Жоба

А . Қ ұ с а й ы н о в а т ы н д а ғ ы Ж О Б Б М Б

Жоба

Тақырыбы:«Мұратсай саябағы»

Технология пәні мұғалімі Аменов Аслан Рахимович

Мұратсай-2017

Жел генераторы

Жел генераторы— 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.

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 Ебінұр ойпатымен 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.

     Адамзат жел қуатын ерте заманнан бері пайдаланып келеді,желкенді қайықтар мен кемелерді есімізге түсірейік. Ал жел диірмендерді алғаш рет біздің дәуірімізге дейінгі 200 жылдары Персияда астық тарту үшін пайдаланған. Ислам әлемінде кең тараған диірмендерді 13 ғасырда крест жорықшылары Еуропаға алып келеді. Жел айналдыратын  алғашқы диірмен XVI  ғасырда Данияда ойлап табылып, оны ұн тартуға, батпақты жердің суын құрғату үшін пайдаланды. 1890 жылы тұңғыш жел электр стансасы іске қосылды. Одан бері Еуропа елдерімен қоса, Қытай, Жапония, Египет, Үндістан секілді елдер өз өндірісінде қолданып келеді. АҚШ күштілігі 35161 Мвт жел электр стансаларын салу арқылы әлемнің көшбасшылығына шықты, Дания тұтынушыларын электр энергиясымен қамтамасыз етуде алдыңғы орында тұр. Қозғалатын  ауаның-желдің- энергиясын пайдалануға арналған құрылысты жел двигательдер деп атайды. Желдің энергиясы кейде «көгілдір көмір» энергиясы деп аталады.

Энергияның бұл түрінің ауыл шаруашылығында үлкен маңызы бар, онда жел двигательдер көптеген түрлі жұмыстарды (ұн тарту, су шығару, балшық илеу т.с.с) орындай алады.

Жел – энергияның арзан, бірақ өте тұрақсыз көзі, сондықтан жел осы уақытқа дейін жөнді пайдаланылмай келеді. Өнеркәсіптің , әсіресе ауыл шаруашылығының мұқтаждарына пайдалану мақсатымен тек кейінгі жылдарда ғана жел энергиясына көңіл бөліне бастады.

    Қазіргі таңда, қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады. Республикамыздың барлық өңірлерінде жел қуаты жеткілікті.                                                                                                                   Жел энергиясы

  Жел энергиясы — 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.

    Жел энергиясы  атмосферадағы ауа массаларының кинетикалық  энергиясын электр энергиясы, жылу немесе басқа да энергия түрлеріне  айналдыру үшін қолданылады. Энергияның бір түрден екінші түрге өзгеруі  жел генераторлары (электр тоғын  алу үшін), жел диірмендері (механикалық  энергия үшін) және басқа да агрегаттар көмегімен жүзеге асады.

Жел генераторларының қуаттылығы генератор қалақтарының ауданына тәуелді. Мысалы, даниялық компания Vestas шығарған қуаттылығы 3 МВт (V90) турбинаның жалпы биіктігі 115 метр болса, мұнара биіктігі 70 метр және қалақ диаметрі 90 метрді құрайды.

      Жел энергиясын өндірудің  ең тиімді жерлері ретінде  жағалау  аймақтары және биік тау  шыңдары қарастырылады. Теңізде, жағадан 10-12 км қашықтықта офшорлық жел электр фермалары салынады.         Жел генераторларының мұнаралары тереңдігі 30 метрге дейін  қағылған қадалы іргетастартарға қондырады.

Жаңартылатын энергия - күн жарығы, жел, су, су толқыны, геотермиялық  жылу секілді сарқылмас, қайта қалпына келетін табиғи ресурстардан түзілетін энергия.

     Күн энергетикасы (Гелиоэнергетика; гр. helios — күн, және энергетика) — күн энергиясын әр түрлі амалдар арқылы (электрэнергиясын және жоғары температуралы жылу өндіретін гелиоэлектростанциялар, күн элементтері мен батареялары, үй-жайларды, жылыжайды және т.б. жылыту мақсатымен төмен температуралы жылу алу үшін қолданылатын күн коллекторлары және т.б.) пайдалану. Мысалы, Батыс Еуропада тұрмыста күн коллекторын пайдалану.

    Жел генераторлары  іс жүзінде қазбалы  жанар-жағар  май қолданбайды. Қуаттылығы        1 МВт  жел генераторы 20 жыл бойғы қолданысымен 29мың тонна көмір, 92 баррель мұнай  үнемдеуге мүмкіндік береді. Жел энергетикасы – жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады.

    Жел энергиясын  пайдалану жолдары

Жел энергиясының пайдаланылуы — электр энергиясын өндіру үшін және әр түрлі механизмдерді (су сорғысы, ұн тартатын диірмен және т.б.) әрекетке келтіру үшін желдің механикалық энергиясын жел электр станциясы арқылы пайдалану. Энергияның қалпына келетін көзіне жатады. Қуаты 50—100 киловатт (мұнарасының биіктігі 15—25 м) электр станциялары едәуір сенімді және тиімді болып саналады. АҚШ, Дания, Голландия, Германия және т.б. елдерде едәуір арзан электр энергиясын өндіретін көп жел қондырғылары жұмыс істейді. Қытайда жел энергиясын пайдаланатын 120 мыңнан астам шағын жел генераторы және 1600 сорғы жұмыс істейді. Осыған ұқсас жұмыстар біздің елімізде де басталды. Қазақстанда негізінен жел көздері жеткілікті. Олар: Жетісу (Жоңғар) қақпасы, Сөгеті жазығы (Алматы облысы), Қордай (Жамбыл облысы), Бейнеу, Жетібай (Маңғыстау облысы), Атырау, Индер, Мұғалжар өңірлері, Ерейментау , Сілеті (Ақмола облысы), Балқаш, Топар (Қарағанды), Жоталы (Қызылорда облысы), Жалпақтау (Батыс Қазақстан облысы) және т.б. Форт-Шевченкода 45 күн жылдамдығы 15 м/с-тан асатын күшті жел соғады. Бүл өте мол энергия көзі. Сондықтан жел күшін тиімді пайдалану өте маңызды. Алайда энергияның экологиялық таза көзінің де кейбір проблемалары болады (теледидарға бөгет болатын ультра-дыбыстық сәуле шығарады; жануарлар әлеміне, әсіресе құстарға және т.б. теріс өсер етеді). Мысалы, Голландияда теңіз жағасында 3 километр ұзындыққа жел қондырғыларының батареясы орналастырылған. Бұл жерде биіктігі 36 метр, ұшқалақты роторының диаметрі 25 метр болатын конус тәрізді темірбетон мұнара салынған. Голландияда жыл сайын электр берілісі желісінен шамамен 40 мың ірі құс, ал көктемгі және күзгі ауу кезінде, егер электр берілісі сызығы құс қайту жолын қиып өтетін болса жылына 70 мыңға дейін (электр берілісі сызығының 1 километріне шаққаңда) құс өлетіні есептелді. Осыған ұқсас жағдай Калифорнияда да болған. Мұнда АҚШ-та жел агрегаттарымен өндірілетін барлық энергияның шамамен 90%-ын 16 мың жел қондырғылары өндіреді. Алайда, жалпы жел энергиясы бірқатар шетелде өндірілетін электр энергиясының 5-10%-ын ғана береді. Жел энергиясын одан әрі дамыту қазба отын пайдаланылатын дәстүрлі электр станциялары шығаратын ластағыш заттектер шығындыларын болдырмауға мүмкіндік береді.  Қаржы-экономикалық дағдарыс белең алған бүгінгі таңда планетамыздың энергия-экологиялық қауіпсіздігі мәселесі де әлемдегі елдердің алаңдаушылығын туғызып отыр. Табиғатты ырқына бағындырмақ болған әрекеттен адам баласының өзіне қатер төнді. Тұс-тұстан топан су

 Жұмыстың  нәтижесі  мен  қорытындысы:

Жел энергиясы туралы теориялық сауаттылық практикамен ұштастыра отырып, табиғатқа және адамға пайдалы  жел қондырғыларын , өмірде пайдасы бар екендігін дәлелдеу.

Жел энергиясын түрлендіру тәсілдері

Жел энергиясын түрлендірудің ішінде ең тартымдысы және күрделісі түрлі типтегі генераторлармен электр энергиясына айналдыру болып табылады.

Жел энергиясын электр энергиясына түрлендірумен байланысты сұлбаларды шартты екі бағытқа бөлуге болады. Бірінші бағыты энергожүйеден оқшау, автономды жұмысы кезінде жел қондырғысы шығаратын электр энергиясын пайдалану болып табылады. Екінші бағыты: энергожүйемен параллель жұмысы кезінде жел қондырғысы шығаратын электр энергииясын пайдалану сұлбасы [1,4,24].

Қазіргі кезде электр энергиясын пайдаланудың автономды нұсқасында негізгі үш сұлбаны қолданады.

Бірінші сұлба тұрақты ток генераторынан және акуммуляторлы батареяның зарядты құрылғысынан тұрады. Бұл нұсқада тұтынушылар ретінде тек қана тұрақты ток қозғалтқыштары, қыздырғыштар, жарықтандыру құрылғылары және электролизді қондырғылар көрінеді. Генератордың шығысындағы кернеу тұрақты емес.

Екінші сұлбада ауыспалы токтың генераторы немесе қыздыруға арналған тұрақты ток генераторы болады, яғни тек жылу алу үшін және оны аккумуляциялауға арналған.

Үшінші сұлбада ауыспалы ток генераторы, түзеткіш, буферлі жинақтағыш және тұрақты токты тұрақты жиіліктің ауыспалы тогына түрлендіргіш болады.

Жоғарыда аталған нұсқалардың бәрінде жел қондырғысының роторы ауыспалы жиілікпен айналады. Бұл сұлбалар ротор айналуының тұрақты жылдамдығын қолдауды қажет етпейді де. Осы үш сұлбаны қолданудың, жел энергиясының жоғары потенциалы бар және дәстүрлі отын ресурстарына деген қажеттілікті сезінетін аудандардағы болашағы зор.

Екіншісі- жел қондырғысының энергожүйемен параллель жұмыс сұлбасы болып табылады. Энергожүйе ретінде негізгі тұрақты электр желісі, жедел әрекетті дизелді электр станциясы немесе өзге де электр өндіретін қондырғы болуы мүмкін. Параллелді энергия қондырғысын қолдану жұмыстың автономды режиміне қарағанда желэнерго қондырғысының аккумуляциялайтын құрылысының құнын арзандатады.

Екінші бағытты шартты түрде да үш сұлбаға бөлуге болады. Сұлбалардың бәрінде электр энергиясының тұтынушысы энергожүйе желісіне қосылған. Бірінші сұлбада энергожүйеге қосылған синхронды генератор ғана болады. Сұлбаның бұл нұсқасында жел қондырғысының роторы қондырғысы генераторының синхронды жұмысы үшін, тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналуы тиіс. Ол ең қарапайым сұлба болып табылады. Әдетте энергожүйенің қуаттылығы желэнерго қондырғысының қуаттылығынан әлдеқайда көп, электр машинасы жел қондырғысының роторы дамытатын момент өзгерісінің айтарлықтай кең диапазонындағы синхронизмінде жатады.

Синхронды генераторды қолданудың кемістігі қозғалтқыш режиміне ауысып, энергияны энергожүйеден тұтынуы болып табылады, ал ұйытқыған желде синхронизмнен шығу мүмкіндігі пайда болады, ал генераторды әрі қарай синхрондау мен оны энергожүйеге қосу күрделі үдеріс болып табылады.

Екінші сұлбада да тек қана бір генератор болады, бірақ энергожүйеге тек асинхронды қосылған. Желқондырғысы роторының айналым жиілігі тұрақты болмауы да мүмкін, бірақ, айналымның синхронды жиілігінен көп айырмасы болмауы керек.

Үшінші сұлба тұрақсыз жылдамдықпен айналатын генераторлы жүйеден тұрады, бірақ токтың жиілігі тұрақты. Бұл сұлба жел қондырғысының роторына жел жылдамдығының азаюына сәйкес ауыспалы жиілікпен айналуына мүмкіндік беру және осы жағдайларда тұрақты жиіліктегі ауыспалы токты алуды қамтамасыз ететіндей реттелетін және сол кезде электр энергиясы энергожүйеге берілуімен көрінеді.

Жетек білігі айналымының ауыспалы жиілігіндегі тұрақты жиіліктің ауыспалы кернеуін алу әдістері екі топқа келіп тіреледі.

Бірінші топ – дифференциалды, синхронды генераторлары бар ауыспалы беріліс қатынасы (вариаторлар) қуаттылықты гидравликалық беретін құрылғылары бар. Сондай-ақ генератор роторының айналым жиілігінің және генератор жұмыс істейтін энергожүйенің кернеу жиілігінің айырмасына тең электрлік айналым жиілігінің өзгерісін сырғу жиілігі бар кернеудің қозу орамасын қоректендіру арқылы орнын толтыратын құрылғылары бар редукторлардың көмегімен генератор роторының көмегімен айналымның тұрақты жиілігін алуын қамтамасыз ететін механикалық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады.

Дифференциалды емес әдістер жиілік өзгерісінің статикалық құрылғылары арқылы “ауыспалы жиіліктің ауыспалы кернеуі – тұрақты кернеу – тұрақты жиіліктің ауыспалы кернеуі ”түрлендіру сұлбасы бойынша жүзеге асырылуы мүмкін.

Екі бағытта да автоматтандырылған сұлбалар жасалған.

Күн батареясы, фотоэлектрлік генератор — Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0.5 — 0.55 В және ол оның ауданына тәуелді емес; 1 см² ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамасы 35 — 40 мА. Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде ол ең үлкен мәніне (максимумына) жетеді. Қазіргі Күн батареясының ПӘК 8-10%, олай болса 1 м² ауданға (ғарыш аппаратының Күннен қашықтығы 150 млн. болған кезде) келетін қуат ~130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25^oС-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК кемиді. 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.^[1][2]

Менім жасап келген макетім аты « Муратсай демалыс сайажай» деп алдым. Себібі біздің ауылымыздың ауасы жақсы, көл жағасы демалуға өте ынғайлы. Соған қарап мен жыл бойы жұмыстан шаршаған кезде демалып, балық аулап, тынығатын саяжай жасадым. Бұнда өздерің көргендей көл жағасында, үлкен үй басейнмен салынған, әдемі жері бар. Бұл үлкен үй болғандықтан электор көзін көп мөлшерде қорек етеді. Үйде 14 бөлме шамдары, кондеционер, теледидарлар т.б техникалар ток көзін өте көп қолданады. Қазіргі таңда Қазақстанда ток көзі тапшы оны өздеріңде білесіндер. Сол себіптен мен жел қуатынан энергия көзін алатын жел генераторын қойдым. Жел генераторын 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. Казірде жер бетінде көп деген мемлекеттер жел генераторын қолданады. Жалпы жел генератордын 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).

Сонын мен каруселді түрін орынаттым, оның қалақшаларын балық тәріздес етіп алдым. Себебі біздің көлде балықтар көп, сосын балық аулайтын жер болғасын. Оны мен көл шетіне орнаттым, себебі су үстінде жел қатты болат, жел генераторын ток көзін алуға көп көмегі бар. Жел соқан кезде қалақшалар айналады да генератор жұмыс істейгенде энергия өңдірліп жер асты кабіл арқылы мына батарияны зарадтайды, содан қасындағы трансмормотырге беріліп, содан керекті 220 вт- 380 вт ток көздерің береді. Егерде жел болмаған жағдайда үй төбедегі мына күн батариялар ток көзімен қаптамас етеді. Күн батариясы деген фотоэлектрлік генератор — Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгіштін тұратын ток көзі. Күн батариясы жел генератордан айырмашылығы , жел жоқ болса жел генераторы істемейді, ал күн батариясы күн сәулесі жоқ болсада, күн жарығымен ток көзін өңдіре береді. Күн батариясы фотоэлектрлік генераторы көк болса, мен бұнда қарасын қойдым себебі өара түс жарықты жақсы жорады. Сондықтан қара фотоэлектрлік генератор коп ток көзін бере алады. Қыстада жылуды электр пешпен жылтамыз. Сондықтан осы демалыс орыны өз – өзін қамтамаз ете алады. Осы жобамды қалталы азаматтар қолданса өкінбейді.