«Дәстүрлі емес және жаңаратын энергия көздері»

Дәріс 2

1. Гидроаккумуляция жасайтын электростанциялар жұмысы

2. Судың көтерілуі мен қайтуы бойынша жұмыс істейтін электростанциялар

3. Толқын энергиясы

4. Қайтымды капсульді гидроагрегат

Әлемдік энергетикада гидроаккумуляция жасайтын электростанциялар (ГАЭС) кеңінен қолданады. Олар айнымалы режимде жұмыс істейді, жиналған энергия (заряд) энергияны берумен ауыстырылады (разряд). 3. – суретте ГАЭС – дың типтік сызбанұсқалары келтірілген: а – жоғары бассейнде табиғи судың қосылуы болмаған кезде; б – жоғары бассейнде су насостарымен тасымалданатын суға өзен суы қосылған кезде (мұндай бірлескен қондырғылар «ГЭС – ГАЭС» деп аталады).

3 – сурет. Гидроаккумуляция жасайтын станциялардың сұлбалары:

а – ГАЭС, б – ГЭС – ГАЭС
Заряд – гидромашиналармен су қоймасының төменгі бассейннен жоғары бассейнге суды көтеру (энергожүйеде жүктеменің бәсеңдеуі орын алған кезде түнгі, демалыс және мейрам күндері). Ол үшін жылу және атом электросанцияларының артық қуаты пайдаланылады. Разряд – жүктеменің максимал кезінде немесе басқа да электростанцияларда және желілерде апаттық жағдай болғанда көтерілген судың потенциалдық энергиясы гидротурбина мен генераторда электр энергиясына түрленеді. Сонымен заряд кезінде ГАЭС насос станциясы ретінде, разряд – ГЭС жұмысын атқарады. Электр энергияның төрт бірлігін шығындап, үш бірлігін қайтарып алуға болады.

Гидроаккумуляция жасайтын электростанциялар насос станциясы режимінде жұмыс істегенде заряд үшін шығындалған қуат былай анықталады:

_н – сорғы режимінің ПӘК – і.

ГАЭС Батыс елдерінде кеңінен қолданады.  ғасырдың аяғындағы гидроаккумуляция жасайтын электростанциялардың қосынды қуаты АҚШ – 26 ГВт, Жапония – 16 ГВт, Италия – 6 ГВт, Германия – 4 ГВт, Ресей – 1,4 ГВт құрады. ГАЭС ГЭС – пен салыстырғанда құрылысқа аз шығынды қажет етеді және аз су басуы болады. Олардың бағасы су арынына байланысты. Ресейдің еуропалық бөлігінде мүмкін ГАЭС орындары 120 – ден аспайды, Кавказда 400 м арыны бар ГАЭС салынуы мүмкін. Жер асты ГАЭС салу мүмкіндігі талқыға салынуда, олардың төменгі бассейні жер астында орналасқан (мысалы, өндірілген шахтада).

Судың көтерілуі мен қайтуы бойынша жұмыс істейтін электростанциялар

4 – сурет. 1 ай көлеміндегі су көтерілу – қайтуының қисығы

Теңіз суы шығанаққа көтерілгенде кіреді, қайтқанда шығады. Егер шығанақ аузына плотина салып қойсақ, онда оның артында бассейн пайда болады, бұл бассейнде теңізбен салыстырғанда су көтерілгенде деңгей төменірек, қайтқанда деңгей жоғарырақ болады. Бұл деңгейлер айырымы судың көтерілуі мен қайтуы бойынша жұмыс істейтін электростанциялардың турбиналарында қолданады. Деңгей теңескенде электростанция жұмысын тоқтатады. Судың көтерілу мен қайтуын пайдаланатын электростанцияның потенциалдық қуаты мынадай:

F – плотинаның арғы жағындағы бассейннің ауданы, км².

5 – сурет. Теңіз толқынының профилі

Толқынның механикалық энергиясы ұзындыққа және биіктік квадратына пропорционал. Биіктігі алты метр болатын толқынның энергиясы толқын фронтының өн бойымен өлшенетін бір метрге 100 кВт – тан асады. Мұхит толқындары үшін энергияның орташа мәні 50 кВт/м болып бағаланады. Мамандардың есептеуі бойынша, болмай қалмайтын шығындарды қоса есептегенде Англия жағалауындағы толқын энергиясын қолдану 120 ГВт беруші еді, бұл мемлекеттің барлық станцияларының қосынды қуатынан артық. Әлемдік мұхиттың толкындық қуатының қосындысы 2700 ГВт бағаланады. Ресейде Тынық мұхитының теңіздері мен Баренц теңізі жағалауларында теңіз толқындарының энергиясын игеру мүмкіндігі бар.

Толық энергетикалық қондырғылардың бірнеше жобалары дайын. Олардың бірі Үнді мұхитындағы Маврикий аралында жүзеге асырыла бастады, ол бір бассейні бар судың көтерілуі мен қайтуы бойынша жұмыс істейтін станцияға ұқсас. Жағалауда бөгеттер көмегімен шымылдықты плотина, яғни толқын сүймені (волнолом) бар бассейн орнатады. Мұхит толқыны бұл плотинадан өз жоталарын (гребень) жібереді. Бассейндегі деңгейді теңізбен салыстырғанда 2...3 метрге жоғары ұстайды. Келесі толқын етегі жақындағанда деңгей айырымдары ұлғаяды. Төмен арынды гидроагрегаттар бұл арынды жасап тастайды (срабатывают). Осындай жобаны жүзеге асыру плотиналарды тұрғызуға үлкен шығындарды қажет етеді.

Англияда құрастырылып жатқан жобалар қатары топсалы мүшеленген (сочленение) екі немесе үш понтондарды зәкірге (якорь) орналастыруды қарастырған. Жоғары қысымға дейін қысылған сұйықта энергия қорын сақтайтын, поршенді гидравликалық жүйеде қолданылатын топсаларда өтетін толқын иілім тудырады. Бұл энергия кейін гидроқозғалтқышта және электр генераторында қолданады. Осы жүйені енгізудегі негізгі қиындықтар болып теңіз дауылы мен мұз қозғалысындағы зәкірлердің және топсалы қосылыстардың төмен сенімділігі.

Жапонияда тағы да бір аз қуатты толқын энергетикалық қондырғысы келесідей жұмыс істейді. Зәкірленген қалтқы (буй) астынан ашылған қуысқа ие. Толқындағы тербелу кезінде қуыстағы су деңгейі өзгереді. Қалтқының су үстіндегі жоғары бөлігінде саңылау бар, одан толқын жотасы өткенде және қуысқа су толған кезде ауа шығады. Толқын етегі өткен кезде су деңгейі төмендегендіктен, ауа керісінше қуысқа кіреді. Электрогенератормен жалғанған ауа турбинасын саңылаудан өткен ауа ағысы қозғалысқа келтіреді. 60 ватты электрошамды қоректендіретін аккумуляторларды зарядтау үшін автономды электрлік қалтқыларда өндірілген энергия қолданады. Осыған ұқсас жоба жүзеге асырылуда, онда «қалтқы» (поплавок) болып судың айдалуы (водоизмещение) 500 т болатын кеме саналады, толқындық энергоқондырғының жобалы қуаты 2,2 МВт – ты құрайды. Осындай қондырғы құбырлар арқылы жағалау бактеріне бағытталатын қысылған ауаны өндіре отырып, энергияға аккумуляция жасауға қолдануы мүмкін.

Өздік бақылау сұрақтары
1. Гидроаккумуляция жасайтын станциялар қалай жұмыс істейді?

2. Судың көтерілуі мен қайтуы бойынша істейтін электростанциялар қалай құрастырылған?

3. Қайтымды капсульді гидроагрегат қалай құрастырылған?

4. Теңіз толқындары энергиясын қандай тәсілдермен қолдануға болады?

1. А.М. Магамедов «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии». Махачкала Издательско-полиграфическое объединение «Юпитер», г. Махачкала1996. –б. 245.

2. В.А.Агеев «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» курс лекции.

3. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющих-

ся энергоисточников. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1991. 343 с.

4. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.:

О-во «Знание», 1988.