Дәстүрлі емес , сарқылмайтын энергия көзі - жел энергиясын пайдалану. Желқондырғы

     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.

 

 

                                            

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Желқондырғылардың негізгі  бөліктері

 

    Желқондырғылары  мынандай негізгі бөліктерден  тұрады :

1. қалақшалардан,
2. ротордан ,
3. трансмиссия  ( двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге арналған механизмдер жиыны ) ,
4. генератордан ,
5. 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 пластика

дан жасайды (радиотолқындарды шағылдырмайды, жұтпайды). Қалақшалардың     диаметрінің ұзындығы 15 пен 25 метрдің аралығында болса, салмағы 1000 кг болады.

 

тормоздық жүйе

транмиссия

генератор

 

Ротор орталық білікпен жалғанған қалақшалардан тұрады. Орталық білік басқарушы білікке  трансмиссия арқылы жалғанған. Трансмиссия – белдік арқылы кинетикалық энергияны генератордың басқарушы білігіне беріп, электр энергиясын өндіретін механизмдер жиыны.

Желқондырғының бақылау жүйелері алыстан компьютер арқылы басқарып және бақылап отырады. Бақылау жүйелері қандай да бір бұрышпен көлбеу орнаатылған  және айнымалы, әр бағытта қозғалып  тұрады. Сонымен қатар электрондық бақылау жүйелері жел жылдамдығы өзгерген кезде, өндірілген кернеу шамасының шамадан асып кетпеуін реттеп отырады.

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.

 

 

 

 

4. Желқондырғысын пайдалану.

 

                                           4. 1. Үлкен желқондырғысы.

 

  

 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 топтастыр -ып 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.

 

 

 

4.2.Теңіз базасының желқондырғылары.

 

 

 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.

 

             

4.3. 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:

1. Су тарту және сығылған ауа алу үшін ;
2. Электр энергиясын алу үшін;
3. 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.

    Күн мен жел бір-бірін толықтырып тұрады, қыста қатты жел соқса, жазда күн ысиды. Қыста күн жел энергиясымен үйді жылытсақ, жазда күн энергиясын пайдаланып суды жылытуға болады. Осындай комбинацияла- нып жасалған «күн-жел» жүйесі автономдық энергиямен қамтамасыз ету үшін өте қолайлы.

 

5. Желэнергетикасының экологияға әсері

 

        Желэнергетикасы дамуы, энергия жетіспейтін энергия қуаныш әкелгенмен, оның зиянды да әрекеті бар. Желқондырғылардың айналып тұратын қалақшалары, механизмі, айнала ортаға дыбыс шуын шығарады,

40 децибелдан асатын дыбыс толқындары, адам организміне зиянды әрекетін тигізеді. Мысалы шу деңгейінің жоғары болуы дыбыс құлақтың дыбыс қабылдауын нашарлатып, организмнің жүйке-психологиялық әрекетіне зиянын тигізеді. Желқондырғылары бір-бірінен мұнара биіктігімен салыстырғанда 5-10 есе қашықтықта орналасуы тиіс, осы территорияда орналасқан желқондырғылар аймағында ешқандай ғимрат, орман болмауын ескеру қажет.

     Құстар  жоғары кернеу жиліктері мен антеннамен, ғимрат терезелерімен, кейде автомобиль терезесімен соқтығысып мертігіп жатады. Кейбір желқондырғысы мұнарасының жоғары жағында қонақтайды, бұл бұлардың өміріне қауіп әкеледі. Желқондырғыларын салған кезде құстардың ұшу миграция маршрутын ескеру қажет.

     Желқондырғысының  металл бөліктері айналғанда  қуатты дыбыс тербелістерін туғызады, сол маңайдағы радиотолқындармен  жұмыс істейтін телевизиялық  радио және радарлық құрылғыларға  кері әсерін тигізеді. Әрине телевизиялық  немесе радио ретрансияторын  орнату қиын емес, бірақ та бұл арзанға түспейді.

 

6. Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір ұсыныстар.

 

Желқондырғысын орнату керек деген шешім қабылдадық. Біріншіден бізге тұтынатын энергиямыздың мөлшерін есептеп алу керек және өз жерімізге орташа соғатын желдің жылдамдығын білуіміз керек, екіншіден, жел- қондырғысын орнататын жерді таңдау.

   Ашық ландшафтағы төбе және тау жотасына жерқондырғысын орнату тамаша орын болып есептеледі. Төбеде жел жылдамдығы жазық тегіс жерге қарағанда ылғида жоғары. Егер 2 немесе бірнеше қондырғылар орнататын болсақ, онда олардың арасы мұнараның биіктігімен кем дегенде 5 есе артық болу керек, олай болмағанда жұмыс істегенде бір-біріне кедергі жасайды.

       Жылдамдық  артқан сайын, ауа ағысының  сипаты өзгере түседі. Ауа қабаттары бірімен-бірі ретсіз араласып кетеді, үйірім пайда болады. Мұндай ағысты турбулентті деп атайды. Турбулентті ағыс жел энергиясын тиімді пайдалану мүмкіндігін азайтады, сонымен қатар машинаның тозуын тездетеді. Сондықтан турбина мұнарасының биіктігін барынша биік етіп қалайды, біріншіден жер бетіндегі пайда болатын турбулентті ағысты болдырмау үшін, екіншіден жел жылдамдығын арттыру үшін. Жел қуаты оның жылдамдығының кубына тура пропроционал. Мысалы, жерден 30 м биіктікте орнатылған желтурбинасы мен жерден 10 м биіктікте орнатылған турбинаның жылдамтықтарының айырмашылықтары 100% болады.  

10м биіктікте орнатылған  екі жел генераторы мен 30м  биіктікте орнатылған бір генератордың  өндірілген ток қуаты бірдей. Басында айтып кеткендей, желқондырғының орнын тағайындаған соң, сол аймақтағы орташа жылдамдық мәнін білуіміз керек. Ол үшін айлар бойы зерттеулер жүргізіп немесе метостанцияның көмегіне жүгінуіне болады.

   Жел жылдамдығын  өлшеу үшін үш шыныдан жасалған, вертикаль оське бекітілген анемометр аспабы пайдаланылады. 1 минуттағы айналым санын электрондық құрылғы тіркейді. Анемометр жел бағытын анықтайтын аспап, флюгермен жабдықталған. Жел бағытын анықтаудың тағы бір тәсілі, сол аймақтың өсімдік ағаштарын бақылау. Жалғыз және өсіп тұрған ағашты алып қарасақ, жел соққан жағының жапырағы сирек, қураған, бұтақтары ұзын және горизонталь болып келеді. Өз аймағымыздың климаттық жағдайы, бізге керекті энергия мөлшері, орташа жел жылдамдығы, орнын тағайындаған соң, желгенераторын шығаратын мамандардан мәлімет алған соң, желқондырғысының керекті моделін таңдауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

 

        Қуат жетіспеушілігі  мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. 2008 жылдың ақпан айындағы Қазақстан халқына жолдауында президент Н.Ә.Назарбаев электр қуатын жаппай үнемдеу қажеттілігіне ерекше назар аударып, кәсіпорындарды қуат үнемдейтін және қоршаған ортаға зиянсыз келетін технологияларды ендіруге күш жұмсауға шақырды. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады.

           Қуатты үнемдеу мақсатында, туындаған экологиялық проблемаларды шешу мақсатында мен көгілдір Балқаш көлінің жағасына, өзім оқитын интернаттың жазғы лагерь демалыс орнына желагрегатының комплексін салуды мақсат етіп қойдым.  Балқаш өңірінің соғатын орташа жылдамды-

ғы –4,8м/с. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда желагрегатының қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Диаметрі 15 метрлік 400кВт-тық жел двигателі 1 сағтта 400 кВт энергия өндіреді. Біз сонымен қатар күн энергиясын тұтынатын фотоэлектрлік жүйені пайдаланамыз. Алдында айтып кеткендей 1 айда 8000 кВт энергия жұмсаймыз. Біз орнататын желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйе  жеткілікті мөлшерде энергия өндіретіндіктен, қуатты үнемдейміз.  Қорыта айтсақ, көмірсутегі қорларының таусылу кезеңінде бұл жел , күн   энергиялары – құндылығы ерекше бізге табиғаттың берген сыйы десе де  болады.