Қазақша рефераттар

Жел энергетикасы

Целиноград ауданы, Софиевка ауылы №21 орта мектебі, 9-сынып оқушысы: Бурбаева Айсара

Жетекшісі: Жүрқадам Жексенби Қадырұлы, физика пәнінің мұғалімі

Ғылыми жоба

Жел энергиясын пайдалану мәселелері

Кіріспе

Тақырыптың өзектілігі

1) Ресурстардың сарқылуы

Бізге белгілі дәстүрлі энергия көздері сарқылуға жақын: көмір — шамамен 570 жылға, мұнай — 35–40 жылға, газ — 50 жылға жетеді.

2) Қаржылық және технологиялық ауыртпалық

Мұнай, көмір және газды іздеу мен өндіру үлкен қаржыны, күрделі жұмыстарды және жоғары технологияларды талап етеді.

3) Экологиялық салдар

Отын жанғанда бөлінетін көмірқышқыл газы Жердің жылулық сәулесін жұтып, жаһандық жылынуды күшейтеді. Соңғы екі ғасырдағы адам әрекеті табиғатқа елеулі зиян келтірді.

Экономикалық даму энергетиканың дамуына тікелей байланысты. Электр энергиясына сұраныс жыл сайын артып келеді, сондықтан көптеген елдер энергия алудың балама жолдарын қарастыруда.

АҚШ

Сутекпен жұмыс істейтін іштен жану қозғалтқышын әзірлеу бағыттары зерттелуде.

Бразилия және Швейцария

Бензиннің орнына биоэтанол қолдану тәжірибесі кеңеюде.

Қытай

Автокөліктерге жүгеріден өндірілген сұйық отын құю тәжірибесі бар.

Қазақстан да стратегиялық индустриялық-инновациялық даму бағытын айқындай отырып, табиғи қуат көздерін игеруге және тиімді пайдалануға ерекше көңіл бөледі.

Зерттеудің мақсаты

Қазақстанда жел энергетикасын дамытудың әлеуетін бағалау және жел энергиясын қолдану біздің жағдайымызда салыстырмалы түрде тиімді балама екенін негіздеу.

Климаттық және географиялық алғышарттар

Еліміздің климаты шұғыл континенттік. Ақмола облысы маңайында жел жиі соғады, ал қоныстануы сирек ашық аумақтар, сондай-ақ теңіздер мен көлдер бар.

Жел жылдамдығының жеткіліктілігі

Ғалымдардың бағалауынша, жел қондырғылары тиімді жұмыс істеуі үшін желдің жылдық орташа жылдамдығы 3,5–4 м/с кем болмауы керек. Қазақстанда жел жылдамдығы 3,5–6 м/с аралығына дейін жетеді.

Осы факторларды ескере отырып, желден энергия өндірудің еліміз үшін қаншалықты тиімді екенін зерттеп, тұжырым жасау көзделді.

Зерттеудің міндеттері

  • Қолданыстағы электр станцияларын талдау

    Артықшылықтары мен кемшіліктерін анықтап, салыстырмалы баға беру.

  • Балама энергия көздерін айқындау

    Қазақстан жағдайына сәйкес келетін тұрақты әрі экологиялық таза шешімдерді анықтау.

Жылу электр станциялары (ЖЭС)

Қазақстанның көптеген қалаларында ЖЭС бар. Дегенмен, әлемдегі ЖЭС-тер жыл сайын ауаға экологиялық тұрғыдан зиянды заттарды бөліп шығарады және отынға тәуелді.

Гидроэлектростанциялар (ГЭС)

Ертіс, Есіл және басқа өзендер бойында орналасқан. Электр энергиясы салыстырмалы арзан болғанымен, тұрақты қуат бермеуі мүмкін және құрылысы қымбат.

  • Су қоймаларын үлкейту табиғи жағдайды өзгертеді.
  • Өзенмен келген қалдықтар су қоймаларында жиналып қалады.

Атом электр станциялары (АЭС)

Қазақстанда Маңғыстауда АЭС болған, қазір жұмыс істемейді. Атом энергетикасын дамыту жоспарланғанымен, тәуекелдері бар.

  • Сейсмикалық әсерлер немесе күшті дауыл реактордың істен шығуына әкелуі мүмкін.
  • Радиоактивті қалдықтарды тасымалдау және көму — күрделі мәселе.
  • Ескі станцияларда апат қаупі жоғары болуы ықтимал.
  • Көп су қажет болғандықтан, су көздерін ластау және жылыту қаупі бар.

Күн энергиясы: мүмкіндік және шектеу

Күн энергетикасы көптеген елдерде дамып келеді. Мысалы, Тибетте ондаған мың күн пештері жұмыс істеп, үлкен аумақтарды жылытуға үлес қосады. Алайда күн энергиясы тегін болғанымен, оны өндіру мен инфрақұрылымды орнату құны жоғары.

Осыдан шығатын қорытынды: тиімді әрі қолжетімді балама көздерді іздеу қажет. Менің ойымша, сондай шешімдердің бірі — жел энергиясы.

Негізгі бөлім

I. Жел энергетикасы

1) Жел энергетикасының тарихына қысқаша шолу

Ежелден-ақ жел энергиясы адамзатқа қызмет етіп келеді. Ежелгі гректердің аңыздарында Прометей адамдарға от жағуды ғана емес, теңізде желкенді пайдалануды да үйреткені айтылады. Желкенді кемелердің көмегімен ұлы географиялық ашулар жүзеге асқаны белгілі.

Құрлықта мыңдаған жел диірмендері астық тарту, ағаш кесу, суды көтеру сияқты көптеген жұмыстарды атқарды. Жел диірмені туралы ең ерте деректердің бірі 644 жылмен байланыстырылады. Еуропада 1105 жылғы архивте жел диірменін салуға рұқсат берілген құжат сақталғаны айтылады. Ал 1180 (Франция) және 1190 (Англия) жылдардағы мәліметтерде жұмыс істейтін жел диірмендері туралы нақты жазбалар кездеседі.

Уақыт өте келе шеберлер мен өнертапқыштардың жетілдірулері нәтижесінде жел диірмендері бүгінгі таныс бейнесін қалыптастырды. Олар су қондырғыларына қарағанда құрылысы жеңіл әрі арзанырақ болды. Сондықтан ғасырлар бойы Ресей, Германия, Испания және әсіресе Нидерланд сияқты елдердің кең далаларында жел диірмендері көптеп салынды (Ресейдің өзінде олардың саны 250 мыңнан асқаны айтылады).

Желкенді кемелер де ұзақ уақыт қолданыстан шыққан жоқ. Еуропаға шай тасымалдаған клиперлер арасында ең әйгілілердің бірі — «Катти Сарк» (қазір Англияның Фалмаут портында сақтаулы). Осы типтегі кемелердің бірінде қолайлы жел жағдайында Үндістаннан Еуропаға дейінгі бағытта орташа 39 км/сағ жылдамдыққа жеткені туралы дерек келтіріледі.

ХХ ғасырдың басында Н. Е. Жуковский әлсіз самалдың өзінен-ақ энергия алуға мүмкіндік беретін қондырғыларды құрастыру теориясын ұсынды. 1931 жылы Севастопольде қуаты 100 кВт, дөңгелек диаметрі 30 м болатын жел электр станциясы салынды және 1942 жылға дейін қалаға тұрақты электр энергиясын беріп тұрды.

1941–1945 жылдары АҚШ-тың Вермонт штатында сол кезең үшін өте қуатты — 1250 кВт — жел электр станциясы жұмыс істеді; ол шамамен 200 пәтерді электрмен қамтыған. Дегенмен, кемшіліктері де болды: мысалы, қалақшалары 300 сағат жұмыс істегеннен кейін сынып қалатын жағдайлар кездескен.

Тұрақты әрі күшті желді пайдалану үшін кейбір жобалаушылар қондырғыларды жерден биікке көтеруді ұсынды. Соғысқа дейін кеңестік өнертапқыштар биіктігі 350 м, ені 500 м металл каркасқа диаметрі 20 м болатын 224 жел қозғалтқышын орналастыру идеясын қарастырған. Болжам бойынша, мұндай жүйе 100 мың кВт қуат бере алуы мүмкін еді.

Тағы бір батыл тұжырымдама 8–10 км биіктіктегі атмосфералық ағындардың энергиясын қолдануды қарастырды: ол жерде жел жылдамдығы 20–30 м/с дейін жететін тұрақты ағымдар болады. Жобада жел қозғалтқыштары мен генераторларды тростармен бекітілген аэростат арқылы биіктікке көтеріп, өндірілген энергияны кабельдермен жердегі тұтынушыға жеткізу ұсынылған.

Бұрын мұндай идеялар ұзақ уақыт арман деңгейінде қалса, бүгінгі күні жаңа технологиялардың дамуы олардың бірқатарын іс жүзінде орындауға мүмкіндік берді. Бұл жұмыстың келесі бағыты — жел қондырғыларын өте биік деңгейде орналастыру идеяларын қарастыру.