29.Толқындар энергиясын қайта өңдеуге арналған құрылғылар

Т олқындар энергиясын қайта өңдеу 80ші жылдарда Япониядан басталды. Жалпы толқын энергиясының орташа мәні 6-7кВт құрайды. Толқын энергетикалық қондырғылар маяктарды, жағадан алыс стационарлық приборларды қоректендіру ұшін қажет. Толқындардың кинетикалық және потенциялдық энергиясы толқындардың пропорционалды бірлік ауданына тең. Сондықтан меншікті энергетикалық тығыздығы ашық мұхиттар үщін бірнеше кВт-қа дейін жетеді. Толқынның механикалық энегргиясын электр энергиясына түрлендіруді қамтамасыз ететін оны қайта өңдеп отыратын Масуд деп аталатын буй болып табылады.

ОЛ құрылғы астыңғы жағы қалқып тұратын жастықща тәріздес ауамен толтырылған емкость бар.Ол жастықша субетінде тұрады. Буйдағы ауа толқынның тербелісі арқылы суды емкостька край сорып алады, Сойтіп л буйдың мойыншасына соктығады . Сол кезедгі ауа қозғалысы желагрегатпен қабылданып оны энергияға айналдырады. Осциляцияланатын су столбалары толқынның 0,4м периоды 3 секунд болғанда ол 30ВТқа дейн қуатты генерациялайды. Японияда Масуд буй 60Вт куатқа дейн өндіре алады. Японияда толқын энергияссын қайта өңдейтің тағы бір қондырғы яғни Каймей суднасы болып табылады.

30. Ортогональды желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері.

Жел қондырғысы дегеніміз – жел энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін қондырғы. Бұны желқозғалтқыш деп те атауға болады. Желқондырғысына негізгі əсер етуші күш –ауа ағыны (жел). Ауа ағыны барлық қозғалатын заттар сияқты қозғалыс энергиясы немесе кинетикалық энергияның қоры болады. Ауа ағынының кинетикалық энергиясын жел дөңгелегі немесе басқадай жұмыс органы арқылы механикалық энергияға түрлендіреді. Қондырғының міндетіне байланысты механикалық энергия орындаушы механизмдердің көмегімен электрэнергия, жылулық, механикалық жəне де қысылған ауа энергиясына айналдыруы мүмкін.

Жел – жылдамдығы 0,6 м/с болатын, жер бетімен салыстырғанда қозғалатын ауа ағыны. Желдің сипаттамасы: жылдамдық, бағыты.

Желдің энергетикалық сипаттамасы. Жел бұрыннан адам қолданылып жүрген қуатты энергия көздерінің біреуі болып табылады. Жел қуатын қазіргі кездегіденде айтарлықтай үлкен аумақтарда халық шаруашылығы, өндіріс жəне үй тұрмысына да көп қолдануға болады. МИРЭК зерттеулері бойынша əлемде жылына 3 млрд. т жуық шартты отын пайдаланылады. Дамыған елдерде адам басына шаққанда жылына 0,6 т шартты отын, дамушы елде бұл көрсеткіш 3 есе аз қолданылады.

Ортогональды. Мамандардың айтуы бойынша, ортогональды жел қозғалтқышы үлкен энергетикаға қолайлы. Кемшіліктерінің арасында іске қосу қиыншылығы. Бұл қондырғылардыңқалақшалары ұшақ қанаттарының құрылымы сияқты жасалады. Ұшақ ұшу үшін ең алдымен жылдамдық алу керек. Ортоганальды қондырғыларда да осы сияқты. Қозғалтқыш режимінен

генератор режиміне өту үшін ең алдымен оны белгілі бір аэродинамикалық мəнге дейін айналдырукерек. Желдің жылдамдығы 5м/с кезінде іске қосуға болатын қолайлы қуат мөлшері алынады, ал14-16м/с жылдамдықта номинальді қуат мөлшері алынады. Алдын-ала есептеулер бойынша бұл қондырғылар 50-ден 20 000 кВт-қа дейінгі аралықта қолданылады. Егер де қондырғының қуаты 2000 кВт болса, махтың айналатын шеңбері 80 метрді

құрайды. Қуатты жел қозғалтқыштарының көлемі үлкен болады. Қуаттарының қосындысын турасондай көлемдері кішкентай бірнеше қондырғымен алмастыруға болады. Бұл жағдайда қондырғының сенімділігі мен өміршеңдігі артады. Осындай жұмыс істеп тұрған агрегаттардан бірқатар кемшіліктер байқалған. Мысалы, қондырғылардың көп таралуы телехабарды қабылдауды қиындатады жəне күшті дыбыстық тербелістер тудырады. Жел турбинасының қалақшалары радиотолқынды жұтпайтын,шағылдырмайтын стеклопластиктен жасалған. Бөгеуілдерді қалақшалардың темір каркасы жəне

о нда болатын найзағайға қарсы металл бөлшектері тудырады. Олар ультрақысқатолқынды сигналды шағылдырды жəне сейілтіп жіберді. Шағылған сигнал передатчиктің сигналыменараласып бөгеуілдер туғызады. Адам құлағы сезбегенімен, заттардың төмен жиілікті тербелісін тудырады жəне адам ағзасына. қауіпті. Қалақшалардың кемшіліктерін жою жұмыстарынан кейін инфрадыбыс тербелістері жойылды.

Жел қозғалтқыштары энергия өндіруімен қатар жарнама мақсатымен қолданылады. Ең

қарапайым бір қалақшалы айналма жел қозғалтқышы қабырғаға бекітілген тік бұрышты шеттері бүгілген пластинадан тұрады. Ол желдің аз ғана жылдамдығында айнала бастайды. Үлкен көлемді

3-4 қалақшалы жел қозғалтқышы жарнама плакаттары мен кішкене көлемді генераторды айналдыра алады. Аккумуляторда жиналған электр энергиясы түнде плакаттарды жарықтандырып, жел болмаған күндері жел қозғалтқышын айналдырады. Желкенді. (4–сурет) Мұндай жел энергетикалық қондырғының құрылымы өте күрделі – айналма рельсті жолға орналастырылған, басы мен аяғы біріктірілген платформаға жел бағытына

сəйкес өзгеретін жəне өз осінен айналатын желкен қондырылған.

Кемшіліктері:

· Орналасу ауданының көлемділігі;

· Темір жолдың құрылысына қойылатын талаптардың жоғарылығы;

· Үлкен ауданда желдің əр түрлі бағытта соғуына байланысты желкендердің басқарылуы күрделі;

· Құрылыстың қымбатқа түсуі;

· ЭБЖ салу қажеттілігі.

· Қуатының шектеулігі

· Жұмыс істеген кезінде шуыл тудыруы

· Күтудің қолайсыздығы

Генераторлардың платформада орналасуы алынған электр энергиясының тасымалына кедергі жасайды.

31.Күн энергиясының және оның негізіндегі қайта қалыпқа келетін энергия көздерінің қолданылуы.

Қайта қалыпқа келтірілген энергия көздері — қоршаған ортада тұрақты пайда болатын немесе уақыт бойынша пайда болатын энергия ағындары.

Қайта қалыпқа келетін және келмейтін энергияны қолдану процестерінің сұлбасы

К үннің сәулеленуінің жылулық энергиясын қолдану

Қайта қалпына келетін қайнар көздердегі жылулық знергияны қолданудың жалпылама принциптері: 1. Энергия қайнар көзден тікелей тұтыну – объетісіне қарай бағытталады. 2. Энергия арнайы құрылғымен ұсталынып қалады және жылу тасушы арқылы тұтынушыға таратылады. 3. Құрылғы жылу энергиясын тасуға қолайлы (электрлік, механикалық, химиялық) энергияға түрлендіреді. 4. Дербес құрылғылар жылулық энергияны кез келген өнімді алу үшін қолданылады, кейін бұл өнімді тұтынушы қолданылады.

4.1-сурет. Сулы жылу қабылдағыштардың типтік схемасы және олардың эффективтілігі мен құнының өсу ретінде орналасуы .

Сырттан өңделген металл пластиналар 1 күндіз күн сәулесінен суық жинағышты экрандайды, селективті қабат 2 күндізгі күн сәулесін қабылдамайды. Сәулелі жылуайырбас қоршаған ортаның температурасынан 15 градусқа төмен температураға ие суық аспан күмбезімен жүзеге асады. Конвективті жылуайырбас пластиналармен 1ұсталған суық ауа қабатымен қоршалған. Жинақтағыш таулы және құмды жерде нәтижелі.

32.Энергияның химиялық аккумуляциясы. Энергия көптеген химиялық элементтердің байланыстарында орын алуы және экзотермиялық реакция кезінде бөлінуі мүмкін. Бұл реакцияның ең танымалы жану болып табылады. Кей кезде мұндай реакцияны орындау үшін алдын-ала қыздыру немесе катализаторларды пайдалану керек (мысалы, энзимдер). Биологиялық компоненттердің өздерінің бір ерекшелігі бар. Бұл жерде тек кең таралған аккумулятор болып табылатын бейорганикалық байланыс туралы ғана айтылып жатыр. Осы кезде энергия олардың ауада жануынан пайда болады екен.

Сутегі. Кез келген токтың қайнар көзінің көмегімен болатын судың электролиздену әдісінен алынады. Газ түрінде ол жиналуы, арақашықтыққа берілуі және жылу энергиясын алу мақсатында жандырылуы мүмкін. Сутегінің жануын тудыратын зат тек су болып табылады. Бұл кезде ешқандай лас заттар түзілмейді. Сутегінің түзілу энтальпиясы H= -242 кДж/моль, яғни 1 моль H2O(18г) түзілген кезде 242Дж жылу энергиясы бөлінеді. Көп жылдар аралығында сутегі, шындығында СО мен қосылысында (жарықтандыратын газ) жылу энергиясын алу мақсатында қолданылды. Таза H2 алудың кең таралған тәсілі электролиз болып табылады, бірақ бұл тәсілдің тиімділігі 60% ды құрайды. Қалған пайызы электродтар жанындағы көпіршіктердің пайда болуына жұмсалады екен.

Суды жоғары температуралық қыздыру есебінен де ыдыратуға болады. Бұл реакция:

түрінде жазылады.

Аммиак. Суға қарағанда аммиак қол жетімді температура кезіндегі құрастырушы элементтерден тұрады:

Жылу двигателінің принципіне сәйкес бұл реакция күннің жылуын қолдану есебінен электр энергиясын алудың ең тиімді және негізгі реакциясы болуы мүмкін.

33 . Энергияның биологиялық аккумуляциясы. Биологиялық аккумуляция – biological accumulation – өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер қатысында жүретін биогенді миграция нәтижесінде химиялық элементтердің негізінде жинақталатын процесс. Б.Б. Полынов былай деп жазған: «негіздерде геологиялық жұмыс бағытталған және осы негіздерде кейіннен жаңа түр пайда болатын континентальды және теңіздің қалдықтары даярланады». Негізде біруақытта биологиялық аккумуляция процесі жүріп отырады, яғни сулы ерітінділер миграция есебінен болатын қышқылдандыру мен грунтты сулардан буландыратын концентрация. Биологиялық аккумуляция фотосинтез арқылы және күннің энергиясын жинақтау арқылы жүзеге асады. Ол энергия биологиялық және қазбалы материалдардың жануынан пайда болады. Осыған қарап энергия жанатын материалдардың өзінде болады деп есептеуге болады, бірақ бұл ой дұрыс емес. Биожанармайлардың кейбіреулерін-сұйық пен газ-двигательдердің ішкі жануына қолданады, сондықтан да олар транспорттардағы әрдайым қолданылатын жанармай орындарында қолданатын осы жанармай түрі ғана қолданылады. Қазіргі кезде қызығушылық танытып отырған мына жәйт, осы жанармай түрін дизельді құрылғылардан электроэнергиясын алу.

Фотосинтез – бұл органикалық заттардың пайда болу процессі мен күннің сәулеленуі арқылы жүретін химиялық энергияны аккумуляциялау. Бұл өте маңызды процесс, ол қайта қалпына келетін энергиямен байланысты себебі барлық тірі организмдер фотосинтез арқылы алынатын материалдан тұрады. Ал біздің өміріміз өсімдіктердің күн энергиясын жұтудан пайда болатын оттегімен демалумен өтеді. Біздің планетаға түсетін фотосинтездік энергия мөлшері 0,9*10/14 Вт (әр адамға 250кВт ол 100 000 үлкен атомдық электростанциялардың шығаруына тең). Жасыл өсімдіктерге және басқа да фотосинтезделетін организмдерге түсетін күннің радиациясы екі маңызды процесстермен байланысты: химиялық реакциялар өту үшін температуралық шарттармен қамтамасыздандыру және судан оттегіні және көміртектен «құрылыс материалын» алу үшін электрондарды фотоқоздыру. Оқшауланған өсімдік үшін температуралық шарттарды ұстап отыру маңызды, сондықтан күннің сәулеленуі фотосинтез процессінің тез жүруі үшін жұтылмай шағылып және өткізілу керек. Фотосинтездің көптеген қадамдары биохимиялық процесстердің толық қатарының өтуін қамтиды. Процесстердің өтуінің 3 санаты келтірілген: тағамды тізбек санаты-трофикалық; өсімдік санаты; молекулярлы санат-ол өз кезегінде өте күрделі процесстердің бірі болып келеді.

С ур. 10.1. Жаһанды фотосинтездің трофикалық санаты: лектер: энергияның 10¹⁴ Вт; көміртегінің 10¹¹ т/жыл; оттегінің 3* 10¹¹ т/жыл. Оттегінің көлемді үлесі 20%, көмірқышқыл газдікі 0,03%.

С ур.10.3. Молекулярлы санаттағы фотосинтез. Тігінен орналасқаны электронның қозу энергиясына сәйкес келеді. Жарықтық реакция (а), ол PS1 және PS2 фотожүйелер арқылы өзара әсерлесетін жасыл өсімдіктердің арасындағы энергия тасымалымен сипатталады. Қараңғылық реакция (б), қайта қалпына келген реагенттерді қолданады, олар PS1 фотожүйесінің жарықтық реакция процессінде пайда болады; А1, А2 электрондар аккумуляторлары; D1, D2 электрон донорлары.

3 4.Толқындар және су тартылыстың энергиясын қолданатын қондырғылар Толқындар энергиясын өңдеу қайта өңдеу 80ші жылдарда Япониядан басталды. Жалпы толқын энергиясының орташа мәні 6-7кВт құрайды. Толқын энергетикалық қондырғылар маяктарды, жағадан алыс стационарлық приборларды қоректендіру ұшін қажет. Толқындардың кинетикалық және потенциялдық энергиясы толқындардың пропорционалды бірлік ауданына тең. Сондықтан меншікті энергетикалық тығыздығы ашық мұхиттар үщін бірнеше кВт-қа дейін жетеді. Толқынның механикалық энегргиясын электр энергиясына түрлендіруді қамтамасыз ететін оны қайта өңдеп отыратын Масуд деп аталатын буй болып табылады.

ОЛ құрылғы астыңғы жағы қалқып тұратын жастықща тәріздес ауамен толтырылған емкость бар.Ол жастықша субетінде тұрады. Буйдағы ауа толқынның тербелісі арқылы суды емкостька край сорып алады, Сойтіп л буйдың мойыншасына соктығады . Сол кезедгі ауа қозғалысы желагрегатпен қабылданып оны энергияға айналдырады. Осциляцияланатын су столбалары толқынның 0,4м периоды 3 секунд болғанда ол 30ВТқа дейн қуатты генерациялайды. Японияда Масуд буй 60Вт куатқа дейн өндіре алады. Японияда толқын энергияссын қайта өңдейтің тағы бір қондырғы яғни Каймей суднасы болып табылады.

35.36. Фотосинтез және биоотынның негізіндегі энергетикалық құрылғылардың принциптері.Қайта қалыпқа келетін энергетикадағы биоэнергетиканы қолдану жалпы принциптреі.

Фотосинтез – бұл органикалық заттардың пайда болу процессі мен күннің сәулеленуі арқылы жүретін химиялық энергияны аккумуляциялау. Бұл өте маңызды процесс, ол қайта қалпына келетін энергиямен байланысты себебі барлық тірі организмдер фотосинтез арқылы алынатын материалдан тұрады. Ал біздің өміріміз өсімдіктердің күн энергиясын жұтудан пайда болатын оттегімен демалумен өтеді. Біздің планетаға түсетін фотосинтездік энергия мөлшері 0,9*10/14 Вт (әр адамға 250кВт ол 100 000 үлкен атомдық электростанциялардың шығаруына тең). Жасыл өсімдіктерге және басқа да фотосинтезделетін организмдерге түсетін күннің радиациясы екі маңызды процесстермен байланысты: химиялық реакциялар өту үшін температуралық шарттармен қамтамасыздандыру және судан оттегіні және көміртектен «құрылыс материалын» алу үшін электрондарды фотоқоздыру. Оқшауланған өсімдік үшін температуралық шарттарды ұстап отыру маңызды, сондықтан күннің сәулеленуі фотосинтез процессінің тез жүруі үшін жұтылмай шағылып және өткізілу керек. Фотосинтездің көптеген қадамдары биохимиялық процесстердің толық қатарының өтуін қамтиды. Процесстердің өтуінің 3 санаттары келтірілген: тағамды тізбек санаты-трофикалық; өсімдік санаты; молекулярлы санат-ол өз кезегінде өте күрделі процесстердің бірі болып келеді.

Сур. 10.1. Жаһанды фотосинтездің трофикалық санаты: лектер: энергияның 10¹⁴ Вт; көміртегінің 10¹¹ т/жыл; оттегінің 3* 10¹¹ т/жыл. Оттегінің көлемді үлесі 20%, көмірқышқыл газдікі 0,03%.

Сур. 10.2.Өсімдік санатындағы фотосинтез

Сур.10.3. Молекулярлы санаттағы фотосинтез. Тігінен орналасқаны электронның қозу энергиясына сәйкес келеді. Жарықтық реакция (а), ол PS1 және PS2 фотожүйелер арқылы өзара әсерлесетін жасыл өсімдіктердің арасындағы энергия тасымалымен сипатталады. Қараңғылық реакция (б), қайта қалпына келген реагенттерді қолданады, олар PS1 фотожүйесінің жарықтық реакция процессінде пайда болады; А1, А2 электрондар аккумуляторлары; D1, D2 электрон донорлары.

Өсімдіктер мен жануарлар тұратын заттарды биомасса деп атайды. Биомассаның негізі- көміртегінің органикалық қосылыстары, олар оттегімен реакцияға түскенде жанады немесе метаболизм әсерінен жылу шығарады.

Табиғаттық экологиялық циклдармен жақсы үйлесімде бола отырып өндірістік биожанармайды қолданса, қоршаған ортаға еш зиян келмейді де, ластанбаушы еді. Төменде көрсетілген жүйе биомассаның планетарлы айналымының жүйесі.

Құрғақ массаларды есептеу кезінде биосферада биологиялық материалдардың пайда болуы 250*10⁹ жылдамдықпен жүреді. Сонымен қатар жыл сайын шамамен 100*10⁹ көміртек байланысады. Фотосинтез кезінде қолданатын энергия шамасы 2*10²¹ Дж/жыл (0,7*10¹⁴ Вт). Биомассаның жалпы көлемінен 0,5% тағам ретінде қолданылады.

Биожанармай- органикалық қосылыстардың туындылары, және оларды химиялық шикізат немесе конструкционды материалдар ретінде қолданудағы альтернатива әрдайым болады. Мысалы, пальманың майы-сабын компоненттерінің бірі, табиғи шикізаттан пластмасса және фармакологиялық препараттарды алуға болады, өсімдік талшықтар негізіндегі композиттік материалдар құрылыста кеңінен қолданады.

Биожанармайды өндіру процессі