Болашақтың энергиясы

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Маңғыстау облысы

Тақырыбы: «Болашақтың энергиясы»

Бағыты: Ғылыми –техникалық прогресс экономикалық өсудің негізгі буыны

Секция: физика

Авторы: Мұнайлы ауданы №11жалпы білім беру орта

Жетекшісі: физика пәнінің мұғалімі: Багтыбаева Ж. Р.

2018 жыл

Абстракт

Зерттеу мақсаты: Көмірсутек отындардан бас тартып, жаңарып тұратын энергия көздерін пайдаланатын арнайы құрылғылар көмегімен (күн панелі, жел электр қондырғысы – ЖЭҚ, ГЭС) табиғи, экологиялық тұрғыдан таза электр энергиясын алу. Мысалы, жел энергиясын жылу мен электр энергиясына айналдыру әртүрлі конструкциялы жел электр қондырғыларының (Савониус, Дарье, Ромашка – Түймедақ, пропеллерлік турбиналар) көмегі арқылы жүзеге асады.

Зерттеу мәселесі: Қалпына келтірілетін қуат көздерін және энергияның басқа да баламалы түрлерін пайдалануға ынталандыру.

• Көпшіліктің экологиялық таза энергияға қолжетімділігі.

• Энергия мен материяның, тіршілік пен адамның бөлінбеушілігі.

• Қоршаған ортаның ластануы және денсаулыққа қауіп-қатері.

• Қазбалы жанармайды пайдалану және көмірқышқыл газының шығарылуын азайту.

Тақырыптың өзектілігі: Зерттеу жұмысында энергияның адам өміріндегі маңыздылығын зерттей білу. Дәстүрлі энергияны үнемдеп пайдалану үшін баламалы энергия түрлерін қолданысқа енгізу.

Зерттеу тапсырмалары:

-Баламалы энергия ұғымымен танысу

-Баламалы энергияны күнделікті өмірде қолдану

Зерттеу кезеңдері: Мен өзімнің ғылыми жұмысымды 4 кезеңге бөлдім.

І кезең: тақырыпты таңдау.

ІІ кезең: тақырыпқа байланысты тарихи, математикалық шығармаларды жинап оны топтау.

ІІІ кезең: табылған ақпаратты талдау және өңдеу.

ІV кезең: жұмысты жазып, қорғау.

Зерттеу құралдары: физикалық кітаптар, бұқаралық ақпарат, интернет желісі.

Зерттеу әдісі: дидуктивті, индуктивті, жобалау әдісі.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе......................................................................................... 3

1. ТАРАУ. ЭНЕРГИЯНЫҢ АДАМ ӨМІРІНДЕГІ МАҢЫЗЫ..........................................................................................6

1.1 Болашақтың сарқылмас энергия көздері ...................................6

1.2 Жел энергиясы...............................................................................8

1.3 Биогаз және су энергиялары.........................................................10

2. ТАРАУ. КҮН ЭНЕРГИЯСЫ…................................................................14

2.1 Күн энергия қорлары, қондырғылары...........................................14

2.2 Күн энергиясының Қазақстандағы дамуы...................................16

Ұсыныс....................................................................................................17

Қорытынды.............................................................................................18

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі........................................................19

Кіріспе

Елбасы Нұрсұлтан Назарбаевтың Қазақстан халқына Жолдауынан бүгінде әлем Төртінші өнеркәсіптік революция дәуіріне, технологиялық, экономикалық және әлеуметтік салалардағы терең және қарқынды өзгерістер кезеңіне қадам басып келеді. Жаңа технологиялық қалып біздің қалай жұмыс істейтінімізді, азаматтық құқықтарымызды қалай іске асыратынымызды, балаларымызды қалай тәрбиелейтінімізді түбегейлі өзгертуде. Біз жаһандық өзгерістер мен сын-қатерлерге дайын болу қажеттігін ескеріп, «Қазақстан-2050» даму стратегиясын қабылдадық. Қазақстан таза әрі жасыл энергия көздерінің жаңа тәсілдеріне негізделуі тиіс. Елбасы «технологиялық жаңалықтар әлемдік нарықтардың құрылымы мен қажеттіліктерін түбегейлі өзгертеді. Таза әрі жасыл энергия көздерінің негізінде, газдарды өңдеуден, биоотын өндірісінен энергия алудың жаңа тәсілдері табылды. Біз осы үдерістердің қатысушысы болуымыз керек», — деп түйді.

ІV индустриялық революция «жасыл экономикадан» басталады! Соңғы жылдары әлемде «энергетикалық қауіпсіздік» термині пайда болды. ХХІ ғасырда энергетикалық қауіпсіздік мәселесі бірінші орынға шығып отыр: біріншіден, дәстүрлі қуат қорлары сарқылып барады, екіншіден энергияны тұтыну көлемі артып отыр. Жалпы, электр қуаты қорларының сарқылуы, баламалы энергетика көздерін табу мәселелері жаһандық деңгейде де түрлі ұйымдар шеңберінде қарастырылып келеді. Егер болашақта электр қуатын тұтыну мен оны өндіру арасындағы тепе-теңдік тым алшақтап кетсе, энергоресурстар үшін әлем елдері арасында талас-тартыс та туындауы мүмкін екендігін сарапшылар жоққа шығармайды. Сондықтан аталған саладағы түрлі сын-қатерлерді болдырмау бағытында адамзат қауымы бірлесіп күресуі тиіс.

1. ТАРАУ. ЭНЕРГИЯНЫҢ АДАМ ӨМІРІНДЕГІ МАҢЫЗЫ

1.1. Болашақтың сарқылмас энергия көздері

Энергия дегеніміз – дененің жұмыс істеу қабілетін нақты көрсететін физикалық шаманы айтамыз. Энергияның сақталу заңынан – энергия жоғалмайды, жоқтан пайда болмайды ол тек бір түрден екінші түрге ауысады. Осы ережеде айтынғанындай энергиясыз өмір сүру мүмкін емес яғни ол жойылмауы керек. Біз қазір қолданып жүрген энергия түрлері күндердің бірінде бітеді олар біткесін адамзаттың өмір сүруі өте қиындайтынын білеміз. Сол дәстүрлі энергия көздерінің орнын алмастыратын баламалы яғни сарқылмайтын энергия көздерін пайданалуымыз оны әрі қарай дамытуымыз, күнделікті тұрмыста қолдануымыз қажет. Егер электр энергиясы болмаса, үйіңіздегі теледидар, тоңазытқыш, телефоныңыз істен шығады, киім үтіктей алмайсыз, компьютер қоса алмайсыз. Әлем де үлкен үй секілді: энергиясыз зауыттар мен ірі кәсіпорындар жұмыс істеуін тоқтатады, ал олар болмаса, азық-түлік өндіріліп, киім-кешек шығарылмайды, жұмыссыздық белең алады, адамдар кедейшілікке ұшырайды. Былайша айтқанда, электр энергиясы — тұтас әлем экономикасының бүлкілдеп соғып тұрған «жүрегі».

Біздің өмір сүруіміз үшін электр энергиясының алар орны ерекше. Күн сайын оған деген сұраныстың артуынан, тұтынушыларды электр энергиясымен толық қамтамасыз ету әлем елдерінің басты мәселесіне айналды. Біздің болашағымыз өзіміздің қолымызда. Сондықтан еліміз, бүкіл әлем энергия өндірудің жаңа әдісі мен үнемдеу жолын іздестіріп жатқанын баршамызға мәлім. Энергияның ең басты бір түрі — жылу электр станциясы, электр энергияның екінші көзі – су, үшіншісі – атом, төртінші көзі – күн және жел. Дүние жүзінде көптеген энергия түрлері бар. Жоғарыда аталып кеткендей, оларға — күн, жел, су және күн т.б жатады. Қазіргі таңда біз энергияны үнемдеу жолдарын қарастырудамыз. Себебі энергия көздері мәңгілік емес. Мысалы, неше түрлі көптеген күннің энергиясы арқылы, жел, су энергиялары арқылы жұмыс істейтін механизмдер бар. Күннің энергиясы арқылы жұмыс істейтін батареялар бар, сосын бензинмен емес, күннің энергиясы арқылы жүретін көліктер бар. Жалпы қорыта айтқанда біздің өміріміз үшін энергияның атқаратын рөлі зор. Қазақстанда «жасыл» энергетика саласы кенжелеп қалғанымен, ел билігі Астанада өткен «Экспо – 2017» халықаралық көрмесін «Болашақ энергиясы» деп атауы бекер емес.

Сонымен қатар ұйымдастырушылардың мәлімдеуінше, көрме әлем жұртшылығын қайта қалпына келетін қуат көздерін және энергияның басқа да баламалы түрлерін пайдалануға ынталандыруды көздейді. ХХІ ғасырда әлемнің табиғи ресурстарға деген мұқтаждығы жалғасуда. Олар болашақта жаһандық экономиканы және еліміздің экономикасын дамыту барысында ерекше маңызға ие болады. Бірақ шикізат индустрияларын ұйымдастыру ісін, табиғи ресурстарды басқаруға қатысты ұстанымдарды сыни тұрғыдан қайта пысықтау керек. Кешенді ақпараттық-технологиялық платформаларды белсенді түрде енгізу қажет. Кәсіпорындардың энергия тиімділігі мен энергия үнемдеуге, сондай-ақ энергия өндірушілердің өз жұмыстарының экологиялық тазалығы мен тиімділігіне қойылатын талаптарды арттыру керек. Астанада өткен ЭКСПО-2017 көрмесі баламалы, «таза» энергия саласындағы дамудың қаншалықты қарқынды екенін көрсетті. Бүгінде әлем бойынша өндірілетін электр энергиясының төрттен бірі баламалы энергия көздеріне тиесілі. Болжам бойынша, 2050 жылға қарай бұл көрсеткіш 80 процентке жетеді.

Біз 2030 жылға қарай Қазақстандағы баламалы энергия үлесін 30 процентке жеткізу міндетін қойдық. Қазір бізде жалпы қуаттылығы 336 МВт болатын жаңартылатын энергия көздерінің 55 нысаны жұмыс істейді. Соларда 2017 жылы 1,1 миллиард киловатт-сағат «жасыл» энергия өндірілді.

ЭКСПО-2017 көрмесінің «Болашақтың энергиясы» тақырыбы ең үздік әлемдік энергия сақтау технологиясын, күн, жел, теңіз, мұхит және термалды су тәрізді бүгінде бар баламалы энергия көздерін пайдалануда жаңа әзірлемелер мен технологияны пайдалануға мүмкіндік берді. Астана осы саладағы ең үздік әлемдік әзірлемелер мен трендтер көрсету үшін тиімді алаңға айналуы керек. Көрме сондай-ақ елдің өндірістік қуаты мен ғылыми базасын технологиялық жаңғырту және экономиканы жүйелі әр тараптандыру үшін қуатты серпін берді. Мұндай ауқымды іс-шараны өткізу шағын және орта бизнестің дамуына елеулі серпін береді. Көрме елорданың көрмелер объектілері құрылысы мен инфрақұрылымына едәуір жеке меншік инвестицияны тартуға мүмкіндік туғызды. Көрмесі бүкіл әлемде 1851 ж бастап өтілуде және әлемде үлкен шара болып саланады Олимпиада ойындарынан, әлемдік футбол Кубогі ойынан кейін үшінші орында тұр.1930 жылы бүкіл әлемде 300 млрд кВт-сағат энергия өндірілсе, ал қазір 60 000 млрд кВт-сағат энергия өндірілуде. Бұл өте үлкен көрсеткіш! Адамның энергетикалық сұранысы күннен-күнге өсуде. Бүгін біздің пайдаланып отырған энергия көздері — жер асты пайда қазба қорлары — мұнай, көмір, табиғи газ барлық энергоқорлардың 90% құрайды. Американдық зерттеушілердің айтуынша жер бетіндегі мұнай 2025 жылға дейін жетеді. Қашан болса да, ол бітеді және әрі қарай не болады? Бұрыннан пайдаланып келе жатқан көмір, мұнай, табиғи газ сынды энергия көздерінің сарқылуы немесе қорының азаюы, қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерінің күн санап артуы адамдарды бей-жәй қалдырмады. Бүкіл әлем Энергия тапшылығынан құтылып, қоршаған ортаны ластамайтын альтернативті энергия көздеріне қол жеткізуге кірісіп кетті.

Бүгінгі таңда әлемнің ғалымдары энергияның жаңа көзін жыл өткен сайын іздестіріп келуде.

Қазақстанның географиялық қоныстану аймағы жел, күн және су энергиясын молынан пайдалануға мүмкіндік береді. Қуат жетіспеушілігі мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады. Қазақстанда электр қуатының бір пайызға да жетпейтін көлемі табиғи қуат көздерінен өндіріледі. Ал дамыған елдерде әр бесінші киловатт-сағатты жасыл энергетика береді.

Энергия көздерін екіге бөліп қарастырсақ:

1. Дәстүрлі энергия көздері: қоршаған ортаға зиянды және қоры шектеулі: ерте ме, кеш пе, ол бітеді.

Ғалымдардың пайымдауынша мұнай және газ қоры-80, көмірсутекті шикізат қоры-100 жылға жетерлік деп пайымдауда.

Органикалық отындар қоры бітпеген күннің өзінде, олардан энергия алу технологиялары жаңартылмаса, онда жылулық ластану, қатты және сұйық калдықтардың бөлінуінен, қышқыл жаңбырлардың әсерінен ғаламдық экологиялық дағдарыс туады. Технологиялық жаңару энергияның қымбаттауына әкеп соғады.

Электр энергиясын пайдалану:

1. Сонымен қатар, электр энергияны өндіріс кәсіпорындары, электрлендірілген тасымалдау көлігі, ауыл шаруашылығы, үй-жай шаруашылығы мен тұрмыстық тұтынушылар, электр станциялардың өзіндік мұқтаждары пайдаланады.

2. Қалалардың, ауылдардың және өндірістердің электр энергияны тәулігіне, айына және жылына пайдаланулары бір қалыпты емес. Оның себебі, кәсіпорындары бар, екі және үш кезекпен жүктеменің әр түрлі деңгейімен жұмыс істейді.

2. Сарқылмайтын знергия көздері: қоршаған ортаға қауіпсіз, шектеусіз, экологиялық таза және оны алу жолдары қиын емес.

Қазақстанның географиялық қоныстану аймағы жел, күн және су энергиясын молынан пайдалануға мүмкіндік береді. Қуат жетіспеушілігі мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады. Қазіргі кезде XXI ғасырға қадам басқан адамзат жаңа дәуірде өмір сүру үшін нені басты негіз болатындығына зер сала бастады. Соның ішінде қуат көзі адам өмірінің құрамдас бөлігі болып табылатындығы сөзсіз. Ол әр түрлі материалдар туындатуға мүмкіндік береді, жаңа технологиялар жасауда басты фактор болып табылады. Қарапайым тілмен айтқанда әр түрлі қуаттарсыз адамзаттың толыққанды өмір сүруіне қабілеті жетпейді. Адамзат алғашқы от алаудан атом электр станциясына дейінгі жолдан өтті, көмір, мұнай және газ сиақты негізгі дәстүрлі энергия қуаттарын өндіруді, өзен қуатын пайдалануды үйренді, «бейбіт атомды» меңгерді. Дегенмен, кейінгі кездегі жаңа дәстүрлі емес баламалы қуаттар түрлерін пайдалану мәселесі жиі талқыға түсе бастады.

Мамандардың бағалауы бойынша көмірдің әлемдік қоры 15-тен 30 трлн. тоннаны, мұнай – 300 млрд. тоннаны, газ – 220 трлн. текше метрді құрайды. Көмірдің барланған қосалқы қоры 1685 млрд. тоннаны, мұнай – 137 млрд. тоннаны, газ – 142 трлн. текше метрді құрайды. Осындай ауқымды деректерге қарамастан, кейінгі жылдары теңіздердің қайран аймақтарында мұнай мен газдың орасан зор қорлары табылып отырғандығына қарамастан баламалы қуат көздерін игеру беталысы байқалады.

1.2. Жел энергиясы

Қазақстанда жасалған «жел картасы» көрсетіп отырғандай, елімізде жел энергиясын пайдаланудың мүмкіншілігі орасан зор. Жел байлығы жағынан әсіресе Астанаға таяу Ерейментау аймағы бірінші орында тұр. Желмаясымен желе жортып, осы аймаққа жеткенде Асанқайғы бабамыз: «Ерейменнің құты жерінде емес, желінде» деген екен. Бұл өңірде де, басқа өңірлерде де салына бастаған жел электр стансылары ел игілігіне қызмет ететін болады. Сондай жұмыстарға қуаты 1500 кВт болатын ең алғашқы ЖЭС Жамбыл облысының Қордай асуында 2011 жылы салынды. Қордай ЖЭС – інде 2014 жылы 9 жел генераторы қосылып, оның жалпы қуаты 9МВт-қа жеткізілді. Оның үстіне қуаты 41МВт болатын 2-Қордай ЖЭС-і де салынып, ток беруге дайын тұр. Сонымен қоса 2013 жылы қуаты 45МВт болатын Ерейментау ЖЭС-нің алғашқы қазығы қағылып жұмыс істей бастады. 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, Желдоңғалағының диаметрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Ал оның диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40 метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді. Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір ұсыныстар.

Желқондырғысын орнату керек деген шешім қабылданды. 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 метеостанцияның 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.

1.3. Биогаз

Биогаз өміріміздегі көптеген проблемаларды шеше алады: экологиялық, энергетикалық, агрохимиялық. Мысалы далаға кететін қалдықтың қоршаған ортаға жағымсыз әсері зор-ақ. Ал биогазды алудың экономикалық бағаланулары бүгінгі күні ақталуда. Биогазды жарықтандыруға, үй жылытуға, тамақ пісіру, транспорт, электрогенератордың роторларын қозғалту мақсатында қолдануға болады. Биогаз алу технологиясы өте қарапайым, оны алудың технологиясы станцияларда аэрацияны қолданудан еш айырмашылығы жоқ. Осындай қарапайым процесс нәтижесінде біз 500 ккал/м3 жылу беруге қабілетті газ аламыз. Биогазды үй радиаторларын жылытуға, дән кептіруге, машиналар мен тракторлардың жану отыны ретінде, стационарлық іштей жану двигательдері үшін, генераторлардың роторларын қозғалтатын энергия көзі ретінде пайдалануға болады. Құрамы жағынан биогаздың табиғи газдан айырмашылығы ( газды баллонды машиналарға қолданатын ) аз. Биогаз айналымының қалдығын жанғыш өнім ретінде пайдалану, сол сияқты оның егін шаруашылығында минералды тыңайтқыштар ретінде тигізетін көмегі көп ақ. Оның құрамында егіннің өсуіне ықпал ете алатын кальций ( Са ), азот ( N), калий (К) бар, біраз минералды микроэлементтер де бар. Осыдан шамамен он-он бес жыл бұрын Еуропада нағыз биогаздық төңкеріліс басталды. Осы жылдары биогаздық қондырғылар Индия, Бангладеш, Пакистан, Таиланд, Жаңа Зеландия мемлекеттердің қолдануына ене бастады. Филиппинде өзінің биогазымен өзін толығымен қанағаттандыратын он жеті мың шошқа комплексі салынды. Бангладештің эксперттерінің айтуынша 3-4 ірі қарадан келетін қалдықтың биогазы орташа үлкенді жанұяның энергетикалық сұранысын толық қанағаттандыра алады. Ауылды жерлерде мұнай, көмір, газ т.б. энергия қорлары жетіспейді. Мысалы, Индияның кейбір аудандарында отбасының әрбір мүшесі өзінің бір апталық энергетикалық сұранысын қанағат- тандыру үшін екі күн бойы отын жинауға тиіс екен. Осындай тапшылықтарға байланысты Индияда жылына 5-6 мың биогаз қондырғылары орнатылады, кейде биогазды дизельді отын ретінде де пайдаланады екен. Биогаздық кондырғының пайдалану бір кездері тек бай және дамыған мемлекеттерде ғана пайдасын тигізеді деген аксиома қалыптасты. Осы заманғы талаптарға сай, экономикалық энергия ресурстарының қоры тапшылықтарына байланысты биогазды пайдалану кез келген мемлекетке және қоғамға пайда берері сөзсіз. Сонау ерте заманнан егін шаруашылығына шексіз қорек саналған бұл қалдықтар бүгін қоршаған ортаға жағымсыз зиянын тигізуде. Биоқалдықтар құнарлы жердің структурасын , эрозиясын бұзуда, жаңбыр суымен шайылып, бұлар жер асты және жер үсті суларына үлкен зардабын тигізеді. Осының әсерінен эпидемиялық аурулар туындайды. Ал сондай-ақ сұйық биоқалдықтың әсері ауаға тарап, әр түрлі жағымсыз иісін беріп, ауаны ластап, жергілікті тұрғын халықтарды уландырады. Осы объектілерден кейін атмосфераға шығарылған улы биогаз ауа қабаттарында химиялық немесе фотохимиялық өзгерістерге ұшырайды. Содан пайда болған химиялық өнімдер суға, жерге түсіп, барлық тірі организмдерге әсер етеді, ғимраттарды бүлдіреді т.б. Оттек жетіспеген жағдайда жануарлар мен адамдар қалыпты тыныс ала алмайды.

Су энергиясы

Су энергиясы– энергетиканың су қорларының қуатын пайдаланумен айналысатын саласы. Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Су энергетика қорлары — өзендер мен сарқырамалардың құлама суынан алуға болатын энергия қоры. Энергияның бұл көзінің артықшылығы — оның қоры сарқылмайды, үнемі қалпына келіп отырады. Бұл энергияның арзан, әрі гигиеналық түрғыдан таза түрі болып табылады. Су энергиясының қоры жөнінен Қытай, АҚШ, Канада дүние жүзіндегі алғашқы орындарды иеленеді.

2. ТАРАУ. КҮН ЭНЕРГИЯСЫ

2.1. Күн энергия қорлары, қондырғылары.

Жаһандану дәуірінде энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия көзі – күн энергиясын қолдану. Күн – энергияның аса қуатты көзі, оның энергиясы электромагниттік толқындар спектрінің барлық бөлігінде – рентген және ультракүлгін сәулелерден бастап радиотолқындарға шейін ұдайы сәуле шығарып, таратып тұрады. Бұл сәулелер Күн жүйесіндегі барлық денелерге күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталардың атмосферасына әсер етеді, жердегі тіршілікке қажетті жарық пен жылу береді. Күннің орташа температурасы 8•106 К-ге жақын, ал Күн бетінде 6000 К-ге тең. Күн әр секунд сайын жүздеген миллион ядролық бомбаның жарылысына тең энергия бөліп шығарады. Күннің ірі болғаны соншалық, оның ішіне біздің Жеріміз сияқты 1 300 000 планета сиып кете алады. Күннің бір килограмм затының бір секундта шығаратын энергиясы, бір қарағанда 2•10-4 Вт/кг – ға тең. Қазіргі мәліметтерге қарағанда Күн 5 млрд жыл шамасында өмір сүрді. Күн затының ішкі энергиясындағы қор әлі миллиардтаған жылдарға жетуге тиіс. Қазіргі кезде Күн энергиясы халық шаруашылығында – гелиотехникалық құрылғылар (жылыжай, саяжай, суқайнатқыш, сужылытқыш, кептіргіш сияқты әр түрлі қондырғылар) өте жиі қолданылады

Біздің заманымызда табиғи таза энергия қоры – Күн энергиясын пайдаланудың негізгі екі бағыты бар: 1) күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету және 2) күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру.

Бұрыннан пайдаланып келе жатқан көмір, мұнай, табиғи газ сынды энергия көздерінің сарқылуы немесе қорының азаюы, қоршаған ортаға тигізетін зиянды әсерінің күн санап артуы адамдарды бей-жәй қалдырмады. Бүкіл әлем Энергия тапшылығынан құтылып, қоршаған ортаны ластамайтын альтернативті энергия көздеріне қол жеткізуге кірісіп кетті. Бүгінгі таңда әлемнің ғалымдары энергияның жаңа көзін жыл өткен сайын іздестіріп келуде. Көгілдір отын және көмірмен жұмыс істейтін стансаларда өндірілетін қуат арзан, бірақ олардың қоры шектеулі. Сондықтан күн батареялары мен жел стансаларының қымбаттығына қарамастан, энергия өндіру бағытында жаңғыртылатын қуат көздерін құру бүгінгі және болашақ үшін өте маңызды.

Қазақстанның географиялық қоныстану аймағы жел, күн және су энергиясын молынан пайдалануға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, қазақ даласында геотермальдық энергия көздері де жетерлік. Дүние жүзінде энергетикалық қуат көздерінің Алматы облысындағы Сарыбұлақ ауылында күн электростанциясы салынып болып, іске кірісіп кетті. Құрылыс БҰҰ-ның қолдауымен жүргізілді. 1 гектар жерді алып жатқан гелиостанция 20 метрлік 6 панельден құралған. Станция сағатына 52 киловатт электр энергиясын өндіріп тұр. Қуат жетіспеушілігі мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады. Электромагниттік толқындар затты ортада да, затсыз ортада да тарай береді, әрі өзімен бірге энергияны да алысқа жеткізе алады. Міне, сондықтан Ғарыш кеңістігінде терең вакуумнан өтіп, 150 млн км алыстағы Күннен тараған сәуленің жылуын сезінеміз. Әр секунд сайын Жер ғаламат мол кДж –ға жуық энергияны Күннен алады. Жердегі табиғи балама энергияның негізгі көзінің тағы бірі - Күн. Ол таусылмайтын энергия қоры. Жердегі барлық тіршілік иелері күннен энергия алады. Күн адамның бір жыл көлемінде жаққан энергиясынан 15000 есе көп энергия береді. Балама энергия көздері жылу электр станциялары сияқты газдар немесе атом электр станциялары сияқты радиактивті қалдықтар шығармайтындықтан, экологиялық таза болып саналады.

Күн энергиясының бірнеше ерекшелігі бар:

Қолданылуы тегін;

Қоршаған ортаны ластамайды;

Сарқылмайды;

Барлығына тиімді.

Ең бастысы үй тұрмысында қолдануға қолайлы.

Энергияны электр тогына түрлендірудің екі түрі бар:

Электргенераторлар - механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді;

Фотоэлементтер - Күн энергиясын электр энергиясына түрлендіреді; Қазіргі таңда мемлекетіміз ауыл шаруашылығына көп мән беріп жатыр. Қаладан шалғай орналасқан фермалардың көбісі электр тогының қондырғыларын орната алмай жүр, ал күн энергетикасын пайдалану нағыз тиімді әдіс. Қазіргі таңда «Күн энергетикасын» Оңтүстік Қазақстан және Қарағанды облысы қолданып отыр. Ендігі мақсат Қазақстанның басқа экономикалық аудандарында осындай қондырғылады қондыру жоспарлануда. Жыл өткен сайын Күн батареяларының түрлері жаңа технологиялық тұрғыдан жетілдіріліп, толықтырыла түсуде. Күн энергиясын өз мақсатымыз үшін пайдаланудың болашағы зор. Ғалымдардың болжауынша 2050 жылға қарай Күн энергиясы адамзаттың электр энергиясына

деген 20-25%-дай қажеттілігін өтей алады. Сол сияқты Халықаралық энергетикалық агенттіктіктің мәліметі бойынша 40 жылдан кейін Күн энергетикасы көмегімен атмосфераға көмірқышқыл газының түсуін жылына 6 млрд тоннаға дейін қысқартуға болады екен. Осындай тұжырымдар негізінде Күннен өндірілетін энергияның адамзат үшін сарқылмайтын байлық екендігіне әбден көз жеткізуге болады деп ойлаймыз.

Бүгінде энергияның альтернативті көздері бәріне белгілі, солардың ішінде күн энергиясы жоғары орын алады. Күн батареясының заманауи құрылымы әлсіз, деградатцияланады, механикалық әсерге төзімсіз. Олардың көбісі кремний сияқты элементтерден тұратын классикалық технология бойынша жасалған. Олардың орнына иілгіш полимерлік батареялар сұранысқа ие. Күн батареяларының қолдану аймағы

Жарты ғасырдан артық уақытта ғалымдар күн энергиясын алу және пайдаланудың түрлі жолдарын іздестірді. Күн технологияларын 4 топқа бөлуге болады: активті, пассивті, тура және тура емес (жанама).

Активті – түрлендіргіштермен бірге электромоторлар, әр түрлі механизмдер қолданылады. Күн энергиясы жарықтандыруда, вентиляцияда, ыстық сумен жабдықтауда қолданылады.

Пассивті – активтіден жүйе контурында механизмдердің болмауымен ерекшеленеді.

Тура – күн энергиясын түрлендіретін бір деңгейлік жүйелер.

Жанама – қажетті энергия түрін алу үшін көп деңгейлік түрленулер мен трансформациялау жүйелері.

Күн энергетикасының пассивті технологияларын қолданудың бір әдісі тұрғын үйлер мен кеңселерді жарықпен қамтамасыз ету, электр шамдарының орнына күн сәулесін пайдалану.

1767 жылы Орас Бендикт де Соссюр күн сәулесінің күшімен тағам дайындайтын пешті құрастырды. Қазіргі кезде оның жетілдірілген түрі кеңінен қолданылады. Бұл құрылғы отынды пайдалануды алмастырып, экологиялық жағдайдың жақсаруына әсерін тигізеді.

Күнмен қыздыру құрылғыларын резервуардағы суды жылытуға, шаруашылық қажеттіліктеріне қолданады.

1-су жылытқыш – коллектор;2- ыстық су жинақтаушы бак;3-душ;4-ас бөлме;5- жуынатын бөлме;

Күн энергетикасы қазіргі кезде қарқынды дамып келеді Бұрынғы энергия көздері (газ, мұнай, көмір) таусылатын ресурстар болып табылады, сондықтын альтернативті энергетика, соның ішінде күн энергиясы белсенді дамып, көптеген елдердің қызығушылығын тудыруда. Бір жылда жердің күннен алатын энергиясы (фотоэлектрлік және фотовольтаикалық), адамның бір жылда қолданатын энериясынан 20 мың рет асып түседі. Бүгінде бар жоғы 0,0125% күн энергиясы бүкіләлемдің қажеттіліктерді өтей алады, ал 0,5% болашақтағы барлық қажеттілікті толығымен жабады. Талдау бойынша энергия алу үшін күн батареяларын оң экононмикалық эффект бойынша қолдануға болады. Күн панельдері күн энергиясын максималды қолдану үшін ыңғайлы орналастырылған. Панельдер қозғалмалы: олар күн сәулесі бағытына қарай бұрылады, найзағай кезінде тік бұрыш жасап төмен иіледі, сондықтан қар және жаңбыр оған зиян келтірмейді. Ұзындығы 450 м болатын Көтергіш энергиясының жылдық өнімі 90 МВт құрайды.күн зенитте болған кезде, көтергіш қалыптыдан көп энергияны генерациялайды. Бұл артық энергия басқа қажеттіліктер үшін өндірістік желіге беріліп табыстың көзі болады. Күн энергиясының алғашқы жүйелерімен салыстырғанда прогресс белгілі. 100 МВт да артық энергия өндіретін күн станциялары бар. Күн энергетикасының дамуының жалпы тенденцияларына қарап, 100 жылдықтың соңында күн энергиясынан өндірілетін басқа энергия көздеріне қарағанда көп энергия өндіре алатынын көрсетеді. Бүгінде күн элементтері әртүрлі өнімдерде: шамдар мен калькуляторлардан бастап ауада бірнеше тәулік ұша алатын пилотсыз самолеттарға дейін қолданылады.

2.1. Күн энергиясының Қазақстандағы дамуы.

Ұлы дала елінің жасап жатқан ізгі қадамдары әр қазақстандықтардың бойында мақтаныш сезімін оятуы тиіс. Себебі ізгі жұмыстар жасалып жатыр соның бірі – елімізде «Болашақтың энергиясы» тақырыбындағы Халықаралық ЭКСПО – 2017 көрмесінің Астанада аса жоғары деңгейде өткізуі болды. Бұл көрме қоршаған ортаны экологиялық апаттан сақтайтын ең ізгі мақсатқа қол жеткізуге, яғни көмірқышқыл газын ауаға шығармайтын энергияның балама көздерін табуға арналған. Экологиялық таза ондай көздерге соққан жел мен Күн сәулелерінен алынатын энергиялар жатады. Міне, осындай таусылмайтын баламалы энергия көздері есебінен елімізде өндірілетін энергияның үлесі 2050 жылға қарай қазіргі 0,4 пайыздан 50 пайызға дейін жететін болады. Баламалы энергия түрлерін пайдаланған жағдайда Қазақстан өнеркәсібінің жыл сайын ауаға тарататын көмірқышқыл газын 2,5 миллион тоннаға дейін азайтуға болады. Жоспарланған нәтижеге жету үшін елімізде жел электр стансылары (ЖЭС) мен күн электр стансыларын (КЭС) салу жұмыстары қарқынды жүргізіле бастады. 2013 жылы Алматы облысында қуаты 2МВт болатын Қапшағай күн электр стансысы іске қосылды. Бұл стансыда күн панельдерінің бетін көк аспанда қозғалған Күнге ілестіре бұрып отыратын технология қолданылған. Күннің сәулелік энергиясын электр энергиясына айналдыруда кремний элементі негізгі материал болып табылады. Қазақстан - бұл элементке де бай. Оны шығаратын зауыт Қарағандыда 2017 жылы іске қосылып, өнім бере бастады. Біз баламалы энергия түрлерін қолданумен қатар өзіміз қазіргі таңда қолданып жүрген энергияны үнемдеп үйренуіміз қажет. Мынадай өз тәжірибеммен бөліссем:

Есеп :

Оқу бөлмесідегі энергияны үнемді қолдануын санайық, егер қонырау уақытында жарықты сөндірсек. Бір күнде қанша жарық энергиясын үнемдеуге болатынын.

1. Неше оқу бөлмесі бар екенің қарастырайық (5 бөлме )

2. Неше жарық шамы әр оқу бөлмесінде?

• жарық шамында 2 қызу лампасыдан болса 8*2= 16 қызу лаппасы

3. Барлық үзілістің ұзақтылығы қоссақ 10 мин +15 мин+15 мин+10 мин + 10 мин =60 мин=1 сағ

1 лампаның қуат күші 20Вт

Есептеу.

1. Оқу бөлмедегі барлық қызу лампасының саны

8*2*5=80

2. Энергия шығыны қандай

80*20*1сағ = 1600Вт/сағ = 1,6 кВт/сағ

3. Тарифқа байланысты электроэнергия құны қанша?

4. 1,6 кВт/с *12теңге= 19,2 теңге

Жауабы: Энергия үнемділігі 19,2 теңге

Білесіндер ме :

1 кВт электр энергиясы 38 кг нан пісіруге немесе 2 жұп аяқ киім тігуге , 14 кг сыр өндіруге ,12 сағ теледидар қарауға және 2 сағ үйді шаң сорғышпен соруға жетткілікті .

Осындай көлемдегі энергияны қолдану 10 сағаттағы жәй жанып тұрған . 100Вт көлеміне тең.

Осындай кішкентай үнемдеуді бәріміз алдымен өзімізден бастауымыз керек. Ол үшін үйде, мектепте және т.б. орындарда қажет емес уақытта энергияны өшіріп тек қана қажет кезінде қосу керек.

Кез келген заттың екі жағы болатыны сияқты Күн энергиясын пайдаланған кезде де кедергілер бар мысалы Күн энергиясын тек күндізгі мезгілде ғана пайдалана аламыз ал таңертең және түнде Күннен энергия өте аз бөлінеді сол кезде энергияны өндіретін құрылғылар жұмыс жасамайды сол уақыттарда дәстүрлі энергия түрлерін пайдалансақ болады соның өзі энергияны үнеудеуде айтарлықтай маңызды сандарды көрсетеді.

Күн және жел энергиялары стансыларын салуда жергілікті өнімдер мен материалдарға негізделіп шығарылған жабдықтарды пайдалану бірінші орында тұр. Бұл әрине терең білім мен біліктілікке сүйенген ғылыми-техникалық және технологиялық зерттеулерді талап етеді. Өз кезегінде менде Күн энергиясын пайдану бойынша білімімді одан әрі толықтырып, жаңа технология ойлап тапқым келеді.

Ұсыныс

1. Энергияны үнемдеу және энергияның тиімділігін арттыру

2. Жаңа инновациялық технологияларды ойлап табу

3. Қазіргі таңдағы баламалы энергиясын пайдалану

4. Күннен энергия алу және күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын құрылғыларды ойлап табу.

Қорытынды

«Ел алдындағы ендігі мақсат — табиғи көздерден электр энергиясын өндіру көлемін 2020 жылға қарай үш пайызға, ал 2050 жылға қарай 50 пайызға жеткізу» . Энергетика – елдің экономикалық қуатын анықтайтын басты фактор. Сондықтан болуы керек, ілгеріде түтіні будақтаған алып кәсіпорындар суреті бейнеленсе – бұл сол елдің қуатты қарымын байқататын тәрізді еді. Алайда қазір бәрі керісінше, экологиялық қатер мен қауіпті ең алдымен сорайған мұнара-мұржалардан будақтайтын түтінмен бейнелеп жүрміз. Десе де, дамуды тежелтпеу үшін адамзат бәрібір энергияға жүгінеді, қуатқа тәуелді болады. Басқаша айтқанда «қуатсыздың күні қараң». Алайда, экономиканы арттыратын, энергияны үдетемін дегендер адамзат алдында төніп тұрған экологиялық қатерді де естен шығармағаны абзал. Ендеше, жаңартылатын энергия көзіне көшу – заманның талабы. Бұл бір ғана өңірден емес, бір ғана мемлекет немесе бір ғана одақтардан емес, жалпы адамзат баласынан сұралатын заманның зор талабы. Энергияның ең басты бір түрі — жылу электр станциясы, электр энергияның екінші көзі – су, үшіншісі – атом, төртінші көзі – жел және күн. Дүние жүзінде көптеген энергия түрлері бар. Жоғарыда аталып кеткендей, оларға — күн, жел, су және т.б жатады. Қазіргі таңда біз энергияны үнемдеу жолдарын қарастырудамыз. Себебі энергия көздері мәңгілік емес. Жалпы қорыта айтқанда біздің өміріміз үшін энергияның атқаратын рөлі зор. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады. Күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету мақсатында күн коллекторын пайдалану. Осындай сужылытқышты душ және асханаға (ыдыс жууға) пайдалануға болады. Біз орнататын желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйе, биогаз қондырғысы жеткілікті мөлшерде энергия өндіретіндіктен, қуатты үнемдейміз. Біз бұның тиімділігін айқын көріп отырмыз. Қорыта айтсақ, көмірсутегі қорларының таусылу кезеңінде бұл жел, күн, биогаз энергиялары – құндылығы ерекше бізге табиғаттың берген сыйы десе де болады.

Мен, баламалы энергия туралы түсінік беріп кеттім. Осы ғылыми-жобанының арқасында өзім де баламалы энергия туралы ақпараттар жинап, түсіндім. Алдағы уақытта баламалы энергия дамып, одан әрі көркейе береді деп сенемін! Оның дамуына өз үлесімді қосқым келеді.

ПAЙДAЛAHЫЛҒAH ӘДEБИETTEP TIЗIMI

1. С. Тұяқбаев, Ш. Насохова, Б. Кронгарт, В. Кем, В. Загайнова «Физика» Алматы, «Мектеп», 2015

2. Р. Башарұлы, Ш. Шүйіншина, К. Сейфоллина «Физика» Алматы «Атамұра» 2018

3. Epшинa A.К. Мexaникaлық қoндыpғылap. Oқу құpaлы. Aлмaты: типoгpaфия ТOO «378», 2015.-216 б.

4. 10. Кoнцeпция пo пepexoду Pecпублики Кaзaxcтaн к «зeлeнoй экoнoмикe». http://www.eco.gov.kz/files/koncepciya.htm

5. Epшинa A.К.Тeopия и пpaктикa иcпoльзoвaния вoзoбнoвляeмыx иcтoчникoв энepгии: Учeбнoe пocoбиe. - Aлмaты: типoгpaфия ТOO «378», 2015.-216 c.

6. https//kk.m.wikwpedia.org

7. www.complete.kz

8. www.malimetter.kz

9. Егемен газеті «Қ.Р-сы Мемлекет басшысының 2017 жылдағы жолдауы»

10. 9. Космос, время, энергия. Сборник статей, посвященных 100-летию Д.Д.Иваненко. Ред. Совет: Э.И.Андрианкин, Р.В.Галиулин, И.С.Головнин, Я.П.Докучаев, В.Ю.Колосков, Н.С.Лидоренко, В.Ф.Панов. М., Белка, 2004.