Тақырып:Қазақстанда және дүние жүзінде жел энергиясын пайдаланудың қазіргі күйін зерттеу. Орындаған
ЗАМАНАУИ ЖЕЛ ЭНЕРГИЯСЫ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫНЫҢ ТҮРЛЕРІ
жүктеу/скачать 4,13 Mb.
|
| ЗАМАНАУИ ЖЕЛ ЭНЕРГИЯСЫ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫНЫҢ ТҮРЛЕРІ
Сурет 2. Жел қондырғысының автоматтандырылған жүйесі Жел қондырғысының жұмыс жасау принципі: жел дөңгелегі желдің әсер етуінен ол айнала бастайды, ол өз кезегінде генератор роторының айналуына себеп болады. Генератордан шыққан тоқ түзеткіштен түзетіліп, тұрақты тоқты айнымалы тоққа түрлендіретін инвертор арқылы тұтынушыға жеткізіледі. Артық энергия заряд бақылағышы арқылы аккумуляторға беріледі. Жел қуатының тапшылығы кезінде аккумуляторларда жинақталғын заряд инвертор арқылы тұтынушыға беріледі. Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады. Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары электростанция -дағы отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды. XX ғасырдың басында Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, барлық елдің ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор мамандары өз үлестерін қосты. Барлық жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен қозғалатын желдоңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын өндіретін генераторының айналып тұратын білігіне беріледі. Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел двигателін екі топқа бөледі: тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель типтес,қалақшалы, ортогональді. горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады – қанаттарының санына байланысты). Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық жасамайды. Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын мұнараның басына бекітілген қондырғылар – желқондырғылардың ең көп тараған түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның роторының басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан тұратын горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл қондырғылар төменгі жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында пайдаланады. Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н - типтес) роторының жетекші білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған. Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды. H – типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік вертикаль орналасқандықтан , кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын қамтиды. Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің теория негізін қалай отырып , конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірдей. Желқондырғылары мынандай негізгі бөліктерден тұрады : қалақшалардан, ротордан, трансмиссия (двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге арналған механизмдер жиыны), генератордан, бақылау жүйелері. Турбинаның қалақшалары арқылы соққан желдің үлкен ағысын қамтиды. Қалақшалар шыны талшығынан, полистролдан немесе көмірпластиктен жасалынады. Турбинанаың қалақшалары жұмыс істегенде сол маңайдағы телевизияға кері әсерін тигізеді, өзі қуатты дыбыс тербелістерін тудырады. Сондықтан қалақшаларын берік сынбайтын және иілгіш шыны пластикадан жасайды (радиотолқындарды шағылдырмайды, жұтпайды). Қалақшалардың диаметрінің ұзындығы 15 пен 25 метрдің аралығында болса, салмағы 1000 кг болады. Желқондырғысының басты сипаттамаларының бірі болып оның қуаты болып саналады. Жеке үйге немесе коттеджге орналған кіші желқондырғы -лардың қуаты –100 кВт, ал диаметрі 15 – 40 метрге баратын, 2–3 қалақшалары желқондырғысы 1 МВт ток өндіреді. Қазіргі заманғы желқондырғылары 690 В кернеу береді, ол трансформатордың көмегімен 10 – 30 кВ-қа түрленеді. Мысалы, 500 кВт–тың желқондырғысы 1 сағатта 15 м/с жел жылдамдығы кезінде 500 кВт энергия өндірсе, 600 кВт-тың қондырғы бір жылда жел жыл- дамдығы 4,5 м/с болған кезде 500000 кВт энергия өндіреді. Желдің механикалық энергиясын электр энергиясына айналдыратын машинаның тиімділігін сипаттайтын шама желқондырғысының пайдалы әрекет коэффиценті (ПӘК-і) дейміз. ПӘК-ті есептеу үшін жел қондырғысының 1 жылға өндірілген қуаты 1 жылдағы 8760 сағаттағы максимал қуатқа бөлуіміз керек. Мысалы, 600 кВт–тың турбаны 1 жылда 2 млн. кВт энергия өндірсе оның ПӘК-і: ŋ = (2000000 : 365,25) •24600 • 100 % = (2000000 : 525600 ) • 100 % =38 % Қазіргі желқондырғылардың ПӘК-і 25-30 % аспайды. Үлкен желқондырғысын пайдалану Үлкен желқондырғылардың өндіретін энергиясы мәнінің үлкендігі сонша, жергілікті берілетін энергия беру желілері қуатынан асып түседі. Үлкен желқондырғысы жұмыс жасау үшін, көптеген қаражат жұмсауға тура келеді. Осындай артық шығын жұмсау жалғыз қондырғы бар жерде өте тиімсіз, сондықтан келеңсіз мәселені шешу мақсатында, белгілі аймақта желқондырғысын топтастырып салады. Осылай көп өндірілген энергия, контракт бойынша коммунальді компанияға сатылады. Ең алғаш рет осындай топтастырылған үлкен желқондырғылары Калифорнияда іске асты.400-600 кВт 16 мың үлкен желқондырғылары Сан-Франциско қаласының тұрғындарын толығымен энергиямен қамтамасыз етеді. Теңіз базасының желқондырғыларын пайдалану Теңізде қатты жел соғатыны әркімге белгілі, теңіздегі желдің энергиясын пайдалану халық саны көп, тығыз орналасқан Солтүстік Европа мемлекеттері үшін үлкен жетістік деуге болады, себебі бұл мемлекеттердің жерлерінде желқондырғысын орнататын ашық, жазық алаңдар жетіспейді. Таяз өзендерде орнатылған желқондырғылары Европа мемлекеттерінің назарын өздеріне аударуда. Себебі Солтүстік Европа мемлекеттерінде таяз өзенді, сулы аймақтар көп еді. Біріншіден, теңізде жел жылдамдығы 10% есе, өндірілетін энергия 30 % өседі, екіншіден, 30 м тереңдікте, жағалаудан 30 км орналасқан желқондырғысын пайдалану экономикалық тиімді екен. Европада «атомдық энергиясыз» атты жоба бойынша өткізілген отырыста теңіз базасының электроэнергиясын 2 есе пайдалану туралы ұсыныс қабылданды. Келешекте Дания мемлекеті теңіз базасының желқондырғылары өндіретін энергия қоры 13,5 Т Вт – сағ болады , – деп жоспарлап отыр, бұл елдің 40 % энергия мұқтаждықтарын қанағаттандырады. Кіші желқондырғыларын пайдалану Алдында айтып кеткендей, дизельді генеротормен салыстырғанда, жел энергетикасы алыс аймақта тұратын халықтар үшін өте экономикалық тиімді. Кіші желқондырғылары ауыл тұрғындары үшін мынандай мақсаттарда қолданылатынын айтып өтейік: Су тарту және сығылған ауа алу үшін ; Электр энергиясын алу үшін; Кейбір механизмдерді қозғалысқа келтіру үшін. Қазіргі кезде 100 000 астам су тарту насосы жұмыс істейді көбісі электрленбеген ауылдық жерлерде орналасқан. Көбінсе фермерлер ауыз сумен ауыл тұрғындарын қамтамасыз ету үшін және мал, егін суару үшін қолданады. Қазір су тарту қондырғылары рынокта сатылады. Мысалы, 3 метрлік ротор 2000 л суды 1 сағатта 10 метрден 3м/с жел жылдамдығында көтерсе, ал 7метрлік желқондырғысы 8000 л суды осындай жылдамдықта 1сағаттта көтереді екен. Мұндай желқондырғыларды орнату оңай және қолдану өте қарапайым . Осындай су тарту насосын Индонезияда жер суландыру үшін пайдаланады, бұл аймақтарда жаңбыр аз жауғандықтан фермерлер күрішті жылына 1 рет өсіреді. Құрғақшылық бұл аудандарда жылмен салыстырғанда 75% құрайды, сондықтан күріш алқабы ірі қара жайылым ретінде пайдала- нылады. Индонезияның көп жерлері жер асты суларға бай болғандықтан, жер асты суларын насоспен тартады. Мысалы, желқондырғы насосы 1 секундта 3 л суды тартады. Индонезияда 1992 жылы 15 осындай жүйелерден тұратын насос орнатылды. Телекоммуникациялық обьектілер үшін жел энергиясы өте тамаша энергия көзі болып табылады, себебі антенналардың орналасқан ауданына желқондырғыларды орналасу биіктігі сәйкес келеді. Кіші жел турбиналардың энергиясын аккумуляторларды зарядтауға ыңғайлы, оларды пәтерлерді жарықтандыру үшін, тұрмыс техникаларында қолданылады. Желден өндірілген энергияны аккумуляторда сақтап, кез келген уақытта пайдалану экономикалық тиімді. Жел энергиясын, суды ысыту арқылы пайдалана аламыз, термостатқа суды толтырып қайнату арқылы 1 кВт энергия пайдаланатын болсақ, термостаттың қуаты 1 кВт болып жасалуы тиіс. Ауа ағыны кинетикалық энергия қорына ие. Жел дөңгелекшесі немесе аналогты жұмыс ағзасы арқылы кинетикалық энергия механикалық энергияға түрлендіреді. Жел қондырғысының пайдалануына байланысты механикалық энергияны электрлік, жылулық, қысылған газ энергиясына және т.б. түрлендіруге болады. Ауа ағынының кинетикалық энергиясын механикалыққа түрлендіру үшінтүрлі типті жел қозғалтқыштары қолданылуы мүмкін . ЖЭҚ қуатының қатынасына байланысты және ЖЭҚ энергия жүйесініңқуаты үш класқа бөлінеді: жүктеу/скачать 4,13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|