Бесінші аймаққа – Оңтүстіктің сілемі болып табылатын Мұғаджар таулары, Жетіқара, Шалқар, Рудный, Тереңқұдық, Талдық, Комсомольск, Аққұдық елді-мекендерінің аймақтары жатады және энергиясы 1000-нан 4000 кВт сағат/м2-ты құрайды.
Қазақстан аумағын аудандастыруының схемасы осы аудандарды қамтиды. Орындалған аудандастыру Республика аймағында жел энергетикалық қондырғылардың қолдану болашағын айқындауға мүмкіндік береді.
Республиканың жел потенциалы бағасын энергияны тұтыну көлемімен салыстырып, электрді Қазақстанға қажеттімен салыстырғанда 20 есеге артық беретінін көруге болады [42].
Жел электростансалардың бірнеше жобалары дайындықтың 2015 жылға дейін жел стансаларының бірлескен қуаттылығы 250 МВт-қа жетті, ал олардың электр энергиясын шығаруы – жылына 750-900 миллион кВт сағатқа жетті.
2030 жылға қарай бұл көрсеткіштер сәйкесінше жылына 2000 МВт және 5 млрд. кВт/сағатқа жетуі мүмкін.
Желдің орташа жылдамдығы 8-10 м/с болатын үлкен жел әлеуеті бар 10-нан астам аудан бар [4].
3 «ЖАСЫЛ ЭНЕРГЕТИКАНЫҢ» ӨЗЕКТІ МӘСЕЛЕЛЕРІ МЕН БОЛАШАҚТАҒЫ ДАМУЫ
3.1 Жаңғыртылатын көздердегі энергетика дамуының экологиялық салдарлары
ХХІ ғасыр тоғысында адамзат экономикалық тұрғыдан алғанда, қалпына келмейтін энергия көздерінен (көмір, мұнай, газ және т.б.) энергия шығару өндірісіне ғана қатысты болмайтын күрделі мәселеге келіп тірелді.
Ол табиғаттағы динамикалық тепе-теңдікті бұзатын және соған назар аударуды қажет ететін экологиялық қиындықтармен байланысты.
Қазіргі таңда, энергияның қалпына келмейтін көздерін кеңінен пайдалану жағымсыз үрдістерге әкеп соғатыны айқын болды: жылулық, қоршаған ортаның химиялық және радиобелсенді ластануының артуы адамның табиғи ортасын бұзады [3].
Әрине, термоядролық реакторлардың көмегімен энергияны өндіруге үміт те бар. Бірақ қазіргі кезде бұл мүмкіндік тіпті демонстрациялық термоядролық реакторлардың жоқтығынан іс жүзінде жүзеге асуы мүмкін де емес. Сонымен қатар, термоядролық реакторлар радиобелсенді қалдықтардан толығымен тазарған жоқ. Ал осындай қалдықтарды өңдеу мен көму мәселесі толығымен шешілген жоқ.
Сондықтан адамзат электр энергиясын алудың жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын технологияларын қолдануға мәжбүр.
Біріккен Ұлттар Ұйымының (БҰҰ) Жоғары Ассамблеясының шешіміне байланысты жаңғыртылатын (дәстүрлі емес) энергия көздеріне (ЖЭК): күннің, желдің, геотермалды, теңіз суларының, мұхиттар мен биомаңыз энергилары және үлкен, кіші су ағындарының энергия көздері жатады.
Ядролық энергетиканың қарқынды дамуын белсенді жақтаушылар да ХХІ ғасырдың ортасына берген өздерінің болжамдарында, жаңғыртылатын қуат көздерінің көмегімен энергияның 18-20%-ы өндіріледі деген пікір айтады, ал басқа бағалар бойынша тіпті 40%-ға дейін [43].
Жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын қуат көздері өздерінің салыстырмалы түрдегі экологиялық тазалығымен тартымды.
Ғылыми-техникалық үдерістің осы кездегі деңгейінде энергия өндірудің болашағы тек органикалық отындарға ғана тәуелді емес, оның жаңғыртылатын энергия көздеріне негізделген энергетикалық қондырғылардың көмегі арқылы алуға болатын жолдары шешімін тауып отыр.
Көптеген зерттеулердің нәтижесі бойынша органикалық отындар 2020 жылға қарай әлемдік энергетика сұраныстарының тек ішінара ғана бөлігін қанағаттандыра алатындығы айқын.
Энергия қолданудың қалған бөлігі ғалымдар ЖЭК-тің есебінен қанағаттандырылады деп санайды.
ЖЭК бұлар қоршаған ортада табиғи түрде пайда болатын энергия ағындарына негізделген қорлар, ол адамның белгілі мақсатқа бағытталған әрекетінің салдары болып табылмайды, бұл оның айрықша ерекшелігі.
Жаңғыртылмайтын энергия көздері – адамның энергия өндіруге қолдана алатын органикалық материалдар мен заттардың табиғи қоры.
Оған ядролық отын, көмір, мұнай, газ, т.б. жатады. Жаңғыртылмайтын энергия ЖЭК-мен салыстырғанда табиғатта байланысқан күйде болады және адамның белгілі-бір мақсатқа бағытталған әрекеттерінің нәтижесінде туындайды.
Жаңғыртылатын қуат көздерінің басқалар сияқты нақты аумақ үшін белгілі-бір шектеулері болады. Жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын қуат көздерін қолдану мен пайдалану қажетті деңгейге жету үшін осы қуат көздері туралы өз түсінігімізде бетбұрыс жасауымыз керек.
Қоғамда осы қуат көздерімен жұмыс істейтін құрылғыларды ендірудің алғышартын жасау қажет және осындай құрылғыларды жасап қана қоймай оларды сауатты түрде пайдалануға бере алатын біліктілігі жоғары мамандарды да дайындауымыз керек.
Экономикалық фактордың да маңызы жоғары. Электр энергиясын алудың жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын көздері жылдан-жылға арзандай түсуде, ал дәстүрлілері олардың нысаналарының кәсіпорындардан және көліктен қашықтығына қарай, жыл өткен сайын қымбаттай түсуде [8].
Кесте 5 - Әлемдік энергетикалық қордың жалпы сипаттамасы [8].
Энергия көздері | Энергияның мөлшері 10*кВт | |
Жаңғыртылмайтын энергия көздері | ||
Органикалық отын көздерінің энергиясы | ||
Атом энергиясы | ||
Жаңғыртылатын энергия көздері (жылдық энергиясы) | ||
Күн энергиясы | ||
Жел энергиясы | ||
Мұхит және теңіздің толқын энергиясы | ||
Мұхит суларының құйылу және қайту энергиясы | ||
Гидроэнергия |
Халықаралық қауымдастық көмірді, мұнайды және газды жаққанда СО2 шығарындылардың артуымен климат өзгерісінің жағымсыз экологиялық салдарының байланыстылығын мойындап отыр. Жылу және электр энергиясын алу және көлік құралдарының жұмысын қамтамасыз ету барысында көмірді, мұнайды және бензинді жаққанда шығатын көміртектің қос тотығы (СО2) біздің планетамыздың Күнмен жылынған беткі қабатының жылуын жұтады да, былайша аталатын жылулық эффект түзеді, ол өз кезегінде жаhандық жылынуға әкеліп соғуда.
Энергетикалық қауымдастықтың болжамдық мәліметтеріне сәйкес жылулық газдар шығарындыларының деңгейі ұдайы артып отыр.
Халықаралық энергетикалық агенттіктің деректері бойынша Қазақстан ЖШӨ қатысты жылулық газдар шығарындыларының үлесі бойынша әлемде үшінші орын алады. Тек қана көмірлі энергетикамен қоршаған ортаның ластануынан келетін экономикалық шығынның шамалап алғандағы бағасы Қазақстанда жылына 3,4 млрд. $ құрайды [34].
Сонымен, баламалы энергетиканы пайдалануды және энергиямен жабдықтауды орталықтандыруды елемеушілік энергетикалық ресурстарды тиімсіз пайдалануға, энергиямен жабдықтаудың үнемділігі мен сенімділігінің төмендеуіне әкеп соғады, сондай-ақ экологияға айтарлықтай зиян келтіреді.
Қазіргі кездегі экологиялық мәселелер кешенінде энергетика жетекші орындардың бірін алып отыр. Энергияның жаңғыртылатын көздерін практикалық пайдалануға қарқынды жұмылдыруға байланысты экологиялық аспектіге және олардың қоршаған ортаға әсеріне ерекше назар аударылып отыр.
Энергия алудың дәстүрлі түрлерін техникалық-экономикалық салыстыру келтірілетін барлық әдістемелерде, осы факторлар мүлдем ескерілмеген немесе жай белгіленіп, сандық тұрғыдан бағаланбаған.
Сөйтіп, энергияның жаңғыртылатын көздерінің әр түрлерін пайдаланудың экологиялық салдарын экономикалық бағалаудың ғылыми негізделген әдістерін жасау және дәстүрлі қондырғылармен салыстырғанда, қоршаған ортаға әсері өзгеше болатын факторларды сандық тұрғыдан ескеретін, энергияны түрлендіретін жаңа әдістерін жасау міндеті өзекті болып табылады.
Жаңғыртылатын энергия көздерінің түрлі табиғи ортаға және нысаналарға экологиялық әсер етуінің негізгі факторларын қарастырайық.
Күн энергетикасын дамытудың экологилық салдары
Күн электр стансасын (КЭС) салу біраз аумақты қажет етеді. КЭС үлесті жер сыйымдылығы 0,001-ден 0,006 га/кВт дейін барынша ықтималды, 0,003-0,004 га/кВт. мәндерімен өзгереді. Сондай-ақ, күн станцияларында материал (металл, шыны, бетон және т.б.) және жер сыйымдылықтың келтірілген мәндерінде шикізатты алу мен өңдеу кезеңдеріндегі топырақты алу ескерілмейді. Күн тоғандары бар КЭС құру кезінде үлесті жер сыйымдылығы артады және жер асты суларының тұздықпен ластану қаупі ұлғаяды.
Күн шоғырландырғыштарының өрісі бойынша үлкен жердің көлеңкеленуін тудырады, бұл топырақ жағдайының, өсімдік қабаттарының қуатты өзгерістеріне әкеп соғады.
Кремний, кадмий және арсенидогелилі фотоэлектрлік элементтерді дайындау кезінде өндірістік бөлмежайлардың ауасында адамның денсаулығына зиянды кремний шаңы кадмий және арсенилі қосылыстар пайда болады.
Жоғары толқындық сәулелену есебінен космостық күн стансалары климатқа әсер етіп, теле және радиобайланысқа бөгеуілдер тудырып, соның әсерінде қалған тірі ағзаларға зиянды әсер етуі мүмкін. Осыған орай, энергияны жерге беру үшін толқындардың экологиялық таза диапазонын пайдалану қажет [27].
Жел энергетикасының табиғи ортаға әсері. Қуатты өнеркәсіптік жел электр стансалары (ЖЭС) жел бағытына және ауданның жергілікті рельефіне қарай 5-тен 15 МВт/ш. км есебінен алғандағы алаң қажет болады.
Қуаттылығы 1000 МВт ЖЭС үшін 70-тен 200 ш.км. алаң қажет. Өнеркәсіптік аумақтарда мұндай алаңдарды бөлу үлкен қиындықтар тудыруына байланысты бұл жерлерді жартылай шаруашылық қажеттіліктерге пайдалануға да болады. Жел бағы алып жатқан аумақты басқа мақсатта пайдалану шу эффектілеріне және ЖЭС сынған кездегі тәуекел дәрежесіне байланысты. Үлкен жел электрлік қондырғыларының (ЖЭҚ) қалақтары үзілген кезде 400-800 метрге дейін ұшып кетуі мүмкін [21].
ЖЭС-тің қоршаған ортаға әсерінің маңызды факторы – бұл акустикалық әсер. Шетелдік тәжірибеде жел дөңгелектері бар, конструкциясымен, материалдарымен, жерден биіктігіне қарай және түрлі табиғи жағдайларға арналған (желдің жылдамдығы мен бағыты, төселетін қабаты және т.б.) ерекшеленетін түрлі жаңғыртылатын энергия құралдарына арналған шу деңгейінің табиғи өзгерісі мен жиілігі жеткілікті түрде зерттелген.
Жаңғыртылатын энергия көздеріне келетін шу эффектілерінің тегі әртүрлі және механикалық (редукторлардан, подшипниктер мен генераторлардан келетін шу) және аэродинамикалық әсерге бөлінеді. Соңғысы төмен жиілікті (16-20 Гц төмен) және жоғары жиілікті болады (20Гц-тен бірнеше кГц дейін).
ЖЭС-ті елді-мекендерден және демалыс орындарынан қашықта орналастыру адамдар үшін шу эффектісінің мәселесін шешеді. Алайда, шу құстар мен жануарларға да (фаунаға), соның ішінде экваториалды ЖЭС аймақтардағы теңіз фаунасына да әсер етуі мүмкін. Құстардың жел турбиналарымен жарақаттану ықтималдығы, егер миграция жолы жел бағыты арқылы өтетін болса 10% деп бағаланады. Жел парктерін орналастыру құстардың және балықтардың миграция жолына әсер етеді.
Табиғи ауа ағындарындағы ЖЭС- тің қалқалаушы (экрандаушы) әсері шағын болады және оны назарға алмаса да болады. Бұл ЖЭҚ орын ауыстыратын ауа массасының аздаған жерге жақын қабатты (шамамен, 100-150 м) және солардың кинетикалық энергиясын 50% пайдаланатынымен түсіндіріледі. Алайда, қуатты ЖЭС қоршаған ортаға әсер етуі мүмкін: мысалы, жел паркінің орналасқан ауданында ауаның желдетілуін азайтады.
Қалқалаушы (экрандаушы) әсері. Бұл жерде күн сәулесінің шашырауын мысал етіп келтіруге болады. Жерге түсетін күн сәулесі шашырауының толық ағыны 1,2·1017 Вт-қа тең, яғни Жердегі 7 млрд адамның әрбіреуіне шамамен 20 МВт келеді. Жердегі күн сәулесі шашырауының максималды ағынының тығыздығы 1 кВт/м2-қа жетеді [30].
Геотермалды энергетиканың ықтималды экологиялық көріністері
Геотермалды электрстансалары қоршаған ортаға тигізер негізгі әсерді кен орындарын барлау кезінде, бу өткізгіштерінің құрылысы мен станса ғимараттарын салу кезінде байқауға болады, бірақ ол әдетте кен орны ауданымен шектеледі.
Табиғи бу немесе газ 300-ден 2700 метрге дейінгі тереңдікте ұңғыма бұрғылау арқылы шығарылады. Өзіндік қысымның әсерінен бу жоғары қабатқа көтеріледі, сол жерде жылу оқшаулағыш құбырларға жиналып, турбиналарға беріледі.
Геотермалды өңдеудің әлеуеті зардаптары топырақтың отыруы және сейсмикалық әсерлер болып табылады. Топырақтың отыруы барлық жерде байқалады: төменгі қабаттар топырақтың жоғарғы қабатын көтере алмайтын және термалды қайнарлар мен гейзерлер дебитінің азаюымен, тіпті толықтай жойылуымен көрінеді.
Жоғары сейсмикалық белсенділік геотермалды кен орындарының жақын екендігінің белгісі болып табылады және бұл белгі ресурстарды іздестіру кезінде пайдаланылады. Алайда, жанартаулардың әсерінен туындаған термалды құбылыстар аймағындағы жер сілкінісінің қарқындылығы әдетте жердің опырылуы бойындағы жер қабатының ірі қозғалысынан туындаған сілкінісінің қарқындылығынан әлдеқайда төмен. Сондықтан геотермалды ресурстарды іздестіру-өңдеу жұмыстары сейсмикалық белсенділікті арттырады деуге еш негіз жоқ.
Геотермалды үңгімеден шығарылатын бу негізінен су буы болып табылады. Газ қоспалары 80% көміртектің қос тотығынан тұратын метанның, сутектің, азоттың, аммиак пен күкіртті сутектің аздаған үлесін қамтыған. Ең зияндысы күкіртті сутек (0,0225%) болып табылады. Геотермалды суларда әртүрлі газдардың еріген түрінде кездеседі.
ГеоЖЭС жағымсыз құбылыстарының бірі – үңгіме бұрғылау кезіндегі жоғары концентрациялы ерітінділердің шығарындысы кезіндегі жер үсті және жер асты суларының ластануы. Өңделген термалды суларды төгу ылғалды климат жағдайында жекелеген учаскелердің саздануына, ал құрғақ аудандарда тұздануына әкеп соғады. Құбырлардың жарылысы да өте қауіпті, соның нәтижесінде жерге тұзды ерітінділердің көп мөлшері түсуі мүмкін [5].
Биоэнергетиканы пайдаланудың экологиялық сипаттамасы
Биоэнергетикалық станциялар дәстүрлі электр стансаларымен салыстырғанда барынша экологиялық қауіпсіз. Олар қоршаған ортаның түрлі қалдықтармен ластанудан тазаруына ықпал етеді. Мысалы, анаэробты ферментация – мал шаруашылығы қалдықтарын өткізудің тиімді құралы ғана емес, сонымен қатар экологиялық тазалықты да қамтамасыз етеді. Өйткені қатты органикалық заттар иістерін жойып, кеміргіштер мен жәндіктер үшін қызғылықсыз болып қалады (шіру барысында).
Қалалық іркілмелер мен қатты қалдықтар, орманды кесу мен ағаш өңдеу өнеркәсібінің қалдықтары, табиғи ортаның қатты ластануының ықтималды көздері, сонымен бір мезетте энергияны, тыңайтқыштарды, құнды химиялық заттарды алатын шикізат болып табылады. Сондықтан биоэнергетиканың кең дамуы экологиялық көзқарас тұрғысынан алғанда тиімді болмақ.
Алайда биомассаны энергетикалық пайдалану кезінде табиғи ортаның нысаналарына жағымсыз әсер ететінін де ескеру қажет. Ағаш материалдарын тікелей өртеу қатты бөлшектерді, органикалық компоненттерді, көміртек тотықтарын және басқа газдарды көптеген мөлшерде береді. Кейбір ластағыштардың концентрациясы бойынша олар мұнай мен оның туындыларын жағу өнімдерінен асып түседі.
Ағаш материалымен салыстырғанда биогаз – зиянды газдар мен оның бөлшектерін шығармайтын, барынша таза отын. Сонымен қатар, биогаздың өндірісі мен пайдаланылуы кезінде сақтық шаралары қажет, өйткені метанның жарылғыш қаупі бар. Сондықтан оны сақтау кезінде, тасымалдағанда және пайдаланғанда газ шығуын анықтау үшін тұрақты түрде бақылап тұруды жүзеге асыру қажет. Биомассаны этанолға өңдеу бойынша ферментациялық үдерістерде қоршаған ортаны ластайтын жанама өнімдер көп мөлшерде түзіледі (жуатын сулар мен газ айдаудың қалдықтары), өйткені олардың салмағы этил спиртінің салмағынан бірнеше есеге (10 есеге дейін) асып түседі [8].
3.2 Қазақстандағы «жасыл энергетиканың» өзекті мәселелері мен болашақтағы дамуы
Энергетика бүгінгі әлемдік өркениеттің маңызды қозғаушы күші болып отыр. Дүниежүзілік тәжірибе көрсетіп отырғандай, энергетиканың дәстүрлі емес түрлерін дамыту арқылы бірқатар елдер энергетикалық тапшылықтарын жоюда. Ел экономикасы біршама тұрақтанған тұста біздің елде де осы мәселелерді шешу жолдары кеңінен талқыланып, бірқатар жобалар қабылданып, түрлі іс-шаралар атқарылуда.
Баламалы энергия көздерін, яғни «жасыл энергетиканы» пайдалану және дамыту дүниежүзілік экономиканың энергетикаға деген қажеттілігінен, экономикалық дағдарысқа байланысты дүниежүзілік нарықтағы энергетикалық тапшылықтан және қоршаған ортаға экологиялық жүктеменің артуынан туындап отыр. «Жасыл энергетиканы» дамытуда және пайдалануда АҚШ, Еуропалық Одақ елдері, Қытай және Үндістан алдыңғы қатарда.
Еліміздің бай табиғи қорларына қарамастан, қайта қалпына келетін баламалы энергия көздерін пайдалану қолға алынуда. Осы мақсатта экологиялық «таза» энергия көздерін пайдаланудың әлеуметтік-экономикалық қауіпсіздік мүмкіндігі және энергия қуатының басқа шикізатқа тәуелді еместігі анықталып, оның даму болашағына сараптама жасалды. Қазақстанда жаңадан қолға алынған бұл энергетикалық-экологиялық бағыт – баламалы энергия көздерін игеру біздер үшін экологиялық таза пайда көзіне айналуы әбден мүмкін.
Күн энергиясы. Бүгінде Германияда (күн), Данияда (жел) және Имспанияда (күн мен жел) электр энергиясының 20%-ға жуығы дәстүрлі емес жолмен алынады. Қытай Халық Республикасы да күн қуаты мен жел энергиясын белсенді түрде пайдалануда.
Қазақстанның климаттық жағдайы күн энергиясын пайдалануға қолайлы болып табылады. Елімізде күн энергиясын өндіру мүмкіндігі жылына 2,5 млрд Квт/сағ-қа деп бағалануда. Елімізде күн энергиясын электр қуатын өндіру үшін ғана емес, жылу алу үшін де пайдалануға болады. Ол үшін электр және жылумен қамтамасыз ету жүйелерінен шалғайда жатқан елді-мекендерге күн энергиясын өндіретін қондырғылар орнатылуы тиіс. Елімізде 2015 жылға дейін қуаттылығы 91 МВт күн энергиясын өндіретін қондырғыларды іске қосу жүзеге асты. Сонымен қатар Қазақстанда күн энергетикасын дамытуға қажетті кремний және фотоэлектрлік элементтер шығаратын өндірістік база құруға бағытталған шаралар қабылданып жатыр. Астанада күн батареясын шығаратын зауыт 2012 жылы желтоқсанда іске қосылды. Фотоэлектрлік стансыдағы 1 кг кремний өндіретін энергияның көлемі жылу стансысындағы 75 т мұнай жұмсап өндіретін энергиямен пара-пар.
Жел әлеуеті. «Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы» мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, елімізде жел күшімен өндірілетін электр энергиясы қуатын шаруашылық салаларына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшінен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен өндіруге мүмкіндік бар. Өйткені еліміздің барлық өңірлерінде қуатты желдер жеткілікті. Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық және экономикалық артықшылықтары мол. Жел энергиясын өндіретін қондырғылардың технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін арттыруға болады.
Кесте 6 - Қазақстандағы жел электрстансыларын салу үшін зерттелген алаптар тізімі [44].
№ | Алаптар атауы | Облыс | Желдің 50 метр биіктіктегі жалдамдығы | ЖЭС-тің жоспарланған қуаты |
Жоңғар қақпасы | Алматы облысы | 9,7 | 50 МВт | |
Шелек дәлізі | Алматы облысы | 7,7 | 100 МВт | |
Қордай | Жамбыл облысы | 6,1 | 10-20 МВт | |
Жүзімдік-Шаян | Оңтүстік Қазақстан облысы | 6,7 | 10-20 МВт | |
Астана | Ақмола облысы | 6,8 | 20 МВт | |
Ерейментау | Ақмола облысы | 7,3 | 50 МВт | |
Қарқаралы | Қарағанды облысы | 6,1 | 10-20 МВт | |
Арқалық | Қостанай облысы | 6,2 | 10-20 МВт | |
Атырау | Атырау облысы | 6,8 | 100 МВт | |
Форт-Шевченко | Маңғыстау облысы | 7,5 | 50 МВт |
Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде ұштастыру қажет. Республиканың шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік аймақтарында су электр стансылары мен жел электр стансыларын біріктіріп электр энергиясын өндіру өте тиімді. Қыс айларында жел күші көбейсе, жаз айларында азаяды, керісінше қыс айларына қарағанда жазда су энергетикасын өндірген тиімдірек.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 120 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |