12.Күннің жылу энергиясын химиялық энергияға түрлендіру.

Күн радиациясының энергиясы әртүрлі фотохимиялық процестерге байланысты аккумуляцияланады. Әр түрлі химиялық реакциялардың өтуі фотонның жұтылуы мен ультра күлгін сәуленің немесе көрінетін сәуленің әсерінен пайда болады. Фотохимия процессі 2 негізгі заң бойынша түсіндіріледі. 1-заң 1817жылы Т. Гротгус кейін Ф. Дрейпер жасады. Ал 2заң фотохимиялық эквивалент-1912жылы А.Энштейн және Й.Штарк ойлап шығарды:яғни біріншілік фотохимия процесіне жауап беретін молекула бір ғана жарық квантын жұтады. Кейбір реакцияларда реагент молекуласы фотон жұтпайды, себебі электрондық спектр жарық түсетін спектрлік интервалдын арғы жағында болады. Мұндай жағдайда көмекші ретінде жарықты жұтатын сосын өзінің потенциялдық энергиясын молекулага бере алатын -синсибилизаторда. Мұндай құбылысты фотосенсибилизация деп атайды. Органикалық жүйелерде өте пайдалы сенсибилизацияларға ароматты кетондар яғни ацетофенон (С6Н5СОСН3) и бензофенон (С6Н5СОС6Н5)жатады. Жоғары температуралы қондырғылар айнаның көмегімен сәуле ағынын шоғырландыратын күн энергиясымен қоректенеді. Энергия аккумуляторы ретінде физикалық жылутасымалдағыштар пайдаланылады. Сонымен қатар циклдық термиялық ыдырау қабілетіне ие органикалық емес заттар-синтездер(оксидтер, гидраттар, сульфаттар, карбонаттар) пайдаланылады.Басқа типті қондырғылар сәлелену энергиясын электрлік, жылулық немесе фотофизикалық және фотохимиялық процесстер арқылы химиялық реакция энергиясына түрлендіреді. Күн энергиясын фотохимиялық жолмен түрлендірудің маңыздысы мыналар: металлкомплексті байланыстардың әсерінен судың J фотокаталитикалық ыдырауы; Фотоэлектронды ауысуға немесе фотогальваникалық эффектке негізделген «күн фотоэлектролизерлері» ; Энергия түрлендірудің эффективті биохимиялық қабілеті- J фотосинтез. Сонымен қатар күн энергиясын химиялық байланыстардың кернеулігіне аккумуляциялайтын жүйелердің маңызы өте зор. Мұндай жүйелер А және В затының фотохромдық процесі ғана емес және олардың процесінің параметінің талаптарын химиялық жүйелер қанағаттандыруы тиіс. Олардың негізгі талаптары: А реагенті ультра күлгін сәулені және корінетін жарықты(400-650нм) жұтуы тиіс себебі Жерге дейін жеттетін күн энергиясының 50 % 300-700нм облыс аралығына таралған; кері реакция айтарлықтай жылулық эффектке ие болу керек (>300Дж/г); В фотореагентінің энергиясын ұзақ сақтау үшін В А термоауысудың белсенді тосқауылы 100кДж/моль болуы тиіс. А және В заттары арзан әрі қол жетімді, уландырмайтын,жарылғыш емес болуы керек және атмосфералық ылғалдылық пен ауаға химиялық тұрақты болуы керек.

13.Күн элементтерінің сипаттамалары.Күн батареяларының жұмыс істеу принципі.Күн энергетикасы (Гелиоэнергетика; гр. helios — күн, және энергетика) — күн энергиясын әр түрлі амалдар арқылы (электрэнергиясын және жоғары температуралы жылу өндіретін гелиоэлектростанциялар, күн элементтері мен батареялары, үй-жайларды, жылыжайды және т.б. жылыту мақсатымен төмен температуралы жылу алу үшін қолданылатын күн коллекторлары және т.б.) пайдалану. Қазіргі уақытта тізбектей және параллель жалғанған элементтерден тұратын күн энергиясы батареялары инвертор арқылы айнымалы электр энергиясына түрленіп сүзгілер арқылы жүктемеге беріледі. Сондықтан инвертор жақсы энергетикалық көрсеткіштерге (меншікті қуат,ПӘК, қуат коэффиценті т.с.с) және шығаратын электр энергиясының сапалылығына (кернеу қисығының синусойдалы түрі, кернеудің және жиіліктің тұрақтылы) ие болуы керек.Сапалы энергия үшін инвертордан кейін төмен жиілікте есептелетін сүзгіні қосу керек. Күн батареясы қуатының он және жүз киловаттқа дейін өскен кезінде сүзгі көлемі әлдеқайда өседі, және сәйкесінше сүзгі де қуат жоғалады, ол бүкіл түрлендіру жүйесінің ПӘК-ін төмендетеді. Одан басқа, қисық кернеудің гормоникалық анализі көрсеткендей, жоғарғы гармоникалар негізгі кернеу гармоникасымен салыстырығанда 1 бөлігін ғана құрайды. Кернеудің жоғары гармоникалары инвертормен өңделген электроэнергия болып табылады, ол фильтрмен жоғалып немесе бөгеліп отырады және қолданушыға түспейді. Осылайша, күн түрлендіргіштері энергиясының бір бөлігі түрлендіру жүйесінде жоғалады және қолданушыға жетпейді. Нәтижесінде, барлық қосылған қымбат күн элементтері максимальды қолданылмайды, ал күн батареяларын оптималды қолдану және энергияны жинайтын инвертор қолдану «күн батареясы – инвертор – энергожүйе» жүйелерінің түрлендіру бағасын төмендетеді. Шет елдік инверторлар жалпы жағдайға жасалған энергожүйенің жұмысын есептеген, сондықтан параметрлер (кернеу, жиілік, фаза және фазалық кезектесуі) инвертордың параметрлері энергожүйенің параметрлерімен келмеуі мүмкін. Инвертор мен энергожүйенің параметрлерін сәйкестендіру үшін қосымша құрылғылар қажет. Жалпы энергожүйені интеллектуалды басқаратын, өндірістік жиілігі бар күн батарея энергиясын түрлендіруді өңдеу және енгізу. Бірфазалы және үш фазалы кернеудегі өндірістік жиілігі бар күн батарея энергиясын электроэнергияға түрлендіретін көпсатылы транзистор ұсынылады. «Күн батареялары – инвертор – энергожүйе» жүйесін зерттегенде инвертор IGBTтранзисторында Semikron фирмасының модульдері драйверлермен басқарылатын жүзеге асырылады. «Драйвер» - платада орналасқан микросхема, ол жартылай өткізгіш модульдер немесе дискретті жартылай өткізгіш құралдар (MOSFET, IGBT, биполярлы транзистор, тиристорлар және т.б) арқылы басқарылып, ол қорғаныс және қызметтік функцияларды жүзеге ырады. Басқару сұлбасының негізгі бағыты – ипульсті сәйкестендіру, контроллер (микропроцессор) кірісі – кілт арқылы басқарылады.

14.Жел энергиясын қолданатын энергетикалық жүйелер.Олардың жұмыс істеу принциптері.Жел энергиясы негізінен Күн энергиясының Жер бетін бірқалыпты қыздырмауынан туындайды. Сағат сайын Жер Күннен 1014 кВт сағ энергия алады. Күн энергиясының 1-2 % -і жел энергиясына түрленеді. Бұл көрсеткіш жер бетіндегі барлық өсімдіктердің биоқалдыққа айналғанда бөлініп шығатын энергиясынан 50-100 есе асып түседі. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді – энергия көзі ретінде пайдаланған. Жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Жер суландыру кезінде, жел диірмені ретінде дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданған. Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендерінің гидроэнергиясынан 100 есе асып түседі. Ылғи да және барлық жерде жел соғып тұрады. Жаздың қоңыр салқын самал желін, апат, зардап шығын әкелетін керемет дауылдарды атап өтуге болады. Қалпына келтіретін дәстүрлі емес жел энергиясының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Бұларды пайдалану табиғат баланстарын бұзбайды. Жел энергиясын қолдану таулы аймақтардың жоғары бөктерінде толқынды теңіз жағалауларында ыңғайлы екені бәрімізге танымал. Жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар өте көптеп табылады. Жел күші жер бетінің ойлы-қырлы болуына тікелей байланысты. Мысалы, таулы аймақтың екі бөлігін қарастырайық, Күн көзінің екі бөлікке түскен энергиясы бірдей болғанымен, жердің кедір-бұдыры әр қилы болғандықтан, жел күшінің ықпалы, бағыты да әр түрлі болады. Жел күшінің ықпалы жыл мезгілінің ауысуына, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық. 1.1.1. Ауа тығыздығы. Желқондырғылардың қалақшалары ауа массасының қозғалысының әрекетінен айналады. Ауа қабатының массасы үлкен болса, соғұрлым жел двигателінің қалақшалары жылдам қозғалып, электр энергиясын көп өндіреді. Физика курсынан мынаны білеміз, қозғалатын дененің кинетикалық энергиясы оның массасына тура пропорционал, ендеше жел энергиясы ауа қабатының тығыздығына тура пропорционал. Тығыздық бірлік көлемге келетін молекулалар санына тәуелді. Қалыпты атмосфералық қысымды температура 150С болған кезде, ауаның тығыздығы 1,225 кг/м3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп энергия береді. 1.1.2. Ротор ауданы. Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз. Ротор жел ағының энергиясын көп қамтыса, соғұрлым көп электр энергиясын өндіреді. Ротордың ауданы ротордың диаметрінің ауданының квадратына тура пропорционал, жел- қондырғысының өлшемдерін екі есе арттырып, төрт есе энергия өндіріп алуға болады. Жел қондырғысының өлшемдерін өзгерте отырып, энергияны қалағанымызша өндіреміз деп айтуға жеңіл, практикада басқаша. Айналдыру барысындағы қамтитын қалақшаларының ауданын біртіндеп үлкейту арқылы, біз істейтін жүйеге артық күш, салмақ түсіреміз. Осындай асқын салмақты көтеру үшін жүйенің кейбір механикалық құрамдас бөліктеріне зақым келмеуін ескеру өте маңызды. 1.1.3. Жел жылдамдығы. Жел жылдамдығы – желқондырғысының энергия өндіруіне әсер ететін маңызды өлшемі болып табылады. Желдің үлкен жылдамдығы ауа массасының ағынының көлемін үлкейтеді. Жел энергиясы жел жылдамдығының кубына тура пропорционал өзгереді. Ендеше, ротордың кинетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе үлкейткенде 8 есе артады. Мынадан жел жылдамдығының жел энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы – 1.225 кг/м³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай).