Өндіріс тиімділігі және энергияны тұтыну

                                                

 

                                                    Реферат

 

 

 

      Тақырыбы: Өндіріс тиімділігі және энергияны тұтыну

 

 

                               

 

 

 

 

 

 

                                            

 

                                            

 

 

 

 

 

                                              Алматы 2015

Жоспары

Кіріспе...................................................................................................................3                                                                                                                                     Өндіріс тиімділігі және энергияны тұтыну

1. ЖЭС……………………………………………………………….................5
2. Энергия өндірудің тиімділігін арттыру тәсілдері........................................7
3. Энергияны тұтынудағы оны сақтау және үнемдеу жолдары...........
4. Энергетиканың жел энергиясын пайдаланудағы даму перспективалары

қандай?..................................................................................................................11   

Қорытынды...........................................................................................................13

Пайдаланған әдебиеттер тізімі............................................................................15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                Кіріспе

Энергия (гр.energeіa –әсер,әрекет)– материя қозғалысының әр түрлі формасының жалпы өлшеуіші.Материя қозғалысының әр түрлі формалары бір-біріне айналып (түрленіп) отырады. 19 ғасырдың орта шенінде осы қозғалыстың барлық формалары бір-біріне белгілі бір сандық мөлшерде ғана айтылатындығы анықталды; осы жағдай “энергия” ұғымын енгізуге, яғни қозғалыстың әр түрлі физикалық формаларын бірыңғай өлшеуішпен өлшеуге мүмкіндік берді. “ Энергия” ұғымы сақталу заңына бағынады (қ. Энергияның сақталу заңы, Термодинамика). Энергия туралы түсінік мәңгілік қозғалтқыш жасаудың мүмкін еместігін дәлелдеуге байланысты пайда болды. Жұмыстың қоршаған ортадағы немесе жүйедегі белгілі бір өзгерістің (отынның жануы, судың құлауы, т.б.) нәтижесінде ғана орындалатындығы анықталды; дененің бір күйден басқа бір күйге ауысуы кезіндегі белгілі бір жұмыс істеу қабілеті оның энергиясы деп аталды.Қозғалыстың әр түрлі формасына сәйкес энергияның да бірнеше түрі бар (мысалы, механикалық энергия, химиялық энергия, электромагниттік энергия, гравитациялық энергия, ядролық энергия, т.б.) Физиканың даму процесінде энергия ұғымы нақтыланып әрі жалпыланып отырды. Энергия туралы ілімнің дамуындағы маңызды бір кезең үздіксіз ортадағы энергия қозғалысы мен “ энергия ағыны” туралы ұғымның енгізілуі болды. Энергия ағыны деп энергия тығыздығы мен берілген ортадағы орын ауыстыру жылдамдығының көбейтіндісіне тең векторды айтады.

Кванттық физиканың дамуы энергия ның квантталатындығы жайлы, яғни кейбір жағдайда жүйенің энергия сы тек дискретті (үздікті) мәндерді ғана қабылдайды деген фактіні дәлелдеуге мүмкіндік берді. Мұндай жағдай мысалы,сәуле шығару энергия сына, микробөлшектердің тербеліс және айналу Энергиясына қатысты айтылады. Салыстырмалық теориясында Энергия (Е) мен масса (m) арасындағы байланыстың (Е=mс2, мұндағы с – вакуумдегі жарық жылдамдығы) ашылуы физика үшін зор маңызды болды. Бұл қатыс әмбебаб қатыс болып есептеледі. Сондықтан ол тіпті өте кішкентай микробөлшектің өзінде де әрқашан қозғалыстың белгілі бір түрі болатындығын көрсетеді. Мұндай қозғалыстың өлшеуіші mс2 өрнегі болады. Әсіресе бұл қатыстың ядр. энергетиканың дамуына байланысты іс жүзіндегі маңызы арта түсті. Энергия бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) джоульмен, бірліктердің СГС жүйесінде эргпен өлшенеді.Ал ядролық және атомдық физикада энергияның өлшеу бірлігі ретінде электронвольт алынады.

 

 

1.1  ЖЭС

Жел  энергетикасы —  жел  энергиясын механикалық, жылу немесе электрэнергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясықуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.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. Алматы облысының Қытаймен шекаралас аймағындағы 40-ендікте Еуразия мегабассейніндегі орасан зор ауа массасының көлемі ауысатын Орталық Азиядағы “жел полюсі” деп аталатын Жетісу қақпасындағы желдің қуаты мол. Ол екі таудың ең тар жеріндегі (ені 10 — 12 км, ұзындығы 80 км) табиғи “аэродинамикалық құбыр” болып табылады.      Қақпа  Қазақстанның Балқаш — Алакөл ойпатын Қытайдың Ебінұройпатымен жалғастырады. Осы жердегі жел ерекшеліктерін зерттеу нәтижесінде оның электр энергиясын өндіруге өте тиімді екені анықталды. Қыс кезінде желдің соғатын бағыты оңтүстік, оңтүстік-шығыстан болса, жаз айларында солтүстік, солтүстік-батыстан соғады. Желдің орташа жылдамдығы 6,8 — 7,8 м/с, ал жел электр станциялары 4 — 5 м/с-тан бастап энергия бере бастайды. Желдің қарама-қарсы бағытқа өзгеруі сирек болуына байланысты мұнда турбиналы ротор типті жел қондырғысын орнату тиімді. Желдің жалпы қуаты 5000 МВт-тан астам деп болжануда. Бұл өте зор энергия көзі, әрі көмір мен мұнайды, газды үнемдеуге және, әсіресе, қоршаған ортаны ластанудан сақтап қалуға мүмкіндік береді.

 

Жел энергиясы негізінен Күн энергиясының Жер бетін бірқалыпты қыздырмауынан туындайды. Сағат сайын Жер Күннен 1014 кВт сағ энергия алады. Күн энергиясының 1-2 % -і жел энергиясына түрленеді. Бұл көрсеткіш жер бетіндегі барлық өсімдіктердің биоқалдыққа айналғанда бөлініп шығатын энергиясынан 50-100 есе асып түседі. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді – энергия көзі ретінде пайдаланған. Жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Жер суландыру кезінде, жел диірмені ретінде дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданған.Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендерінің гидроэнергиясынан 100 есе асып түседі. Ылғи да және барлық жерде жел соғып тұрады. Жаздың қоңыр салқын самал желін, апат, зардап шығын әкелетін керемет дауылдарды атап өтуге болады.Қалпына келтіретін дәстүрлі емес жел энергиясының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Бұларды пайдалану табиғат баланстарын бұзбайды. Жел энергиясын қолдану таулы аймақтардың жоғары бөктерінде толқынды теңіз жағалауларында ыңғайлы екені бәрімізге танымал. Жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар өте көптеп табылады. Жел күші жер бетінің ойлы-қырлы болуына тікелей байланысты. Мысалы, таулы аймақтың екі бөлігін қарастырайық, Күн көзінің екі бөлікке түскен энергиясы бірдей болғанымен, жердің кедір-бұдыры әр қилы болғандықтан, жел күшінің ықпалы, бағыты да әр түрлі болады. Жел күшінің ықпалы жыл мезгілінің ауысуына, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, Дания елінің климаттық жағдайын ескерер болсақ, фотоэлектрлік жүйемен қамтамасыз етілген энергия қыста - 18% , ал жазда - 100% берсе , ал жел станциясынан алынатын энергия қыста – 100%, жазда – 55% береді екен. Осындай үйлесімділікпен қарастырылған желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйеден тұратын желқондырғысын біріктіріп пайдаланған, әрине тиімдірек болады, жеке пайдаланғаннан гөрі. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.

 

Жел энергетикасының пайдаланудың даму тарихы

Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді – энергия көзі ретінде пайдаланған. Қоғам мәдениетінің жаңа қалыптасқан кезінде жел энергиясын теңіз саяхатында пайдаланған. Ертедегі мысырлықтар 5 мың жыл бұрын жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Біздің заманымыздың 700 жылдары қазіргі Ауғанстан жерінде тік бекітілген осі бар жел машинасымен дақылдарды ұнтақтау үшін қолданған. Жерорта теңізінде орналасқан Крит аралында ұзын мұнараға бекітілген жел күшімен қозғалатын диірмен жер суландыру жүйесінің жұмысын атқарған. 14 ғасырда голландықтар жел диірменін жетілдіріп, дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданды.1854 жылы АҚШ-та жел энергиясымен жұмыс істейтін су тарту насосы іске қосылды. Су тарту насосының моделі жел диірменінен қалақшалар санының көптігімен және жел бағыты мен жылдамдығын анықтайтын аспап флюгердің болуымен ерекшеленеді. 1940 жылдары осындай жел күшімен қозғалатын диірменнің саны 6 миллиондай еді, оларды су тарту және электроэнергия алу мақсатында қолданды.Осындай жел диірмендер мал шаруашылық фермасын сумен қамтамасыз етіп тұрды. 20 ғасырдың ортасында жел энергиясын қазіргі заман энергия қоры – мұнай орнын басты. Дүние жүзінің бірнеше рет мұнай дағдарысынан соң, қайтадан жел энергетикасына көпшіліктің қызығушылығы оянды. 70 жылдары мұнай бағасының өсуіне байланысты, энергетика сарапшылары жел энргиясын пайдалану шараларын ұсынды. Мемлекет қаржыландыру қолдауымен өткізілген зерттеулер мен эксперименттердің нәтижелері, жел энергиясын пайдаланудың жаңа технологиясының дамуына жол ашылды.1981-1984 жылдары Калифорнияның өзінде 6870 жел турбинасы іске қосылды. Бірақ 31 желтоқсан 1985 жылы мұнайдың бағасы баррельге шыққанда 10 долларға түсті, осыған байланысты желқондырғысын шығаратын көптеген шағын компаниялар жойыла бастады. Ал 1998 жылы АҚШ-та желэнергетикасы дамуы қайтадан даму сатысына көтерілді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Энергия өндірудің тиімділігін  арттыру тәсілдері

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:

1. тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель типтес,қалақшалы, ортогональді.
2. 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.

 

1.3. Энергияны  тұтынудағы оны сақтау және  үнемдеу жолдары

Энергия қорларын үнемдеу 21-ғасырдың аса маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Бүгінгі күнде әлемнің өнеркәсібі дамыған барлық мемлекеттерінде энергия үнемдеу мәселелері қарқынды шешілуде. Көмірмен және көмірсутегімен жұмыс істейтін жаңа ЖЭС салуға инвестициялар тарту экологиялық проблемалардың тереңдеуін білдіреді. Қайта жаңаратын жергілікті энергия көздері, әсіресе электр энергиясынан тапшылық көретін аудандар үшін, орталықтандырылған экономикалық баламалы энергия үнемдеу болып табылады. Осыған байланысты, Министрлікте «Қайта жаңаратын энергия көздерін қолдау туралы» Заңының жобасы әзірленді. Аталған заң жобасы Қазақстан Республикасы Президентінің 2007 жылғы 28 ақпандағы табиғат ресурстарының орынды пайдаланылуы және қоршаған ортаның ластануы, ескірген және «лас» технологиялардың бақылаусыз енуі, қайта жаңаратын қорлардың тиімсіз пайдаланылуы проблемаларын шешу үшін Қазақстан Республикасының тиімді заңнамалық базасын қалыптастыру мақсаты қойылған Жолдауын іске асыруға бағытталады. Қайта жаңаратын энергия көздерін пайдалану үлесін көбейту, өндірістің энергия сыйымдылығын және оның экологияға әсерін, соның ішінде көшетхана газдарының тасталуын төмендету «Қайта жаңаратын энергия көздерін қолдау туралы» Заңын қабылдаудың мақсаты болып табылады. Қайта жаңаратын энергия көздерін – күн, су, жел, жер энергиясын пайдалану негізінде энергия үнемдеу технологияларын енгізу – энергия үнемдеу жөніндегі іс-шаралардың бірі болып табылады. Компрессор жетегінде пайдаланылатын электр энергиясына қарағанда, жылу энергиясын 3-7 есе артық өндіретін және сондықтан жоғары потенциалды барынша тиімді жылу көздері болып саналатын қондырғылар - жылу-сорғы қондырғылары (бұдан әрі – ЖСҚ) ХХ-ХХІ-ғасырлар аралығында әлемнің жетекші елдерінде кеңінен қолданыс тапқан барынша арзан энергияның дәстүрлі емес көздерінің бірі болып табылады. Жылу сорғылары – шағын үнемді және экологиялық таза жылу жүйелері, олар төмен потенциалды көздерден (су түбінің және артезиан сулары, көлдер, теңіздер, су түбінің жылуы, жер қойнауының жылуы, өнеркәсіптік және тазартылған тұрмыстық ағын сулар, технологиялар циклдардың сулары) жылуды шоғырландыру және оны температурасы барынша жоғары жылутаратушыға тасымалдау есебінен коттедждерді ыстық сумен жабдықтау және жылыту үшін жылу алуға мүмкіндік береді. Әр түрлі жылу қуатының жылу сорғыларын пайдалану жылумен жабдықтау проблемасын принципиалды шешудің жаңа жолдары болып табылады және маусымы мен жұмыс жағдайларына байланысты олардың жұмысында максималды тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. ТМД елдерінде ЖСҚ енгізу бастапқы стадияда тұр, мысалы, Ресейде 200-ден аса ЖСҚ бар, ал басқа елдерде, соның ішінде Қазақстан Республикасында – олар мүлде аз. Қазақстан Республикасында жылу сорғыларын пайдалану тиімділігі: - климат жағдайы қатаң; - жылына 200-ден 250 күнге дейін жететін жылу беру уақытының ұзақтығына байланысты көптеген басқа дамыған елдерге қарағанда барынша жоғары болады. Өнеркәсіпте жылу сорғыларын пайдалану басымдықтары: • Жылу энергиясының шектелмеген көздерінің болуы, бұл қайта жаңармайтын энергия қорларының (қатты және сұйық отын) үнемделуін білдіреді. • Зиянды қалдықтардың, соның ішінде көміртегі оксиді, күкірт диоксиді, азот оксиді және күлдің атмосфераға тасталуын қысқарту жолымен қоршаған ортаны қорғау. • Тұтынуына қарай жылу сорғылары қуатының кең диапазоны. Төмен потенциалды жылу көздерін пайдаланып, жаңа энергия үнемдеу технологияларын, соның ішінде жылумен жабдықтаудың жылу-сорғы жүйелерін енгізу, мамандардың бағалаулары бойынша: - органикалық отын шығысын 20-25%-ға төмендету, бұл, өз кезегінде, отынның әр түрін жағудың қоршаған ортаға тигізетін әсерін елеулі төмендетуге мүмкіндік береді; - көшетхана әсерін азайтуға, - ел аймақтарында экологиялық ахуалды елеулі жақсартуға мүмкіндік береді. Осы қондырғылардың басымдықтары өте жоғары. Жұмсалған электр энергиясының бір киловаттынан 3-7 киловатт жылу энергиясын аламыз. Мысалы, алаңы 300 шаршы метр ғимаратты жылыту үшін жылу сорғысына өте аз электр энергиясы қажет етіледі, яғни 3,5 киловатт қуат. Жылу-сорғы қондырғыларын қолдану кезінде бірнеше шақырым жылу желілерін төсеу және оларды ұстау мен пайдалануға шығын жұмсау қажеттігі жоқ, бұл ақша қаражаты мен еңбекті үнемдейді. Швециядағы ғимараттардың 50 пайызы жылу сорғыларымен жылытылады. Америкада жыл сайын миллионнан аса жылу сорғылары шығарылады және осындай қондырғыларды пайдалану кезіндегі жағдайлар заңнамада жазылған, мысалы, жылыту үшін органикалық отынды жағуға рұқсат берілмейді. Барлық қайта жаңаратын энергетиканы біріктіру және автономдық экологиялық шағын-станциялар салу дұрыс болар еді. Жел бар болған жағдайда жел энергиясы тұтынылады, жел болмағанда осы уақытта қуат алған аккумуляторлар пайдаланылады. Сонымен қатар артезиан скважинасынан немесе су түбіндегі жылуалмастырғыштан алынған жылу пайдаланылады.