ДАНА ХАЛЫҚ ҰСТАЗЫ – ҚАЗАҚ ҚЫЗЫ
Z. Baizhuma 1* , R.Manatbayev 1
2. Многороторные ветроустановки
Идея многороторной установки не нова. В начале 2016 г. на опытном полигоне, расположенном недалеко от г. Роскилле (Дания), в рамках научно-исследовательского и опытно- конструкторского проекта воздвигнута громоздкая ВЭУ мощностью 900 кВт, рис.1 [8]. Данная ВЭУ как часть ветроэлектростанции (ВЭС) была оснащена четырьмя ветрогенераторами модели V29- 225kW с управляемым шагом и диаметром ротора 29 м.
a) b)
Рис.1. Многороторная ВЭС компании «Vestas»:
а) общий вид 4-х роторной ВЭУ; b) опытный полигон системы ВЭУ [8].
После 2.5-годичных испытаний компания «Vestas» демонтировала экспериментальную 4-х роторную ВЭУ. За время эксплуатации были изучены процессы взаимодействия между лопастями ВЭУ и их воздействие на аэродинамику турбины. Исследовано также влияние многороторности на уровень шума и другие характеристики ВЭУ. Проведенные испытания датской компанией подтвердили улучшение качества работы ВЭУ. Предварительные результаты исследований на 900- киловаттной ВЭУ показали величину прироста мощности в объёме 1.5 % по отношению к годовому производству энергии, по сравнению с отдельно вращающимся ротором, на который не воздействуют соседние турбины [8]. Установлено, что 4-х роторный вариант установки обладает свойством более быстрого выравнивания вихревого следа позади ветрогенератора, что в реальной ситуации означает возможность установки турбин на более близком расстоянии друг относительно друг. Вероятно, это является результатом наложения периметров роторов, которое по площади равняется двум периметрам однороторной турбины при той же ометаемой площади.
Актуальность данного направления новаторства и модернизации технологий и для вертикально-осевых ВЭУ подтверждается рядом публикаций [9-11]. В [9] авторы на основе численного моделирования изучили динамику вихревого потока, чтобы сравнить характеристики потока в следе многороторной ветряной турбины с характеристиками турбины с одним ротором. В численных экспериментах [10] обнаружено, что след многороторной турбины быстрее восстанавливается на коротких расстояниях по ветру. В [11] изучается аэродинамика сдвоенного вертикально-осевого ветрогенераторов (ВОВГ) с дефлектором. Рассматривается система из двух роторов ВОВГ, вращающихся в противоположных направлениях, и дефлектора, который размещен между двумя роторами. Производительность системы количественно оценивалась аэродинамическими испытаниями, а затем трехмерным моделированием гидродинамики. Таким образом, для обеспечения потребность в возрастающей мощности создание многороторных ветрогенераторов становится перспективной альтернативой массивным однороторным ветрогенераторам.
3. Двухроторная ВЭУ с вертикальной осью вращения Бидарье-2
В Казахстане комбинированные вертикально-осевые аппараты с двумя коаксиально расположенными валами вращения впервые были разработаны более 20 лет назад группой ученых под руководством академика Ершина Ш.А. В результате расчетов и испытаний предложены три версии двухроторных ВЭУ: Дарье, Бидарье-1 и Бидарье-2 [5-7]. Наиболее эффективным является третий вариант ВЭУ Бидарье-2, принципиальная особенность которого заключается в том, что его размахи имеют не прямолинейную, а L - образную форму в виде двух полумахов, соединенных на одном из валов друг с другом, рис.2.
Рис. 3. Схема положения обоих узлов при вращении турбины Бидарье-2.
Рис.2. Схема ветротурбины Бидарье-2.
На рисунках 2 и 3 приняты следующие обозначения: 1-4 рабочие лопасти, 5-8 полуразмахи Бидарье-2 выполненные по профилю NASA, 9-опорные подшипники, 10-центральный вал вращения, 11-наружный вал вращения,12-корпус. Отличительной особенностью устройства Бидарье-2 является использование в конструкции принципа автономности работы двух коаксиально расположенных валов, связанных с турбиной и передающих энергию ветра двум генераторам тока.
Конструкция ветроагрегата Бидарье-2 представляет собой комплект из двух агрегатов Дарье, как бы вложенных друг в друга и развернутых так, что их размахи перпендикулярны друг к другу, т.е.
= 90 0, рис.3, подробное описание и схема приведены в [6, 7]. Уникальность данной конструкции в том, что мощность, снимаемая двумя электрогенераторами постоянного тока, суммируется. Для центрирования соосно установленные валы вращения отделены друг от друга опорными подшипниками, что обеспечивает возможность их независимого вращения: как согласованного в одну и ту же сторону, так и противоположно. Рабочие лопасти могут быть выполнены в виде симметричных крыловых профилей NASA. Проведенные испытания лабораторного образца и расчеты показали, что такое конструктивное решение заметно увеличивает значение КИЭВ, и соответственно, практическую эффективность и коммерческую целесообразность ВЭУ[8].
Заключение
Двухроторные ВЭУ Бидарье-2 впервые были предложены в Казахском национальном университете им. аль Фараби. Ветротурбина с вертикальной осью вращения является наиболее перспективным преобразователем энергии ветра, особенно в условиях быстрого изменения скорости и направления ветра. Анализ публикаций показал, что до сих пор нет аналогов ВЭУ Бидарье-2 как по уникальной конструкции, так и технико-экономическим показателям.
Актуальность и необходимость разработки данной ВЭУ обоснована и тем, что ее использование для выработки электроэнергии выгодно и экономично для децентрализованных регионов и в отдаленных местах. Кроме того, двухроторная ВЭУ карусельного типа Бидарье-2 имеет низкую скорость вращения. Это позволяет ему работать при высоких скоростях ветра, а
сроки эксплуатации практически не ограничены. Все эти качества обуславлвают важность и необходимость проведения полномасштабных испытаний ВЭУ Бидарье-2 с высокими технико- экономическими показателями для обеспечения их промышленного производства в будущем.
Аңдатпа
Мақалада энергетикалық тұрғыдан тиімді жел турбинасын әзірлеу және енгізу мәселелері талқыланады. Баламалы энергетиканың, атап айтқанда Қазақстандағы жел энергетикасын дамытудың қазіргі заманғы күйіне қысқаша талдау келтірілген. Жел турбинасының қуатын айналмалы роторлар жүйесін пайдалану арқылы арттыруға болатындығы көрсетілген. Әзірленген Бидарье-2 жел агрегатының сипаттамалары мен конструкциясына қысқаша сипаттама берілген, ол жел ағынынан алынатын қуаттың айтарлықтай өсуін қамтамасыз ете алады.
Кілттік сөздер: жел қуаты, тік-осьтік жел турбинасы, екі роторлы қондырғы, Bidarier-2, жел энергиясын пайдалану коэффициенті.
Аннотация
В статье обсуждаются проблемы разработки и внедрения энерго-эффективной ветротурбины.
Приведен краткий анализ современного состояния развития альтернативной энергетики, и в частности, ветроэнергетики в Казахстане. Показано, то увеличение мощности ветротурбины возможно за счет использования системы одновременно вращающихся роторов. Дано краткое описание характеристик и конструкции разработанного ветроагрегата Бидарье-2, который может обеспечить значительное увеличение мощности, снимаемой с ветрового потока.
Ключевые слова: ветроэнергетика, вертикально-осевая ветротурбина, двухроторный агрегат, Бидарье-2, коэффициент использования энергии ветра.
Аbstract
The article discusses the development and energy implementation of an efficient wind turbine. A brief analysis of the current state of development of alternative energy, and in particular, wind energy in Kazakhstan is given. It is shown that an increase in the power of a wind turbine is possible due to the use of a system of simultaneously rotating rotors. There is given a brief description of the Bidarier-2 wind turbine construction, which can significantly increase the power removed from the wind flow.
Keywords: wind power, vertical-axial wind turbine, twin-rotor unit, Bidarrieus-2, wind energy utilization factor.
Литература
1. Развитие зелёной энергетики в Казахстане. 19.09.2018. https://eenergy.media/2018 /09/19/razvitie-zelyonoj-energetiki-v-kazahstane/
2. Возобновляемая энергетика 2020. Статистический отчет о глобальном состоянии.
https://www.ren21.net/reports/global-statusreport/
3. Mukhamediyev I.R., Mustakayev R., et al. Multi-criteria spatial decision making system for renewable energy development support in Kazakhstan. IEEE Access, 7, 122275-122288. (2019)
4. Жунусова Г.Ж. и др. Возобновляемая энергетика в Казахстане: вызовы и перспективы.
Международный энергетический журнал (International Energy Journal). – 2020. – С. 311 – 324.
5. Ершина А.К., Ершин Ш.А., Ершин Ч.Ш, Манатбаев Р.К. Ветродвигатель. Патент, рег.
№2016/0337.1. Бюл. №15. Опубл. 11.04.2016.
6. Ершин Ш.А., Ершина А.К.О двухроторной ветроэнергетической установке Бидарье-2 с высоким КПД. // Евразийский физ.-тех.журнал (Eurasian phys.tech.j.) – 2019.-№1(31).- С.82-87.
7. Сакипова С.Е., Ершина А.К., Манатбаев Р.К. Некоторые конструктивные особенности ветроустановки карусельного типа Bidarrieus. // Евразийский физ.-тех.журнал (Eurasian phys.tech.j.).
– 2019.- №2(32).–С. 63 – 67. DOI: 10.31489/2019No2/63-67
8. Эйзе де Врис. «Vestas» тестирует концептуальную четырехроторную турбину.
20.04.2016. www.windpowermonthly.com/article/1391775/ exclusive-vestas-tests-four-rotor-concept- turbine
9. Юнчен Ж., и др. Экспериментальное и численное исследование сдвоенных вертикально-осевых ветряных турбин с дефлектором. Преобразование энергии и управление ею.
(Energy Conversion and Management), апрель 2020 г., том 209, стр. 112588. https://doi.org/10.1016/
j.enconman.2020.112588.
10. Мосфекур К. И др. Численные и экспериментальные исследования вертикально-осевых ветроустановок различных моделей. Журнал открытой библиотеки (Open Access Library Journal).- 2017, Т. 4, e3273. DOI: 10.4236/oalib.1103273
11. Ахмедов А. и др. Численное моделирование работы ветряной турбины Дарье Н-типа при турбулентном ветре. Американский журнал энергетических исследований. (American Journal of Energy Research) 2017, Vol. 5(3), pp. 63 – 78. DOI: 10.12691/ajer-5-3-1.
ӘОЖ 620.95
АЛЬТЕРНАТИВТІ ЭНЕРГИЯ – БОЛАШАҚТЫҢ САРҚЫЛМАС ҚУАТ КӨЗІ Н.А.Сандибаева, С.Е.Маханбетова
1п.ғ.к., қау.профессор м.а., 2физика магистрі
(Қазақ ұлттық қыздар педагогикалық университеті, Алматы қаласы, Қазақстан) (№24 лицей, физика пәнінің мұғалімі, Алматы қаласы, Қазақстан)
Жаңартылатын ресурстар мен балама энергия көздері – Қазақстан экономикасының дамуының маңызды аспектісі және елдің энергетикалық қауіпсіздігін ұзақ перспективаға қамтамасыз етудің факторы. Жаңартылатын энергия көздерін пайдаланған кезде ұлттық мүдделерді сақтау, ұлттық экономиканың бәсекеге қабілеттілігін арттыру және ұлттық қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін жаңартылатын энергия көздерін пайдаланудың басымдығы, бұл саланы қолдаудың экономикалық тиімділігі және нәтижелілігі көзделіп отыр 1.
Электр энергиясын өндіру үшін жаңартылатын энергия көздерін пайдалану саласында мемлекеттік реттеу экономиканың энергия сыйымдылығын және электр энергиясын өндіру секторының қоршаған ортаға әсерін төмендету, оның ішінде парниктік газдар шығарындыларын төмендету үшін Қазақстанда жаңартылатын энергия көздерінің электр энергиясын өндірудегі үлесін арттыру мақсатында жүзеге асырылады.
Жаңартылатын энергия көздері – табиғат үрдістерінің есебінен тұрақты жаңаратын энергия көздері. Күн, су, өзендер, жел, топырақ жылуының, топырақтық және геотермалды сулардың, сондай-ақ биологиялық отынның энергиясы белсенді пайдаланылады. Жаңартылған энергия көздері – қазіргі заманғы технологиялардың тез таралуының арқасында мүлдем таусылмайды және қолжетімді.
Бүгінгідей өркениет деңгейінде кез келген мемлекет экономикасының тұрақтылығы мен дамуы энергетикалық жүйенің қуатына байланысты. Өйткені, қуат өндірісті, шаруашылықты басқа да салаларды қозғалысқа келтіреді, тіршілікке нәр береді. Еліміз сарқылатын энергия көздерін пайдаланады. Сарқылатын табиғи ресурстардың қорлары шектеулі уақыт кезеңі ішінде таусылуы мүмкін 2.
Әлемде экологиялық қауіпсіз биоэнергетика энергетика саласын дамыту аса өзекті болып отыр. Биологиялық отынның түрлері: Мәдени плантациялық әртүрлі түрдегі биологиялық қоспалар, ауылшаруашылық өндірісінің қалдықтары, өсімдіктерден (мискантус, рапс) алынады. Бұдан шығатыны биологиялық отын қорын дамыту дүниежүзінің алдында тұрған негізгі мәселелердің бірі болып отыр. Дәстүрлі энергия көздері (көмір, мұнай, газ) арқылы болашақты елестету мүмкін емес.
Қайта жаңаратын энергияның дамуына жағдай жасайтын бес негізгі себептерді айтып өтуге болады, олар мыналар:
- энергетикалық қауіпсіздікті қамтамасыз ету;
- қоршаған ортаны сақтау және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету;
- қайта жаңаратын энергияның әлемдік рыногын басып алу, әсіресе - дамушы елдерде;
- меншікті энергиялық ресурстар қорларын болашақ ұрпақ үшін сақтау;
- отынның энергетикалық емес мақсатта қолданатын шикізатын тұтынуды көбейту.
Соңғы уақытта дүниежүзі халықтары энергияны өте көп қолдануда. Өйткені, ғылыми – техникалық прогресс осы энергия көздерін пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Барлық өндірістік процестер автоматты жүйелерге ауыстырылып, көлік түрлері, ауыл шаруашылығының салалары, үй тұрмысына қажетті істердің бәрі де түгелдей дерлік электр қуатымен жұмыс істейді. Қазіргі энергетикалық шикізат түрлері, мысалы, көмір, мұнай, газ қорлары адамзат қоғамының шұғыл өркендеуін болашақта толық қамтамасыз ете алмайды. Әлемдік көмірсутегі қоры азайып барады, 30-40 жыл өткенде таусылады. Адамзат баласының энергияға деген сұранысы күн санап өсуде, оның тапшылығы болашаққа зиян келтіреді. Жалпы айтқанда, энергетикалық шикізат түрлерін игеруде оларды екі топқа бөліп қарастыруға болады. Бірінші топқа байырғы энергетикалық шикізат
түрлері – көмір, газ, мұнай, шымтезек, екінші топқа болашақтың баламалы энергетикалық ресурстары – күн, жел, биогаз, өзен және көл сулары энергиясы, ағыстар, жер асты ыстық сулары, сутегі, атом энергетикасы тағы басқалары жатады. Міне, осыған сәйкес болжамдар бойынша, әлем назарын өзіне ерекше аударып отырған, үшінші мың жылдықта адамзат қауымы тұтынатын негізгі қуат көзі болатын жер асты ыстық суы, биогаз, бу қорлары. Демек, оларды электр қуатына (ток) айналдыратын бу және газ генераторлары станциялары бүгінде Жаңа Зеландия, Жапония, Филиппин аралдарында іске қосылса, АҚШ-та бес атом станциясы электр тогын өндіреді. Ал, Исландияда елді мекендер, қалалар түгелдей ыстық су көздерінен алынатын электр қуатын тұтынады.
Энергия – бұл адамзат тіршілігінің дамуына жағдай жасаушы және ынталандырушы бірден- бір табиғи қайнар көз. Қоғамның энергия көздеріне қол жеткізуі олардың әлеуметтiк, экономикалық және экологиялық тұрақты дамуының нақты жағдайларына тiкелей тәуелді. Жаңарып тұратын энергия көздерін дамыту, ғылыми зерттеулер жүргізу энергетиканың тұрақты даму болашағын қалыптастырады. Астана қаласында «Болашақ энергиясы» ұранымен өткен «ЭКСПО-2017» көрмесі кең ауқымды және барлығын қамтушы жоба ретінде ойластырылды, оның тақырыбы жан-жақты терең қызығушылық танытатын, қоғамдастықтардың тіршілігін анықтайтын және осы қоғамдастықтардағы адамның күнделікті тұрмыс-ахуалын айқындайтын фактор ретінде қарастыруға мүмкіндік беретін энергия болып табылады. Болашақ энергиясы – бұл қазіргі заманның келелі мәселелеріне және болашақтағы шешімдерді болжауға қатысты міндеттерді шешуге бағытталған, негізгі ауқымы кең тақырып болып отыр.
«Болашақ энергиясы» жобасының негізгі мақсаттары мен міндеттері – қуат көзін пайдаланудағы жоспарлау мен бақылау адам өмірі мен ғаламшардағы бүкіл тіршілік атаулыға шешуші әсер етеді деген тақырыпта ойлану мен білім қалыптастыруды ынталандыру мақсатында түрлі мекемелер, ұйымдар, корпорациялар мен жеке тұлғалардың көмегімен халықаралық қауымдастықты жауаптылық сезіміне шақыру болып табылады.
Астанадағы «ЭКСПО-2017» көрмесінде әлеуметтік-экономикалық салаға қатысты жоба шеңберінде негізгі мынадай бағыттар қарастырылды:
-
Қалпына келтірілетін қуат көздерін және энергияның басқа да баламалы түрлерін пайдалануға ынталандыру;-
Энергияны тұтыну тиімділігі және ұтымды пайдалану;-
Көлікті электрлендіру;-
Көпшіліктің экологиялық таза энергияға қолжетімділігі;-
Энергиямен қамтамасыз ету;-
Энергия мен материяның, тіршілік пен адамның бөлінбеушілігі.Қоршаған ортаға тигізетін негізгі әсерлері:
-
Басты электр энергиясы ретінде пайдаланудағы шектеулі және қоршаған ортаны қатты ластаушы қазбалы қуат көздері;-
Жаһандық жылыну және ауа-райының өзгеруі;-
Қоршаған ортаның ластануы және денсаулыққа қауіп-қатері;-
Қазбалы жанармайды пайдалану және көмірқышқыл газының шығарылуын азайту.«Жасыл» экономикаға ауысу аясында негізгі үш мәселе қарастырылып отыр.
- қорлардың тиімділігін арттыру;
- қазақстандық инфрақұрылымды жетілдіру;
- халықтың әл-ауқатын жақсарту болжанады.
Тұжырымдаманы іске асыру үш кезеңде жоспарланған:
-
бірінші кезең 2013-2020 ж.ж. – қорларды пайдалануды оңтайландыру және табиғат пайдалану қызметінің тиімділігін арттыру, сондай-ақ, «жасыл» инфрақұрылымды құру;-
екінші кезең 2020-2030 ж.ж. – табиғи қорларды тиімді пайдалану, жоғары технологиялар базасында жаңартылатын энергетиканы енгізу;-
үшінші кезең – 2030-2050 ж.ж. – олардың жаңартылуы жағдайында табиғи қорларды пайдалану, ұлттық экономиканың «үшінші өнеркәсіптік революция» қағидаттарына ауысуы.«Жасыл экономика» - бұл табиғи қорларды тиімді пайдалану есебінен қоғамның әл-ауқатын сақтауға бағытталған, сондай-ақ соңғы пайдалану өнімдерін өндірістік циклге қайтаруды қамтамасыз ететін экономика. «Жасыл» экономика бірінші кезекте, қазіргі уақытта сарқылуға
ұшыраған (пайдалы қазбалар – мұнай, газ, көмір) ресурстарды үнемді тұтынуға және сарқылмайтын ресурстарды тиімді пайдалануға бағытталған. 3
Жасыл экономиканың негізінде – таза немесе «жасыл» технологиялар туралы мәселелер айтылады. «Жасыл экономиканы» дамыту, көптеген постиндустриалды елдерде өзінің ауқымымен қозғаған экологиялық дағдарысты біздің елде болдырмауға мүмкіндік береді.
«Жасыл экономика» бағдарламасында негізгі 7 бағыт қарастырылды. Соның ішінде кейбір бағыттар энергетиканы дамытуға тікелей қатысты.
-Жаңартылатын энергия көздерін енгізу. Пайдалы қазбаларды ары қарай сақтау туралы мәселе орасан ауқымға ие болады. Біздің мемлекет табиғи қорлары өте бай ел ретінде танылған. Мұнай, газ – бүкіл дүние жүзінде ең ірі энергетикалық қорлардың бірі ретінде саналады, бірақ тіпті олардың өзі уақыты келгенде сарқылады, демек өмір үшін жаңа ресурстар табу қажет.
Тұрғын үй-коммуналдық шаруашылығындағы энергия тиімділігі. Қалалық тұрғын үй қорының маңызды бөлігі бұрыңғы уақытта салынғандықтан, тұрғын үй кешендерінің көпшілігі тиімсіз жылу изоляциялық құрылымдармен және жылумен қамтамасыз ету жүйелерімен жабдықталған, ол маңызды жылу шығындарына алып келеді. Қазіргі уақытта Қазақстанда жылумен қамтамасыз ету аспаптарының жұмысының істен шығуы саласындағы іс-шараларды жүзеге асыратын энергия сервистік компаниялары әрекет етеді 4.
-
«таза» көлікті дамыту. Қазақстандағы көліктің көпшілігі дизелді және бензинді отын түрі арқылы жүргізіледі. Қазіргі уақытта тасымалдардың басым бөлігі бензин (дизель) негізінде жүзеге асырылады. Бірінші кезекте бұл парниктік газдарының жоғары шығарындыларына жағдай жасайды.Жаңарып тұратын энергия көздерінің сапалы отын ретінде қолданылатыны биомасса. Ол дәстүрлі органикалық отын түрлерін (көмір, газ, мұнай) үнемдеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар, экологиялық жағынан тиімді. Биологиялық отыннан жеткілікті көп мөлшерде энергия алуға болады. Өңделген ағаш, егістік, орман қалдықтары, жұмсалуы қиын ағаштар, сабан отынның негізгі көздері болып табылады. Бұдан бірнеше жыл бұрын сабанды өртеу арқылы жылыту жүйесінің технологиясы құрылды. Бұл автоматты басқарылған отын жүйесі максимал дәрежеге жетті, жалпы жағылған газдың ПӘК-95%-і құрады. Бұл жерде екі мәселе шешімін табады: біріншіден, жылулық альтернативті жүйе құрылады, оған магистралды газ бен сұйық отын (солярка) қажет етілмейді.
Екіншіден, егістіктегі артық сабандарды қажет етпейді. Сабан астығы – бұл өте энергия сыйымдылығы жоғары биомассаға жатады. Бір орам сабанның диаметрі 1,8 м, салмағы 330 кг, ол 140 литр дизель отынның, 140 м3 табиғи газдың жылуын береді. Германияда «HERT» фирмасында қуаттылығы 85-400 кВт аралығында болатын отын жүйесі өндірілді, басты элементі сабан болды, онда газ өндіретін қазандықтардағы қатты отындарды ыстық ауа, ыстық бу және бу алу үшін қолданады. Сабанды өртеу арқылы жылу жүйесі: үйлерді жылытуға, өндіріс орындарында, фермаларда, астықты кептіруде, жылыжайларда қолданылады. Мұндай құрылғы Германияда ғана емес, Ресейде де бар. Энергетика елдің экономикалық қуатын анықтайды. Жаңартылатын энергия көзіне көшу – бұл заманның талабы. Жасыл энергетика арқылы елдің қуатын арттырып қана қоймай, экологиялық мәселелерді де шешуге болады. Бұл бір ғана өңірдің емес, жалпы адамзат баласының алдына қойылған міндет.
Аңдатпа
Мақалада жаңартылатын энергия көздері Күн, су, өзендер, жел, геотермалды сулардың, сондай-ақ биологиялық отынның энергиясын пайдалану мәселелері қарастырылады. Жаңартылған энергия көздері – қазіргі заманғы технологиялардың тез таралуының арқасында мүлдем таусылмайды және қолжетімді. Бүгінгі таңда әлемде экологиялық қауіпсіз биоэнергетика және гелиоэнергетика, геотермалды энергетика саласын дамыту аса өзекті болып отыр. Жаңартылатын энергия көздерін пайдалану экологиялық жағынан таза, экономикалық жағынан тиімді болып табылады.
Кілттік сөздер: жылу, «Жасыл экономика» бағдарламасы, биоэнергетика, биомасса,
«ЭКСПО-2017» көрмесі, қоршаған орта, парниктік газдар.
Аннотация
В статье рассматривается возобновляемые источники энергии – гидро, солнечная, ветровая, геотермальная энергии, а также вопросы использования биологических видов топлива.
Возобновляемые источники энергии-доступны и не иссякают. На сегодняшний день основные проблемы всего мира - развитие отраслей биоэнергетики и гелиоэнергетики, геотермальной
энергетики. Возобновляемые источники энергии является выгодными с экономической и экологической стороны.
Ключевые слова: тепло, программа «Зеленая экономика», биоэнергетика, биомасса, выставка
«ЭКСПО-2017», окружающая среда, парниковые газы.
Abstract
In the article discusses renewable energy-hydro, solar, wind, geothermal energy, as well as the use of biofuels. Renewable energy sources-not available. Today, the major issues around the world, the development of bio-energy and solar energy, geothermal energy. Renewable energy is beneficial from an economic and environmental perspective.
Keywords: heat, Green Economy program, bioenergy, biomass, EXPO-2017, environment, greenhouse gases.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю.Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.
Москва, 2009 г.
2. Безруких П.П., Арбузов Ю.Д., Борисов Г.А. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии.– С. –Гб. Наука. 2010 г.
3. Бурман А.П:и др. Основы современной энергетики. – М.МЭИ.2013 г.
4. http://biomass.kiev.
5. http://www.alterenergy.
6. http://www.enersy.ru ӘӨЖ 004.438:621.311.24
ЖЕЛ ҚОЗҒАЛТҚЫШЫМЕН ӨНДІРІЛЕТІН ОРТАША ҚУАТТЫ БАҒАЛАУДА SYMBOLIC MATH TOOLBOX ПАКЕТІН ҚОЛДАНУ
А.Сексенбаева
6В06114-Информатика және АКТ мамандығының 2 курс студенті, М.Х.Дулати атындағы Тараз өңірлік университеті
e-mail: [email protected]
Ғылыми жетекшісі: аға оқытушы Р.Н.Тажиева Жаңа энергия көздерін іздеу және баламалы энергияны дамыту - қазіргі әлемнің басты міндеті. Мұның себебі: қалпына келмейтін энергия ресурстарының сарқылуы. Электр энергиясы адамзат өмірінің маңызды бөлігіне айналды, сондықтан электр энергиясына деген қажеттілік үнемі артып келеді.
Жел қозғалтқышы өндіретін орташа қуаттың параметрлік аналитикалық өрнегін зерттеп, оны есептеп шығару үшін Symbolic Math Toolbox және Statistics and Machine Learning Toolbox пакеттері қолданылады.
Сурет 1 – Жел қозғалтқыштары
Параметрлік теңдеуді жел қозғалтқышының әртүрлі параметрлері мен жел электр станцияларының орналасуын бағалау үшін пайдалануға болады.
Жел қозғалтқышына берілетін жалпы қуатты желдің кинетикалық энергиясының туындысын алу арқылы бағалауға болады. Мұның нәтижесі келесі өрнекке әкеледі:
; (1) мұндағы, A – турбина қалақшаларына ілінетін аймақ болып табылады, m2
P – ауа тығыздығы, U – желдің жылдамдығы, m/s;
Жел энергиясын электр энергиясына айналдыру процесі төмендегі диаграммада сипатталғандай тиімділіктің төмендеуіне әкеледі:
Тәжірибелік жел қондырғысынан шығатын электр қуатын келесі теңдеудің көмегімен сипаттауға болады:
(2)
Толық пайдалы әсер коэффиценті 0,3-тен 0,5-ке дейін және желдің жылдамдығымен де, турбина жылдамдығымен де өзгереді. Белгіленген айналу жылдамдығы үшін жел қозғалтқышы шығаратын электр қуаты максималды деңгейге жететін желдің есептік жылдамдығы бар және осы кездегі жалпы тиімділік -мен белгіленеді:
. (3) Берілген айналу жылдамдығы үшін жел турбинасының қуатын келесі графиктің көмегімен көруге болады (Сурет 2):
Сурет 2 – Жел турбинасының қуатының графигі Мұнда:
– желдің есептік жылдамдығы;
- қосу жылдамдығы, электр қуатының нөлден жоғары көтерілуі және электр қуатын өндірудің басталу жылдамдығы;
- турбинаның артық айналуынан болатын жел жылдамдығы, ол құрылымның бұзылуын болдырмайтын турбинаның жабылу жылдамдығы.
Жел қозғалтқышының орташа қуатына арналған теңдеуді шығару
1. Деңгейге арналған бөліктелген өрнекті беру үшін, турбинаның қуаттылығын өрнектейтін сызықтық функцияны құрып аламыз (Сурет 3).
Turbine
Transmissio
n Generator
Сурет 3- Сызықтық функция мұндағы, C1 және C2 айнымалылары келесі жолмен анықталады:
Сурет 4 –Айнымалыларды анықтау 2. Желдің сыртқы жағдайларын орнату:
Номиналды қуаттылық - бұл жел қозғалтқышының қанша қуатқа ие екендігінің жақсы көрсеткіші, бірақ біз жел қозғалтқышы қанша қуат өндіретінін (орташа есеппен) есептегіміз келеді.
Орташа қуатты есептеу үшін біз желдің сыртқы жағдайларын ескеруіміз керек. Желдің ауытқуын имитациялау кезінде Вейбулл (Weibull) үлестірімі жақсы жуықтайды, сондықтан жел профилін келесі ықтималдық тығыздығы функциясы арқылы бағалауға болады:
(4) Жалпы алғанда, үлкен шамалар желдің орташа жылдамдығын едәуір жоғары екенін, ал үлкенірек «b» мәндері кемімелі өзгергіштікті білдіреді. Weibull таралуын құру және жел электрстанциясының орналасқан жеріндегі желдің өзгергіштігін көрсету үшін, Statistics and Machine Learning Toolbox статистикалық және машиналық оқыту құралдарын қолданамыз (a=12.5, b=2.2) (Сурет 5):
Сурет 5 –Есептеу нәтижесі
6.0811 4.3679 17.3751 4.1966 8.7677 18.3517 13.9761 9.9363 3.0039 2.7496 16.5233 2.5333 3.0151 10.7854
Сурет 6 – Жел турбинасының электр қуатын өндіру графигі