1. Күн энергетикасының негізгі артықшылықтары мен кемшіліктері қандай? Күн энергиясы электр энергиясына қалай айналады?
3. Күн спектірінің аймағы, диапазоны. Күн сәулесі және оның сипаттамалары. Парникті эффект ненің салдарынан пайда болады?
4. Кун сәулесімен суды жылыту. Күн сәулесі жылытқыштарының түрлері қандай болады? Ашық жылытқыштарды сипаттап беріңіз
5. Ауаны суыту үшін күн энергиясы. Абсорбциялық суытқыш қондырғылардың жұмыс істеу принпипін түсіндіріңіз
6. Энергияны аккумуляциялау. Биологиялық аккумуляциялау. Электр энергиясын аккумуляциялау туралы түсінік беріңіз
9. Күн элементтерінде қолданылатын жартылай өткізгіштегі p-n ауысуын түсіндіріңіз
10. Гидроэнергетика. Кіші гидроэлектрстанцияларың негізгі ерекшеліктері мен кемшіліктерін сипаттаңыз
13. Жел турбинасы және оның түрлерін сипаттап, жұмыс істеу принциптерін түсіндіріңіз
14. Қазіргі таңдағы жел турбиналарының қанатшаларына қыс мезгілінде мұз қатып, істен шығуының алдын алу әдістеріне талдау жасаңыз
15. Болашақтағы жел энергетикасының Қазақстандағы дамуына талдау жасаңыз
1.
артықшылықтары: 1) Күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді; 2) ол сарқылмайды; 3) қоршаған ортаға қауіпсіз;
кемшіліктері: 1) ауа райы мен тәуліктің уақытына тәуелді; 2) Күн энергиясын алу үшін қолданылатын құрылғылардың қымбаттылығы; 3) оны шағылдыратын бетті периодты түрде тазалап отыру қажет; 4) электр станциясының жанында атмосфера ысып кетеді; 5) энергияны аккумуляциялау қажет
Күн батареялары – күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын жартылай өткізгіш құрылғы. Қазіргі уақытта көбінесе фотоэлектрлік түрлендіргіш кеңінен қолданылады. Фотоэлектрлік түрлендіргіште энергияның бір түрден екінші түрге ауысуы біртекті емес жартылай өткізгіш құрылғыларда күн сәулесінің әсерінен пайда болатын фотовольттық әсерге негізделген. Түрлендірудің тиімділігі жартылай өткізгіш элементтің электрофизикалық сипаттамасына, түрлендіргіштің оптикалық қасиеттеріне байланысты.
3.
Күн – қызған газды шар (центріндегі температура 107 К, тығыздығы 105 кг/м3).Күннен Жер орбитасы бірде алыстап, бірде жақындауына байланысты Күннің көрінерлік радиусы жыл бойы өзгеріп отырады. Күннің активтілігімен байланысты болатын магнит өрісінің кернеулігі Күн дақтарында 8100 кА/м-ге жетуі мүмкін. Күнде өте кең тараған элемент – сутегі. Оның атомдарының санынан гелий атомдарының саны 7 – 8 есе аз, ал қалған өзге элементтердің саны сутек атомдары санынан 1000 есе аз. Күн құрамында басқа элементтерге қарағанда оттек, көміртек, азот, магний, кремний, темір басымырақ. Күннің тікелей бақылауға келетін сыртқы қабаттары, оның атмосферасын қалыптастырады.
Парникті эффекті орыс. парниковый эффект) ғарыштан байқалатын планетаның жылулық сәулелену температурасымен салыстырғанда планета атмосферасы төменгі қабаттары температурасының көтерілуін білдіреді.
Көшетхана эффекті - планетаның жылулық сәулеленуі атмосферадағы көшетхана газдары тарапынан сіңіріліп, жан-жаққа қайта сәулеленуге алып келетін процессті сипаттайды. Қайта сәулеленудің бір бөлігі жер бетіне және төменгі атмосфераға бағытталады. Нәтижесінде, жер бетінің орташа температурасы көшетхана газдарының әсерінен көтеріледі.
4.
Қарапайым күн коллекторы
ғимараттардың шатырына орнатылған құбырлар немесе
металдан жасалған пластина арқылы күн сәулесін
жинақтайды. Әдетте оларды қара түске бояп қояды,
оның себебі, қара түс өзінің спектрлік
қасиетіне орай жарықты және жылуды өзіне жақсы
тартады. Жылу мөлшерін көбейту үшін құбырларды
көбінесе шыны конустарға орнатып, сәл оңтүстікке
бұрып қояды. Немесе басқаша айтсақ, күн
коллекторлары бұл жылыжайлардың шағын үлгісі
(екеуінің жұмыс істеу принципі ұқсас), шыны астында
жылу жиналады да, кейін ол суды жылытады. Ал, түсетін
сәуленің мөлшері арту үшін коллектордың ауданы
үлкен болғаны тиімді. Қолданысына қарай коллекторлар
бірнеше түрге бөлінеді. Мысалы, коллектор күннен алған
жылуды тұрмыстағы суды жылыту үшін немесе үйдегі орнатылған
су жылытқыштар үшін судың бастапқы температурасын
көтеру үшін пайдаланылады. Яғни, егер тұрмыстағы краннан
ағатын су температурасы 300°С болса, коллектор арқылы оны 70-900°С
температураға дейін көтеруге болады.
Осы бере алатын температурасына қарай
коллекторлар былай жіктеледі: Аса жоғары температураны қажет
етпейтін жерлерде, көбінесе бассейндердегі суды жылыту үшін
төменгі температуралы коллекторлар пайдаланылады. Олардың бере
алатын температурасы 500°С - ден аспайды.
Орта деңгейлі коллекторлар арқылы
500С-ден жоғары температураны алуға болады (60-800°С).
Әдетте, бұл шыныландырылған жалпақ коллекторлар,
мұнда жылу тасымалдағыш қызметті
сұйықтықтар атқарады. Орта деңгейлі
коллекторлардың тағы бір түрі концентраторлы коллекторлар.
Аты айтып тұрғандай олар күн сәулесін ұзақ
жинақтап барып, жоғары жылу бере алады. Осы коллекторлардың
бір түрі - вакуумды күн коллекторы. Ол көпшілік
жағдайда тұрмыста суды жылыту үшін қолданылады.
Ең қуатты күн коллекторлары
параболалы табақ тәрізді болады. Оларды электр энергиясын
генерациялаушы алып мекемелер пайдаланады, мұнда күн жылуынан
тікелей электр энергиясын алады.
5.
Тоңазытқыш – температурасы қоршаған ортаның температурасынан төмен болатын, жоғарғы температурада микроорганизмдерәсерінен жылдам бұзылатын азық-түлік өнімдері мен тағамдарды сақтауға арналған құрылғы немесе арнаулы камералар.
Тұрмыстық тоңазытқыштардың компрессиялы және абсорбциялы деп аталатын екі түрі шығарылады. Олар бір-бірінен тоңазыту агрегатының әсер ету принципі (суық шығару әдісі бойынша) және осыған сәйкес конструкциялық жасалу ерекшеліктері мен техникалық сипаттамалары бойынша ажыратылады.
Тұрмыстық Тоңазытқыш әр түрлі азық-түлікті және үйде дайындалған тағамдарды бұзылудан сақтауға арналған; бір немесе бірнеше камерадан тұрады. Камералардағы температура өнімдерді мұздатуға (мұздату камерасы) және тоңазытуға (тоңазыту камерасы) арналған. Тұрмыстық Тоңазытқыштардың тек мұздату камерасынан тұратын түрлері де болады. Тоңазыту және мұздату камераларындағы температура арнайы буландырғыштардың көмегімен тұрақтандырылады. тоңазыту агрегатының әсер ету принципі, тех. сипаттамалары, құрылымдық ерекшелігі бойынша компрессиялық және абсорбц. болып бөлінеді. Өнеркәсіптік Тоңазытқыштар өндірістік және тарату Тоңазытқыштарына бөлінеді.
Өндірістік Тоңазытқыштар тамақ өнеркәсібі кәсіпорындарында орнатылады, ал тарату Тоңазытқыштары бөлшек саудада және қоғамдық тамақтандыру кәсіпорындарында пайдаланылады. Тоңазытқыштар, сондай-ақ пайдалану саласына, сақталатын өнімнің түріне, сыйымдылығына байланысты дайындау Тоңазытқышы, көліктік-экспед., т.б. болып бөлінеді. Тоңазыту қондырғылары тоңазыту машиналарынан, жасанды температуралық ортаны жасайтын, тасымалдайтын аппараттар мен құрылғылардан тұрады.
Тоңазыту агенттерінің түрлері бойынша аммиакты, фреонды, этанолды, пропанды, көмірқышқылды, қоспалы болып бөлінеді. Тоңазыту қондырғылары буландырғыштан, конденсатордан, компрессордан, т.б. тұрады. Тоңазыту және мұздату камераларындағы ортаның температурасын 0C-тан 23C-қа дейін өзгертуге болады. Тоңазытқыштың камераларындағы буландырғышқа бір-біріне араластырғанда немесе бір фазадан екінші фазаға өткенде температурасы төмендейтін газдар, қатты денелер немесе сұйықтықтардан тұратын жүйелер (тоңазыту қоспалары) беріледі. Тоңазыту қоспалары ретінде әр түрлі тұздар, қышқылдар, су, т.б. алынады.
Сырттан келтірілген энергия арқылы жасанды салқындату (суыту) процесін тоңазыту машинасы жүзеге асырады. Ол компрессорлық, жылулық, термоэлектрлік болып бөлінеді.
Компрессорлық тоңазыту машинасының жұмысы газды немесе буды сығымдау арқылы температураны өзгерту процесіне, жылулық тоңазыту машинасы жылу энергиясына негізделген.
Термоэлектрлік тоңазыту машинасында тоңазыту процесі Пельте эффектісіне негізделген. Тоңазыту машиналарындағы сығу процесі тоңазыту агенттерінің көмегімен атқарылады. Фреондар, аммиак, көмірсутектер (пропан, этан, этилен), аммиактың судағы ерітінділері, бромды литий, су буы тоңазыту агенттері қызметін атқарады. Қазіргі кезде мұздату камерасының сыртында пайда болған мұзды автоматты түрде ерітетін құ-рылғысы бар екі камералы Тоңазытқыштар кеңінен қолданылады
6.
Энергияның аккумуляциясы ұғымына энергияны қандай да бір құрылғы,аспаптың – энергия аккумуляторының ішіне керекті энергияны кез-келген уақытта алуға мүмкіндігі болатындай етіп салынуы жатады. Аккумуляторда энергиямен зарядтау үшін қосымша энергия керек және зарядтау кезінде энергия жоғалтылуының болуы әбден мүмкін.Зарядтаудан кейін акуумулятор зарядталған күйде, жұмысқа дайын болып тұрады, алайда бұл күйдің өзінде де, энергияның кейбір бөліктері аз мөлшерде , шашылуы немесе таралуы,утечка,өзін-өзі зарядтауы және т,б құбылыстар нәтижесінен жойылады. Энергияны аккумулятордан бергенде де оның шығыны болуы мүмкін, одан басқа кейде барлық аккумуляцияланған энергияны қайтарып алу мүмкін емес.Кейде энергия акуумуляциясы адамдардың қалауынсыз -ақ, физикалық құбылыстар нәтижесінде болуы мүмкін.
Олардан бөлек :
Жердің ыстық,суық бөлігіндегі өте үлкен жылу көздері
Жердің күнді және өз өсінен айналғандағы кинетикалық энергиясы.
Жел, су, қозғалатын заттардың кинетикалық энергиясы
Тірі ағзаларда жиналған химиялық энергиясы
Аккумулятор сипатталады:
1. Аккумуляцияланғалы тұрған энергия түрімен (электроэнергия, жылу, механикалық, химиялық)
2.Аккумуляцияланған энергия саны
3.Қондырылған және берілетін қуат
Аккумуляцияның көптеген түрлері бар: Механикалық, жылулық, химиялық, биологиялық. Биологиялық аккумуляция фотосинтез процесін өндіреді, шын мәнінде биоотынның энергиясын сақтау өте төмен эффективті. « отын » процесі жылу энергиясын сақтау болып табылады. Қайта өнделген биоотынның кез- келген түрі бірдей деуге болады.
2. Химиялық аккумуляция – энергия химиялық элементтердің байланысы арқылы ұсталады және экзотермиялық реакциялар тұтынылған кезде бөлінеді.
а)сутегі – су электролизі- қолданған кезде жанады.процестің төмен тиімділігі және құрылғының қымбаттылығы ( электр – сутегі – жану – жылу -электр ) водород – электролиз воды – сжигание при потреблении
б) 700 ° С температурада сутегі және аммиактың азоты – тұтыну кезінде жылу бөлетін аммиак синтезі
( жылу - ыдырау - синтез - жылу ) . Өте төмен « тиімділігі » және
күрделі операция
3. Жылулық аккумуляциясы – су, шойын,– вода, чугун, жыныстар жылу энергиясын сақтауға болады және сыртқы ортаның оқшаулану жүйесінен сақтайды..
бөлме көлемі температурасы жылы М ыңғайлы ортаны қамтамасыз ету үшін ендік ( 60 ° дейін)
сол көлемде су батареяны қажет етеді.
4. Механикалық аккумуляция – арнайы құрылғыда потенциалды және кинетикалық энергия жинақталады.
А) Гидроэнергетикалық системада – су жоғарғы бассейнде жинақталады, гидротурбиналарды қолдану арқылы жұмыс жасайды.
В) Маховикитер –айналмалы маховиктің кинетикалық энергиясы жинақталады және шығындалады электрлік машинамен байланысты.
Г) Сығылған ауа- баяу қысу кезінде механикалық энергия сақталады PV
9.
Фотонның энергиясы hν рұқсат етілмеген өңірдің Eg енінен кем болғанда негізгі емес ток тасымалдаушылардың генерациясы және оған сәйкес фототок та пайда болмайды. hν және λ шамалар бір бірімен hν = 1.24/λ қатынасымен байланысты болғандықтан, генерацияның жоқтығы λ>λгр (λгр=1.24/Eg) кезінде де орындалады. Сонымен, фотоқабылдағыштың спектрлік сипаттамасының ұзын толқындық шекарасы рұқсат етілмеген өңірдің енімен бірмәнді байланысты. Ұзын толқынды аумақтағы сезгіштіктің кему тіктілігі біріншіден фотондардын жұтылу дәрежесімен (жұтылу шарттарымен), басқаша айтқанда жарықталынатын бетке түскен фотондардың қандай үлесі жұтылып, p-nауысуында бөлінетін негізгі емес ток тасымалдаушылардың пайда болуымен анықталады. Бұл шарт (толық жұтылу шарты) ω ≤ 1/α немесе α*ω ≤1 толық жұтылуға сәйкес келетін p-n-ауысуы орныққан терендігіне сәйкестігінен немесе ω база қалындығының қабат қалындығына сәйкестігінен табылады. Одан кейін, егер толық жұтылу шарты орындалса, ұзынтолқындық аудандағы сезгіштік спектрінің барысы, жұтылу спектрінің қисығының барысымен анықталады. Мысалы, егер кремний, германий және галлий арсениді тәрізді, жартылай өткізгіштердің сәулеленудегі жұту спектрлерін салыстырсақ, онда өңірі түзу
емес жартылай өткізгіштердін (германий, кремний) спектрлері біркелкі жүрісімен сипатталады, ал жұту өңірі түзу галлий арсенидінің спектрі күрт түседі. Осы сәйкестік жартылай өткізгіштерден жасалған фотоқабылдағыштардың спектрлік сипаттамаларының жүрісінде де қайталанады
10.
Су энергетикасы (Гидроэнергетика) — 1) бөгет салу арқылы немесе бөгетсіз ағын судан энергия алу. Дүние жүзіндегі ең үлкен СЭС Венесуэлада (Гури бөгеті, 10 млн кВт) және Бразилияда Парана өзенінде (Итайпу ГЭС-і, 12,6 млн кВт) салынған. Қазақстанда Бұқтырма СЭС-і, Қапшағай СЭС-і, Шардара СЭС-і, т.б. бар. Су энергетикасының энергия көздері сарқылмайтын (трубина арқылы өтетін су ағынының орны өзенге немесе көлге құятын өзен және бұлақ суымен толтырылады) болуы мүмкін. СЭС-тердің экологияға нұқсан келтіретін факторлары да бірталай. Мысалы, жазық жерлерде СЭС салу құнарлы жерлерді пайдалануға жарамсыз етіп қана қоймай, өзеннің экожүйесін толық бұзады. Су қойма түбінде мыңдаған тонна шөгінділер (өнеркәсіп және тұрмыстық ақаба суымен бірге өзенге түсетін улы заттектер) жиналады. Бұл су қойманы жойғанның өзінде аумақты пайдалануға жарамсыз етеді. Таулы жердегі өзендер СЭС-тер салуға қолайлы. Бірақ сейсмикалық қауіпті аудандарда алапат ықтималдығы жоғары болуы мүмкін. Жер сілкіністері орасан зор зиян келтіреді. Мысалы, Италиядағы Вайонда 1993 жылы бөгетті су жарып өткенде 2118 адам, ал Индияда Гуджерат бөгетін су жарып өткенде 16 мың адам қаза болды. Қазіргі уақытга үлкен СЭС-тер салудың келешегі жоқ, оларды бөгет салуды қажет етпейтін ағыны жылдам шағын немесе үлкен өзендерде салу ыңғайлы деп есептеледі. Кіші су энергетикасы дәстүрлі емес энергетикаға жатады; 2) бөгет салу арқылы не салмай, аққан судан энергия алу. Су энергиясының біршама арзандығына қарамастан, ресурстардың шектеулілігіне және энергия қондырғыларының көп аумақты алатынына байланысты болашақта ол дүние жүзіндегі энергетиканың 5%-ынан аспайтын болады.
13.
Жел қондырғысы дегеніміз – жел энергиясын механикалық
энергияға түрлендіретін қондырғы. Бұны
желқозғалтқыш деп те атауға болады.
Желқондырғысына негізгі əсер етуші күш – ауа ағыны
(жел). Ауа ағыны барлық қозғалатын заттар сияқты
қозғалыс энергиясы немесе кинетикалық энергияның
қоры болады. Ауа ағынының кинетикалық энергиясын жел
дөңгелегі немесе басқадай жұмыс органы арқылы
механикалық энергияға түрлендіреді.
Қондырғының міндетіне байланысты механикалық энергия
орындаушы механизмдердің көмегімен электрэнергия, жылулық,
механикалық жəне де қысылған ауа энергиясына айналдыруы
мүмкін.
Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз.
Ротор жел ағының энергиясын көп қамтыса,
соғұрлым көп электр энергиясын өндіреді.
Жоғары биіктікте орналасқан тросты турбинаның жел энергетикалық қондырғысы
1 – ротор (турбина)
2 – қанат
3 – механикалық энергияны тасымалдау системасы
4 – генетор
5 – реттегіш (стабилизатор)
6 – қалақшалар
7 – тартқыш (растяжка)
8 – датчиктер
9 – пропеллер
Ротордың қалақшалары екі трос арқылы бекітілген. Соққан жел, қалақшаларды айналдырады, өзінің орнықтылығын және биіктікте болуын қанат және стабилизатор арқылы жүзеге асырады. Ротордың механикалық энергиясы электргенераторына тасымалдау системасы арқылы беріледі.
Осы жел қондырғысын Н =1 км биіктікке орналастыруға болады. Осы биіктіктегі желдің жылдамдығы 13 м/с. Ал ротордың айналдыратын жел ағынының қуаты N =1/2*ύ3S*ρ*cosα формуласына тәуелді.
Бұндағы ύ - желдің жылдамдығы, S – ротордың ауданы, ρ – ауаның тығыздығы, сонда N~(13м/с)3. α =20°.
Егер ротордың ауданы 50000 м2, ρ=1,225кг/ м3 болса, 1 км биіктікте N~0,5*50000*1,225*0,94≈63МВт. Егер осының 20% электр энергиясына айналса, онда пайдалы қуат Nпай=12,5 МВт. Бұл қуат150000 адамы бар қаланы энергиямен толық қамтамасыз етеді.
Ауданды 4 есе және биіктікті біраз арттырдық делік. Желдің жылдамдығын арттыру арқылы 75 МВт қуаты бар 1 млн-нан асатын халқы бар үлкен қаланы түгел электр энергиясымен қамтамасыз етуге болады.
14.
Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологилық және экономикалық артықшылықтары көп. Жел энергетикасы қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін арттыруға болады. Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде ұштастыру қажет. Республиканың шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік аймақтарында су электр станциялары мен жел электр станцияларын біріктіріп электр энергиясын өндіру өте тиімді. Қыс айларында жел күші көбейсе, жаз айларында азаяды, ал су керісінше, қыс айларында азайса, жаз айларында көбейеді. Сөйтіп, энергия өндіруді біршама тұрақтандыруға болады
15.
Екі жылдан бері Қазақстан БҰҰ бағдарламасына бірлескен жел қуатын пайдалану жобасын орындатуға кірісті. Қазақстандағы энергия көздері 8 млрд. кВт/сағ энергия шығарады. Жел қуатын пайдаланса жылына 1,8 трлн кВт/сағ өндіруге болады екен. Жобаның бірінші кезеңін іске асыруға ғаламдық экологиялық қор республикаға 2,5 млн. АҚШ долларын берді. Жекеленген инвесторлар бұған 4 млн. АҚШ долларын қосты. Өткен жылы бағдарламаның дайындық кезеңі аяқталды. Республиканың оңтүстік шығысында шамамен 5 МВт электр қуатын шығаратын тұңғыш жел диірмені орнату жоспарланды. Алматы облысында Жоңғар Алатауына салынатын бұл жел диірменіне үлкен үміт артылуда. Өйткені жылдың төрт мезгілінде күшті жел диірмен орнатылмақшы. Келешекте саны 100 диірменге жетпекші.
Оңтүстік Қазақстан облысында 2 жел электрқондырғысының монтажы жасалып аяқталды (2004 жыл, қазан айы). Монтажды Индия және Қазақстандық мамандар жүргізген (Кетау қаласының жанындағы Қотырбұлақ деген жерде). Әрбір қондырғының бағасы 150 000 доллар. Осы қондырғылар арқылы 6,1 км жерге Кентауға электр энергиясы жеткізіледі. Егер осы қондырғылардың жұмысы рентабельді болса, ондай қондырғылар басқа да жерлерге қойылмақшы.
Дүние жүзі оңай әрі арзан қуат көздерін іздестірген заманда өз еліміздің ресурстарын ұтымды пайдаланған жөн. Тіпті жел диірменінің агрегаттарын өз елімізде жобалап құрастырып шығаруға да болады.
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
