Сыныптан тыс іс-шараның

әдістемелік әзірлемесі

Мамандық: 0902000 «Электрмен қамтамасыз ету»

Біліктілік: 090201 2 «Тарату құрылғылары бойынша электр құрастырушы»

Тақырып: Әлемнің қайта қалпына келетін энергия көздерін пайдаланудағы тәжірибесін Қазақстанда пайдалану

Дайындаған: Әбілтайқызы А.

Өткізілген мерзімі: 17.02.2017 жыл.

Өткізілген орны: кітапхана

Астана 2017 жыл

Сабақтың тақырыбы:  Әлемнің қайта қалпына келетін энергия көздерін пайдаланудағы тәжірибесін Қазақстанда пайдалану

Сабақтың мақсаты:

• Білім алушыларды қалпына келетін немесе альтернативті энергия көздерімен таныстыру;

• Әлемде қолданылып жатқан жаңа энергия көздерін Қазақстанда пайдаланылуын дамыту жолдарын көрсету;

• Альтернативті энергия көздерінің адамзатқа тигізетін кері әсерін зерттеу.

Көрнекілігі: слайдтар, көрме кітаптар

Конференция жоспары

Оқытушы сөзі:

Альтернативті энергия көздері – дәстүрлі энергия сияқты көп таралмаса да, қоршаған ортаға көп әсерін тигізбейтін болғандықтан, көптеген пайда әкелетін энергияны алу және беру түрлерінің жиынтығы. Альтернативті энергия түрлеріне: жел энергетикасы, күн энергетикасы, су энергетикасы, биомасса және геотермалдық энергетика жатады,. Бұларды сарқылмайтын энергия көздері деп те атайды. Себебі бұл энергия көздері сарқылмайды, яғни таусылмайды. 

Көптеген сарапшылар 2010 — 2020 жылдары көмiрсутегi шикiзатын ұсынудың төмендеуi байқалатынын, осының салдарынан 2025 жылға қарай әлемдiк энергетикалық теңгерiмдегi энергияның жаңғыртылатын көздерiнiң үлесi қазiргi 5%-дан 10%-ға дейiн, ал 2050 жылға қарай 50%-ға дейiн өседi, 2010 жылға қарай  ЕО елдерiнде бұл үлес 12%-ға дейiн (2000 жылғы 6%-ға), ал жалпы электр энергиясы өндiрiсiнде 22%-ға дейiн ұлғаятындығын  болжайды.

Бейнефильм: Әлемдегі қалпына келетін энергетика.

Енді Астанада «ЭКСПО – 2017» халықаралық мамандандырылған көрмесі өтетіні белгілі. Көрмесінің басты ұраны – «Болашақтың энергиясы» болып отыр.

Тарихқа көз жүгіртсек, ЭКСПО дәстүрлі көрмесі бұған дейін Азияның солтүстік шығысында, Еуропа мен Солтүстік Америкада өткізіліп келген екен. Ал енді Шығыс пен Батыстың арасындағы алтын көпір болып табылатын жаңа өңірде, Еуропа, Таяу Шығыс елдерімен, бұрынғы Кеңес республикаларымен, сондай-ақ Орталық Азия елдерімен өте жақсы қарым-қатынас орнатқан жас мемлекетте өткізу Астананың беделін көтеретіні айдан анық. 

Дүниежүзінде мекендейтін 7 миллиардтан астам жұмырбасты пенде ғаламшарымыздың энергетикалық тапшылықтың күннен-күнге белең алып бара жатқанын, барған сайын сұранысы артқан экономика үшін энергия өндірудің экологияны тығырыққа тірелгенін білдіруде. Адамзат баласы болашаққа балама қуат көздеріне тікелей байланысты болатынын күн тәртібіне барынша батыл қойып отыр. Ендеше, «Астана ЭКСПО-2017» аясында адамзат ертеңінің негізін айқындайтын энергетикалық қуат көздерінің болашағы шешілмек.

Қазақстанның балама энергия көздері бойынша әлеуеті зор. Экспорттық зерттеулер негізінен алғанда, еліміздің құрамына гидроэнергия, жер және күн энергиясы кіретін ресурстық әлеуеті 1 триллион кВт/сағат мөлшеріне тең деп жобалануда. Қазір елімізде өндірілетін электр қуатының көлемінде «жасыл энергияның» үлесі аз. Сондықтан Мемлекет басшысы Қазақстанды индустрияландыру стратегиясында «жасыл энергияға» сара жол ашып отырғаны айдан анық.

Астанада ЭКСПО өткізуге арналған тақырып кездейсоқ таңдап алынбаса керек. Жерінде табиғи байлықтың мол қоры бола тұра Қазақстан баламалы энергетика мәселесін қозғауы тегін емес, әрине. Өйткені, шикізат көзіне айналып отырған еліміз оның түбінде бір түгесілетінін жақсы түсінеді. Сондықтан да тұрақты энергияны, баламалы энергетиканы пайдалану және табиғи ресурстарды сақтау барлық энергетикалық саланы дамытудың басым бағытының бірі болып табылады. «Болашақ энергиясы» – жел, күн, су, ғарыш баламалы энергетика, биомасса энергиясы, атмосфераға көміртегі қалдықтарын төмендету мәселелерін терең қозғайтын өте ауқымды түсінік.

Бүкіләлемдік мамандандырылған көрме көптеген жетістіктерді әкелді. Лондондағы Хрусталь сарайы, Париждегі Эйфель мұнарасы мен Александр ІІІ көпірі, Лион вокзалы, Венадағы – әлемдегі ең үлкен күмбез астындағы павильон, Мельбурндегі патшалық көрме павильоны нақ осындай мәңгілік өнер ескерткіштері ЭКСПО мұралары болып табылады.

Астанада өтетін ЭКСПО-2017 Бүкіләлемдік мамандандырылған көрме қалашығында да әлем ғажайыптарының санатына қосылатын ЭКСПО мұрасы – көрме символы нысанының бой көтеретіні айдан анық.

Көп жылғы тарихы бар «ЭКСПО» көрмесі техникалық және технологиялық жетістіктерді, сондай-ақ оған мүше елдердің тарихын, дәстүрі мен мәдениетін көрсету үшін өткізіледі.

Қазақстан жастары ЭКСПО-2017 Халықаралық мамандандырылған көрмесіне дайындыққа белсенді атсалысуда. Өткен екі жыл ішінде 20 мыңнан астам жастар Алматы, Өскемен, Қарағанды, Атырау, Семей, Көкшетау қалаларында ЭКСПО-2017 көрмесіне қолдау көрсетті.

Бұл көрме бүкіл әлемдік қоғамдастықтың және оны тамашалаушы миллиондаған адамның назарын өзіне аударатын ірі оқиға болып саналады. Сонымен қатар, «ЭКСПО» көрмесі экономикалық, әлеуметтік, мәдени дамудың жаңа үрдістерін қалыптастыру алаңы қызметін атқарады. Енді біз Қазақстан балама энергетикасы туралы айта кетсек.

Бейнефильм: ЭКСПО - 2017

Сагандыков Сымбат: Жел энергетикасы

Жел энергетикасы – жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына 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 энергиясы қуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.

1888 ж. Чарльз Бруш пайдаланған жел генераторы

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.

Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы

Жел энергетикасының күннен-күнге дамуы қарқындап өсуде. 31 желтоқсан 2005 жылы бүкілдүниежүзілік желэнергетикасының өндірілетін қуаты 58 982 МВт болды. Осындай қарқынды өсу сатысында Бүкіләлемдік желэнергетика ассоциациясы 2010 жылы жел энергиясын қуатын 120 000 МВт-қа өсіруді жоспарлап отыр. Желэнергетика ассоциация -сының мәліметтерін негіздей отырып, алдыңғы қатарлы 10 елдің жел энергия даму қуатының көрсеткіштеріне назар аударайық.

Кесте 1

Мемлекет	2005 ж. ғана іске қосылған желагрегат өндірілген қуат, МВт	2005 ж өсуі, %	2005 ж. барлық өндірілген қуат, МВт
Германия	1798.8	10.8	18427.5
Испания	1764.0	21.3	10027.0
АҚШ	2424.0	36.0	9149.0
Үндістан	1430.0	47.7	4430.0
Дания	4.0	0.1	3128.0
Италия	452.4	35.8	1717.4
Біріккен король ұйымындағы мемлекет	465.0	52.4	1353.0
Қытай	496.0	64.9	1260.0
Нидерланд	141.0	13.1	1219.0
Жапония	143.8	16.0	1040.0
Европа бойынша	6174.0	18.0	40932.0
Барлығы	11310.0	24.0	58982.0

Кесте 2

Жыл	Бүкіл әлемдегі МВт өндірілетін қуат, МВт	Европадағы өндірілетін қуат, МВт
1980	10	-
1995	4821	2515
1999	13 594	9307
2001	23 857	17 241
2004	47 671	34 758
2005	58 982	40 932

Жел энергиясының артықшылықтары мен кемшіліктері

Бір де бір ғылым саласы, өндіріс, мамандық тек жағымды немесе тек қана жағымсыз факторлардан тұрмайды. Әдетте әр заттың жақсы-жаман тұстары болады. Ендеше, жел энергиясының плюс-минустарын қарастыра кетейік.

Артықшылықтары:

• Шикізатты сатып алу-тасымалдаудың, қалдықтарды шығарудың қажеті жоқ;

• Электр қуатын беруші компаниялардан дербестік қамтамасыз етілген;

• Ластаушы қалдықтар жоқ;

• Табиғи ресурстар үнемделеді;

• Отын, электр қуатының шығындары қысқарады;

• Атмосфералық жылулық балансқа әсер етпейді;

• Табиғаттың оттек қорын сақтайды;

• Желдің кинетикалық энергиясын электр қуатына тегін айналдырады.

Кемшіліктері:

• Жел қондырғыларының жұмысы эфир кедергілерін тудырады;

• Пайда болатын шу адамның және жануарлар әлемінің денсаулығына кері әсерін тигізеді;

• Жұмыстың тұрақсыздығы, энергияның берілуі бір қалыпты емес;

• Үлкен аумақты қажет етеді;

• Қымбат.

Жел энергиясы Қазақстанда

Қазақстанның жел энергетикасын дамыту әлеуеті өте жоғары. ҚР Қоршаған ортаны қорғау министрлігі мен БҰҰ-ның даму жөніндегі бағдарламсының ұсынған мәліметтеріне жүгінсек, еліміздің потенциалы мыңдаған МВт немесе жылына 1 триллион кВт-сағ көлемінде — бұл дүние жүзі бойынша үздік көрсеткіштердің бірі.

Қазақстанда өте қолайлы жел дәліздері бар: жел бір бағытта соғатын аймақтар (Ерейментау, Жүзімдік) және қарама-қарсы бағыттарда алмасып отыратын аймақтар (Жоңғар қақпасы, Шелек, Қордай).

Төмендегі кестеде Қазақстанның жел энергетикасы үшін ең қолайлы жерлерінің сипаттамалық көрсеткіштері келтірілген:

Қазақстанның электр станцияларының белгіленген жалпы қуаты 18,993 ГВт, қолданыстағы қуаты — 14,558 ГВт. Салыстыру үшін басқа елдердің электр станцияларының белгіленген қуатын атап өтейік: Ресей — 218 ГВт; ҚХР — 900 ГВт; ЕО, Орталық және Шығыс Еуропа — 900 ГВт.

ЕО-ның белгіленген жел энергетикасының қуаты — 100 ГВт.

Жел энергетикасы қуаттарының жалпы потенциалы 659 ГВт болуы мүмкін, бұл қазіргі белгіленген қуаттан 35 есе артық. Ал Қазақстанның бірнеше әлеуетті жел аумақтарының электр энергиясын өндіру көлемі жылына 2,1735 триллион кВт-сағ болуы мүмкін, бұл Қазақстанның жалпы электр энергия өндірісінен (2011 жылы — 86,2 млрд кВт-сағ) 25 есе асып түседі.

Осыдан-ақ қазақстандық балама энергия көздерінің, атап айтқанда жел энергиясының әлеуеті үлкен, инвестициялық сыйымдылығы мен тартымдылығы жоғары екендігін байқауға болады.

Жел энергетикасына қатысты елеулі оқиғалар

• 2015 жыл, қаңтар. Қазақстан IRENA (Жаңартылатын энергия жөніндегі халықаралық агенттік) Ассамблеясының вице-президенті болып сайланды.

• 2015 жыл, қаңтар. «KAZENERGY» қауымдастығы мен IRENA агенттігі өзара түсіністік туралы меморандумға қол қойды. Бұл құжаттың басты мақсаты — Қазақстанды «Болашақ энергиясы» тақырыбындағы EXPO 2017-ні өткізуге дайындау мәселелеріне қатысты ынтымақтастықтың аясын қамтамасыз ету.

• 2014 жыл, маусым. Қазақстан үкіметі балама энергия көздерінің тарифтерін бекітті. Әр энергияның түрі бойынша тарифтер келесідей (1 кВт-сағ үшін): жел электр станциялары — 22,68 теңге; күн электр станциялары — 34,61 теңге; шағын су электр станциялары — 16,71 теңге; биогаз қондырғылары — 32,23 теңге. Бұл тарифтердің әрекет ету мерзімі — 15 жыл.

• 2017 жылға дейін Ерейментау жел электр станциясының (ЖЭС) құрылысы аяқталады. Құны: 130 млн доллар. Қуаты: 45 МВт (300 МВт дейін кеңейтілмек). Өндірілетін энергия көлемі: 172 млн кВт-сағ. EXPO 2017 көрмесінің нысандарын осы Ерейментау ЖЭС-ы өндіретін электр қуатымен жабдықтау жоспарланып отыр.

• Қостанай облысының Арқалық қаласында 2016 жылы жел электр станциясы салынып бітеді. Құны: 14,7 млрд теңге. Жел паркінің қуаты: 48 МВт. Электр энергиясының жылдық өнімділігі: 131 млн кВт-сағ.

Қызықты деректер:

• Алғашқы жел фермасы 1980 жылы АҚШ-тың солтүстік-шығысындағы Нью-Гемпшир қаласында пайда болды.

• Ең ірі электр станциясы АҚШ-тың Техас штатындағы Роско қаласында орналасқан. Жел паркінің қуаты 781 МВт.

• Ең ірі жел генераторы 2002 жылы Германияда жасалынған. Оның қуаты 4,5 МВт. Үш қалақты. Әр қалақтың ұзындың 52 м, ені 6 м, салмағы 20 тонна. Роторы 120 м мұнараға бекітіледі.

• Эйфель мұнарасына реконструкция жасау жоспарына сәйкес онда екі жел турбинасы орнатылды.

• Францияның инженерлер тобы Wind Tree атты ағаш түріндегі жел генераторын жасап шығарды. Құрылғының жапырақ түріндегі пластиналары желдің бағытына қарай орнын ауыстырып тұрады.

• Ресейдің жел энергетикасы бір жылда өндіретін энергия көлемін қытайлық жел агрегаттары 2 сағатта өндіріп шығарады.

• Google 2015 жылы ұшатын электр станцияларын шығармақ. Мұндай станцияның басты артықшылығы ол әдеттегі жел станциялары секілді жерді қажет етпейді.

Бейнефильм: Ерейментау жел электр станциясы

Ботабақ Асылбек: Күн энергетикасы

Күн энергиясы әлемдегі негізгі балама көздерінің бірі болып табылады. Келешекте балама энергия көздерімен жабдықталған немесе салынып қойылған ғимараттарда «күн» энергиясына арналған құрылғыларды орнатудың маңызы зор. Ал сіз бұрын-соңды қарапайым тұрмыстық техниканы қолдану үшін энергияның қалай және қайдан келгенін ойланып көрдіңіз бе?! Электр энергиясы розеткаға жетуі үшін ең алдымен көмір немесе мұнай өндіру қажет, оларды электр станциясына жеткізіп оны оттекті ауада жағу қажет, одан бу алғаннан кейін ол бу трубалары арқылы электр генераторларына барады, сосын  трансформатор арқылы тұрмыстық ток қуатын 220 В, жиілігін 50 Гц түсіріп үйлерге кабельдер мен сымдар арқылы бағыттап, электр есептегіші арқылы өткізіп, содан кейін ғана розеткалар мен сөндіргіштерге енгізеді. Осы ұзақ жолда элекр станциясында өндірілген энергияның жартысы жойылып, өз кезегінде жанармайдың жартысы бекер жоғалады. Қорытындысында, тұтынушыға жанармайдың 20 – 25 % энергиясы жетіп, қалған 75 – 80 %-ы ауада жылып, ғаламдық жылынудың жылдамдай түсуіне әсер етеді.

Сол себепті соңғы онжылдықтардан бері әлем халқы балама энергия көздерін пайдалану турасында түрлі зерттеулер жүргізіп, біршама жаңалықтар ашты.

Ал Қазақстан күн энергетикасының негізгі бағыттары бойынша жұмыс жасап жатыр, бірақ әлі де әлемдік деңгейге жете қойған жоқ. Осы кезге дейін жартылай өткізгіштерді алу және тазалау, фотоэлементтер,  аккумуляторлар өндіру, күн станцияларын салу, тұзды суларды тұщыландыру, гелий энергиясын тұрғын үйде қолдану туралы 300-дей ғана ғылыми жоба жинақталған. Германия ең нашар жағдайда (күн белсенділігінің ең төменгі деңгейі) болғанына қарамастан 2015 жылы күн энергиясын қолдану деңгейі 30%-ға жетпек. Ал Қазақстан аумағында күн радиациясының мүмкіндігі айтарлықтай жоғары және жылына 1300-1800 кВт.сағ/м2 құрайды. Қазақстан территориясы «күн белдеуінде» орналасқандықтан еліміздің күн энергиясын  қолдану саласында үлкен жетістіктерге жету мүмкіндігі зор.

Елімізде қазіргі таңда «күн» өнімін сататын компания жұмыс істеп жатыр. 2012 жылғы желтоқсан айынан бері қызметін жалғастырып келе жатқан «Astana Solar» ЖШС фотоэлектрлі модульдердің зауыты күн энергиясын пайдалану құрылғыларын жасайтын бірден-бір монополиялық компания. Бүгінде компанияда фотоэлектрлі модульдер 5МВт-қа дейін өндіріледі, ал жыл соңына дейін ол мөлшерді екі еселендіру жоспарлануда. Нарықтық қажеттіліктерді маркетингтік зерттеудің нәтижесінде бұл сатыда модульдердің екі түрін: қуаттылығы 220-дан 240 Вт-қа дейін KZPV 230 M60 және қуаттылығы 250-ден 280 Вт-қа дейін KZPV 270 M72 өндіру туралы шешім қабылданды. Алдағы уақытта өндірілетін өнім түрлері тапсырыс берушілердің ықыласына байланысты болады.

Фотоэлектрлі модульдерді қолдану салалары алуан түрлі. Алайда 1 МВт және одан да жоғары болып келетін ірі күн электр станциялары басымдыққа ие болып қала береді. Ал  3 кВт – бұл бір пәтердегі электр энергиясын тұтыну (мұздатқыш, теледидар, компьютер, 5-6 лампочка). Егер, сорғыны және суды жылытуды қажет ететін қала сыртындағы үйді алсақ, 20 кВт-қай дейін қуаттылық қажет. Сондықтан, күн энергетикасы ірі және орта бизнеске қызғылықты емес, өйткені оларға елеулі үлкен қуат керек. Қуаттылығы 10 кВт дейінгі жабдық  шағын қалалар мен ауылдық жерлерде көбіне жеке меншік үй иелерімен, сондай-ақ, ең шағын бизнесі бар жеке кәсіпкерлермен пайдаланылуы мүмкін.

Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор, қол сағаты, т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.

Ал күн электр стансасы – экологиялық тұрғыда таза, дыбыссыз, қауіпсіз әрі пайдалануға ыңғайлы, оның үстіне өз құнын 100 пайыз ақтайтын тиімді қондырғы. Жұмыс істеу мерзімі шамамен 30 жыл. Осы 30 жыл ішінде жасалуына небәрі 1 кг күн кремнийі жұмсалған элемент Жылу электр стансасында мұнайдың 100 тоннасынан немесе Атом электр стансасында 1 кг байытылған ураннан өндірілетін соншалықты электр қуатын бере алады.

Жалпы Қазақстанның барлық облыстарында күн инсоляциясының деңгейі өте жоғары, бұл аталмыш технологияларды барлық аймақтарда бірдей енгізуді қолайлы етеді. Электр желілерінен сыртқары орналасқан шалғайдағы өндірістік бірліктер, электр энергиясы жиі сөндірілетін өндірістік нысандар, елді-мекендер, фермерлік шаруашылықтар, ауыл шаруашылық жерлері, жеке меншік және мемлекеттік сектор, қалалар мен аймақтар ТКШ-лары – бұлардың барлығы да «күн» энергиясына арналған өнімнің ықтимал тұтынушылары.  «Astana Solar» ЖШС  мәліметінше, Оңтүстік Қазақстан, Қарағанды, Қызылорда, Батыс Қазақстан, Ақмола, Жамбыл облыстары және Астана қаласы компанияның тұрақты қолданушылары болып табылады.

«Astana Solar» ЖШС бас директоры Вячеслав Советскийдің айтуынша, тұтынушылар ондай құрал-жабдықты бір рет сатып алса, ол үзіліссіз энергиямен қамсыздандыру көзін табады. Аз қуатты қажет ететін тұтынушылар, яғни селолар мен фермалардың тұрғындарын энергиямен қамтамасыз ету үшін күн энергиясын пайдалану – бұл электр энергиясын алудың ең арзан әрі көпке шыдайтын жолы, себебі күн батареяларының өндіретін қуатына берілетін кепілдік 25 жылды құрайды.

Біздің еліміз мемлекеттің «жасыл экономиканы» дамыту және «Қазақстан Республикасының «жасыл экономикаға» көшуі жөніндегі тұжырымдаманы» іске асыру саясатында көрсетілген инновациялық, экологиялық таза жобаларға бағдар алғаны туралы мәлімдеді.

Осы жылы өткен Үкіметтің кеңейтілген отырысында ҚР Индустрия және жаңа технологиялар Министрі Әсет Исекешев: «Биылғы жылдың екінші жартысында қазақстандық кремнийден жасалған күн энергетикасы өнімдерін шетелге жүз пайыз шығаратын боламыз. Біздің бұл үшін барлық мүмкіншіліктеріміз бар. Заманауи техника да, жер қойнауындағы байлығымыз да»-деген болатын.

Сол себепті болашақта Қазақстан азаматтары күннің кереметтілігін пайдаланып, балама энергия көздерін  толықтай тұтыну деңгейіне жету мүмкіндігі бар.

Бейнефильм: Күн энергетикасы

Шомыт Мухамеджан: Биомасса

Биомасса (гр. bios - өмір және масса) — бір түрдің, түрлер тобының немесе бүтіндей бірлестіктердің (өсімдік, микроағза және жануарлардың) тіршілік ететін мекенінің бірлік бетіне не көлеміне келетін жалпы массасы; аудан немесе көлем (г/м² немесе г/м³) бірлігіне салмағы бойынша өрнектелген тірі ағзалар мөлшері.

Өлшем бірліктері: кг/га, г/м², г/м³, кг/м³, т.б. Өсімдіктердің биомассасы фитомасса, жануарлардың биомассасы зоомасса деп аталады.

Экожүйеде энергияның таралуы мен орташа биомассаның арасындағы байланысты анықтау үшін Дж/м2 өлшемі пайдаланылады. Құрлықтағы гетеротрофты ағзалардің ішінде топырақта тіршілік ететін микроағзалардің биомассасы өте жоғары болады. Атап айтқанда, жауын құртының тіршілік ету ортасына байланысты биомассасы 200 — 1500 кг/га аралығында болады. Сүтқоректілер мен құстардың орташа жылдық биомассасы 1 — 15 кг/га (бірақ бұл көрсеткіш құстардың қыстауы мен қоныс аударуы кезінде жоғары болады).

Биосферадағы тірі организмдердің жалпы биомассасы, әр түрлі есептеулерге қарағанда 1,8х1012 — 2,4х1012 т болуы мүмкін.

Жер биомассасы 2,42 трлн тонна құрады. Адамдар тірі салмақта шамамен 350 млн тонна биомасса береді немесе құрғақ биомасса тұрғысынан шамамен 100 миллион тонна береді – толық жер биомассасымен салыстырғанда елеусіз мөлшер.

Жер биомасса құрамы

Құрлықтық бөліктің организмдері • Жасыл өсімдіктер - 2,4 трлн тонна (99,2%) • Жануарлар мен микроорганизмдер - 20 млрд тонна (0,8%) Мұхиттар организмдері • Жасыл өсімдіктер - 0,2 млрд тонна (6,3%) • Жануарлар мен микроорганизмдер - 3 миллиард тонна (93,7%) Осылайша, Жер биомассасының үлкен бөлігі Жердің ормандарында орналасқан. Жер үстінде өсімдіктер салмағы жаппай басым, ал жануарлар және микроорганизмдер массасы мұхиттарда басым. Алайда, биомасса айналымы мұхиттарда көбірек болып табылады.

Биомасса айналымы

Қолданыстағы биомасса салмағының өсуін қарастыратын болсақ, келесі көрсеткіштер алынады: • Ормандардың ағаш өсімдіктері - 1,8% • Шалғындар, дала, егістік жер өсімдіктері - 67% • Көлдер мен өзендер өсімдіктерінің кешені - 1400% • Теңіз фитопланктоны - 1500% Микроскопиялық фитопланктон жасушаларының қарқынды бөлінуі, олардың тез өсуі және өмірлерінің қысқа болуы, орта есеппен, 1-3 күн өтетін мұхит фитомассасының жылдам айналымына жағымды ықпал етеді, ал өсімдіктердің толық жаңартылуы 50 жыл немесе одан да көп уақытта жүзеге асырылады. Сондықтан да мұхит фитомассасының аз мөлшеріне қарамастан, оның жылдық жалпы өндірілген өнім мөлшері жер үстінің өнімімен салыстырмалы. Мұхит өсімдіктерінің аз мөлшері олардың бірнеше күн ішінде жануарлар мен микроорганизмдермен желіну, сонымен қатар бірнеше күн ішінде қалпына келу фактісімен байланысты. Фотосинтез арқылы биосферада жыл сайын құрғақ органикалық заттардың шамамен 150 млрд тоннасы өндіріледі. Биосфераның құрлықтық бөлігінде ең өнімді болып тропикалық және субтропикалық ормандар саналада, ал мұхит бөлігінде - көлдетелер (теңізге қарай кеңейетін көлтабандары) және рифтер, сондай-ақ апвеллинга – терең сулардың өрлеу аймағы. Ашық мұхитқа, шөлге және тундраға төмен өсімдіктер өнімділігі тән.

Биомассаның энергетика саласындағы қолдануы

Биомасса жанғыш тақтатастар, уран, көмір, мұнай және табиғи газдан кейін қазіргі уақытта қол жетімді энергия көздерінің алтыншы қоры. Шамамен жердің толық биологиялық салмағы 2,4•1012 тонна мөлшерімен бағаланады. Биомасса тікелей күн, жел, су және геотермалды энергияларынан кейін өнімділігі бойынша бесінші жаңартылатын энергия көзі, Жыл сайын жер бетінде шамамен 170 млрд тонна бастауыш биомасса өндіріледі және шамамен сол мөлшер жойылады. Биомасса әлемдік экономикада пайдалануы бойынша ең ірі жаңартылатын ресурс (бір жылда 500 млн тоннадан астам) Биомасса жылу, электркуаты, биотын, биогаз (метан, сутегі) өндіру үшін пайдаланылады. Биомасса отынының басым бөлігі (80%), ең алдымен ағаш, дамып жатқан елдерде үй жылыту және тамақ дайындау үшін пайдаланылады.

Мысалдары

2002 жылы АҚШ-тың электрэнергетикасында биомассада жұмыс істеп, 9733 МВт қуат шығаратын зауыттар орнатылды. Соның ішінде 5886 МВт ауыл және орман шаруашылығының қалдықтарында, 3308 МВт қатты тұрмыстық қалдықтарда, 539 МВт басқа энергия көздерінде жұмыс істеді. 2003 жылы, жалпы АҚШ-тың энергиясының 4%-ы биомассадан өндірілген. 2004 жылы, дүние жүзі бойынша жалпы қуаты 35,000 МВт электр стансалары биомассадан электр қуатын өндірді. Қазіргі уақытта, Еуропа елдерінде биомасса өндіру үшін энергетикалық ормандарды өсіру бойынша эксперименттер өткізіліп жатыр. Ірі екпелерде тез өсетін ағаштар өсіріледі: терек, акация, эвкалипт және т.б. ағаштар. Өсімдіктердің шамамен 20 түрі сыналған. Екпелер біріктірілген бола алады, ағаш жолдарының арасында басқа да дақылдарды өсіруге болады, мысалы, теректі арпамен ұштастыруға болады. Энергетикалық орманның айналу мерзімі - 6-7 жыл. Пиролиз әдісі арқылы биомассадан сұйық биоотын, метан, сутегі өндіріледі. Түрлі материалдарды пайдалануға болады: ағаш қалдықтары, сабан, жүгері қауыздан, және т.б. Бидай сабанынан 58%-ға дейін биоотын, 18%-ға дейін көмір және 24%-ға дейін газ шығады. Ағаш өндіруші және ауыл шаруашылығы салаларының қалдықтарынан жасалған қатты отын – отын пеллетерін қолдану кеңінен таралған.

Сұйық биоотын

Өсімдік бөлетін майдың этерификациясын пайдалана отырып майлы дақылдардан түрлі дизель отынын (биодизель) шығарылады. Майлы балдырлардың жоғары өнімді плантацияларын өсіру бойынша зерттеулер өткізіліп жатыр. Қантты және крахмалды өнімдердің (дәнді дақылдар, картоп, қант қызылшасы) ферментациялау арқылы және целлюлоза қамтитын өсімдік шикізат пайдалану жағдайында (ағаш, сабан, өсімдік қалдықтары) алдын ала гидролиз жасау арқылы этанол (биоэтанол) дайындалады. Этил спирті таза түрінде және бензин қоспасында мотор отыны ретінде пайдаланылады, этил-трет-бутил эфирді - бензин қозғалтқыштарына арналған сапалы отын түрі, метил-трет-бутил эфирге қарағанда ішінара биоотын - өндіру үшін пайдаланылады.

Биомасса газдандыру

1 килограмм биомассадан шамамен 2,5 нм³ генераторлық газ алуға болады, оның негізгі жанғыш компоненттері көміртек тотығы (СО) және сутегі (H2) болып табылады. Газдандыру процесін жүргізу әдісі мен шикізатқа байланысты төмен калориялық (қатты балластырылған) немесе орташа калориялық генераторлық газ алуға болады. Метанды ферменттеу арқылы мал көңінен биогаз алынады. Биогаз 55-75%-ға метаннан және 25-45%-ға СО2-ден тұрады. Мал көңінің бір тоннасынан (құрғақ салмағы) 250-350 текше метр биогаз шығады. Биогаз өндіретін қолданыстағы зауыттардың саны бойынша әлемдік көшбасшы - Қытай. Лэндфилл-газ - биогаз сорттарының бірі. Ол коммуналдық қалдықтардың полигонында пайда болады. АҚШ-та 2002 жылы 350 лэндфилл-газ өндіретін зауытты пайдалануда болды, осындай зауыттар саны Еуропада – 750, әлемдегі жалпы саны - 1152, өндірілетін энергияның жалпы сомасы - 3929 МВт, қалдықтарды өңдеу көлемі - 4,548 млрд тонна.

Бейнефильм: Биомасса энергетикасы

Мурат Ерғали: Геотермалдық энегетика

Геотермалдық энергетика – жер қойнауы астындағы энергия есебінен электр энергиясын және жылу энергиясын өндіру.

Геотермалдық энергетиканың басымдылығы қоршаған орта үшін оның толық қауіпсіздігі болып табылады. Жоғары температуралы геотермалдық көздерден 1 кВт электр энергиясын өндіру кезінде бөлінетін СО2 саны 13-тен 380 г-ға дейін құрайды (мысалы, көмір үшін ол1 кВт сағ. 1042 г. тең).

Алайда, Жер жылуы тым «шашыраңқы», және де әлемнің көптеген аудандарында адам энергияның шамалы ғана бөлігін пайдамен қолдана алады. Соның ішінде пайдалану үшін жарамды геотермалдық ресурстар жер қабаты қалыңдығының жоғарғы 10 километрінің шамамен 1% жалпы жылусыйымдылығын құрайды немесе 137 трлн. ш.о.т.

Мұндай стансаны салу өте қымбат, бірақ пайдалану шығыстары өте төмен, бұл қолайлы объектілерге арзан энергияны алу мүмкіндігін береді. Бұл энергия жер қыртысындағы жылуды іске жаратады.

Геотермалдық энергияны өндіру кезінде электр стансаларының үш түрі қолданылады: құрғақ буды, булауды және бинарлық буды іске жарататын.

Құрғақ будағы күшті агрегаттар жер қыртысының жарылған жерлерінен буды іске жаратады және генераторды айналдыратын турбиналарды тікелей іске қосу үшін пайдаланылады;

Булау негізіндегі электр стансалары 200°С температурада жердегі ыстық суды іске жаратады, оған үстіне көтерілгенде қайнауға мүмкіндік береді, сонан кейін булы/су сепараторларда бу фазасын турбиналар арқылы өткізеді;

Бинарлық будағы стансаларда ыстық су жылу алмастырғыштар арқылы өтеді, турбинаны айналдыратын органикалық сұйықтықты қайнауға келтіреді. Бу конденсаты және қалған геотермалдық сұйықтық стансаның барлық үш түрінде шығарда одан әрі температураны жинау үшін ыстық жер қойнауына қайтадан қайтады.

Жылу сорғылары – ыстық сумен қамтамасыз ету және жылыту үшін жеке меншік коттедждерден, көппәтерлі тұрғын үйлерден, әлеуеті төмен көздің жылуын пайдалану есебінен, одан да жоғары температуралы жылу тасығышқа оны тасымалдау арқылы жылу алуға мүмкіндік беретін тиімді және экологиялық таза жылу жүйелер болып табылады.

Шымкент қаласының маңында, Жамбыл, Қызылорда, тереңдігі 1200-2100 м, температура 45-80 ° С, жалпы минералдау 1 г/л.

Шу өзенінің алқабы және Қызылқұм шөлінің солтүстігі; геотермалдық градиент 35 °/ км, температура 80-90 ° С, жалпы минералдау 1,5 г/л.

Іле өзенінің алқабы(Панфилов егісі); борлық сусорғы көкжиегі –тереңдігі 2000-3500 м, температура 90-115 °C, жалпы минералдау 1,5 г/л, жұмсау 20-90 л/с; аса терең (4500 м) сусорғы көкжиегі температурасы 170 ° C. араласуымен анықталды.

Алматы қаласының төңірегі; тереңдігі 2500-3500 м, температура 80-120 ° C.

Талдықорған облысы; ыстық (90°С) судың елеулі ресурстары табылды.

Үстірт платосы (Каспий теңізінің жағалауы жанында); мұнай скважиналарының деректері ыстық судың (> 120°C) елеулі ресурстарын көрсетеді (> 120 ° C)

Қазақстанда геотермалдық энергетиканың әлеуеті
Қазақстан орта және төмен температурадағы геотермалдық судың елеулі ресурстарына ие. Қапланбек (Шымкент қаласынан жақын арада) геотермалдық кенішінің су температурасы 80°С, тұрғын-үйлерді жылумен жабдықтау үшін пайдаланылады. Алматы қаласының жанында температурасы 80-120°С геотермалдық көз бар, ол қыста жылыжайды жылытуға және жазда ауабаптағыш ретінде пайдаланылады. 2007 жылдағы жағдайға қарағанда, Қазақстан геотермалдық ресурстарды электр энергиясын өндіру үшін пайдаланбайды.

Геотермалдық ресурстарды бағалау мұнай мен газды барлау және өндіру үшін бұрғыланған көптеген скважиналар негізінде жүргізілді. Болашағы зор геотермалдық резервуарлар Қазақстанның оңтүстігі мен оңтүстік-батысында борлық түзілулерден пайда болды.

Жұмыс принципі

Кез келген жылу сорғысы үш негізгі агрегаттан: жылу алмастырғыштан (буландырғыш), компрессордан (қысымды көтеретін) және конденсатордан тұрады. Бұл агрегаттар бір-бірімен тұйықталған құбырмен байланысқан. Құбыр жүйесінде хладагент циркуляцияға түседі, ол циклдің бір бөлігінде сұйықтық, басқасында –газ. Әр жылу сорғысында жылу көзі болуы қажет, оның температурасының төмендігі соншалық (0-25°С), оны тікелей пайдалану мүмкін емес. Жылу көзі ретінде таулы-тас түрі, жер (грунт) немесе су болуы мүмкін. Жылу сорғысының жұмыс істеу принципі келесідей. Салқындалған жылу тасығыш жерге немесе көлдің түбінде төселген құбырдан өткенде бірнеше градусқа қызады. Сонан кейін жылу сорғысының ішінде жылу тасығыш, жылу алмастырғыш (буландырғыш) арқылы қоршаған ортадан жиналған жылуды хладагентпен толтырылған жылу сорғысының ішкі контурына береді. Хладагентте қайнаудың өте төмен температурасы бар. Буландырғыш арқылы өтіп, ол сұйықтық күйінен газ тәріздес күйге түседі. Бұл төмен қысымда және -5°С температурасында болады. Буландырғыштан газ тәріздес хладагент компрессорға түседі, сол жерде жоғары қысым мен жоғары температура күйіне дейін сығылады. Одан кейін ыстық газ екінші жылу алмастырғышқа, конденсаторға түседі. Конденсаторда үйді жылыту жүйесінің кері құбырынан ыстық газ бен жылу тасығыш арасында жылу алмасу болады. Хладагент өз жылуын жылыту жүйесіне береді, салқындайды да, қайтадан сұйықтық күйіне ауысады, ал жылыту жүйесінің қызған жылу тасығышы жылыту құралдарына түседі. Конденсатор арқылы өткеннен кейін сұйық хладагент әлі суыған болуы мүмкін, ал жылыту жүйесінің тікелей құбырының су температурасы қосымша орнатылған сабкулер (сабкулер–қосымша энергияны алу құрылғысы) арқылы көтеріледі. Хладагенттің арнайы редукциялық клапан арқылы өтуі кезінде оның (хладагенттің) қысымы төмендейді, ол қайтадан буландырғышқа түседі, содан кейін жүйенің сыртқы контурына барады. Осылайша цикл қайталанып отырады.

Жылудың балама көздері

Жылу сорғылары энергияның жылу көздері ретінде жер учаскесінің грунтын пайдалануына болады. Жылу тасығыш циркуляцияға түсетін құбырды тереңдігі 80 см.-ден 1.30 см.-ге дейінгі жерге көмеді, бұл аймақ климатының және топырақтың тоңдану тереңдігіне байланысты (көршілес құбырлар арасындағы ең аз қашықтық –0,8–1 м. болуы тиіс). Ешқандай топырақтың арнайы әзірлеуі талап етілмейді. Грунтқа кейбір талаптар ғана бар. Сөйтіп, ылғалды грунты бар, мінсіз түрі – жер асты сулары жақын келген учаскені пайдалану дұрыс. Алайда жүйені орнату үшін құрғақ грунт кедергі болмайды, тек қана контур ұзындығын (құбырдың) ұлғайту керек. Құбырдың 1 метріне келетін жылу қуатының шамалы мәндері 20-30 Вт. Сонымен, өнімділігі 10 кВт жылу сорғысын орнату үшін ұзындығы 350-450 метр жер контуры қажет. Оны төсеу үшін аумағы шамамен 400 шаршы м. жер учаскесі қолайлы. Ал бау-бақша өсімдіктеріне келсек, дұрыс есептегенде, контурдың жасыл желектерге ешқандай әсер жоқ. Сондай-ақ, жылыту үшін жартас түрлерінің жылуын пайдалану мүмкіндігі бар. Жартаста тереңдігі 60-200 м. (тереңдігі үйдің жылудағы қажеттілігіне және жылу сорғысының көлеміне байланысты) және диаметрі 10-15 см. жылу скважинасы бұрғыланады. Бұрғы скважинасына «U» әрпінің қалыпы бар құбыр орнатылады. Бұл жылу сорғысының жұмыс істеу принципі жылу грунтын пайданудағымен бірдей. Жер асты суларын да, грунта бұрғыланған скважиналар арқылы жылу көзі ретінде пайдалануға болады. Жақын арадағы су айдындары немесе өзендер мінсіз нұсқа болып табылады. Мұндай әдістің басымдығы – қысқа сыртқы контурда, қоршаған ортаның «жоғары» температурасында (су айдынында қыста температура жайлы және +4С-тан төмен сирек түседі), жылу сорғысымен энергияны түрлендірудің жоғары коэффицентінде. 1 метр құбырға келетін жылу қуатының шамалы мәні – 30 Вт. Сонымен, өнімділігі 10 кВт жылу сорғысын орнату үшін көлге ұзындығы 300 м. контур төсеу қажет. Құбыр бетіне қалқып шықпауы үшін «шлангтың» бір погондық метріне шамамен 5 кг. жүкті іледі. Назар аударыңыз, құбыр неғұрлым терең салынған болса, оны зақымдау тәуекелі аз. Тәжірибе көрсеткендей, жылу сорғысы жылыту мен ыстық сумен қамтамасыз етудегі жалпы жылдық энергия қажеттілігін 70-90% (жылу көзіне байланысты) жабуы тиіс. Қыста төмен температурада жылу сорғысы жинақталған пиктік доводчик немесе қолда бар қазандық жабдықтарымен бірге қолданылады. Жылу сорғысының және де жылу көзінің қуаты көптеген факторлармен байланысты: үйдің энергетикалық қажеттілігімен, оның оқшаулануымен, салынған жылымен, орнатылған жылыту жүйесімен және т.б. Тәжірибе көрсеткендей, жылу сорғысы қоршаған ортаны зиянды қоқыстармен ластамай және табиғи ресурстарды шамадан тыс тұтынбай, жылыту үрдісін жүзеге асыруға мүмкіндік береді, сонымен қатар ақшалай шығындардың азаюы да байқалады.

Бейнефильм: Әлемдік геотермалдық энергетика

Қорытынды: Еліміз қайта қалпына келетін энергия көздерін дамытуды заңдық тұрғыдан мықтап бекітіп алған. Нақты жұмыстар атқарылуда. Оның үстіне, баламалы энергетиканы іске асыру үшін өзге елдердегідей шиеленіскен түйіндер жоқ бізде. Әлемдік монополистер «жүйеге қосылуға рұқсат бере ме, қуатымызды өткізе ме, жоқ па» деп бас қатырып жатпаймыз. Демек, баламалы энергетиканы қолдану ел экономикасын жаңғыртудың маңызды факторына айналатын күн де алыс емес деген сөз. Колледжіміздің «Электрмен қамтамасыз ету (сала бойынша)» мамндығының арнайы пәндер оқытушысы Рахымжанов М.Ж. қайта қалпына келетін энергетика бойынша өз пікірін бейнесұраққа көңіл аударайық.

Президент өз сөзінде бүгінде Германияда тұтынылатын энергияның 22 пайызы қайта қалпына келтірілетін энергия көздері арқылы өндірілетінін ескеріп өтті.

 «Ал бізде бұндай көрсеткіштер нөл! Осы тектес қадамдар жалпы экономикалық құрылымның парадигмасын өзгертеді. Біз күн батареясы, стансалары жайында айтып жүрміз. Әзірге, бұл сөз жүзінде ғана. Бірде бір қауқарлы станса Қазақстанда жоқ»,-деді Елбасы.

 Бұл тұрғыда Президент Үкімет, министрліктер, әкімдер тиісті деңгейде бұл жұмысқа кіріспей отырғандығын ескертті. «Ал осы жұмыстарды атқаруға тиістіміз. Бізге көмірмен жанатын жылу электр стансаларымен жұмыс істемеуге, ен далаға осынша көмір қышқыл және күкіртті газдарды шығармауға (әлемдік қоғамдастық) міндеттейтін болады. Қазірден бастап осы жайында ойлау керек»,-деп түйіндеді Мемлекет басшысы.

Конференцияны Елбасы сөзімен аяқтағым келіп отыр:

«Бүкіл өмір бойы оқу ендігі жерде балама емес, асқан қажеттілік" дейді Гарвард университетінің нақылдары­ның бірі.

Соған байланысты, сендер алатын сапалы білім бар болғаны жолашар интеллектуалдық капитал болып табылады.

Сендерге өзді-өздеріңмен үздіксіз жұмыс істеп, өз білімдеріңді, кәсіби құзырлылықтарыңды арттыру қажет.

Неміс философы Зиммельдің айтуынша, «білімді адам – ол өзі білмей­тінді қайдан табуға болатынын бі­летін адам».

Мен сендерді Интернет алмастыра алмайтын белсенді түрде жан-жақты дамуға, спортпен, өнермен айналысуға, шет тілдерді үйренуге, отандық және әлемдік әдебиеттің терең мұраларын танып-білуге шақырамын.

Сендердің бәрің лайықты өмірдің, әл-ауқаттың, жаңа өмір сапасына қол жеткізудің тек еңбек арқылы ғана келетінін есте сақтауларың керек».