Тақырыбы: Энергетикалық кризис және оны шешу жолдары Жоспар:

1. Энергия ресурстары

2. Сарқылатын энергия ресурстары

3. Сарқылмайтын энергия ресурстары

4. Қазақстандағы энергетика ресурстары

5. Ресурстарды тиімді пайдалану мәселесі

Дәріс мақсаты: Студенттерді энергетикалық кризис және оны шешу жолдарымен, негізгі әдістерімен таныстыру.

Дәріс ұзақтығы: 1 сағат

1. Энергия ресурстары

Энергетикалық ресурстарға барлық механикалық, химиялық және физикалық энергия көздерін жатқызуға болады. Энергетикалық ресурстар олардың табиғатына,алу жолдарына және басқа да нышандарына (белгісіне) байанысты топтастырылады.

Энергетикалық ресурстартардың топтастырылуы

Бастапқы (бірінші) қоры	Екінші қоры
Сарқылатын(көмір, мұнай, тақтатас, табиғи газ, жанғыш заттар) Сарқылмайтын немесе қайтадан орнына келетін (ағаш, гидроэнергия, жел және күн энергиялары, геотермальдық энергия, жертезек, термоядерлық энергия)	Көмірді іріктіргенде және байытқанда шыққан қосымша-өнімдер; гудрон, мазут және мұнай өндегенде шыққан қалдық өнімдер, ағаш дайындағанда шыққан жаңқалар, тамырлар, бұталар. Жаңғыш газдар(домна, кокс); тастанды газдардың жылуы, салқындату жүйесінен шыққан ыстық су, күш беретін өнеркәсіп құрылысының тастанды буы

Қатты органикалық отын және уран ресурстарының көп мөлшері өнеркәсібі дамыған елдердің жерінде болса, мұнай ресурстары мен гидраэнергия негізінде дамып келе жатқан Азия, Африка және Латын Америка елдерінде.

Жер қойнауындағы отын қоры болып көмір, мұнай, газ және уран рудалары саналады. Көмірдің дүниежүзілік қоры 9-11 трлн. Тонна (шартты оның түрінде ), оның ішінде 50% (6 трлн. т) ТМД елдерінің жерінде шоғырланған. Жылына орта есеппен пайдалануға жерден алынатын мөлшер 4,2млрд. Тонна.

Сарқылатын отын энергетикалық ресурстардың зерттеуден өткен дүниежүзілік қоры төменгі кестеден келтіріген.

Кейбір елдердегі барланған кен орындарындағы көмірдің мөлшері, млрд. Тонна: АҚШ- 430, Германияда-100, Австралияда-50, Англияда-29, Канада-50, ТМД елдері- 290, оның ішінде Қазақстанда- 51, (40% кокс алатын өте сапалы көмір). Орта есеппен жылына Қазақстанда 80 млн. Тоннаның үстінде көмір алынады, оның ішінде 40 % ашық әдіспен.

Отын түрі	Геологиялық ресурс	Барланудан өтіп алынып жатқан ресурс
Көмір,млрд.т Мұна, млрд.т Табиғи газ,трлн.м Жаснды сұйық отын (тақтатас жәнеын битум алынатындар), млрд.т Уран, млн.т	4880-5560 207-252 260-270 33-34 342 3.2	609 72-98 49-74 6-9 36 1.6

Дүниежүзілік мұнай қоры 840 млрд. Тонна шартты отын көлемінде бағаланады, оның 10%- анықталған, ал 90% болжамдық қорлар. Дүниежүзілік рынокты негізгі мұнаймен қамтамасыз ететін Таяу және Орта Шығыс елдері. Мұнайдың 66% осы елдерде, 4%- Солтүстік Америкада, 8-10% Ресейде, қалған мөлшері басқа елдерде. Жапонияда, Францияда тағы да, басқа көптеген дамыған елдерде мұнай кен орындары жоқ.

Дүниежүзілік табиғи газдың қоры 300-500 трлн.м3. Табиғи газдардың үлкен қорлары Иракта, Сауд Аравиясында, Алжирде, Ливияда, Нигерияда, Венессуелада, Мексикада, АҚШта, Кана, Рда, Австралияда, Ұлыбританияда, Норвегияда, Голландияда, Ресейде(30%), Қазақстанда(5 трлн.м3). Жыл сайын Ресей 800-850 млрд.м3 табиғи газ өндірсе, қазақстанда 5-7млрд.м3 шамасында өндіріледі.

Жоғарыда көрсетілген отын түрлеріқойнауынан алған кезде жер беті келбетінің өзгеруі, топыпақтың құнарлы қабатының бұзылуы, атмосфера мен сулардың ластануы орын алады. Сондықтан табиғи ортаны сақтау мақсатында ғылымдардың болжамы бойынша 2020 жылға дейін жер қойнауында алынатын отындардың 2,5 млрд. Тоннадай зияндығы аздау отын түрлеріне айырбасталып, яғни сарқылмайтын энергия ресурстарына олардан алынатын электроэнергия ресурстарына олардан алынатын электроэнергияның мөлшері 8% ке дейін жетеді. Кейбір сарқылмайтын энергия көздері туралы мәліметтер төмендегі кестеде берілген.

Жыл бойы жер бетіне түсетін күн сәулесінің күші 178 мың ГВт энергияға тең, бүкіл адамзаттың жұмсайтын энергия мөлшерінен бұл шамамен15 мың есе жоғары. Осы энергияның 30% қайтадан космос әлеміне қайтарылады, 50%-сіңіріледі, 20% геологиялық циклға, 0,06% фотосинтез процесіне жұмсалады.

Энергия түрлері	Энергия көзі	Дүнниежүзілік ресурстар, 10кВт сағат/жыл
Механикалық	Өзен ағысы Толқындар Тасулар Жел	0,028 0,005-0.05 0.09 0.5-5.2
Жылу	Температура градиенті: Теңіз бен мұхит суларынікі	0.1 -1.0 0.05-0.2
Сәуле қуаты	Жер қойнауынікі Күннің сәуленуі: Жер бетінде	200-280 1570
Химиялық	Толық энергия өсімдіктер мен жертезек	10

Күн- өте қуатты энергия көзі. Оның 22 күн ішінде жорге берген энергия қуаты бүкіл Жер әлеміндегі органикалық отынның қуатына тең. Күн қуатын өнеркәсіп пен тұрмыс жағдайында қалай қолдануға болатыны бұл да шешілмеген проблеманың бірі. Аз болса да күн сәулесін қолдануға негізделген кейбір қондырғылар белгілі. Жуковский қаласындағы Ковров механика зауыты қуаттылығы жылына 100 мың м.суды жылытуға арналған күн сәулесін пайдаланатын жылу коллекторларын шығарады.

АҚШ та, Испарияда, Иорландияда электр тоғын алу үшін күн сәулесін қолданатын жылу электр қондырғылар іске қосылған. Бұларда жартылай ток өткізетін аспаптарды қолданып күн сәулесі электр тогына өзгертіледі. Американдық эксперттердің шешімі бойынша фотоэлектрқондырғылар қоршаған ортаға әсерін тигізбейді екен. Оларда жылжымалы бөлшектер болмағандықтан шу болмайды және судың да қажеті жоқ. Күн сәулесінен жұмыс істейтін батареяларды тұрғын үйлерді жылытуға, ыстық сумен қамтамасыз етуге, әртүрлі материалдар кептіруге, технологиялық қолдануға болады. Желдің жылдамдығы 5м/сек жоғары болатын жерлерде электроэнергияны желден алуға болады. Желдің энергиясы кеңінен қолдану масатында Канада, Германияда, АҚШта, Францияда, Швецияда ұлттық бағдарламалар жасалған.

Жел энергиясынан электр тогын алу процестеріне экологиялық тұрғыдан қарасақ, мұны таза технологияға жатқызуға болады. Шу және теледидар жүйесінде кездесетін тағы да басқа бөгеуілдердің мәселесі шешілетін проблемалар деуге жатады.

Қазақстанда жыл бойы жел болып тұратын аймақтар жеткілікті, осыған байланысты жел энергиясы біз үшін сарқылмайтын ресурс. Сондықтан жел энергиясы кеңінен қолдану эколкгиялық жағынан да, экономикалық жағынан тиімді.

Экологиялық жағдайда зиянды әсері жоқ деп тағы бір энергия түрін айтуға болады, бұл жер қабатында (5 км тереңдікке дейін) болатын геотермалдық энергия. Дүние жүзінде осы энергия түрі негізіде бірнеше геотермалдық жылу электростанциялары (ГэоЖЭС) жұмыс істейді. Ең қуаттылығы жоғары ГэоЖЕС(50мВт) АҚШта.

Жалпы геотермалдық энергия қоры 200 гВт шамасында,негізінде ол Тұнық мұхиттың төңірегінде шоғырланған.

Ресейде геотермалдық энергия қоры Камчатка, Сахалин және Курил аралдарында жалпы қоры 2000 мВт. Қазіргі кеде қуаттылығы 11мВт-қа және50мВт тең екі ГэоЖЕС Комчаткада іске қосылған. Курил аралдарында және Комчаткада 300-500 м тереңдікте судың температурасында 200°С­ге дейін жетеді.

Геотермалдық энегетиканың дамуының негізгі бағыты-термалдық сулардың жылуын пайдалану немесе су сіңіретін тау жыныстарының қабатына қолданған суды жіберіп, осы тереңдіктегі жылуды электр энергиясына айналдыру. Тереңдіктегі жылуды пайдалану технологиясы экологиялық тұрғыдан зиянсыз.

Махачкалада, Омск, Кизляр, Черкаск, Тбилиси қаларында термалды сулар тұрғындарды жылы сумен қамтасыз етуге бағытталған.

Жылы сулар қоры Қазақстанның да көптеген жерінде кездеседі. Олар үйлерді жылытуға, спорт кешендерінде, санаторийларда,т.б жағдайларда қолдануын табуда.

Тағы бір энергия көзі­ биомасса. Оның құрамындағы күкірттің мөлшері 0,1%, ал күлділігі-3­5%­тен аспайды(көмірде бұл көрсеткіштер, тиісінше, 2­3% және10­15% тең). Биомассадан алынған газды отын ретінде пайдаланып, турбогенераторлардың көмегімен электр тогын алу жолы басқа белгілі әдістермен бәсекелесе алады. Биомасса қалдық ретінде көп мөлшерде қант пен шарап зауыттарында борық қамысын өңдегенде шығады. Борық қамысын қант, шарап алу дамып келе жатқан елдердің 80-де жолға қойылған. Осыған байланысты тек борық қамысын пайдалану арқылы бұл өсімдік өсетін елдерде энергияның 50%-дай мөлшерін алуды жолға қоюға болады.

Осы синтетикалық отын ХХІ ғасырдың негізгі энергия көздерінің біріне айналуына толық мүмкіндік бар. Ағаш биомассасынан алынған метанолды отын ретінде жаққанда шыққан көміртек оксидінің мөлшері бензинді жаққанда бөлінетін газ көлемінен 2 еседей төмен. Метанолға альтернативті этанолды қант өндірісінен шыққан биомассадан ферменрттер көмегімен алып, оны бензиннің орнынына қолдануға болады.

Анаэробты микроорганизмдер штаммаларының арнайы түрлерін жасап биогаз қолданудың экология мен экономика жағынан болсын.

Тиімді жолдарын табуға болады. Биогаздың энзимдер қолдану арқылы этанолдың бағасы бензинмен салыстырмалы келеді. Және қазіргі жағдайда қалдықтардан биогаз алу технологиясы өзін 5­3жылда ақтап, табиғи органикалық ресурстарды үнемдеуге ықпал жасайды.

Болашағы зор потенциалды энргия түріне мұхиттардың жылу, ағыс, толқындар мен тасу энергия түрлерін жатқызуға болады. Мұхит тасуларының техникалық энергия потенциалы болжам бойынша 780 млн.кВт шамасында. Канададан қуаттылығы 20млн.кВт, ал Ресейде Мурманск ауданында қуаттылығы 400млн.кВт, Алыс Шығыста қуаттылығы 87млн.кВт энергия беретін станциялар іске қосылған. АҚШ тағы тасу процесіне негізделген станциялар 350 млрд.кВт/сағатына берсе, Францияда жылына алынатын энергия мөлшері 40млрд.кВт сағатына жетеді. Қазақстанның энергетикалық базасы ΧΧғасырдың 30­шы жылдарында құрыла бастады. Алғашында кішігірім электростанциялар фабрика, зауыт, мұнай кәсіпорындары мен рудниктердің мұқтажын атқару үшін солардың маңында салынған.

1950жылдан бастап, республиканың бірнеше аймағын электроэнергиясын қамтамасыз ете алатын қазіргі уақытқа дейін істеп жатқан энергетика кешендері ұйымдастырылды. Ол кестеде берілген.

Қазақстандағы энергетика өндірістері

№ п/п	Іске қосылған жыл	Өндірістер
1.	1950-1960	Жезқаған ЖЭО, Өскемен ГЭС, Бұқтарма ГЭС (бірінші агрегат)
2.	1966-1970	Шардары ГЭС
3.	1971-1975	Қапшағай ГЭС, Жамбыл және Ақсу ГРЭС
4.	1973	Ақтау АЭС
5.	1976-1980	Екібастұз ГРЭС­1,2 энергблогы
6.	1981-1985	Екібастұз ГРЭС­1, ГРЭС­2 Шульба ГЭС

Электрэнергияның негізгі ауқымды бөлігі (57­64%) химия, түсті және қара металлургия, құрылыс өндірістерін қамтамасыз етуге жұмсалады. Қазақстан өзін толығымен электр энергиясымен қамти алмайтынына байланысты басқа елдерден 17млрд. кВт/сағат энергия алуға мәжбүр.

Ресурстарды пайдалану және қоршаған ортаның ластануы

Қазақстан минералдық ресурстарға бай. Қазақстан дүние жүзінің елінің ішінде вольфрам, қорғасын және барийдің қоры бойынша бірінші орында, хромит, күміс және цинк бойынша екінші, маганец және молибден үшінші, мыс төртінші, уран бесінші, алтын алтыншы, темір кені жетінші, қалайы мен никель сегізінші, көмір мен табиғи газ тоғызыншы, мұнай бойынша он үшінші орында.

Қазақстан жерінде хромиттің әлемдік қорының үштен бір, уран мен марганецтің төрттен бір бөлігі, темір кенінің оннан бір бөлігі орналасқан. Қазақстанға барланған тас көмір және қоңыр көмірдің қоры 200млрд.тоннадан астам. Көмір бассейндеріне Қарағанды, Екібастұз, Майкөбен, Обаған, Жіліншік, Шу, Іле, Төменгі Іле және Орал Каспий жатады.

Енді энергетика өндірісінің қоршаған ортаға тигізетін әсерін қарастыратын болсақ, оның зиянды әсері отынды жер қойнауынан шығарғаннан бастап, электр энергиясына айналдырған және тұтынушыларға берген кезеңдердің бәрінде орын алады екен.

Ластаушы компоненттердің түрі мен мөлшері қолданылған отынның табиғатына, химиялық құрамына және жағу технологиясына байланысты

Отын түрлері

Ластаушы компонерт	Тас көмір	Қоңыр көмір	Мазут	Табиғи газ
Күкіртті газ	6.0	7.7	7.4	0.002
Азот окситдтері	21.0	3.4	2.4	1
Қатты бөлшектер	1.4	2.7	0.7	-
Фтор қосылыстары	0.05	1.11	0.004	-

Қатты отынды жаққанда күл, смола, күкірт пен көміртек оксидтері,шаң бөлінеді. Екібастұз көмірін қолданғанда шығатын күлдің мөлшері Қарағандының көмірінен шығатын күл көлемінен анағұрлым жоғары, оның себебі сапасының төмендігінде. Орта есеппен ЖЭО сағатына 5 тоннадай күкіртті ангидридпен және 16-17 т күлмен ауаны ластап отырады. Сұйық отынды (мұнай мен оның өнделген өімдерін) қолданғанда ауаға бөлінетін заттар күкірт пен көміртектің қосылыстары. Ал газды (отынды табиғи мен сұйылтылған газ) жаққанда қоршаған орта тек азот оксидімен ластанады. Отынның химиялық құрамында қаандай элементтердің қосылыстары болса, жаққанда солардың оксидтері мен басқа да қосылыстары қоршаған ортаға таралады. Отын жаққанда табиғи ортаның ластануын азайту үшін шаң-газ ұстайтын қондырғыларды (сүзгіштерді) қолданған орынды.Осындай қондырғылар зиянды заттардың 90-95% ауаға жібермеуге мүмкіндік туғызады. Оттықтан алынған күл мен шлактардың үйінділерін сақтау біраз жер көлемін қажет етумен қатар желмен ұшып литосфераның аумақты көлемін ластайды. Тек бір тәуліктің өзінде орта қуатты ЖЭС (1 мВт) 10 мың тонна шамасында көмір жағатыны белгілі, ал осы көлемнен шығатын қож пен күлдің мөлшері 1мың тоннаның үстінде. Осы тастандыны биіктігін 8 м етіп үйгеннің өзінде бұған қажетті жердің көлемі 1гектардан артық келеді. Литосфераның ластануы ЖЭС салатын жерді дайындағаннан басталады, себебі ауылшаруашылығына жарамды жерлердің біраз көлемі құрылысқа бөлінеді. Осы мәліметтің өзі ЖЭС -тың табиғатқа қандай қысым жасайтынын сипаттауға жеткілікті нәрсе.

Сұрақтар мен тапсырмалар:

1. Табиғи энергия қорлары, олардың жіктелуі.

2. Сарқылатын энергия қорлары, оларды тиімді пайдалану.

3. Сарқылмайтын энергия ресурстары қандай?

4. Қазақстандағы энергетика ресурстарын атаңыз.

5. Энергия ресурстарын тиімді пайдалану мәселесі

Әдебиет:

1. Бейсенова Ә.Б. Экология және табиғатты тиімді пайдалану. Оқу құралы. Алматы, 2004.

2. Сағымбаев Ғ.Қ. Экология негіздері. Оқу құралы. Алматы, 1995.

3. Оспанова Г., Бозшатаева. Экология. Оқу құралы. Алматы, 2000.

4. Бродский А.К. Жалпы экологияның қысқаша курсы. Оқу құралы. Алматы,«Ғылым», 1997, қаз.ауд. Көшкімбаев Қ.С.

5. Мәмбетқазиев Е., Сыбанбеков Қ. Табиғат қорғау. Оқу құралы. Алматы, «Қайнар», 1990.

6. Жамалбеков Е.Ү., Білдебаева Р.М. Жалпы топырақтану және топырақ географиясы мен экологиясы. Алматы, «қазақ университеті», 2000.

7. Фурсов В.И. Экологические проблемы окружающей среды. Алма-Ата, «Ана тілі», 1991.

8. Байтулин И.О. Экология Казахстана. Алматы, 2003.

ДӘРІС 13