Жел энергиясын пайдалану мәселелері

Целиноград ауданы Софиевка ауылы №21 орта мектебі
9 сынып оқушысы Бурбаева Айсара
Жетекшісі: Жүрқадам Жексенби Қадырұлы - физика пәнінің мұғалімі

Ғылыми жоба
«Жел энергиясын пайдалану мәселелері»
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі:
а) Барлық бізге белгілі энергия көздері таусылуға жақын (таскөмір 570 жылға, мұнай 35 – 40 жылға, ал газ 50 жылға жетеді).
б) Мұнайды, таскөмірді, газды өндіру, оны іздеу өте үлкен қаржы қажет етеді. Көптеген өте күрделі жұмыстарды және көп технологияларды қажет етеді.
в) Осы энергиялық ресурстарды пайдаланудың экологиялық жақтары: электр энергиясын алу үшін және транспорттың жүруін қамтамасыз ету үшін жағылатын отын (мұнай, бензин, көмір) жанған кезде бөлініп шығатын көмірқышқыл газы жер бетінің жылулық сәулесін жұту арқылы, ауа райының әлемдік жылуына әкеліп соғады. Соңғы екі ғасырдағы адамзаттың іс - қимылы табиғатқа елелі нұқсанын тигізді. [4]
Экономикалық даму қарқыны ол энергетиканың барлық жағынан дамуы арқылы жүреді. Адамзатқа электр энергиясы өте қажет және оның қажеттігі жыл сайын артуда. Сол себептен барлық елдерде энергия алудың альтернативті жолдары қарастырылды.
Мысалы, дүние жүзіндегі жаңа технологияның 60 пайызға ие болып отырған АҚШ - тың ғалымдары іштен жанатын сутегідвигателін жасау жағын қарастыруда. Ойлап тапқан ғалымға 3 млрд. доллар сыйақы.
Бразилия мен Швейцарияда бензиннің орнына биоэтанол қолдану жұмысы жүріп жатса, Қытайда автокөліктерге жүгеріден жасалған сұйық отын құйылады.
Қазақстан да өзінің стратегиялық индустриалды инновациялық даму бағыттарын белгілей отырып, табиғаттағы қуат көздерін игеріп, іске жаратуға көңіл бөледі.
Зерттеудің мақсаты. Біздің республикада жел энергетикасын дамыту Қазақстан үшін Жел энергиясын қолдану біршама басқаларға қарағанда тиімді екеніне көз жеткізу.
Біріншіден, біздің елдің климаты шұғыл континентальды. Әсіресе осы Ақмола облысы маңайында жел барлық жерде соғады. Және ашық қоныстанбаған аумақтар, теңіз, көлдер де бар.
Екіншіден, жел қондырғылары теңіздерде, көлдерде, ашық, адамдар тұрмайтын аймақтарда салынуы тиіс. Ғалымдардың айтуы бойынша желэнерго қондырғылары жұмыс істеу үшін желдің жылдық орташа жылдамдығы 3, 5 – 4 м/с кем болмауға тиіс. Ал біздің Республикамызда соғатын жел жылдамдығы 3, 5 – 6 м/с дейін жетеді. Осының барлығын ойластыра келіп, жел энергиясын алу біздің елге қаншалықты тиімді екенін зерттеп анықтағым келді. [6]
Зерттеудің міндеттері. Осы күнгі жұмыс істеп тұрған электр станцияларының артықшылығы мен кемшіліктерін анықтап, альтернативті энергия көздерін анықтау.
Қазіргі кезде бар электр станциялар:
Жылуэлектрстанциялары. Қазақстанның әрбір қаласында жылу электрстанциялары бар. Бүкіл дүниедегі барлық ЖЭС - лар жылына 200 - 250 млн тонна оттегіні жұтатын химиялық заттар шығарды.
Гидроэлектростанциялар біздің елде де бар. Олар Ертіс, Есіл және тағы да басқа өзендердің бойында салынған. Олар арзан электр энергиясын бергенімен, көптеген кемшіліктері бар. Олар жыл бойында тұрақты қуат бере алмайды. Салынуы өте қымбат. Су қоймаларын өте үлкен қылып жасау, сол жердің табиғи жағдайын өзгертеді, лас, керексіз заттар (өзен арқылы ағып кететін) су қоймасында қалып қояды.
Атомэлектростанциялар. Қазақстанда Маңғыстауда бірінші АЭС болды, бірақ қазір істемейді. Елімізде атом энергетикасын дамыту қолға алынып жатыр, тағыда АЭС салынбақшы.
Бірақ бұл энергия көздерінің де кемшіліктері бар. Олар:
• Жер сілкінген кезде өте қатты дауылдың әсерінен реактордың істен шығуы арқылы радиациялық улануға әкеліп соғуы мүмкін.
• Радиоактивті қоқыстарды көму, тасымалдау проблемалары.
• Ескі АЭС – та авария болуы мүмкін.
• АЭС - тар суы өте көп жерге салынатындықтан, сол жердің су қоймаларын ластау, жылыту қаупі бар.
Күн энергиясын пайдалану да көптеген мемлекеттерде жолға қойылған. Мысалы, Тибет. Ол жер планетамыздағы күнге ең жақын орналасқан аймақ. Қазіргі кезде осы аймақта 50000 күн пештері жұмыс істейді. Ол 150000 м2 жерді жылытады. Геотеплицалар 10 м3 көлемді жылытады. Бірақ, күн энергиясы тегін болса да, оны алу жолдары өте қымбат.
Яғни жасалатын қорытынды басқа энергия көздерін іздеу. Ол менің ойымша, желдің энергиясы. [7]

Негізгі бөлім
І. Жел энергетикасы.
1. Жел энергетикасының тарихына қысқаша шолу.

Баяғы заманнан бері жел энергиясы адамдарға қызмет етті. Ежелгі гректердің пікірі бойынша әйгілі прометей адамдарды отты жағуды ғана емес, сондай - ақ кемелерде желкендерді қолдануды үйретті. Желкенді кемелердің көмегімен барлық ұлы географиялық ашулар іске асты екені бәрімізге белгілі.
Ал құрлықта мыңдаған жел диірмендері баяғыдан бері астықты майдалаған, ағаштарды аралаған, суды жер бетіне шығарған және басқа да көптеген пайдалы істерді атқарған. Жел диірмені жайында алғашқы жазу 644 жылы жазылған. Мұнда Халифа Умара ибн ал - Каттаба деген кісіні өлтірген Абу Лулуаныны «жел диірмендерін құрастырушы» деп атаған. Ал Еуропаның 1105 жылғы архивында сопыханаға берілген жел диірменін салуға рұқсат қағазы сақталған екен. Француздық 1180 жылғы және ағылшындық 1190 жылғы ақпараттарда жұмыс істейтін жел диірмендері туралы тікелей айтылған.
Көп заман өткен соң көптеген шеберлер мен ойлап шығарушылардың жетілдірулерінен кейін ғана жел диірмендері бәрімізге танымал көрінісін тапқан болатын. Ол су қондырғыларының құрылысынан біршама оңай және арзан болатын. Сондықтан да көптеген ғасырлар бойы Ресейдің, Германияның, Испанияның және, әрине Голандияның (жел диірмендерінің классикалық елдері) кең жазықтықтары ағаш алыптарының орналасу орындары болған. (тек Ресейде олардың саны 250 мыңнан асатын!).
Желкенді қайықтар да ұмытылған жоқ. Пароходтардың Еуропаға шай апаратын «шай клиперлері» қолданыста жүрген. Ондай кемелердің ішінен ең әйгілісі «Катти Сарк» (қазіргі кезде және мәңгілікке ағылшынның Фалмаут портында тұр). Осындай «шай клиперлерінің» бірінде желкенді қайықта ең үлкен жылдамдық рекорды қойылған. «Попутный ветер» клипері Үндістаннан Еуропаға дейінгі жолын 39 км/сағ орташа жылдамдықпен өткен. Әлемнің көптеген порттарындағы мыңдаған адамдар «Товарищ» және «Крузенштерн» кемелерінің сұлулықтарына таңданған.
ХХ ғасырдың басында Н. Е. Жуковский самал желдің ескенінен - ақ энергияны ала алатын қондырғыларды құрастыру теориясын ұсынған.
1931 жылы Севастополь қаласында 100 кВт энергия шығаратын, дөңгелегінің диаметрі 30 м болатын желуэлектрстанциясы құрастырылған. 1942 жылға дейін ол қалаға тұрақты электроэнергия апарған екен.
1941 – 1945 жылдары американец Вермонт штатында 200 пәтерді электроэнергиямен қамтамасыз ететін, ол кезде ең қуатты(1250 кВт) желуэлектрстанциясы жұмыс істеген. Оның дөңгелектерінің бұлғауы 50метрден асатын. Бірақ бұл алыптың көптеген кемшіліктері болған. Мысалы, қондырғының қанаттары 300 сағат жұмыс істеген соң сынаты өте тиімсіз болған.
Күшті мен тұрақты желді табу үшін кейбір құрастырушылар қондырғыларды жерден өте биікке көтеруді ұсынған. Соғыстың алдында кеңес ойлап шығарушылар жел платинасының жобасын ұсынған. Олардың ойлары бойынша, биіктігі 350 метр және ені 500 метр болатын металл каркастың үстінде диаметрлері 20 метр 224 жел двигателдері орналасу керек еді. Бұндай қондырғы 100 мың кВт қуатты шығарар деген болжам жасалған. Ал одан да алғыр жоба бойынша 8 – 10 км биіктіктегі атмосфера энергиясын қолдану жоспарланған. Мұнда жылдамдығы 20 – 30 м/с - қа дейін жететін әрдайым жел ағындары бар екен. Жел двигательдері мен генераторлар, жобаның авторларының ниеттері бойынша, жерге тростармен бекітілген аэростат арқылы жел ағындарына жеткізілетін. кабельдер арқылы энергия көктен тікелей тұтынушыға жеткізілетін. [1]
Бұл жобалардың барлығы да 20 жылдай бұрын тек құрастырушылардың арманында болатын. Ал қазіргі кезде барлық қондырғылардың жобалары іске асты. Бұл заманымыздың жаңа технологияларының арқасында. Ал менің жоғарыда айтылған құрастырушылардың ойлары: өте биікке орналастырылған жел қондырғылары жайында болмақ.

Толық нұсқасын жүктеу