42. Күн энергиясының және оның негізіндегі қайта қалыпқа келетін энергия көздерін қолдануда жалыпыланған ғылым принциптері және техникалық проблемалар.

Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануда қолайлы болып табылады. Жыл сайын күннің түсу ұзақтығы 2200-3000 сағат болса, күн энергиясының көлденең жазықтыққа түсірген қуаты 1280-1869 кВт сағ/м² екен. Ал шілде айында 1м² келетін көлденең жазықтыққа түсіретін энергия бір күнде 6,4 тен 7,5 кВт-қа өседі. Ал энергетикалық есептеулерге жүгінсек, Күннің Жерге беретін энергиясы, барлық қор көздері беретін энергиядан 5000 есе асып түседі екен. Күн энергетикасының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Күн батареялары қатты зат кремний материалынан жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен кейін екінші орындағы ең көп таралған элементтердің бірі болып табылады.

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.

а) – Жер бетінде орналасқан ашық резервуар. Жылу өте оңай Жерге өтеді; б) – жерден бөлектенген ашық резервуар. Булану әсерінен жылу жоғалады. в) – қара резервуар. Душқа және кешкі ваннаға арналған суды жылыту үшін қолданылады жылудың өте көп мөлшерде жоғалуымен сипатталады. г) – түбі жерден бөлектенген қара резервуар. д) – қақпағы шыныдан жасалған контейнердегі қара резервуар. полиэтилендік қақпақты қолдану арзандау, бірақ олар күнде өте тез бұзылады және алыс ИК диапазонында сәулеленуді өткізеді. е) – түтікшемен металдық пластина және сумен толтырылған жалпақ сыйымдылық – олар стандартты өндірілген жылу қабылдағыштар; қыздырылған сұйықтық қабылдағыш арқылы және ол арнайы жылудан бөлектенген резервуарда жинақталады. ж) – екі еселенген жабуы бар пластинкалы қабылдағыш. Сұйықтық 1000С да қыздырылуы мүмкін. з) – селективті жабу, ол қараңғылық коэффициенті ε көрінетін диапазонында 1-ге жуық болады, ал инфрақызыл диапазонында 0-ге жуық болады. и) – вакуумдалған қабылдағыш. Конвективті жоғалу болмайды. Ішкі түтікше селективті жабумен, сыртқысы – шыны.

Ғалымдар тропосфераны зерттеу нәтижесінде Күннен келетін радиацияның (сәулелердің) Жерге жетуіне әсер ететін тағы да бір елеулі факторды анықтап отыр. Ол - бұлттар. Күн бұлтты болса Жерге келіп жететін сәулелердің үлесі де кеми түседі. Демек, бұлттылығы басым жерлерде құмды және шөлді жерлерге қарағанда салыстырмалы түрде түсетін күн сәулесі (сонымен қоса одан алынатын энергия) аз болады. Ал, бұлттардың түзілуіне мынадай жағдайлар әсер етеді: жергілікті жердің рельефі, таулары, өзендері мен көлдері, мұхиттан орналасу қашықтығы. Сондықтан таудың басында және оның етегінде алынатын энергияның мөлшері әр түрлі болады. Себебі, тауға бағытталып соққан желдер төменде орналасқан ауа массасын жоғары көтеріп, ылғалды суытады да, қысымның күрт өзгерісі кезінде бұлттар түзіледі.

Пассивті Күн жүйелі құрылғылар Пассивті күн энергетикасын пайдаланудың бірнеше модификациясы кездеседі. Олардың түпкілікті идеясы ғимарат архитектурасын жобалау кезінде күн энергиясын пайдалануға негізделген. Онда ғимарат жобасын дұрыс жасау назарға алынады. Сонымен қатар оңтүстікке бағытталған терезелердің көп болуы болуы (тек солтүстік жартышар үшін), бұл қыс кезінде үй бөлмелеріне күн сәулесі көп түсуі үшін жасалады және керісінше шығыс пен батыс жаққа қаратылған терезелер азайтылады. Ғимараттың жылу изоляциясы да өте үлкен рөл атқарады. Жоғарыда аталған факторлардың барлығы тұтастай бір жүйе құрған кезде ғимараттың пассивті энергетикалық жүйесі қалыптасады. Жылулық изоляцияның бірнеше көрнекті әдістері бар. Ғалымдардың құрастыруымен ойластырылған арнайы тепловизорлардың көмегімен ғимараттың қаншалықты энергияны сыртқа шығаратынын анықтап, осал тұстарын жоюға тырысады. АҚШ-тың Энергетика департаментінің мәліметінше, алдын-ала ойластырылған ауланың ландшафты келешекте 25% - ға дейін энергия шығынын төмендетеді. Ағаштар жаз кезінде күннен қорғану үшін тиімді жағдай орнатса, жазда алай-дүлей желдерге тосқауыл қызметін атқарады. Сонымен қатар ағаштар, бұталар мен көгалдар ауланың орташа температурасын 50°С - ге дейін төмендете алады. Өйткені ағаштар мен өсімдіктер ылғалды буландырады да, қоршаған орта суыйды. Ағаштарды отырғызудың өзіндік ерекше технологиясы бар. Оларды отырғызуда жаз кезінде көлеңкелеп, ал, қыс кезінде күн сәулесін қалқаламауын қамтамасыз ету керек. Ағаштар жазда күн көзінен қорғау қызметін атқарса, қыста жапырақтары түскеннен кейін де күн сәулесінің 50 % -ын бөгей алады.