турбиналар кіші арындарда (1,5-тен 50 м-ге дейін) және үлкен су шығындарында қолданылады.

Радиалді-ості турбиналар  арыны 2-300м аралығында қолданылады.

Әрбір реактивті турбинада арынды камера және бағыттаушы аппараты болады. Бағыттаушы аппарат жұмыс  дөңгелегінің қалақшаларынатүсетін су ағынының бағытын өзгертеді де, сонымен бірге турбинаның жүктемесіне сәйкес су шығынын реттейді. Гадравликалық турбина және оның білігіне қосылған электрлік генератор су электр станциясының ғимаратында орналастырылатын су энергетикалық  қондырғыны құрайды. Кіші өзендердегі су электр станциялары тұтынушылардың жүктеме графигіне сәйкес жұмысқа қосылатын бір немесе бірнеше қондырғылары болады.

Алматы облысындағы су құрылыстарындағы өзендердегі үлкен, орташа және кіші су электр станцияларын қалпына қайта келтірудегі және тұрғызылуындаең болашақты тізіміне  қосынды қуаты 1325 МВТ, қуаты 50 МВт-тан жоғары8 СЭС, барлық қуаты 820,4 МВт, қуаты 10-50 МВт-қа тең 34 СЭС, қосынды қуаты 97,8 МВт, қуаты 1-10 МВт-қа дейін 17 СЭС, қуаты 1 МВт-қа дейін, барлық қуаты 7,2 МВт кіші СЭС жатады. Барлық жобалар 2006-2010 жылдардың бағдарламасының бірінші тізімінен өтеді.

Үлкен экономикалық әсер су электр станциясымен жел электр станциясынан тұратын жергілікті энергетикалық жүйелерді құрған кезде пайда болады. Бұл өзендердің жазда қысқа қарағанда көбірек су әкелетіндігімен және ол суқоймада жиналып, керек уақытында жұмсалуымен анықталады. Қыста жел көп болғандықтан электр энергиясының тұтынуы жел электр станциясымен қамтамасыз етілуі мүмкін. Осыған мысал болып Жоңғар қақпасы және оған ағып келетін өзен бола алады. Су электр станциясының құрылысының меншікті бағасы 1 кВт қалыптасқан қуат 6000-7000 АҚШ долл. жатады.

 №8. Дәріс. Геотермальді энергетика және биоотын

Дәрістің мазмұны:

-  жер жылуы, геотермальді энергетика, жылумен қамдау, биоотын.

Дәрістің мақсаты:

- жылу және электр энергиясын алу үшін жер жылуын пайдалану мүмкіндіктері мен тәсілдерін көрсету.

 Жердің өзегінде өтетін физикалық процестердің жылу ағындары жер бетіне жетеді де, тереңдікте байқалады.

Вулкандық белсенділігі жоғары аймақтардағы гейзер түріндегі жылу ағындары Жер бетіне жетіп, геожылу станцияларында қолданылады. Мысалы, Жаңа Зеландияда 40%-дан жоғары, Италияда 6%-дан жоғары электр энергиясы ГеоЖЭС өндіріледі.

Қазақстанда геотермальді көздер мұнай мен газдың кен орындарын бұрғылаған кезде табылады. Алматы облысындағы Жаркент қаласында температурасы 88-96˚С термальді өндірісте қолданылатын сулар бар.

6500 м тереңдікте 500м аралықпен геотермикалық зерттеулер өткізілді, соның ішінде:

Каспий маңы ойпаты: 6500 м-ге дейінгі тереңдікте 30 ұңғы, макксималды температурасы 118˚С, 1000м-дегі максималды градиенті 27˚С;

Маңғыстау-Үстірт жүйесі: 3250 м-ге дейінгі тереңдіктегі 17 ұңғы, максималды температурасы 180˚С, максималды градиенті 35,8 ˚С/км;

Торғай мен Солтүстік Арал маңы бойынша: 2900 м-ге дейінгі тереңдікте 5 ұңғы, максималды температурасы 100˚С, максималды градиенті 2,7˚С/км;

Ертіс маңы ойпаты бойынша: 2000 м-ге дейінгі тереңдікте 6 ұңғы, максималды температурасы 60˚С, максималды градиенті 58˚С/км;

Іле маңы ойпаты бойынша: 3800 м-ге дейінгі тереңдікте 20 ұңғы, максималды температурасы 165˚С, максималды градиенті 32˚С/км;

Сырдария маңы ойпаты бойынша: 2100 м-ге дейінгі тереңдікте 13 ұңғы, максималды температурасы 83˚С, максималды градиенті 40˚С/км;

Шу-Сарысу маңы ойпаты бойынша: 1400 м-ге дейінгі тереңдікте 6 ұңғы, максималды температурасы 63˚С, максималды градиенті 28˚С/км;

Құрылысқа жарамды ГеоЖЭС-ке Іле маңы ойпатының 3800 м көкжиегі және маңғыстау-Үстірт жүйесіндегі 3250 м жатады.

Құрылысқа жарамды ГеоЖЭС-ке Іле маңы ойпатының 3800 м көкжиегі және МАңғыстау-Үстірт жүйесіндегі 3250 м жатады.

Берешегі 50 л/с пен жер бетіндегі судың қысымы 9 кг/см²  бір ұңғы қуаты 3,0-3,5 кВт мини ЖЭС-тің электр энергияны өндіруге және мөлшері 9-10 Гкал/сағ жылу энергиясымен қамтамасыз ете алады.

Жердің жылуы негізінде жылу жүйелеріне және  жылумен жабдықтауда жылулық насостық қондырғыларын (ЖНҚ) пайдалана отырып алынатын энергия түрінде қолданылады. Олардың жылу энергиясын өндіруі компрессорлық жетегіне кететін электр энергиясын тұтынуына қарағанда 3-7 есе  көп, артезиандық және жер асты сулардың, көлдердің, теңіздердің, таза тұрмыстық сулардың жылуды аккумуляциялаудан, жер асты жылуды пайдаланудан және оны температурасы жоғарырақ жылу тасығышқа беруінен тиімді жоғары потенциалды  жылу көзі болып есептеледі.

Дүниежүзінің көптеген мемлекеттері – АҚШ, Жапония, Швеция, Германия, Финляндия және тағы басқалары  ЖНҚ-ны жылыту жүйесі және өндірістік, тұрғын, қоғамдық орындарда пайдаланады.  Мысалы, Швецияда жылытатын аудандардың 50% ЖНҚ арқылы жылытылады. Столькгольмда қаланың жылыту жүйесі қосынды қуаты 320 МВт тең жылу көзі ретінде су температурасы +8 ˚С Балтық теңізі пайдаланылатын жылулық насостарымен  қамтамасыз етіледі. Дүниежүзілік  Энергетикалық Комитетінің  болжаулары бойынша 2020 жылы  жылумен жабдықтауда  ЖНҚ  75% құрайды.

Соңғы жылдары (1999-2007ж.ж.) Қазақстан Республикасында бұл бағытта  жұмыстар жүргізілуде. Мұнда жылулық насостардың қолданылуының тиімділігі жоғары болады, себебі 200-ден 250 күнге дейін созылатын жылулық периодының ұзақ болады.

Биоэнергетика. Жаңғырылатын энергетикалық ресурстарға ағаш, жаңғыш тұрмыстық қалдықтар, биомассалар, дәнді материалдар – астық, жүгеріжәне олардан алынатын биоотын – биогаз, биодизель, биоэтанол жатады.

Сұйық майдың негізінде өндірілетін биодизельді отынның дүниежүзілік тұтынуы соңғы 2 жыл аралығында 2,5 есе  артты – 2003 жылдағы 2 млрд. литрдан 2005 жылдың  5 млрд. литрге дейін. 2020 жылы оның шығарылатын көлемі  24 млрд. дейін жетуі мүмкін.

Қазіргі кезде биоэтанол  автомобильді отынды дүниежүзілік пайдалануынан 2% ғана құрайды. Бірақ оның үлесі 2025 жылға қарай 30% құруы мүмкін. Бразилияның қантты өндіру үшін қолданылатын қамысты шикізаттың қалдықтарынан алынатын биоэтанол белсенді дамуда. Қазақстанда энергияны өндіру үшін тұрақты биомассаның көзі ретінде ауылшаруашылық өндірістің  қалдықтары, техникалық түрдегі өсімдік өнімдері, сонымен қатар азық-түлік шикізаттарының артықтары бола алады. Бар өсімдік шикізат ресурстары (целлюлозалық ресурс-9 млн. тонна, астықтың бос қалдығы-1,9 млн. тонна, малдың жеміне жұмсалатын төмен сортты астық- 1 млн. тонна) азық-түлік өндірісіне зиянсыз жылына 4 млрд.-тан жоғары биоотынның өндіруін ұйымдастыруға рұқсат береді. Петропавл облысында «Таинша» ауылында астықты пайдалану үшін «Биохим» заводы салынды.

Қорытынды. Тағы да едәуір  ішкі энергиясы бар табиғи құбылыстар бар және оның басқарылатын, әркімнің өзінің жұмысына және тұрмысына қажетті мөлшерде энергияға айналуының тәсілдері көп.

Әдебиеттер тізімі 

1. Непорожний П.С., Обрезков И. Введение в специальность: гидроэнергетика: Учебник для вузов. – Москва: Энергоатомиздат, 1990, ISBN 5-283-02021-5.

2. Веников В.А.,Путятин Е.В. Введение в специальность. Электроэнергетика. – Москва: «Высшая школа», 1988.

3. Болотов А.В., Сидельковский В.С., Башкиров М.В. «Использование энергии воздушного потока и регулирование ветроэнергетических агрегатов», «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование вание в современных условиях». Труды 5 – й  Международной научно – технической конференции, сентябрь 2006.- Алматы, Алматинский институт энергетики и связи, С.142 – 144.

4. Болотов А.В. «Технологии возобновляемой энергии. Потенциал и перспективы использования неисчерпаемых энергий и возобновляемых энергетических ресурсов», «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование вание в современных условиях». Труды 5 – й  Международной научно – технической конференции, сентябрь 2006.- Алматы, Алматинский институт энергетики и связи, С. 153 – 156.

5. Болотов А.В, Новокшенов В.С., Бакенов К.А. Вентильный генератор для ВЭС., «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях». Труды 1 – й Международной научно – технической конференции. - Алматы, 1998. - С.152 – 153.

6. Болотов А.В., Уткин Л.А., Бакенов К.А. Болотов С.А. Электроснабжение удаленных объектов с использованием автономных источников энергии (международный опыт и перспективы Республики Казахстан). «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях». Труды 3 – й  Международной научно – технической конференции. - Алматы, 2002. - С.28 – 31.

7. Рензо Д.Д. Ветроэнергетика. - М.: «Энергоатомиздат», 1982.

8. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. - М.: «Энергоатомиздат», 1983.

9. Nordex компанияның сайты        www.nordex.de/

10. Vestas компаниның сайты www.vestas.de/