10.45
18.19
330
6.01
17.10
210.50
3.6
40
11.00
18.43
335.80
6.19
17.30
271.70
4.7
24
11.15
18.5
337.80
6.25
18.20
312.10
5.68
9.12
11.30
18.61
339
6.31
18.90
348.70
6.59
-4.5
11.45
18.74
340.90
6.39
21.29
332.60
7.08
-10.8
233
12.00
18.91
340
6.43
21.25
339.50
7.214
-12.2
12.15
18.89
339.80
6.42
21.03
342
7.195
-12.1
12.30
18.89
339.80
6.42
21.00
338
7.11
-10.75
12.45
18.70
341
6.38
21.00
325
6.83
-7.1
13.00
18.41
343
6.321
20.40
303.50
6.19
2
13.15
18.27
343
6.27
19.80
281.80
5.58
11
13.30
18.00
344
6.205
19.00
243
4.62
25.5
13.45
17.90
332
5.91
18.05
183.40
3.31
43.9
14.00
17.71
319
5.65
17.40
151.70
2.64
53.2
14.15
17.30
298.30
5.16
16.50
125.50
2.07
59
14.30
17.03
250.80
4.272
16.31
88.90
1.45
66
14.45
16.50
189.10
3.12
15.20
76.32
1.16
62.8
15.00
14.50
148.90
2.16
14.10
58.60
0.82
62
15.15
14.20
107.75
1.53
12.35
49.40
0.61
59
15.30
13.27
82.20
1.09
11.20
41.90
0.47
56.8
15.45
11.10
62.20
0.69
9.91
33.30
0.33
52.2
16.00
11.00
40
0.44
8.80
13.60
0.12
72
16.15
10.05
21
0.21
6
3.33
0.02
90
16.30
3
0
≈0
1
0
≈0
0
Total
21, 9%
Рисунок 7. График разности мощности фотомодулей с разными инсталляционными частями.
Синий – система слежения, красный – с отражательными концентраторами.
Вывод. Высокая стоимость фотоэлектрических модулей (PV) делает использование плоских
зеркальных концентраторов желательными. Оптическая концентрация предлагает привлекательный
подход к снижению высокой стоимости PV системы путем замены большей части
полупроводниковой области солнечных элементов[10].
Эта статья была предложена с целью исследования отражающих зеркал солнечной радиации.
Исследовательские работы проводились по координатам E 76046I и N43013I , в 24.01.2014. В [4] -
исследовательских работах сравнивали фотоэлектрические модули с системой слежения за солнцем и
со стационарным фотоэлектрических , где разница в мощности была 31,3%. И в этом исследовании
сравнивались MAPV и фотомодуль с двухосевого системой слежения за солнцем, где разница в
мощности составил 21,9 % . Если сравнивать простую стационарный фотоэлектрический модуль и
MAPV , то разница в мощности между ними будет 9,4% . То есть, MAPV будет производить 9,4%
больше энергии, чем простой стационарной фотоэлектрический модуль.
234
В исследование были определены тем, что если установить MAPV в двухосевым солнечной
системы слежения , можно будет повысить эффективность фотомодуль примерно на 40-45% . Это
очень хороший показатель для кремниевых солнечных элементов.
ЛИТЕРАТУРА
1. М.Ф.Руденко, Б.Ж.Туркпенбаева, Ж.В.Чивиленко, 2008. «Theoretical bases of designing environmentally
friendly solar power technology». Aктау. стр:165
2. Б.Б.Елистратов, E.С.Аронова, 2012. «Solar energy installations. Incoming solar radiation assessment».
Polytechnical University, St.-Petersburg, Russia. стр:164
3. S.Kalogirou, 2009. Solar energy engineering: processes and systems. Academic press is an imprint of
Elsevier, USA. pp: 744
4. Sadyrbayev Sh., Bekbayev A.B.,Kalyiev Z.Z., Orynbayev S., 2013. Design and research of dual-axis solar
tracking system in condition of town Almaty (MEJSR), (IDOSI), 17(12): 1747-1751
5. R.Foster, 2010. Solar Energy: renewable energy and the environment. CRC Press, USA, pp: 154-155.
6. A.Глиберман, A.K. Зайцева, 1961. Солнечные кремниевые батареи. ГосЭнергоИздат, Москва, стр: 23-33.
7. J. Simon, J.-J.Andre, 1988.Molecular Semiconductors: Photoelectrical properties and solar cells. Translated
from Eng., Moscow, pp: 60-93, 151-183.
8. Peter Wurfel 2005. Physics of solar cells. WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, pp: 172.
9. Wei-Chun Lin, D.Hollingshead, Kara A. Shell, Joseph Karas, Scott A. Brown, Mark Schuetz, Yang Hu and
H.French, 2012. Mirror-Augmented Photovoltaic Designs and Performance. Case Western Reserve University
(CWRU), Cleveland, USA. pp: 1-3.
10. V. Dallakyan, R.Vardanyan, 2007. Mirror reflecting cost effective PV solar energy concentrating system. 4th
International Conference on Solar Concentrators for the Generation of Electricity or Hydrogen, Spain. pp:141.
Садырбаев Ш.А., Бекбаев А.Б.
Алматы қаласының табиғи шарттарына сәйкес күн фотомодульдері үшін тегіс беткейлі айна
шағылыстуршы беткейлерін зерттеу
Түйіндеме. Күн фотомодульдерінің күн сәулелерін электр энергиясына түрлендіру жолында бірден бір
тиімді әдістердің бірі болып фотомодульдерге қослқы күн шағылыстырушы концентраторларды орнату болып
табылады. Зерттеулердің нәтижесіне сүйене отырып алынған мәндер бойынша жасалған түйіндемеге сәйкес,
фокустаушы концентраторлары бар фотомодульдердің жеке көрсеткіші жай стационарлы фотомодульдердің
көрсеткішіне қарағанда 9,4 пайыз жоғары болып келеді. Сол себепті мұндай инсталляциялы қосалқы бөлшектер
фотомодуль жұмысын эффективтілігін өсіретініне көз жеткіздік.
Түйіндеме сөздер: фотомодуль, концентраторлы фотомодуль, шағылысу, күн энергиясы, екі осьті күн
жол жүрісін бақылаушы жүйе.
Sadyrbayev Sh.A., Bekbayev A.B.
Design and research of mirror augmented photovoltaics in condition of town Almaty
Resume. The most common method to improve the efficiency of photomodule is a individual mounting of
reflecting solar mirrors to the PV modules. This study presents the efficiency of energy conversion of fixed
photomodule with reflective mirrors and photomodule with dual-axis solar tracking system. Proposed construction hubs
uses 2 mirrors with silver plating (reflectance not less than 85%), which are mounted to the top and bottom of photo
modules. In this article have previously been selected two identical photo modules. Made a comparative analysis
between the mirror augmented photovoltaic (MAPV) and PV with a dual-axis solar tracking system. The results showed
a difference in the power of 21.9%. But comparisons MAPV with stationary photomodule, according to a study the
MAPV will produce 9.4% more energy than simple non tracked photomodule.
Key words: photomodule, mirror augmented photovoltaic, reflection, solar energy, dual-axis solar tracking
system.
Ә
ОЖ 620.92.502.174.1
Тілеубек Ж., Бөкейхан.А., Мұңсызбай Т.М.
Қ.И. Сәтбаев атындағы қазақ ұлттық техникалық университеті
Алматы қ., Қазақстан Республикасы
БИОГАЗ ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ
Аңдатпа. Техниканың дамуына байланысты энергияға деген сүраныс артып келеді, казіргі кезде завоттар
мен өндіріс орындарының көптеп құрылуна байланысты экологиялық мәселелер орын алды.жаңартылмайтын
энергия қорларның азаюы мен ортаның ластануына байланысты жасыл энергия көздерін пайдалану басты
тақырып болып отыр, бұнда биогаз қондырғыларның орны ерекше, казіргі кезде қолдыныстағы биогаз
235
қондырғылары тұрақты газ шығара алмайды, осы кемшілктерін ескере отырып үзіліссіз газ шығатын биогаз
қондырғысын жобалау.
Түйін сөздер: биогаз, биомасса, биогазқондырғысы, биоқалдықтары, биотыңайтқыш.
Жасыл энергия казіргі кезде энрегия саласына басты тақырыпына. Жаңартылатын энергия
көздерін пайдалану қоршаған ортаның ластануын алдын алады және энрегия қорлырының
азаюыннада септігін тигізеді. Биогаз қондырғысы белгілі температура кезінде органикалық массаның
ашуынан пайда болатын биогаз өндіретін герметикалық жабық қойма. Барлық биогаз
қондырғыларының жұмыс істеу принципі ұқсас: шикізатты дайындағаннан кейін оны белгілі
микроклиматты тұрақты ұстап тұратын реакторға енгізеді.
Биогаз және биотыңайтқыш өндіру үрдісін ферментация немесе ашу деп аталады. Шикізаттың
ашуы ерекше бактерияларының көмегімен жүзеге асырылады. Ашу кезінде биомассаның үстінде
пайда болатын қабықты жою үшін оны үздіксіз араластыру керек.
Араластыру қолмен немесе реактор ішіндегі арнайы қондырғылардың көмегімен жасалады
және биомассадан өндірілген биогаздың шығуына мүмкіндік береді. Өндірілген биогаз
тазартылғаннан кейін жиналып, пайдалануға дейін арнайы газгольдерде сақталынады.
Газгольдерлерден биогазды құбыр арқылы тұтынушыларға жеткізіледі. Биогаз қондырғысының
реакторандағы енгізілген шикізат биомасса газ шыққаннан кейін биотыңайтқышқа айналады.
Биотыңайтқыштар шығару бункеры арқылы шығарылады да, топыраққа енгізіледі немесе мал жеміне
қосымша ретінде қолданылады. Биогаз тұтынуын көбейткен кезде әдеттегі энергия көздеріне сұраныс
күрт төмендеді. Демек биогазды қолдану қоршаған орта экологиясына жақсы әсер етеді, өйткені
бұндай энергия көзі экологиялық таза деп есептелінеді.
Мұнай, көмір және табиғи газд сияқты коммерциялық отын түрлерінің биогазбен
алмастырылуы мемлекеттік бюджетке әсер етеді. Бір жағынан биогазды қолдану әсері энергия
тасығыштар импортын алмастырып, олардың тасымалдануларына кететін қаржыны үнемдейді.
Басқа жығынан мұнай, көмір және табиғи газға тәуелділік төмендейді, ал өз алдына бұл
экономикалық тұрақтылыққа әкеледі.
Биогазды қолданудың ең оңай түрі, оны газдық оттықтарда жандыру болып саналады. Өйткені
газгольдерден оттыққа газды төмен қысыммен тасымалдауға болады. Бірақ биогазды механикалық
немесе электрлік энергияға түрлендіру одан әлдеқайда тиімді. Бұндай шешім, шаруашылықтың
талаптарына сай тәуелсіз жергілікті энергетикалық базаның пайда болуына себепші болад
Биогаз қондырғыларының электр энергетикалық өте үлкен маныздылығы бар. Өйткені бұндай
қондырғылар арқылы жергілікті тәуелсіз энергетикалық инфраструктураны дамытуға болады. Сондай
ақ электр желілеріне қажеттілік болмайды. Желілерде жиі болатын және электрлік жабдықтарға кері
ә
серін тигізетін кернеудің төмендеуі, жиіліктегі тұрақсыздық және кернеудің жоғалуы сияқты
факторлардың болмауы.
1-кесте
Биогаз құрамындағы бөліктер
Биогаз құрамындағы бөліктері
Биогаз қоспасы
(CH
4
-60%,
CO
2
-40%)
Сипаттамалар
СН
4
CO
2
H
2
H
2
S
N
2
Көлемдік үлесі, %
55-70
20-44
1
1
<3
Көлемдік жану жылуы, МДж/м
3
35,8
-
10,8
22,8
-
Тұтанғыштық шегі, %
5-15
-
4-30
4-45
-
Тұтану температурасы,
о
С
+65 +750
-
+585
-
-
Нормалді тығыздық, г/л
0,72
1,98
0,9
1,54
-
Жалпы ең көп тараған биогаз қондырғылары келесідей факторларға жіктеледі:
-биомассаны жүктеу түріне байланысты;
-биогазды жинау және сақтауға байланысты;
-қондырығыларды құру материалдарына байланысты;
-реактордың орналасуына байланысты;
-жер үсті немесе жер асты болуына байланысты;
-қосалқы жабдықтарды қолдануға байланысты;
-араластыру құрылғыларына байланысты.
236
Жүктеу түріне байланысты биогаз құрылғыларынның екі негізгі түрін ажыратуға болады.
Порциялық жүктеу қондырғылары толығымен жүктеліп, белгілі уақыттан кейін толығымен
босатылады. Бұндай жүктеу түрі барлық биогаз қондырғыларына қолданыла алады және әртүрлі
шикізаттар бірге ферментацияланады. Бірақ бұндай жүктелу түрінде тұрақты үрдісті жіне тұрақты газ
өндірісін байқау өте қиын. Олар экономикалық жағынан тиімсіз болып табылады.
Биогазды қолданудың негізгі мақсаты, оны жылулық,
механикалық және электрлік энергияға түрлендіру болып
табылады.
Алайда
күрделі
және
үлкен
биогаз
құрылғыларының өндірістік түрлері халық өнеркәсібіне
құнды химиялық өнімдер өндіре алады.
Биогазбен жылытуға, жарықтандыруға, электр
энергияны өндіретін газжандырғыш құрылғылары істей
алады. Сонымен қатар биогазбен ішкі жану қозғалтқыштары
істей алады.
Үздіксіз жүктелу қодырғыларында күн сайын белгілі
бір мөлшерлермен жүктеледі. Жаңа шикізат жүктелгенде
соған пропорционал өңделген биомасса шығарылады.
Осындай шарттарда өңделетін шикізат біртектес және сұйық
болуы қажет.
Биогазды жинау түріне байланысты
Қондырғылардың сыртқы түрі олардың газ жинау
түріне байланысты. Биогазогенератода қарапайым газ жинау
жүйесі қолданылады. Биогазогенераторда шығарылған газ
қысым датчигімен бақыланып тұрады. Газ мөлшері белгілі бір деңгейге жеткен кезде қысым
датчигінен сорапқа сигнал беріліп, ол газ сақтау қоймасына тасымалданады.
Көлденеңді және вертикалді қондырғылар
Реактордың орналасу түрін тандаған кезде оның жүктелу түрін ескеруіміз керек. Сонымен
қатар шаруашылықтағы бос орынға байланысты. Көлденеңді орналасу түрін үздіксіз араластыру
қондырғыларында қолданылады, өйткені ол эксплуатацияға өте тиімді. Вертикальді орналасу
қондырғылары порциялық жүктеуге бейімделген реакторларда қолданылады өйткені конструктивті
жағынан арзан және қарапайым.
Жер асты және жер үсті қондырғылары
Қазіргі кезде жер асты және жер үсті конструкциялар да қолданылады. әрқайсысының өзінің
артықшылықтарымен кемшіліктері бар. Жер үсті конструкцияларда монтаж және жөндеу
жұмыстарын оңай істеуге болады, ал жер асты қондырғыларында кейбір қиыншылықтар туындауы
мүмкін. Ал бірақ термоизоляциялық тұрғыдан қарағанда жер асты қондырғылар өте тиімді, өйткені
жер асты температура көбінесе бірқалыпты болады. Температураның бір қалыпты болуы ашу
үрдісіне қатты әсер етеді , өйткені әртүрлі метан бактерияларының тіршілік етуіне термо режимдер
де түрлі болады.
Қондырғыларды құру материалдары
Биогаз қондырғыларының тағыда бір өзгешеліктерінің бірі оны құрастырғанда қолданылатын
материалдар болып табылады. Солардың ішінде металдан, бетоннан және кірпіштен жасалуы мүмкін.
Бетоннан құрастырылатын реакторлар көбінесе жер астында орналасады. Олар цилиндірлік болып
құрастырылады, өйткені цилиндр пішіні ең тиімді және оңай құралатын болып табылады. Кішігірім
қондырғыларда (6 м
3
) конвейерлік негізде жасалуы мүмкін. Реакторды герметизациялау үшін
қосымша шаралар керек.
Металдан құралған қондырғылар ең тиімді болып есептеледі,өйткені олар герметикалық, үлкен
қысымдарды шыдай алады және құрылымдық жағынан ең қарапайым. Көбінесе бар болған
сыйымдылықтарды қолдануға болады. Метал басқаларына қарағанда арзан болып келеді және көп
күтім талап етпейді.
Биогаз қондырғылардың құрлымын жобалау
Реакторды таңдаған кезде ең маңыздысы, бұл оның тәжирибедгі реализациялау мүмкіндігі және
эксплуатация оңайлығы. Құрылымға қарамастан реактор келесідей талаптарға сәйкес болу керек:
Су және газды өткізбеушілігі. Су өткізбеушілік бізге судың кеміп қалмауы және жер асты
суларына өтпеуі үшін қажет. Газ өтпеушілік өндірілген биогаздың жоғалуын және сыртан кірген
ауаның газбен араласпауын қамтамасыз ету үшін қажет.
1-сурет. Үзіліссіз жұмыс істейтін құрғақ
аштылатын биогаз қондырғысы.
237
Жылулық оқшаулау - салқын жағдайда биогаз қондырғысының тұрақты жұмыс істеу үшін
қажетті шарт.
Сонымен қатар реактор құрылымы өте берік болуы керек, өйткені газ қысымы жоғары болуы
мүмкін.
Қазыргі кезде дәстүрлі биогаз қондырғыларының газ шыгару бөлгері төмен, газшығару тұрақты
емес, әрі көп жерді иеленеді, ал газ мөлшерін көбейту үшін қондығының көлемін ұлғайту, тіпті көп
жерді иелену, жерді үнемдеуге тиімсіз, биомассаны жүктеу және тазалау жиі болады, басқаруға
қиындық тудырады.
1-суретте көрсетілгенлей қондырғылар жоғардағы кемшіліктері азайған, газ шығару көлемі
жоғары және көп жер алмайды, басқаруға қолайлы үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғысы.
Бұндай қондырғылардың мақсаты үзіліссіз жүктеу және үзіліссіз тазалауға болады, көп көлемды
биомассаны біржақты ету, қорту өнімділігі жоғары, жылу сақтауы жақсы т.б. қасиеттерге ие.
Үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғысы 2-суретте көрсетілген.
Келесідегі қондырғы жоғардағы кемшіліктері жоғалған, газшығару көлемі жоғары және көп
жер алмайды, басқаруға қолайлы үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғысы. үзіліссіз жұмыс
істейтін биогаз қондырғының мақсаты, бұл үзіліссіз жүктеу және үзіліссіз тазалауға болады, көп
көлемды биомассаны біржақты ету, қорту өнімділігі жоғары, жылу сақтауы жақсы т.б. қасиеттерге
ие. Үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғысы 2-сурет көрсетілген.
Үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғының ашу орны, биоқалдық кіретін ауыз, газ
сақталатын орын,үстынгі қақпағы, газ шығатын түтікше, араластыту итеру машинасы, қалдық зат
шығатын
ауыз,қалдық
зат
сақталатын орын қатарлылар бар.
Алдынғы жағында араластыту
итеру машинасы бар, араластыру
қарқынын жоғарлатамыз. Дегенмен
араластыру қанша жоғары болса газ
шығару өнімі сонша жоғары болады,
араластыту итеру машинасы қалдық-
тарды араластырып майдалайды
бактериялар
төмен
майда
қосылыстарды ыдыратыуы тездеп
көп көлемді биомассаны біржақты
ету, қорыту өнімділігі жоғарлатады,
микроорганизмдердің
жоғары
активтілігімен
сипатталынады.
Бұның себебі микроорганизмдердің
көбеюынен болады. Бактериялар
көбеюынен үрдістің тездеуіне әсер етіп газдың көп мөлшерде шығады. Бірақ сестема қалыпты
айналыста болады. Бет жағының қатуы мен астыңғы қабатының тұнуының алдын алады. биомасса
микро организімдердің ыдырату және метан газын шығару артады. Қалдық заттарды шығару төменгі
турбинамен қалыптасқан айналу сестамасы автоматты түрде жүреді, биоқалдықтарды сығып су
құрамын азайтатындықтан, қалдық заттардың су құрамы өте төмен, тыңайтқыш ретінде қолдануға
өте қолайлы.
Биогаз тұтынуын көбейткен кезде әдеттегі энергия көздеріне сұраныс күрт төмендеді. Демек
биогазды қолдану қоршаған орта экологиясына жақсы әсер етеді, өйткені бұндай энергия көзі
экологиялық таза деп есептелінеді.қалдық заттардың су құрамы өте төмен, тыңайтқыш ретінде
қолданлады.
Ә
ДЕБИЕТ
1. Биогаз ,2002, www.biogas works.com
2. «Биоэнергетикалық система», ACRE, Австралия CRS қайталанатын энергия көздері компаниясы, http://
www.phys.murdoch.edu.aus/acre/.
Тілеубек Ж., Бөкейхан А., Мұңсызбай Т.М.
Биогазовые установки
Резюме. Разработка биогазогенератора непрерывного действия, сравнивание различных видов
биогазогенераторов.
Ключевые слова: биогаз, биогазовые генераторы, био установки, биоотходы, биоудобрения.
2-сурет. Үзіліссіз жұмыс істейтін биогаз қондырғысы.
238
Tileubek J., Bokeykhan A., Mungsyzbay T.M.
Biogas installation
Resume. Development biogazogeneratora neprerpvnogo actions, comparing different kinds biogazogenerators
Key words: biogas, biogas generators, bio plant, bioothody, bioudobreniya.
УДК
621.3.017
3> Достарыңызбен бөлісу: |