Тау жынысын карьерден экскаватормен көтеруде тасымалдау үшін энергия шығындар

 

207 

 

1-сурет. Электролиз кезінде алынған мыс оксиді және қолданылған мыс пластинасы  

 

Келесі қолданылатын материал- кадмий және мыс сульфиді. Бұл заттардың алыну жолы бірдей-

химиялық  синтез.  Аз  уақытта  жоғарғы  шығымға  ие  бұл  әдісті  қолдану  материалдардың  баға 

көрсеткішін төмендетуге мүмкіндік береді. Алынған сульфидтер микроэлементтік және РФА әдістері 

арқылы құрам бойынша тексерілді. 

 

        

 

 

2-сурет. Кадмий және мыс сульфидінің РФА нәтижесі 

 

        

 

 

3-сурет. Кадмий және мыс сульфидінің микроэлементтік анализ нәтижесі 

 

Бұл  анализ  нәтижелері  қолданылатын  заттардың  тазалығы  мен    оларды  қолдану  бағасының 

төмендігін растайды.  

Алынған  үлгілер  вакуумды  шашырату  әдісі  арқылы  ИТО  немесе  қарапайым  кремний 

пластинкасына  отырғызылды.  Бұл  кезеңде  қолданылған  аппараттардың  тазалығы  мен  жұмыс  істеу 

қуаттылығына  тәуелді.  Шашырату  әдістерінің  екі  түрі:  вакуумды  термоыдырату  және  вакуумды 

газды-шашырату қолданылды.  

 

 

208 

                      

        

4-сурет. Таза кремний пластинасы

 

 

Келесі  жағдайда  кремний  пластинасына  вакуумды  шашырату  арқылы  мыс  сульфидін 

қондырдық. Алынған пластинаға микроэлементтік анализ жасалды. 

 

     

 

 

5-сурет. Мыс сульфиді шашыратылған пластина және микроэлементтік анализ нәтижесі 

 

       

 

 

6-сурет. Кадмий сульфиді шашыратылған пластина және микроэлементтік анализ нәтижесі

 

 

Зерттеу  жұмысының  келесі  сатысы  органикалық  полимерлер  арқылы  жұқа  қабатты  күн 

ұяшығын алу. Жұмыс үшін келесі материалдар алынды: 

-PEDOT/PSS (органикалық полимер) 

-P3HT/PCBM (органикалық полимер) 

-MoO

3 

(молибден оксиді) 

-GO (графен оксиді) 

-ITO (шыны пластина) 

-n-Si (кремний пластинасы) 

 

209 

Органикалық  полимерлермен  жұмыс  жасау  кезінде  олардың  ерігіштігі  мен  тұтқырлық 

қасиеттерін  ескеру  қажет.  Себебі  мұнда  “spin  coating”  (айналдыра  отырып  отырғызу)  әдісі 

қолданылады.  Бұл  әдіс  жоғарғы  жиілікте  айналдыра  отырып,  жұқа  қабатты  отырғызуға  мүмкіндік 

береді. Қабат қаншалықты жұқа болған сайын, қабат санын көтеруге мүмкіндік беріп, бұл өз алдында 

күннің жұтылу мүмкіндігін арттырады. 

Жұмыс  жасау  тазалау,  полимерлерді  еріту,  материалдарды  отырғызу,  контактілер  орнату. 

Алынған күн ұяшықтары келесі құрылысқа ие болды. 

 

 

 

7-сурет. Органикалық полимер ұяшықтарының құрылысы 

 

Алынған ұяшықтарды күн сәулесінің стимуляторы арқылы вольт-амперлік сипаттамалары мен 

ПӘК-і қарастырылып, төмендегідей нәтижелерді көрсетті. 

 

1-кесте. 

n-Si/органикалық ұяшықтардың фотогальваникалық сипаттамалары 

 

Үлгі  

Voc  

(V)  

  Jsc  

(mA/cm2)  

F.F. 

(%)  

η  

(%)  

n-Si: PEDOT/PSS  

0.49  

27.6  

0.6  

8.7  

n-Si: PEDOT/PSS:MoO3  

0.49  

26.9  

0.5  

5.8  

n-Si: PEDOT/PSS: MoO3 : 

PEDOT/PSS  

0.51  

26.6  

0.7  

8.9  

 

 

 

 

8-сурет. n-Si/органикалық ұяшықтардың фотогальваникалық сипаттамалары 

 

 

210 

Жұмыс барысында келесі нәтижелер көрсетілді: 

-Зерттеу  жұмыстары  нәтижесінде  гибридті  n-Si  органикалық  ұяшықтардың  бірнеше  үлгісі 

алынды; 

- n-Si: PEDOT/PSS: MoO3: PEDOT/PSS құрылысты ұяшықтың эффективтілігі ≈ 9%; 

-Қабат  саны  ұлғайған  сайын,  кванттық  эффективтілік  жоғарылайтыны,  оның  ішінде 

органикалық және бейорганикалық заттарды кезекпен орналастыру мүмкіндігі анықталыд; 

-Бейорганикалық заттард алудың арзан және жылдам әдістері көрсетілді. 

 

Ә

ДЕБИЕТ 

1. 

Larimi Invest Group. Анализ альтернативная энергетика в РК. Апрель, 2011г. 

2. 

А.С. Басин, А.В. Шишкин. Получение  кремниевых  пластин для солнечной энергетики. Новосибирск, 

ИТ СО РАН, 2000. – с.196 

3. 

Фролкова,  Н.О.  Моделирование  последовательного  и  параллельного  сопротивления  в  структуре 

реального  солнечного  элемента  /  И.В.Абраменкова,  Н.О.Фролкова,  О.А.Фролков,//Материалы  X 

Международной конференции «Системы компьютерной математики и их приложения» СКМП, 2009. С. 3-5. 

4. 

Черняеев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. –М.: высшая школа, 1987, с. 546-582. 

5. 

Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов. – Москва: «Наука», 1985, с.121-124.  

6. 

Yang Y. Polymer electroluminescent devices. MRS Bull. 22 (1997) 31 

7. 

Friend R., Burroughes J., Shimodo T. Polymer diodes. Physics world. June (1999) 35 

8. 

S. Capecchi, O.Renault, D.-G. Moon, M. Halim, M. Etchells, P.J. Dobson, O. V. Salata, V. Christou, Adv. 

Mater. 12, No. 21 (2000) 1591 

9. 

Tang C.W. Two-layer organic photovoltaic cell. Appl. Phys. Lett. 1986. V. 48. P. 183. 

 

Кенес К.М., Тулембаева Д.Е. 

Резюме.  Целью работы явилось изготовить солнечных батарей для фотоэлектрических систем на базе 

доступных нами материалов и исследовать их характеристики. 

В научной работе  описывается методы получения новых фотовольтаических устройств, изготовляемых 

на  основе  органических  и  неорганических  материалов  и  предназначенных  для  преобразования  энергии 

солнечного света в электрическую. 

Рассматриваются  различные  типы  фотовольтаических  ячеек:  устройства  с  послойным  нанесением 

материалов,  устройства  с  объемным  гетеропереходом.    Полученные  в  данной  работе  высокоэффективные 

образцы  солнечного  элемента  на  тонкопленочных  гетеропереходных  материалах  могут  стать  хорошим 

примером для изучения их в более масштабных сферах. 

В  исследованиях  были  использованы  современные  аппараты:  Атомно-силовой  микроскоп  (AFM, 

SeikoInstrumentsSPA-300/SPI  -  3800),  спектроскопический  эллипсометр  (SE),  стилусный  профилометр  (SP, 

AlphastepIQ).  Также  были  сняты  вольтамперные  кривые  (J-V)  в  темноте  и  при  освещении  с  помощью 

модулятора солнечного света (AM 1.5G, 100 mA/cm2 BunkoukeikiCEP-25BX). 

Ключевые  слова:  солнечные  ячейки,  кремниевая  и  ITO  подложка,  полимеры  (PETOT/PSS, 

P3HT/PCBM), сульфид меди и кадмия, оксид молибдена (VI), серебряная паста. 

 

Kenes К.М., Tulembaeva D.Е. 

Resume.  In  the  work  research  was  to  produce  solar  cells  for  photovoltaic  systems  based  on  the  available 

materials and study their characteristics. 

The  thesis  describes  methods  of  obtaining  new  photovoltaic  devices  fabricated  from  organic  and  inorganic 

materials and intended to convert the energy of sunlight into electricity. 

The high samples of solar cells, which obtained in this work, may become a good example for studying them in 

large-scale areas. 

In studies have been used the latest vehicles: Atomic force microscope (AFM, SeikoInstrumentsSPA-300/SPI - 

3800), a Spectroscopic Ellipsometer (SE), Profiler (SP, AlphastepIQ). Also, the current-voltage curves were dropped 

(JV) in the dark and under illumination by solar light modulator (AM 1.5G, 100 mA/cm2 BunkoukeikiCEP-25BX).  

Key words: solar cell silicon, and ITO substrate, polymers (PETOT / PSS, P3HT/PCBM), copper sulfide and 

cadmium oxide, molybdenum (VI), silver paste. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

211 

УДК 725 

 

Крыкбаев Е.Е., Цой В.Г. 

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, 

г. Алматы, Республика Казахстан 

e-mail: minecrouler@mail.ru 

 

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ, АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ КАК 

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭСТЕТИЧЕСКОЕ ВОСПРИЯТИЕ В АРХИТЕКТРУРЕ 

 

Аннотация.  Данная  статья  рассматривает  воздействие  технологий  в  сфере  энергосбережения  на 

визуальную среду архитектуры, и их воздействия  на человеческое восприятие посредством внедрения качеств 

«устойчивого  развития»  -  энергосбережения,  альтернативных  источников  энергии.  В  статье  иллюстрации 

отображают различную специфику давно применяемых в архитектуре приемов.     

Ключевые слова: энергосбережение, альтернативные источники, устойчивое развитие, технологии. 

 

Энергосбережение,  альтернативные  источники  энергии  являются  частью  «зеленого» 

направления  –  «устойчивого  развития».  Термин  «устойчивое  развитие»  наиболее  полно  выражает 

всю суть данного направления, поскольку является одним из главных механизмов природы. В основе 

него  лежит  гармоничное  развитие  всех  процессов,  протекающих  в  нашем  мире,  будь  это  наука  и 

технических достижений человека или природные явления. 

С  давних  времен  человек  стремился  не  только  жить  в  окружающей  среде,  но  и  пытался 

управлять природными стихиями.  

Еще со II века до н.э., Витрувием описаны водяные мельницы, известные в Римской империи, 

которые получат широкое применение в Средневековье (рис 1).[1] 

Наглядным  примером  демонстрации  способностей  инженеров  древности  использовать 

обнаруженные и наблюдаемые природные эффекты является Великий шёлковый путь. Его главным 

достоинством  были  колодцы,  в  целях  увеличения,  провозной  способности  караванов,  создавались 

колодцы  -  конденсаты  вдоль  всего  пути,  на  расстоянии  приблизительно  12-15  км  друг  от  друга,  в 

каждом из которых имелась чистая вода, в достаточных количествах, чтобы напоить караван, в таком 

колодце вода добывалась непосредственно из атмосферного воздуха (рис 2).[2]   

 

 

 

 

     Рисунок 1. старинная водяная мельница                          Рисунок 2. Реконструкция колодца 

 

Идея  функциональности  архитектурной  формы  начала  кристаллизоваться  вне 

профессионального круга архитекторов. Первые ее формулировки исходили от ученых и инженеров, 

поэтов  и  художников.  Для  первых  был  характерен  практицизм,  связывавший  форму  вещи  с  ее 

утилитарным  предназначением.  В  1846  г.  кораблестроитель  Джон  Уиллитс  Гриффит,  строивший 

быстроходные  парусники,  в  лекциях  о  корабельной  архитектуре  определял  прекрасную  форму  как 

внешнее проявление целесообразности. За образом парусного корабля, движение которого зависит от 

сил  природы,  стояло  убеждение,  что  сама  природа  требует  функциональности  форм  и  может 

рассматриваться как фактор их отбора. http://architform.ru/ideya-funkcionalnosti-arxitekturnoj-formy 

Вполне  очевидно,  что  применяемые  технологии  с  давних  времен  и  по  сей  день  оказывают 

влияние  на  внешний  образ  архитектур  или  инженерных  сооружений.  В  данном  случае  можно 

 

212 

определенно  сказать,  что  энергоэффективные  технологию  влияют  на  формотворчество  зданий,  и 

соответственно влияют на их образ восприятия. 

На  территории  Германии  еще  с  XII  века  строили  дома  с  деревянным  каркасом,  и  немецкое 

название "фахверк", дома с технологией распространилось по всей Европе и стали очень популярны. 

Деревянные ограждающие конструкции домов "Фахверк" по своим свойствам теплоизоляции  имели 

неоспоримое  преимущество,  по  сравнению  с  другими  деревянными  аналогами  -  избами,  срубами, 

лачугами с соломенной крышей (рис 3). [3] 

 

 

 

Рисунок 3. Дома «фахверк», граница с Казахстаном, село Подольск, Южный Урал. 

 

Подобной этим зданиям, можно встретить много направлений в архитектуре, которые с течением 

времени  развивались  и  уживались,  практически  не  изменяясь.  Ещё  десять  лет  назад  сложно  было 

представить,  как  можно  жить  вот  так,  без  электричества.  Но  сегодня,  когда  происходит  измене  ние 

климата, жители Земли не могут отказываться от выполнения своего долга перед окружающей средой. 

Тем более что быть ультраэкологом не так сложно, как кажется. К тому же это становится модно.  

Дом питает электричество от солнечных батарей и даже не подключен к электросети. Что касается 

воды, её получают благодаря занятиям спортом на велотренажёре, который присоединён к насосу. 

Если  снаружи  минус  18  градусов  по  Цельсию  на  улице,  но  внутри  дома  –  23  градуса  тепла. 

Секрет в том, что в доме, использовалась старинная кладка брёвен, а она обеспечивает превосходную 

изоляцию.[4] 

 

 

 

Рисунок 4. Экодом американской семьи, использующий альтернативные источники энергии.  

США, Нью – Йорк 

 

213 

Все  большую  популярность  набирают  авторские  проекты  домов,  построенных  из  глины  и 

перемешанной в ней соломе – «самана».[5] 

 

 

 

Рисунок 5. Дом из саманной глины 

 

Развитие технологий в области энергоэффективности позволяет создавать и многоэтажные 

здания внутри мегаполисов.  

Анализ современного развития проектирования высотных зданий ведущими архитектурными 

бюро мира показывает, что наиболее распространенным в настоящее время является использование 

ветровой и солнечной энергии. 

 

         

 

 

Рисунок 6,7. Перспективы высотного здания, использующего ветрогенераторы

 

 

В настоящее работе анализируются основные принципы использования ветроэнергоустановок с 

целью разработки  универсального проектного решения, позволяющего их использование не только 

для одного преобладающего ветрового воздействия, а для нескольких разных расчетных направлений 

ветра.  При  этом  анализируется  и  опыт  применения  фотогальванических  панелей  и  элементов  в 

высотных зданиях для их наиболее эффективного использования.[6] 

Результаты, проведенных многими людьми и мной социальных опросов свидетельствуют, что 

архитектура  зданий  оказывает  сильное  влияние  на  психику,  отсутствие  цветовых  и  архитектурных 

решений,  обветшалость  зданий,  морально  устарелые  фасады,  плохие  отделочные  материалы 

вызывают  в  человеке  апатию,  неприязнь.  В  сочетании  с  городским  шумом,  бедственной 

экологической ситуацией и отсутствием зелени может создать предпосылки к развитию болезней и 

 

214 

стресса.  Кроме  того,  психика  людей  устроена  так,  что  любого  нового  здание,  строящееся  по 

соседству, воспринимается агрессивно, даже если оно, возможно, улучшит условия жизни.  

Альтернативные  возобновляемые  источники  –  привносят  динамику  и  легкость  архитектуре, 

решают  множество  экологических  вопросов,    а  экологическая  устойчивость  и  озеленение  города 

безусловно делают его более жизнерадостным. Как видно из предыдущего анализа, «зеленый» путь 

имеет  очень широкий архитектурный спектр при выборе стилистики и направления.  

Энергосберегающие, альтернативные пути развития – то  направление, которого ждет будущее. 

С каждым годом, это направление становится все более актуально. А его проявления, идущие по пути 

устойчивого развития, всегда будут приветствоваться обществом, каждый новый проект, решение в 

данной области – долгосрочный вклад в уверенное будущее.   

 

ЛИТЕРАТУРА 

1. X.Б. Умяров. Великий шёлковый путь: вихри в колодцах // Техника молодежи. - 2008. - № 8 - с. 20-23. 

2.  Витрувий «Десять книг об архитектуре» (вторая половина I века до н.э.). 

3.  Cайт  архитектурных  проектов  [Электронный  ресурс]  /  Режим  доступа:  http://landom.ru/, 

http://www.oreninform.ru/list/detail.php?SECTION_ID=4592&ID=49787 свободный. - Загл. с экрана. 

4.  Как  стать  настоящим  эковоином  [Электронный  ресурс]  /  Режим  доступа:  http://www.metronews.ru/ 

novosti/kak-stat-nastojashhim-ekovoinom/TponcA---SRwOjvtzGN7xI/ свободный. - Загл. с экрана. 

5. Дом мечты [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://dom.ya1.ru/свободный. - Загл. с экрана. 

6.  Е.Н.  Гончарова.  Влияние  альтернативных  энерготехнологий  на  архитектуру  высотных  зданий 

[Электронный  ресурс]  /  Режим  доступа:  /http://www.stroyka.ru/Materials/detail.php?ID=1581149/  свободный.  - 

Загл. с экрана. 

 

 

УДК 621.311.24; 621.548 

 

Маукенов Д.Б., Мұңсызбай Т.М. 

Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева 

г. Алматы, Республика Казахстан 

e-mail: crazy_doni@mail.ru 

 

ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ДЕФИЦИТА ЭНЕРГИИ 

 

Аннотация. Использование возобновляемых энергетических ресурсов является одним из приоритетных 

направлений  развития  электроэнергетики  и  решения  экологических  проблем  Казахстана  на  фоне  роста 

населения  Земли  в  ХХ  веке  в  3,8  раза  и  15-кратного  увеличения  потребления  энергетических  ресурсов.  С 

географической  и  метеорологической  точки  зрения  Казахстан  является  благоприятной  страной  для 

крупномасштабного использования ветроэнергетики. 

Ключевые слова: ветроэнергетика, ветроэнергетическая установка, возобновляемые источники энергии 

 

Ветроэнергетика в мире развивается по трем самостоятельным направлениям: 

-  ветроэнергетические  комплексы  малой  мощности  2-100  кВт  для  питания  автономных 

объектов; 

-  энергетические  комплексы  средней  мощности  200-800  кВт  для  питания  сосредоточенной 

нагрузки на территориях с низкой плотностью населения; 

-  энергетические  комплексы  большой  мощности  1000-5000  кВт  для  выработки  энергии  в 

централизованные энергосистемы. [2] 

Однако,  ветроэнергетику  можно  развивать  только  для  локального  электроснабжения 

автономных  объектов.  Для  развития  ветроэнергетики  средних  и  больших  мощностей  необходимо 

строить  гигантские  ветроустановки,  которые  требуют  больших  капитальных  вложений  и 

амортизационных  отчислений  (затраты  на  реновацию).  Это  в  свою  очередь  приводит  к  высокой 

стоимости  полученной  энергии.  На  основании  изложенного  такие  установки  не  окупаются  и 

постоянно требуют вложения на реновацию. 

В  Республике  Казахстан  почти  повсеместно  имеется  высокий  потенциал  энергии  ветра  и 

большое  количество  районов,  являющиеся  гигантскими  "месторождениями"  энергии,  где  ветры 

имеют  много  векторные  розы  направлений,  высокую  турбулентность  и  не  вполне  подходят  для 

пропеллерных  ветроагрегатов,  успешно  работающих  на побережьях  океанов  и  морей,  но  имеющих 

низкую  продуктивность  в  глубине  территорий.  По  экспертным  оценкам,  ветроэнергетический 

потенциал Казахстана оценивается в 920 млрд. кВтч электроэнергии в год. Но не смотря на богатые 

 

215 

ветроэнергетические  ресурсы,  этот  потенциал  в  республике  практически  не  используется  для 

выработки электроэнергии [1]. 

Для повышения эффективности использования энергии ветра необходимо применение турбин с 

вертикальной  осью  вращения,  исключающих  «направление»  ветра  как  фактор,  влияющий  на 

продуктивность ветроагрегатов. Так как работа  ветроэнергетических установок (ВЭУ) не зависит от 

направления ветра, в ее конструкции нет системы слежения и ориентации на ветровые потоки, что 

значительно  упрощает  устройство  ветроагрегата  и  его  работу.  В  вертикально-осевых  ВЭУ 

отсутствуют потери эффективности при неточной ориентации колеса на ветровой поток. [1]. 

Конструкция  вертикально-осевой  ВЭУ  намного  проще,  чем  у  агрегата  с  горизонтально-

расположенной осью вращения. У первых ведущий вал ротора расположен вертикально. Лопасти у 

такой ВЭУ – длинные, дугообразной формы, которые крепятся к нижней и верхней частям башни [3]. 

Такая конструкция позволяет ВЭУ захватывать ветер, который дует в любом направлении. Это 

не требует смены положения ротора при изменении направления ветрового потока. 

Вертикально-осевые  ВЭУ  работают  по  принципу  паруса.  Под  действием  ветра  их  лопасти 

начинают  двигаться  по  кругу,  как  карусель.  Энергия  ветра  передается  через  вал  ротора 

электрогенератору, вырабатывающему электричество. Полученная энергия подается потребителю[3]. 

Вертикально-осевые  ВЭУ  способны  запускаться  даже  при  малой  скорости  ветра,  но  они 

довольно  материалоемки  и  требуют  применения  узкоспециализированного  оборудования  - 

многополюсных электрогенераторов [3]. 

Для  гарантированного  снабжения  электричеством  в  период  слабых  ветров  или  безветрия 

требуется  обустроенная  система  бесперебойного  питания,  которая  позволяет  запасать  энергию  и 

использовать ее при необходимости [3].  

В качестве оборудования системы бесперебойного питания выступают: 

 

Аккумуляторные  батареи.  Они  накапливают  энергию  в  период  сильных  ветров, 

«выравнивают» нестабильное напряжение и обеспечивают электроснабжение в безветренную погоду. 

При  постоянных  ветрах,  если  батареи  полностью  заряжены,  тормозной  механизм  ВЭУ  блокирует 

ветровое колесо с целью сохранности ресурса подшипников и генератора электричества. 

 

Инвертор  (преобразователь  электрического  тока).  Прибор  превращает  ток,  поступающий  от 

аккумуляторных батарей, в ток, пригодный для использования большинством электроприборов. 

 

Солнечные  батареи.  Они  устанавливаются  на  башне  дополнительно  в  районах  с  низким 

ветроклиматом.  Гелиоустановки  способствуют  подзарядке  аккумуляторов  при  отсутствии  ветра  в 

солнечную погоду. 

 

Бензиновые  или  дизельные  генераторы.  Подключаются  в  сеть  для  преодоления  пиковых 

нагрузок  (генераторы  включаются  автоматически  при  критическом  повышении  нагрузки  на 

электросеть) или в период отсутствия любых автономных мощностей. 

жүктеу/скачать 37,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: