6. Реалды және идеалды жел генераторлары. Есептеу мысалдары.

Жел қозғалысының энергиясы жел жылдамдығының үшінші дәрежесіне пропорционал. Бірақ, идеалды құрылғының көмегіменде бұл энергияны толығымен электр энергиясына айналдыруға мүмкіндік жоқ.  Жел қозғалысының энергиясын пайдалы қолдану коэффициенті(ПҚК), теориялық есептеулер бойынша 59,3% құрайды. Басылымға шыққан мәліміттер бойынша, практикада жел энергиясының ең  үлкен ПҚК-і  реалды жел агрегатында жуықтап алғанда 50% жақын болады, бірақ бұл тек қана проектіде қарастырылған  желдің оптималды жылдамдықтарында ғана. Одан басқа, жел қозғалысының энергиясының бір бөлігі механикалық энергия электр энергиясына түрленген кезде жоғалады, оның ПӘК-і 75-95%.  Осының барлығын ескере отырып, реалды агрегат проектіде қарастырылған тұрақты жылдамдықтар диапозонында жұмыс  істесе ғана, желдік агрегаттың меншікті электрлік қуаты жел қозғалысының қуатының 30-40%-ын құрайды. Бірақ кей-бір кезде, желдің жылдамдығы есептелген жылдамдықтардың шектерінен шығып кетеді. Бір жағдайда желдің жылдамдығы тым төмен болады, бұл жағдай да жел агрегаты жұмыс істей алмайды. Екінші жағдайда желдің жылдамдығы тым көп болады, бұл жағдайда агрегат істен шығып қалмау үшін оны тоқтатуға тура келеді. Егер желдің жылдамдығы номиналды жылдамдықтың мәнінен асса, генератордың номиналды қуатынан аспау үшін, желдің механикалық энергиясының барлығы қолданылмайды. Осы фактілердің барлығын ескере отырып жыл бойындағы электр энергиясының меншікіті шығарылуы жел энергиясының 15-30% -ын құрайды.

Жел агрегатының жұмыс істеу схемасы төмендегідей жасалған. Жел донғалағы динамо-машинаны-электр тогының генераторын қозғалысқа келтіреді.  Бұл біруақытта параллель жалғанған аккумуляторлар батареясын зарядтайды. Аккумуляторлық батареялардың клеммаларындағы кернеу генератодың клеммаларындағы кернеуден азайғанда батарея автоматты түрде генраторға жалғанады да, керісінше жағдайда ағытылады. 

Қазіргі кезде жел электрагрегаттары электр тогымен мұнайшыларды қамтамасыздандырады; олар жетуге қиын жерлерде жұмыс істейді, алыс аралдарда, Арктикада және  үлкен халық топтары тұратын жерлерден алыс орналасқан мыңдаған ауылшаруашылдық фермаларда да жұмыс істейді. Мэн штатында тұратын американец Генри клюз екі мачта құрып оған екі жел двигателімен генераторларды орналастырды. әр-біреуі 6В, 60В және 2В-тан тұратын 20 аккумулятор оған желсіз күні жұмыс істейді, ал бензин двигателі оған резерв ретінде тұрады. Бір айда Клюз жел агрегаттарынан 250кВт*сағ энергия алады; бұл оған барлық шаруашылығын жарықтандыруға және электр аппаратураны(телевизо, тоңазытқыш т.б.) жұмыс істетуге жетеді.

7. Жел электростанциялары.

Жел энергетикасы — жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін 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.Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологилық 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 күші көбейсе, жаз айларында азаяды, ал су керісінше, қыс айларында азайса, жаз айларында көбейеді.

Жел электрлік стансысы (Жел ЭС) - жел ағынының басқарылмайтын кинетикалық энергиясын электрлік энергияға айналдырады. Жел ЭС екіге бөлінеді: тұрақты және айнымалы кернеу жел электрлік стансылары. Тұрақты кернеу жел электрлік стансысының шығысындағы кернеу, генератор өндіретін кернеу тегіне қарамастан, тұрақты болады. Керісінше жағдайда, айнымалы кернеу жел электрлік стансысы деп аталады. Жел ЭС-ның негізгі арналуы — ұлттық энергетикалық тораптардан алыс орналасқан тұтынушыларды және ауыл шаруашылығы нысаналарын электрлік энергиясы мен сумен жабдықтау.

Басты артықшылығы — қоршаған ортаны ластамайды, қуат көзі (жел) ешқашан сарқылмайды.

8-10 Геотермальды энергетика,энергия

Геотермалдық энергетика –  жер қойнауы астындағы энергия есебінен электр энергиясын  және  жылу энергиясын өндіру.

Геотермалдық энергетиканың басымдылығы қоршаған орта үшін оның толық қауіпсіздігі болып табылады.  Жоғары температуралы геотермалдық көздерден 1 кВт электр энергиясын өндіру кезінде бөлінетін СО2 саны 13-тен 380 г-ға дейін құрайды (мысалы, көмір үшін ол1 кВт сағ. 1042 г. тең).

Алайда, Жер жылуы тым «шашыраңқы», және де әлемнің көптеген аудандарында адам энергияның шамалы ғана бөлігін пайдамен қолдана алады. Соның ішінде пайдалану үшін жарамды геотермалдық ресурстар жер қабаты қалыңдығының жоғарғы 10 километрінің шамамен 1% жалпы жылусыйымдылығын құрайды немесе 137 трлн. ш.о.т.

Геотермалдық энергетика

Мұндай стансаны салу өте қымбат, бірақ пайдалану шығыстары өте төмен,  бұл қолайлы объектілерге  арзан энергияны алу мүмкіндігін береді. Бұл энергия жер қыртысындағы жылуды іске жаратады.

Геотермалдық энергияны өндіру кезінде электр стансаларының үш түрі қолданылады:  құрғақ буды,  булауды және бинарлық буды іске жарататын.

Жұмыс принципі

Кез келген жылу сорғысы үш негізгі агрегаттан: жылу алмастырғыштан (буландырғыш), компрессордан (қысымды көтеретін) және конденсатордан тұрады. Бұл агрегаттар бір-бірімен тұйықталған құбырмен байланысқан. Құбыр жүйесінде хладагент циркуляцияға түседі, ол циклдің бір бөлігінде сұйықтық, басқасында –газ. Әр жылу сорғысында жылу көзі болуы қажет, оның температурасының төмендігі соншалық (0-25°С), оны тікелей пайдалану мүмкін емес. Жылу көзі ретінде таулы-тас түрі, жер (грунт) немесе су болуы мүмкін. Жылу сорғысының жұмыс істеу принципі келесідей. Салқындалған жылу тасығыш жерге немесе көлдің түбінде төселген құбырдан өткенде бірнеше градусқа қызады. Сонан кейін жылу сорғысының ішінде жылу тасығыш, жылу алмастырғыш (буландырғыш) арқылы қоршаған ортадан жиналған жылуды хладагентпен толтырылған жылу сорғысының ішкі контурына береді.