Жаңғырмалы энергия көздері

3. Күннiң энергиясы.

Күн – энергияның аса  қуатты көзі.

  Күннің ғаламшараралық  кеңістікке шығаратын бүкіл энергиясының  Жер атмосферасы шекарасына жуықтап  алғанда екі миллиардтан бір  бөлігі жетеді. Жер бетіне түсетін  Күн энергиясының үштен біріне  жуығы шағылысып ғалам- шараралық  кеңістікке тарайды. Күн –  энергияның аса қуатты көзі, оның  энергиясы электромагниттік толқындар  спектрінің барлық бөлігінде  – рентген және ультракүлгін  сәулелерден бастап радиотолқындарға  шейін ұдайы сәуле шығарып,  таратып тұрады. Бұл сәулелер  Күн жүйесіндегі барлық денелерге  күшті әсер етеді: оларды қыздырады,  планеталардың атмосферасына әсер  етеді, жердегі тіршілікке қажетті  жарық пен жылу береді. Күннің  орташа темпе- ратурасы 8•106 К-ге  жақын, ал Күн бетінде 6000 К-ге  тең. Неғұрлым дәл есеп- теулер  Күн центріндегі температура  15 млн Кельвинге жететінін көрсетті. Оның ядросының түйреуіштің басындай  бір түйірін Жер бетіне орналастырар  болсақ, бұл «шағын пешке» 140 шақырымнан  артық жақындай алмаған болар  едік! Күн әр секунд сайын жүздеген  миллион ядролық бомбаның жарылысына  тең энергия бөліп шығарады. Күннің  ірі болғаны соншалық, оның ішіне  біздің Жеріміз сияқты 1 300 000 планета  сиып кете алады. Күн электрстансалары (КЭС) 30-дан астам елде жұмыс iстейдi.

Қазақстанда күн энергиясын оңтүстiк және батыс өлкелерде  қолданудың әлеуеті зор. Алайда, нақты  іске келгенде күн энергиясын енгiзу айтарлықтай қымбатқа түсетін жетістік.

3.1. Күн батареялары  (фотоэлементтер).

 Электр қозғаушы күшін  туғызатын және жарық шығару  энергиясын электр тогының энергиясына  тікелей түрлендіретін жартылай  өткізгішті фотоэлемент- тердің  конструкцияларына қысқаша тоқталайық.

 Ішкі фотоэффект –  сәулеленудің әсерінен жартылай  өткізгіштегі еркін зарядтар (электрондар  мен кемтіктердің) концентрациясының  арту құбылысы. Жарықтандырған кезде  атомнан үзіліп шыққан еркін  электрондар мен кемтік- тер пайда  болуының салдарынан электр өткізгіштік  артады. Жартылай өткізгіштердің  арасында ЭҚК-не тең потенциал  айырымы пайда болады. Мұндай  фотоэлементтер ток көздері (күн  батареялары) ретінде қолданылады.  Күн батареялары кремнийден жасалынады, бұл жер қойнауындағы оттегінен  кейін екінші орындағы ең көп  таралған элементтердің бірі  болып табылады.

 Фотоэлектрлік станциядағы  30 жылғы 1 кг кремний өндіретін  энергия, жылу электр станциясындағы 75 тонна мұнай жұмсап өндіретін  энергиямен пара-пар. 1 кг кремний  күн элементінде 30 жылда 300 Мвт  сағ электр энергиясын өндіреді. Күн батареяларының отыны тегін  күн сәулесі болып табылады. Ал  ерекшеліктерін атасақ, бұл қолданылу  мерзімнің ұзақтылығы ( 30 жыл, болашақта  50-100 жылға жеткізбек ) олар жөндеуді  қажет етпейді, себебі оның  механакалық детальдары қозғалмайды,  экологиялық таза , жұмыс істеу  барысында шуы да естілмейді. Кремнийден жасалған диодтың  ерекшелігін ескерсек, оның жоғары  шекті температурасы 1500С (ал  германий үшін 700С), ал кері ауысудағы  токтың шамасы германиймен салыстырғанда  1000 есе кем..

 Қуаты 2-3 кВт-тан тұратын  кремнийлі фототүрлендіргіш гелиоқондырғыны  үйдің төбесіне құрастырып орнықтырады,  ол 20-30м2 ауданды қамтиды, ал  жылына 2000 кВт-сағат энергия береді. Бұл бізге күнделікті тұрмысқа  қажетті энергия шығынын өтеумен  қатар, электромобильдердің аккумуляторын  зарядтауға болатынын дәлелдеуде. Мысалы, озық елдің қатарындағы  Швецария елінде қуаты 1-1000 кВт  дейін 2600 кремнийлі фототүрлендіргіш  гелиоқондыр- ғылары мен күн  коллекторлары орнатылған.

 Жаз маусымындағы күн  энергиясына өндірілген мөлшерден  тыс артық энергия жалпы тұтынушыдағы  электр жүйелеріне беріледі. Ал  қысты күндері, әсіресе түн  сағаттарында энергия тегін гелиоқондырғының  иесіне қайтарылады. Бірқатар  елдердің күн энергиясын пайдаланудағы  тәжірбиелері, бір елдің бүкіл  тұрғын үйлерінің электр мұқтаждықтарын  қамтамасыз ететінін дәлелдеді. 

 Фототүрлендіргіштердің  ПӘК-і қатты қызған кезде төмендейді, ондай кездерде қондырғының панельдерінің  астына вентилляциялық құбырлар  орнатады, ыстық ауаны айдау үшін. Қыздырылған ауа коллекторлық  аспаптың жылутасығышының ролін  атқарады.

                           Күн батареялары

• Күн энергетикасының Қазақстандағы алғашқы қадамдары.

Қазақстан нарығында күн  сәулесі энергетикасы үшін техниканың импорттық үлгілері қойылды. Бұл  бағаға әсер етті. Мысалы, жарықтандырудың (күн батареясы бар көше шамдары) фотоэлектр жүйелерінің бағасы 200-250 мың теңге құрады. Зарядтаудың  көшпелі станциялары: 170-200 мың теңге. Энергиямен жабдықтаудың автономиялық жүйелері: 830 мыңнан 21,6 млн. теңгеге  дейін. Электр қазандықтары: 48-ден 95 мың  теңгеге дейін. Бағалардың мұндай деңгейінде күн сәулесі энергетикасы қоғамның тек бай бөлігіне ғана қолжетімді емес, осының бәрі керісінше болуы  керек,  күн сәулесі энергетикасы бірінші кезекте қоғамның бай  емес жігінің  игілігі болуы тиіс.

Бұл келесіден туындаған, жабдықтың көптеген басым үлгілерінің  қуаттылығы аз. Мысалы, фотоэлектр түрлендіргіштегі энергиямен жабдықтаудың автономдық жүйелері 0,3-3 кВт  диапазонда кей кезде 5-8 кВт-қа дейін қуаттылығы бар.

3 кВт – бұл бір пәтердегі  электр энергиясын тұтыну (мұздатқыш,  теледидар, компьютер, 5-6 лампочка). Егер, сорғыны және суды жылытуды  қажет ететін қала сыртындағы  үйді алсақ, 20 кВт-қай дейін қуаттылық  қажет. Сондықтан, күн энергетикасы  ірі және орта бизнеске қызғылықты  емес, өйткені оларға елеулі үлкен  қуат керек.

Қуаттылығы 10 кВт дейінгі  жабдық  шағын қалалар мен ауылдық  жерлерде көбіне жеке меншік үй иелерімен, сондай-ақ, ең шағын бизнесі бар  жеке кәсіпкерлермен пайдаланылуы мүмкін. Бірақ олар үшін күн энергетикасының  жабдығы бағасы бойынша қолжетімді емес.

Күн энергетикасына арналған жабдықтың өзіндік өндірісінсіз: жеке меншік  үйлерге арналған кешенсіз, көшпелі генераторларсыз, энергиямен жабдықтаудың автономдық жүйелерінсіз, жарықтандыру құрылғыларынсыз Қазақстанда  күн энергетикасының кеңінен  дамуына сенуге болмайды. Жоғары бағалар  жоғары кедергіні тудырады, күн сәулесі  энергетикасына арналған импорттық  жабдық нарықта билік құрған кезде, бұл сала экзотикалық ғажайып  болып әлі ұзақ қалады.

Энергетиканың бұл жаңа саласының  даму болашағы ұзақ уақыт бойы нақтыдан гөрі, ойға сыйымсыз болды. Бірақ 2007 жылы жаңа саланы игеру бойынша алғашқы  қадамдар жасалды және зауыт құрылысы бойынша жобалар ұсынылды, оларда кремний шикізаты, және де дайын  фотоэлектр түрлендіргіштері шығарылатын  болады.