3.3 Күн энегриясын тұтынудың тиімділігі

Күн энергиясы арқылы суды ысыту коллекторының тиімділігін анықтау үшін бірқатар есептеулер жүргіземіз.

Біз Алматы қаласы үшін бір тәуліктегі орташа күн инсоляциясының мәнін 3,5 кВт∙сағ/м² деп аламыз.

Есептеулер жүргізу үшін біздің күн энергиясы арқылы су қыздырғышымыздың ауданын деп аламыз.

Есептеулерде жүйенің көрсеткіштерінің идеал екендігін ескеретін болсақ, онда сәуле жұтқыштық қабілеті - 100%, сәулені шағылдыру - 0%, жылу шығыны - 0%, түсу бұрышы барлық уақытта - 90° болады. Бұл оңайлатылған параметрлерді компенсациялау үшін бірлік уақытта бірлік ауданға түсетін күн энергиясының мөлшерін максимальды мәніне тең деп аламыз:

Өлшемдері шектеулі қайық немесе катамаранды, суда серуендеуге, балық аулауға қолдануға кеңінен қолдануға болады.

Орташа есеппен, өлшемдері кіші электрқозғалтқыштары бар қайықтардың қуаты 150-400 Вт. Аса қымбат емес монокристаллды кремний күн батареясының негізгі сипаттамалары: өлшемдері: 1175х550х28, салмағы - 7,3 кг, қалыпты жарықтандыру кезінде (1000 Вт/м²): қуаты ~ 95 Вт, жұмыс кернеу - 12 В, максималь қуат алу нүктесіндегі кернеуі - 17 В, жұмыс тогы ~ 5,6 А.

Катамаран суға барлық уақытта қозғалыста болғандықтан, күн батареясының күнге ұатысты орналасуын реттеу мүмкіндігі аз, сондықтан да оның орналасуы тұрақты түрде болады. Егер аккумулятор разрядталып қалатын бооса, кез-келген уақтытта зарядтау мүмкіндігі бар.

Күн батареясын қолдану, аккумуляторлардың жұмыс мерзімін де арттырады, өйткені зарядтау циклы кемиді.

Катамаран тұтынатын ток шамасы мен тарту күшінің шамасы шамамен 1:2 қатынаспен анықталады, яғни егер тұтынатын ток шамасы 30 А болатын болса, она тарту күші 15 кг, ал орта есеппен катамаран салмағы 800 кг болады. Катамаран салмағы азайған сайын тұтынатын ток шамасы азаяды.

Күніне 8 сағат қолданыта болатын катамаран 192000 Вт электрэнергиясын тұтынатын болса, онда қаржылай шығын шамасы орта есеппен , ал бір жылдағы шығын 365*2880=1051200 теңгені құрайды. Ал, сатушылардың ұсынатын жоғарыда көрсетілген сипаттамалары бар күн батареяларының орташа бағасы 80000 теңгені құрайды. Яғни, сіз күн энергиясын тұтынатын катамаранды күнделікті қолданатын болсаңыз, онда сіздің катамаранның шығыны 1-1,5 жылда өз құнын ақтап шығады, ал әрбір коллектор 15-25 жыл қызмет атқаратын ескерсеңіз, оның тиімділігіне күмән келтірмеңіз.

Қорытынды

Бүгінгі күнде адамдардың тұрмыс тіршілігі табиаттағы басқару арқылы, жақсартуға ұмтылу және жаңа өндірістерді дамытудың салдары айнала қоршаған ортаға экологиялық проблемалар тудыруда. Адам баласына кейінгі кезде энергия жетпейді. Газет, журнал беттерінде энергетикалық кризис жайлы мақалаларды жиі кездестіреміз. Мұнай үшін кейбір мемлекеттер бір-бірімен жауласып жатса, ал кейбіреулері экологиялық дағдарысқа, құлдырауға ұшырайды екен.

XX ғасырдың басында Н.Е.Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда оның қалақшаларының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді. Ал оның диаметрін үлкейте отырып 2000 кВт-қа шейін энергия алуға болады. Мысалы 40 метрлік жел двигателі 2000 кВт энергия өндіреді.

Қазіргі таңда адамзаттың энергияға тұтынысын қамтамасыз ету үшін сарқылмайтын энергия көздерін, оның ішінде Күн энергиясын қолдану жолдарын дамыту қажеттігі туындап отыр. Осы орайда ұсынылып отырылған жобада күн энергиясын тұтыну арқылы жұмыс жасайтын катамаран моделінің жетілдірілген моделін ұсынып отырмыз.

Жоба негізінде жасалған жетілдірілген күн энергиясын тұтыну арқылы жұмыс жасайтын катамаран моделінің қолданыс аймағы кең, оны серуендеуге, орын ауыстыруға, балық аулауға, бақылау мақсатында қолдануға болады.