Жел энергетикасы |
Жел энергетикасы энергияның ең ертеден келе жатқан көзі. Бұл көптеген жүз жылдар бойы диірменде, ағаш кесуде, қажетті жерлерге су жеткізуге арналған жүйелерде және т.б. пайдаланылған. Олар сол сияқты электр энергиясын алу үшін де қолданылды, бірақ үлесі аз болды.
Әр түрлі авторлардың бағалауынша Жер бетіндегі жел энергиясының әлеуеті 1200 ТВт дейін жетеді, бірақ осы әлеуетті қолдану Жер бетінің әр төңірегінде бірдей емес. Вертикал қимадан өтетін жел қозғалысының қуаты энергияны түрлендіруге жеткілікті болуы үшін 20-30 м биіктікте желдің жылдық орташа жылдамдығы көп болуы қажет. Жел қозғалысының орташа жылдық меншікті қуаты 500 Вт/м2-қа (желдің жылдамдығы 7 м/с) жететін жерде орнатылған жел энергетикалық құрылғысы 500 Вт/м2-тың 175-ін ғана электр энергиясына түрлендіре алады.
Жел энергетикасы — жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын энергетика саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндігін 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. Республикамыздың барлық өңірінде жел қуаты жеткілікті. Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық 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 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» 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 мүнда трубиналы 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 әсіресе, қоршаған ортаны ластанудан сақтауға мүмкіндік береді. Қазақстанда бұдан да басқа жел көздері жеткілікті: олар — Сөгіті жазығы (Алматы облысы), Қордай (Жамбыл облысы), Бейнеу, Жетібай (Маңғыстау облысы), Атырау, Индер, Мүғалжар өңірлері, Ерейментау, Сілеті (Ақмола облысы), Балқаш, Топар (Қарағанды облысы), Жоталы (Қызылорда облысы), Жалпақтау (Батыс Қазақстан облысы) және т.б. Форт-Шевченкода 45 күн жылдамдығы 15 м/с-тан асатын күшті жел соғады. Бұл өте мол энергия көзі.
Соңғы жылдары электр энергиясын желден алуға деген қызығушылық артты. Қазіргі уақытқа дейін қуаты әр түрлі жел қондырғылары тәжірибеден өтті. Сонымен бірге алып жел қондырғыларының эзірге қүрылысы қымбат, күшті тербелістен, шудан, жылдам істен шығуы өзін-өзі ақтамайды. Бір жүйеге топтасқан кішкене жел трубиналары кешені экономикалық жағынан тиімді болып келеді.
Кеңес Одағында қуаты 8 кВт болатын бірінші жел электр станциясы 1929-1930 жылдары Курск маңында инженер А.Г. Уфимцев пен В.П. Ветчинкиннің жобасы бойынша қүрылды. Бір жылдан кейін Қырымда, сол уақытта әлемдегі ең ірі, қуаты 100 кВт ірі жел электр станциясы салынды. Ол 1942 жылға дейін табысты қызмет атқарды, бірақ соғыс кезінде істен шықты.
Осындай аса белгілі қондырғылардың бірі «Гровиан» Германияда құрылды, ал оның номиналды қуаты — 3 МВт. Қуаты 1500 МВт (шамамен 1,5 АЭС) көптеген ұсақ жел трубиналарын біріктіру негізінде АҚШ-та жел электр станциясы салынды. Жел энергиясын пайдалану бойынша жұмыстар Канада, Нидерланды, Дания, Швеция, Германия және басқа елдерде кеңінен дамыған. Тіпті 1941 жылы онда қуаты 1250 кВт болатын бірінші ЖЭС салынды, ал қазір осы елдерде барлық ЖЭС қуаты 1300 МВт жетеді, оның арасында қуаты 4 МВт-қа жететін алыбы да бар. Бүгінгі күні кейбір өндірісі дамыған елдерде ЖЭС қондырғыларының қуаты үлкен шамаға жетті. Мысалы, АҚШ-та ЖЭҚ қуаты 1,5 кВт жоғары болса, ал Данияда ЖЭҚ шамамен елдің қолданатын энергиясының 3%-ын өндіреді. Щвеция, Нидерланды, Ұлыбритания және Германияда ЖЭҚ қуаты да өте жоғары. Мұнда пайдаланылған отынның тасталымын жоюға ешқандай шығын болмайды және қоршаған орта ластанбайды. Өндіріс ресурсы таусылмауы мен жоғары экологиялық тазалығынан басқа, жел трубиналарынан алынған энергияның құны ЖЭС пен АЭС-ке қарағанда 2-3 есе төмен болатыны дәлелденген. Алайда, жалпы жел энергиясы бірқатар шет елде өндірілетін электр энергиясының 5-10%-ын ғана береді.
Бірақ энергия алуда жел көзі қоршаған ортаға ерекше әсер береді — орасан зор көлемді жерді қажет етеді. Жұмыс істеп тұрған жел қондырғыға еш жағынан да жақын келуге болмайды, өйткені жел бағытының өзгеруіне қарай ротордың осі де бағытын өзгертіп тұрады.
Жел агрегаттарын бір-біріне жақын қоюға болмайды, өйткені олар «желді алып» бір-бірінің жұмыс жасауына кедергі жасауы мүмкін. Желдеткіштердің минималды арақашықтығы олардың биіктіктерінен үш еседен кем болмауы керек.
Жұмыс істеуші жел қозғағыш құлаққа естілмейтін, адамға әсер ететін жилігі 16 Гц төмен инфрадыбыс тербелісін беретін шу туындатады. Желдеткіштер құстар мен аңдарды қорқытып, табиғи тіршілікті бұзады. Голландияда жыл сайын электр берілісі желісінен шамамен 40 мың ірі құс, ал көктемгі және күзгі ауу кезінде, егер электр берілісі сызығы қүс қайту жолын қиып өтетін болса жылына 70 мыңға дейін (электр берілісі сызығының 1 километріне шаққанда) құс өлетіні есептелді. Осыған ұқсас жағдай Калифорнияда да болған. Ирландия, Англия және т.б. көптеген елдерде халық және ауыл шаруашылығы тығыз орналасқан жерлерде ЖЭС-тің орналасуына қарсылар көп болған.
Желдеткіштер жүйесін ашық теңізге орналастыру туралы ұсыныстар түсті. Швецияда жасалған жоба бойынша Балтық теңізінде жағалауға жақын 300 желдеткіш құру жорамалданады. Олардың биіктігі 90 м мүнарасында екі қалақшадан тұратын айналу шеңбері 80 м болатын пропеллер түру керек. Тек қана осындай жүз шақты алыптарды салу 1 млрд доллардан астам қаржыны қажет етеді, ал оны салуға ең аз дегенде 20 жыл уақыт кетеді, өндірілген электр энергиясы қазіргі Швецияның қажеттілік дәрежесінің 2%-ын ғана қамтамасыз етеді. Бұл тек жобада, ал қазіргі уақытта Швецияда қуаты 200 кВт болатын ЖЭС-тің құрылысы жағалаудан 250 м қашықтықта салына бастады, оның энергиясы жерасты кабелі арқылы берілмекші. Ресейде — Фин шығанағының акваториясы мен Қырымдағы Арбат шыңында осындай желдеткіштерден түратын жоба жасалған. Бұл жоба күрделі және қымбат болуымен қатар, оның іске асуы кеме қатынасына, балық аулауға, сол сияқты жоғарыда айтылғандай зиянды экологиялық әсер беруі мүмкін. Сондықтан бүл жоспарлар да қарсылық қозғалысын тудырады. Мысалы, швед балықшылары теңізде салынып жатқан ЖЭС жобасын қайта қарауды талап етті, олардың ойынша жерасты кабелі, сол сияқты станцияның өзі балықтарға, әсіресе сол жағалауда өмір сүретін жылан балықтарға жаман әсерін береді.
Экологиялық таза шаруашылықты жақтаушылар үшін желдеткіштерді қолданудың қосалқы жағымсыз эффекті — биологиялық салдар. Табиғатты қорғау бірлестігі көптеген жыл құстары желдеткіштерден қауіптеніп өз маршруттарын өзгертетінін айтады. Кейде жағдайдың күрделенуі соншалық, тіпті жергілікті экологтар уақытша қондырғылар жабылып немесе құстардың мезгілдік орын ауыстыруы ескеріліп, олардың жұмыс режимі икемді жасалуын талап етеді.
Қолданылған әдебиеттер: Рыскиева Г.Ә., — Алматы: Өнеркәсіп экологиясы, 2011. -262 бет.
