Энергетика • 13 Шілде, 2023

Дархан Доғалақов: «Жасыл» энергияның өз жобалауы бар

292 рет
көрсетілді
13 мин
оқу үшін

Бүгінде елімізде жаңартылатын көздерден алынатын электр энергиясының үлесі жалпы электр энергиясы өндірісінің 5%-ын құрайды. 2030 жылға қарай бұл көрсеткішті 16%-ға­ жеткізіп, кем дегенде 7 ГВт енгізу міндеті қойылған. Бұл ретте «жасыл» технологияларды дамыта отырып, олардың ғылыми-техникалық негіздемесін, өндірістік тиімділігін, сондай-ақ табиғи ортаға әсерін жан-жақты зерделеу маңызды. Осы мәселелер төңірегінде «Samal Energy» ЖШС-ның директоры, Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-дың механика-математика факультетінің оқытушысы, инженер-конструктор Дархан ДОҒАЛАҚОВПЕН әңгімелескен едік.

Дархан Доғалақов: «Жасыл» энергияның  өз жобалауы бар

­­‒ «Жасыл» энергетиканың күн сәулесі, жел, геотермалды, теңіз ағындары мен толқындары, биогаз сынды жаңартылатын көздері бар екені белгілі. Олардың пайдалы әсер коэффициенттері (ПӘК), тиімділік деңгейі жөнінде мысалдар келтіре аласыз ба?

‒ Осы даулы сұраққа жауап беру үшін белгілі америкалық «The Wall Street Journal» газетінде берілген бір ақпаратқа (дереккөз: «Еnergy Points» сараптамалық компаниясы) тоқталайық. Келтірілген салыстырмалы есептік тиімділік өндірілген электр энергиясының түпкілікті құнын есептеу үшін отынның өзіндік құнын, яғни энергия көзін материал ретінде (көмір, мұнай, газ, биомасса, күн радиациясы, ядролық отын, жел және т.б.) ескеру қажет екенімен байланысты. Мұнда көмірсутек шикізатын өндіру мен өңдеу шығын­дары болуы мүмкін. Сондай-ақ энергия­ны өндіру және түрлендіру шығындарының құны есептеледі. Бұл ‒ энергияны түрлендіруге арналған белгілі бір қондырғыларды өндіруге байланысты барлық шығын (мұнай және газ өңдеу зауыттары, генераторлар, механизмдер, сыйымдылықтар), үстеме шығыстар, амортизация шығыстары, жалақы шығыстары және қор­шаған ортаға келтірілген зиянды жоюдың құны. Жүргізілген энергетикалық талдау осы сансыз параметрдің барлығын ескереді және нәтижесінде «пайдалы электр энергиясы» ұғымына айналады.

Келтірілген дерек қазба отындары (көмір, мұнай, газ және т.б.) электр энергиясына айналған кезде орташа есеппен бастапқы энергиясының бір бөлігін ғана беретінін көрсетеді. Себебі оларды электр энергиясына айналдыру үшін басқа электр көздерін пайдалану қажет. Ал қалдықтарды жою, мысалы, көмірқышқыл газы шығарындыларының әсерін азайту көп энергияны қажет етеді. Қазба отыны болып табылмайтын энергия көздері (су, жел, күн) олардың өндірісін қамтамасыз ету арқылы алынады. Бұл іс жүзінде тұтынылғаннан гөрі көбірек энергия өндіруге әкеледі. Электр энергиясы үшін ең тиімді отын саналатын жел қуат көзіне айналған кезде бастапқы энергияның 1164%-ын­­ құрайды. Тиімділік спектрінің екінші жағында ‒ көмір, оның шығымы небәрі 29%.

Мәліметтер орташа есеппен алынған. Мысалы, еліміздің оңтүстік өңірлерінде күн электр стансаларын орнату мен күн энергиясын жаңғырту бүкіл республикамыз бойынша орнатуға қарағанда тиімдірек болуы мүмкін. Ал жел парктерін орнату қазірдің өзінде дайын инфрақұрылымы (қосалқы стансалар, жоғары вольтты желілер) бар батыс, орталық, солтүстік және шығыс облыстарында қолайлы.

‒ Аралас күн-жел электр қондыр­ғы­ла­ры­ның, сондай-ақ бөлек күн және жел электр қондыр­ғы­ларының техникалық-эконо­микалық көр­сет­кіштері қандай? Осы көр­сеткіштерді салыстырмалы талдау бірік­­тірілген күн-жел қон­дыр­ғы­ла­ры­ның тиім­ді­лі­гін растай ма?

‒ Әрқайсысы белгілі бір уақыт аралығында жүктеме қажеттіліктерін жаба алатын екі энергия көзі бар кешеннің нұсқасы дизельді генерацияны жаңартылатын энергия көзімен алмастыру мүмкіндігінің жоғарылығымен сипатталады. Мұндай жүйеге дизель немесе бензин генераторы қосылған жағдайда, орталықтандырылмаған нысандарды электрмен қамтамасыз ететін жоғары техникалық-экономикалық сипаттамалары бар әмбебап энергия кешендерін салуға мүмкіндік пайда болады.

Бұл жүйенің негізгі және қымбат буын­да­рының бірі (бүкіл станса құнының 40%-ы) ‒ аккумулятор блогы. Орташа алғанда, AGM тех­нологиясы бойынша жасалған осындай стан­саларда қолданылатын аккумуляторлық бата­рея­лардың қызмет ету мерзімі 4-5 жыл, GEL тех­но­логиясы бойынша – 6-8 жыл. Батареялар мінсіз жағдайда пайдаланылғанда ғана бұл мерзімдерге кепілдік бар. Ал олардың жұмыс істеу мерзіміне: пайдалану температурасы, разряд деңгейі (терең разрядтармен пайдалануда мерзімі айтарлықтай қысқарады), осындай разряд пен заряд циклдарының саны, заряд контроллерлерінің дұрыс жұмыс істеуі (PWM, MPPT) сияқты факторлар әсер ететінін айта кетейік. Сонымен қатар батарея жұмысының бүкіл кезеңінде оның сыйымдылығы біртіндеп төмендейді. Сондықтан бірнеше көздің бірлескен жұмысы бүкіл электр стансасының қызмет ету мерзімін ұзартады және нысанды тәулік бойы үздіксіз электрмен қамтамасыз етеді. Сапалы электроника: инверторлар мен кон­троллерлер жүйенің беріктігі мен ұзаққа жарамдылығының кепілі.

‒ Жасыл энергетиканың жаңар­ты­латын көздерінің артықшы­лық­та­ры­мен қоса, айқын немесе жасырын кемшіліктері де бар. Мысалы, гидроэнергетика бөгеттер салуға арналған кең жерлерді су басу қаупімен байланысты. Сол секілді жел қондырғыларын пайдалану инфрадыбыс деңгейінің жоғарылауымен бірге жүреді. Осы ерекшеліктердің айналаға әсерін түсіндіріп өтсеңіз?

‒ Иә, кинетикалық энергияны электр энер­гиясына айналдыратын су, жел электр стансалары сияқты жаңартылатын энергия көздерінің қоршаған ортаға едәуір ықпалы бар. Жел турбиналарын көп көлемде орнату жер бетіндегі атмосфералық ауа ағындарына әсер етуі мүмкін. Таңдалатын және орнатылатын жері бойынша жел электр стансалары: жерүсті, жағалаудағы, оффшорлық (теңізде, жағалаудан 10-12 шақырым қашықтықта) және қалқыма (алғашқы прототиптері шамамен 2007 жылы пайда болған жаңа әзірлеме) сияқты түрлерге бөлінеді. Физика негіздерін оқыған кез келген адам жер атмосферасы сияқты тұйық жүйеде энергия жасалмайтынын және жойылмайтынын, тек сақталатынын біледі. Бұл – алып жел турбиналарының қалақтары арқылы өтетін ауа ағындары желдің жылдамдығын пропорционалды түрде азайта отырып, атмосферадан түсетін энергияны пайдаланады дегенді білдіреді. Бұл жылдамдықтың төмендеуі ауқымды ағындарға айтарлықтай әсер етуі және біз әлі түсінбейтін салдарға әкелуі мүмкін.

Жақында жел күшінің қоршаған ортаға әсері туралы жобада Ослодағы Норвегия метеорология институтының қызметкері Горан Бростом теңіз жел электр стансалары іске қосылған кезде мұхит ағындарына белгілі бір дәрежеде әсер етуі мүмкін екені туралы зерттеуді енгізді. Ауа жел турбиналарының қалақтары арқылы өткенде, бұл ағынның жүретін жолы аздап өзгереді. Оның нәтижесінде пайда болатын турбуленттілік мұхит бетіне ұрылатын әдеттегі ламинарлы ағынды өзгертеді. Мұхит суымен байланыста болған турбуленттілік тереңдегі суық сулар жоғары көтеріліп, оның орнын анағұрлым таяз сулар басатын құбылысты тудыруы мүмкін. Бұл кезде су қоймасындағы жылуы бар ағындардың құрылымы өзгереді. Бұл жаһандық құбылыс әлі де біздің түсінігімізге бағынбайды.

Сол секілді жел турбиналарының жануарлар әлеміне әсері су организмдеріне, құстарға және жәндіктерге қауіп төндіруімен де сипатталады. Оффшорларда (теңізде) жел электр стансаларын салу кезеңінде тіршілік ету ортасындағы бұзушылықтар балықтардың көшіп-қонуына және өліміне әкеледі. Ал пайдалану кезеңінде суасты кабелі арқылы электр энергиясын беру кезінде балықтар мен су түбіндегі жануарларда шошыну реакциясы пайда болуы мүмкін. Содан кейін кабельдік желі балықтардың көшіп-қонуына кедергі болады. Сондай-ақ 2 ГВт-сағаттық электр энергиясында шамамен 1 құс өледі. Мысалы, бұл АҚШ аумағы үшін жылына шамамен 70 мың құсқа сәйкес келеді. Қозғалмалы қалақтардан ультрақысқатолқынды (УҚТ) және асқан жоғары жиілікті (АЖЖ) диапазондағы радиотолқындардың шағылысуынан әуе лай­нер­лерінің навигациялық жабдықтарының қалыпты жұмысы бұзылып, теледидар хабарларын қабылдау қиынға соғады.

Еуропа елдерінің бірінде жел турбиналарының жұмысы адамның психологиялық жағдайына әсер ететіні ғылыми зерттелген. Шудың әсерінен басқа, жел қалақтарынан жақын маңайдағы тұрғын үйлерге көлеңке де түседі. Бұл – адамдардың психикасына теріс әсер етіп, мазасыздық тудырады. Осыған байланысты мұндай тұрғын үйлердің, сондай-ақ оған іргелес жерлердің құны соңғы уақытта күрт төмендеген.

Екінші жағынан, жаңартылатын энергия көздерін пайдалану кезінде дәстүрлі энергия көздерімен салыстырғанда әртүрлі ластаушы заттың, соның ішінде парниктік газдардың шығарындылары азаяды. Келтірілген деректерден шығатын қорытынды баламалы энергияның тиімділігін көрумен қатар, одан ұтылатын тұстарымыз да бар екенін білдіреді.

‒ Республикамыздың «жасыл» экономикаға көшу тұжырымдамасының мақсатты индикаторларларына қол жеткізу, қосымша инвес­тициялар тартып, жұмыс орындарын ашу мақсатында көптеген жоба қолға алынған. Солардың бірі ‒ Жоңғар қақпасында жел электр стансасын салу. Ал бұл маңдағы желдің күштілігі жайында жиі айтылады. Алай-дүлей дауыл тұрса, жел генераторының конструкция­сы оған шыдас бере ала ма?

‒ Қатты жел, тіпті жүк вагондарын айналдырып жіберетін жағдайлар да кездеседі. Достық стансасының өзінде қуаттылығы шамамен 200 кВт құрайтын бір еуропалық өндірушінің екіқалақты жел турбинасы қондырылды. Бірақ ол орнатыла салысымен бірден тоқтатылды. Ауа ағынында ұшатын ұсақ тастар абразив ретінде әрекет ете алады және бірнеше уақыт ішінде турбина қалақтарын бұзып өтеді деген болжам бар. Осындай жағдайларда жұмыс істейтін және агрессивті ортаға төтеп беретін турбина әлі шығарылған жоқ. Жоңғар қақпасы аймағындағы бір маңызды артықшылық ‒ тұрақты жел бағыты. Сондықтан мұндағы жел паркі діңгектегі жел турбиналары емес, су электр стансасы сияқты жел платинасы болуы керек деп ойлаймын.

‒ Білуімізше, сіз жетекшілік ететін «Samal Energy» компаниясы күн, жел электр стансаларын жеткізумен және орнатумен қатар, жасыл технологиялар саласындағы тағы бір бағыт ‒ электротрициклдер әзірлеумен айналысады. Жалпы, бұл шағын электр көлігінің болашағын жол қозғалысы ережелерімен реттелетін көлік құралы ретінде көресіз бе?

‒ Электрлі самокат немесе велосипед болсын, жолға шыққан кез келген көлік құралы жол қозғалысы ережелерін сақтай отырып жүруі керек. Мен электр самокаттарына арналған арнайы жолдармен жүріп, электротрициклымды нақты сынақтан өткіздім. Байқағаным ‒ бұл жолдардың сапасы өте нашар. Электр скутерлерінің тротуар­лар мен жолдарға шығып кетуінің бір себебі осы. Сондықтан қозғалыс жолақтарына уақтылы мони­торинг жасап, жөндеу жүргізу қажет. Олар үшін басқа заманауи материалдар мен жабындарды пайдалану нұсқаларын қарастыру қажет болуы мүмкін. Шағын электр көлігін дамыту үшін бірінші кезекте тиісті инфрақұрылым қажет.

Егер электрлі самокат пен велосипедті салыстыратын болсақ, онда олардың дөңгелек өлшемдеріндегі айтарлықтай айырмашылықты көреміз. Яғни кішкентай диаметрлі дөңгелек кішігірім шұңқырға түссе де, құлауға әкелуі мүмкін. Құлауға дейін бармаған жағдайдың өзінде бұл көлікті жүргізуші өзін үнемі жайсыз қозғалыс жағдайында сезінеді. Айта кету керек, электротрицикл электр самокатына қарағанда анағұрлым берік. Ол бұрылысқа енген кезде жылдамдықты әдеттегі электр самокаты талап ететін деңгейге дейін төмендету қажет етілмейді. Жобаланған дизайнда маятниктік жүйе қолданылып, ол көлбеу жазықтық бойымен қозғалуға мүмкіндік береді. Қазір электротрициклді кез келген ауа райында жүргізу, көшеде зарядтау мүмкіндіктерін жетілдірумен айналысудамыз. Сонымен қатар ҚазҰУ-дың механика-математика факультетінде электр көлігі тақырыбы бойынша докторлық диссертациям­ шеңберінде электротрицикл жүргізушісіне арналған цифрлық ассистент бағдарламасын әзірлеп жатырмын. Қауіпсіз басқарудың мұндай жүйесі (ADAS) жүргізушіге жолда соқтығысудан сақтануға көмектесіп, ағымдағы көше қозғалысы жағдайынан толық ақпарат беріп отырады.

 

Әңгімелескен

Ботагөз ӘБДІРЕЙҚЫЗЫ,

«Egemen Qazaqstan»