Жел энергетикасы

Жел энергетикасы — жел энергиясын механикалық, жылу немесе электр энергиясына түрлендірудің теориялық негіздерін, әдістері мен техникалық құралдарын жасаумен айналысатын жаңартылатын энергетиканың саласы. Ол жел энергиясын халық шаруашылығына ұтымды пайдалану мүмкіндіктерін қарастырады. Елімізде арзан электр энергия көздерін іздеу мақсатында, “Қазақстанда 2030 жылға дейін электр энергиясын өндіруді дамыту туралы” мемлекеттік бағдарламаға сәйкес, жел күшімен өндіретін электр энергиясы қуатын халық шаруашылығына қолданудың тиімді жолдары қарастырылуда. Қазақстанда жел күшімен алынатын электр энергиясы қуатын кеңінен және мол өндіруге болады.

Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологилық және экономикалық артықшылықтары көп. Жел энергетикасы қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін арттыруға болады. Жел энергиясын тұрақты пайдалану үшін жел энергетикасы қондырғыларын басқа энергия көздерімен кешенді түрде ұштастыру қажет. Республиканың шығыс, оңтүстік-шығыс, оңтүстік аймақтарында су электр станциялары мен жел электр станцияларын біріктіріп электр энергиясын өндіру өте тиімді. Қыс айларында жел күші көбейсе, жаз айларында азаяды, ал су керісінше, қыс айларында азайса, жаз айларында көбейеді. Сөйтіп, энергия өндіруді біршама тұрақтандыруға болады. Алматы облысының Қытаймен шекаралас аймағындағы 40-ендікте Еуразия мегабассейніндегі орасан зор ауа массасының көлемі ауысатын Орталық Азиядағы “жел полюсі” деп аталатын Жетісу қақпасындағы желдің қуаты мол. Ол екі таудың ең тар жеріндегі (ені 10 — 12 км, ұзындығы 80 км) табиғи “аэродинамикалық құбыр” болып табылады. Қақпа Қазақстанның Балқаш — Алакөл ойпатын Қытайдың Ебінұр ойпатымен жалғастырады. Осы жердегі жел ерекшеліктерін зерттеу нәтижесінде оның электр энергиясын өндіруге өте тиімді екені анықталды. Қыс кезінде желдің соғатын бағыты оңтүстік, оңтүстік-шығыстан болса, жаз айларында солтүстік, солтүстік-батыстан соғады. Желдің орташа жылдамдығы 6,8 — 7,8 м/с, ал жел электр станциялары 4 — 5 м/с-тан бастап энергия бере бастайды. Желдің қарама-қарсы бағытқа өзгеруі сирек болуына байланысты мұнда турбиналы ротор типті жел қондырғысын орнату тиімді. Желдің жалпы қуаты 5000 МВт-тан астам деп болжануда. Бұл өте зор энергия көзі, әрі көмір мен мұнайды, газды үнемдеуге және, әсіресе, қоршаған ортаны ластанудан сақтап қалуға мүмкіндік береді.

Жалпы сипаттамасы

Жел энергиясы негізінен Күн энергиясының Жер бетін бірқалыпты қыздырмауынан туындайды. Сағат сайын Жер Күннен 1014 кВт сағ энергия алады. Күн энергиясының 1-2 % -і жел энергиясына түрленеді. Бұл көрсеткіш жер бетіндегі барлық өсімдіктердің биоқалдыққа айналғанда бөлініп шығатын энергиясынан 50-100 есе асып түседі. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді – энергия көзі ретінде пайдаланған. Жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Жер суландыру кезінде, жел диірмені ретінде дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданған.

Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендерінің гидроэнергиясынан 100 есе асып түседі. Ылғи да және барлық жерде жел соғып тұрады. Жаздың қоңыр салқын самал желін, апат, зардап шығын әкелетін керемет дауылдарды атап өтуге болады.

Қалпына келтіретін дәстүрлі емес жел энергиясының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Бұларды пайдалану табиғат баланстарын бұзбайды. Жел энергиясын қолдану таулы аймақтардың жоғары бөктерінде толқынды теңіз жағалауларында ыңғайлы екені бәрімізге танымал. Жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар өте көптеп табылады. Жел күші жер бетінің ойлы-қырлы болуына тікелей байланысты. Мысалы, таулы аймақтың екі бөлігін қарастырайық, Күн көзінің екі бөлікке түскен энергиясы бірдей болғанымен, жердің кедір-бұдыры әр қилы болғандықтан, жел күшінің ықпалы, бағыты да әр түрлі болады. Жел күшінің ықпалы жыл мезгілінің ауысуына, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, Дания елінің климаттық жағдайын ескерер болсақ, фотоэлектрлік жүйемен қамтамасыз етілген энергия қыста - 18% , ал жазда - 100% берсе , ал жел станциясынан алынатын энергия қыста – 100%, жазда – 55% береді екен. Осындай үйлесімділікпен қарастырылған желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйеден тұратын желқондырғысын біріктіріп пайдаланған, әрине тиімдірек болады, жеке пайдаланғаннан гөрі. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.

Ауа тығыздығы.

Желқондырғылардың қалақшалары ауа массасының қозғалысының әрекетінен айналады. Ауа қабатының массасы үлкен болса, соғұрлым жел двигателінің қалақшалары жылдам қозғалып, электр энергиясын көп өндіреді. Физика курсынан мынаны білеміз, қозғалатын дененің кинетикалық энергиясы оның массасына тура пропорционал, ендеше жел энергиясы ауа қабатының тығыздығына тура пропорционал. Тығыздық бірлік көлемге келетін молекулалар санына тәуелді. Қалыпты атмосфералық қысымды температура 150С болған кезде, ауаның тығыздығы 1,225кг/м3. Ылғалдылық өскен сайын ауаның тығыздығы азаяды. Қыс мезгілінде тығыздық жоғары болғандықтан, желдің бірдей жылдамдығына қарамастан, жазбен салыстырғанда жел генераторы көп эенргия береді.

Ротор ауданы

Желтурбинасының қозғалатын бөлігін ротор деп атаймыз. Ротор жел ағының энергиясын көп қамтыса, соғұрлым көп электро энергия өндіреді. Ротордың ауданы ротордың диаметрінің ауданының квадратына тура пропорционал, жел- қондырғысының өлшемдерін екі есе арттырып, төрт есе энергия өндіріп алуға болады. Желқондырғысының өлшемдерін өзгерте отырып, энергияны қалағанымызша өндіреміз деп айтуға жеңіл, практикада басқаша. Айналдыру барысындағы қамтитын қалақшаларының ауданын біртіндеп үлкейту арқылы, біз істейтін жүйеге артық күш, салмақ түсіреміз. Осындай асқын салмақты көтеру үшін жүйенің кейбір механикалық құрамдас бөліктеріне зақым келмеуін ескеру өте маңызды.

Жел жылдамдығы.

Жел жылдамдығы – желқондырғысының энергия өндіруіне әсер ететін маңызды өлшемі болып табылады. Желдің үлкен жылдамдығы ауа массасының ағынының көлемін үлкейтеді. Жел энергиясы жел жылдамдығының кубына тура пропорционал өзгереді. Ендеше, ротордың кенетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе үлкейткенде 8 есе артады. Мына төмендегі кестеде жел жылдамдығының жел энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы – 1.225 кг/м³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай).

м/с	Вт/м²
1	1
3	17
5	77
9	477
11	815
15	2067
18	3572
21	5672
23	7452

Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:

Еĸ=ρυ³/2

υ-желдің жылдамдығы ,

ρ-ауаның тығыздығы

Энергия өлшем бірлігі ретінде (В/м²) алып отырмыз. Табиғи жағдайларға байланысты, желдің жылдамдығы да өзгеріп отырады. Желқондырғылардың конструкциялары жел жылдамдығының 3-30 м/с диапазон аралықтарында жұмыс істейтіндей етіп жабдықталған. Үлкен дауылдар желқондырғасын бүлдірмеу мақсатында, үлкен желқондырғысын тежеуіш механизммен жабдықтайды. Кішкентай желқондырғысы жел жылдамдығы 3 м/с кем болған жағдайда жұмыс істей береді.

Жел жылдамдығының шкаласы
Жел жылдамдығы, м\с.	Жел түрлері
0-1.8	Жел жоқ кезде
1.8-5.8	Әлсіз
5.8-8.5	Қоңырсалқын
8.5-11	Әдеттегі
11-17	Күшті
17-25	Өте күшті
25-43	Теңіз дауылы
43 – тен жоғары	Құйын дауыл

Жер пішінінің кедір-бұдырлығы.

Жердің кедір – бұдыр құрылымы мен ондағы өсімдіктер жел жылдамдығының төмендеуіне ықпалын тигізеді. 1 км. жоғары қабатта кедір – бұдыр желдің жылдамдығына әсерін де тигізбейді. Жел жылдамдығының кемуі, атмосфераның төменгі қабаттарында жел ағынының жер бетінің кедір – бұдырының үйкелеуінен туындайды. Жел жылдамдығы орман –тоғайлы аудандарда, үлкен қалалы жерлерде кемісе, ал сулы аудандарда, аэропорт территориясында жел жылдамдығы баяуламайды. Үй, ғимараттар, орман – тоғайлар және басқа объектілер жер жылдамдығын баяулатып қана қоймайды, сонымен қатар турбулентті ағыстар туғызады.

Желқондырғысын орналастыру үшін, мамандар сол аймақтың жарамдылығын бағалай отырып, жер бетінен кедір – бұдырын классификациялау үшін жел потенциалын енгізді. Мысалы, жер бетінің кедір–бұдырын жоғары класс ретінде теңіз беті есептелінеді.

Жер бетінің кедір–бұдырыныӊ классификацияларын төмендегідей бағалаймыз.

	Жер бетінің кедір–бұдырыныӊ классификациялары
1	0	су беті
2	0,5	аэропорт ашық алаңы
3	1	ашық ауыл шаруашылық алқабы
4	1,5	алыс ораласқан үйлерден тұратын ауыл
5	2-2,5	үйлері бар, аздаған ағаштары бар ауыл
6	3	поселок, үлкен ауыл
7	4	үлкен қалалар

Жел ығысуы деген түсінік бар, ол жер бетіне жақындағанда, жел жылдамдығының өзгерісін (төмендеуін) сипаттайды. Жел турбинасының диаметрі үлкен болып, мұнараның биіктігі онша үлкен болмаса, жел ығысуы кезінде жоғары позицияда тұрған қалақшаның жылдамдығы жоғары болып, төменгі позициядағы қалақшаның жылдамдығы төмендеп, желқондырғысының бүлінуіне әкеп соғады.

Желэнергетикасының пайдаланудың даму тарихы

1888 ж. Чарльз Бруш пайдаланған жел генераторы

Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді – энергия көзі ретінде пайдаланған. Қоғам мәдениетінің жаңа қалыптасқан кезінде жел энергиясын теңіз саяхатында пайдаланған. Ертедегі мысырлықтар 5 мың жыл бұрын жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Біздің заманымыздың 700 жылдары қазіргі Ауғанстан жерінде тік бекітілген осі бар жел машинасымен дақылдарды ұнтақтау үшін қолданған. Жерорта теңізінде орналасқан Крит аралында ұзын мұнараға бекітілген жел күшімен қозғалатын диірмен жер суландыру жүйесінің жұмысын атқарған. 14 ғасырда голландықтар жел диірменін жетілдіріп, дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданды.

1854 жылы АҚШ-та жел энергиясымен жұмыс істейтін су тарту насосы іске қосылды. Су тарту насосының моделі жел диірменінен қалақшалар санының көптігімен және жел бағыты мен жылдамдығын анықтайтын аспап флюгердің болуымен ерекшеленеді. 1940 жылдары осындай жел күшімен қозғалатын диірменнің саны 6 миллиондай еді, оларды су тарту және электроэнергия алу мақсатында қолданды.

Осындай жел диірмендер мал шаруашылық фермасын сумен қамтамасыз етіп тұрды. 20 ғасырдың ортасында жел энергиясын қазіргі заман энергия қоры – мұнай орнын басты. Дүние жүзінің бірнеше рет мұнай дағдарысынан соң, қайтадан жел энергетикасына көпшіліктің қызығушылығы оянды. 70 жылдары мұнай бағасының өсуіне байланысты, энергетика сарапшылары жел энргиясын пайдалану шараларын ұсынды. Мемлекет қаржыландыру қолдауымен өткізілген зерттеулер мен эксперименттердің нәтижелері, жел энергиясын пайдаланудың жаңа технологиясының дамуына жол ашылды.

1981-1984 жылдары Калифорнияның өзінде 6870 жел турбинасы іске қосылды. Бірақ 31 желтоқсан 1985 жылы мұнайдың бағасы баррельге шыққанда 10 долларға түсті, осыған байланысты желқондырғысын шығаратын көптеген шағын компаниялар жойыла бастады. Ал 1998 жылы АҚШ-та желэнергетикасы дамуы қайтадан даму сатысына көтерілді.

Қазіргі кездегі жел энергиясын пайдаланудың дамуы

Желэнергетикасының күннен-күнге дамуы қарқындап өсуде. 31 желтоқсан 2005 жылы бүкілдүниежүзілік желэнергетикасының өндірілетін қуаты 58 982 МВт болды. Осындай қарқынды өсу сатысында Бүкіләлемдік желэнергетика ассоциациясы 2010 жылы жел энергиясын қуатын 120 000 МВт-қа өсіруді жоспарлап отыр. Желэнергетика ассоциация -сының мәліметтерін негіздей отырып, алдыңғы қатарлы 10 елдің жел энергия даму қуатының көрсеткіштеріне назар аударайық.

Кесте 1

Мемлекет	2005 ж. ғана іске қосылған желагрегат өндірілген қуат, МВт	2005 ж өсуі, %	2005 ж. барлық өндірілген қуат, МВт
Германия	1798.8	10.8	18427.5
Испания	1764.0	21.3	10027.0
АҚШ	2424.0	36.0	9149.0
Үндістан	1430.0	47.7	4430.0
Дания	4.0	0.1	3128.0
Италия	452.4	35.8	1717.4
Біріккен король ұйымындағы мемлекет	465.0	52.4	1353.0
Қытай	496.0	64.9	1260.0
Нидерланд	141.0	13.1	1219.0
Жапония	143.8	16.0	1040.0
Еуропа бойынша	6174.0	18.0	40932.0
Барлығы	11310.0	24.0	58982.0

Кесте 2

Жыл	Бүкіл әлемдегі МВт өндірілетін қуат, МВт	Еуропадағы өндірілетін қуат, МВт
1980	10	-
1995	4821	2515
1999	13 594	9307
2001	23 857	17 241
2004	47 671	34 758
2005	58 982	40 932

Жел қондырғылардың жетілдіруі мен көп жылғы тәжірибе, жұмсалатын шығын мөлшерінің төмендеуіне мүмкіндік туғызды, ал бұл АҚШ-та электроэнергия құнының 1986 ж 1кВт. сағ – 14 центке, 1999 ж - 5 центке төмендегенінен көрінеді. Ал Еуропа елдері желэнергиясын дамытуда жетекші, алдыңғы шептегі жаңа технология өндірісінің орталығы десек те артық айтпаған болар едік.

Желқондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы

Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады. Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары электростанция -дағы отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды. XX ғасырдың басында Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, барлық елдің ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор мамандары өз үлестерін қосты.

Барлық жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен қозғалатын желдоңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын өндіретін генераторының айналып тұратын білігіне беріледі.

Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел двигателін екі топқа бөледі:

тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель типтес,қалақшалы, ортогональді.
горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады – қанаттарының санына байланысты).

Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық жасамайды. Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын мұнараның басына бекітілген қондырғылар – желқондырғылардың ең көп тараған түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның роторының басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан тұратын горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл қондырғылар төменгі жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында пайдаланады.

Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н - типтес) роторының жетекші білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған. Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды.

H – типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік вертикаль орналасқандықтан , кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын қамтиды. Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің теория негізін қалай отырып , конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірдей.

Желқондырғылардың негізгі бөліктері

Желқондырғылары мынандай негізгі бөліктерден тұрады :

қалақшалардан,
ротордан ,
трансмиссия ( двигательдің механикалық энергиясын машинаға беруге арналған механизмдер жиыны ) ,
генератордан ,
бақылау жүйелері .

Турбинаның қалақшалары арқылы соққан желдің үлкен ағысын қамтиды. Қалақшалар шыны талшығынан, полистролдан немесе көмірпластиктен жасалынады. Турбинанаың қалақшалары жұмыс істегенде сол маңайдағы телевизияға кері әсерін тигізеді, өзі қуатты дыбыс тербелістерін тудырады. Сондықтан қалақшаларын берік сынбайтын және иілгіш шыны пластикадан жасайды (радиотолқындарды шағылдырмайды, жұтпайды). Қалақшалардың диаметрінің ұзындығы 15 пен 25 метрдің аралығында болса, салмағы 1000 кг болады.

Ротор орталық білікпен жалғанған қалақшалардан тұрады. Орталық білік басқарушы білікке трансмиссия арқылы жалғанған. Трансмиссия – белдік арқылы кинетикалық энергияны генератордың басқарушы білігіне беріп, электр энергиясын өндіретін механизмдер жиыны.

Желқондырғының бақылау жүйелері алыстан компьютер арқылы басқарып және бақылап отырады. Бақылау жүйелері қандай да бір бұрышпен көлбеу орнаатылған және айнымалы, әр бағытта қозғалып тұрады. Сонымен қатар электрондық бақылау жүйелері жел жылдамдығы өзгерген кезде, өндірілген кернеу шамасының шамадан асып кетпеуін реттеп отырады.

Желқондырғысының басты сипаттамаларының бірі болып оның қуаты болып саналады. Жеке үйге немесе коттеджге орналған кіші желқондырғы -лардың қуаты –100 кВт, ал диаметрі 15 – 40 метрге баратын, 2–3 қалақшалары желқондырғысы 1 МВт ток өндіреді. Қазіргі заманғы желқондырғылары 690 В кернеу береді, ол трансформатордың көмегімен 10 – 30 кВ-қа түрленеді.

Мысалы, 500 кВт–тың желқондырғысы 1 сағатта 15 м/с жел жылдамдығы кезінде 500 кВт энергия өндірсе, 600 кВт-тың қондырғы бір жылда жел жыл- дамдығы 4,5 м/с болған кезде 500000 кВт энергия өндіреді. Желдің механикалық энергиясын электр энергиясына айналдыратын машинаның тиімділігін сипаттайтын шама желқондырғысының пайдалы әрекет коэффиценті (ПӘК-і) дейміз. ПӘК-ті есептеу үшін жел қондырғысының 1 жылға өндірілген қуаты 1 жылдағы 8760 сағаттағы максимал қуатқа бөлуіміз керек. Мысалы, 600 кВт–тың турбаны 1 жылда 2 млн. кВт энергия өндірсе оның ПӘК-і:

ŋ = (2000000 : 365,25) •24600 • 100 % = (2000000 : 525600 ) • 100 % =38 %

Қазіргі желқондырғылардың ПӘК-і 25-30 % аспайды.

Желқондырғысын пайдалану

Үлкен желқондырғысы

Үлкен желқондырғылардың өндіретін энергиясы мәнінің үлкендігі сонша, жергілікті берілетін энергия беру желілері қуатынан асып түседі. Үлкен желқондырғысы жұмыс жасау үшін, көптеген қаражат жұмсауға тура келеді. Осындай артық шығын жұмсау жалғыз қондырғы бар жерде өте тиімсіз, сондықтан келеңсіз мәселені шешу мақсатында, белгілі аймақта желқондырғысын топтастыр -ып салады. Осылай көп өндірілген энергия, контракт бойынша коммунальді компанияға сатылады. Ең алғаш рет осындай топтастырылған үлкен желқондырғылары Калифорнияда іске асты.

400-600 кВт 16 мың үлкен желқондырғылары Сан-Франциско қаласының тұрғындарын толығымен энергиямен қамтамасыз етеді.

Теңіз базасының желқондырғылары

Теңізде қатты жел соғатыны әркімге белгілі, теңіздегі желдің энергиясын пайдалану халық саны көп, тығыз орналасқан Солтүстік Еуропа мемлекеттері үшін үлкен жетістік деуге болады, себебі бұл мемлекеттердің жерлерінде желқондырғысын орнататын ашық, жазық алаңдар жетіспейді. Таяз өзендерде орнатылған желқондырғылары Еуропа мемлекеттерінің назарын өздеріне аударуда. Себебі Солтүстік Еуропа мемлекеттерінде таяз өзенді, сулы аймақтар көп еді. Біріншіден, теңізде жел жылдамдығы 10% есе, өндірілетін энергия 30 % өседі, екіншіден, 30 м тереңдікте, жағалаудан 30 км орналасқан желқондырғысын пайдалану экономикалық тиімді екен.

Еуропада «атомдық энергиясыз» атты жоба бойынша өткізілген отырыста теңіз базасының электроэнергиясын 2 есе пайдалану туралы ұсыныс қабылданды. Келешекте Дания мемлекеті теңіз базасының желқондырғылары өндіретін энергия қоры 13,5 Т Вт – сағ болады , – деп жоспарлап отыр, бұл елдің 40 % энергия мұқтаждықтарын қанағаттандырады.

Кіші желқондырғыларын пайдалану

Алдында айтып кеткендей, дизельді генеротормен салыстырғанда, жел энергетикасы алыс аймақта тұратын халықтар үшін өте экономикалық тиімді. Кіші желқондырғылары ауыл тұрғындары үшін мынандай мақсаттарда қолданылатынын айтып өтейік:

Су тарту және сығылған ауа алу үшін ;
Электр энергиясын алу үшін;
Кейбір механизмдерді қозғалысқа келтіру үшін.

Қазіргі кезде 100 000 астам су тарту насосы жұмыс істейді көбісі электрленбеген ауылдық жерлерде орналасқан. Көбінсе фермерлер ауыз сумен ауыл тұрғындарын қамтамасыз ету үшін және мал, егін суару үшін қолданады. Қазір су тарту қондырғылары рынокта сатылады. Мысалы, 3 метрлік ротор 2000 л суды 1 сағатта 10 метрден 3м/с жел жылдамдығында көтерсе, ал 7метрлік желқондырғысы 8000 л суды осындай жылдамдықта 1сағаттта көтереді екен. Мұндай желқондырғыларды орнату оңай және қолдану өте қарапайым.

Осындай су тарту насосын Индонезияда жер суландыру үшін пайдаланады, бұл аймақтарда жаңбыр аз жауғандықтан фермерлер күрішті жылына 1 рет өсіреді. Құрғақшылық бұл аудандарда жылмен салыстырғанда 75% құрайды, сондықтан күріш алқабы ірі қара жайылым ретінде пайдала- нылады. Индонезияның көп жерлері жер асты суларға бай болғандықтан, жер асты суларын насоспен тартады. Мысалы, желқондырғы насосы 1 секундта 3 л суды тартады. Индонезияда 1992 жылы 15 осындай жүйелерден тұратын насос орнатылды.

Телекоммуникациялық обьектілер үшін жел энергиясы өте тамаша энергия көзі болып табылады, себебі антенналардың орналасқан ауданына желқондырғыларды орналасу биіктігі сәйкес келеді.

Кіші жел турбиналардың энергиясын аккумуляторларды зарядтауға ыңғайлы, оларды пәтерлерді жарықтандыру үшін, тұрмыс техникаларында қолданылады. Желден өндірілген энергияны аккумуляторда сақтап, кез келген уақытта пайдалану экономикалық тиімді.

Жел энергиясын, суды ысыту арқылы пайдалана аламыз, термостатқа суды толтырып қайнату арқылы 1 кВт энергия пайдаланатын болсақ, термостаттың қуаты 1 кВт болып жасалуы тиіс.

Күн мен жел бір-бірін толықтырып тұрады, қыста қатты жел соқса, жазда күн ысиды. Қыста күн жел энергиясымен үйді жылытсақ, жазда күн энергиясын пайдаланып суды жылытуға болады. Осындай комбинацияла- нып жасалған «күн-жел» жүйесі автономдық энергиямен қамтамасыз ету үшін өте қолайлы.

Желэнергетикасының экологияға әсері

Желэнергетикасы дамуы, энергия жетіспейтін энергия қуаныш әкелгенмен, оның зиянды да әрекеті бар. Желқондырғылардың айналып тұратын қалақшалары, механизмі, айнала ортаға дыбыс шуын шығарады, 40 децибелдан асатын дыбыс толқындары, адам организміне зиянды әрекетін тигізеді. Мысалы шу деңгейінің жоғары болуы дыбыс құлақтың дыбыс қабылдауын нашарлатып, организмнің жүйке-психологиялық әрекетіне зиянын тигізеді. Желқондырғылары бір-бірінен мұнара биіктігімен салыстырғанда 5-10 есе қашықтықта орналасуы тиіс, осы территорияда орналасқан желқондырғылар аймағында ешқандай ғимрат, орман болмауын ескеру қажет.

Құстар жоғары кернеу жиліктері мен антеннамен, ғимрат терезелерімен, кейде автомобиль терезесімен соқтығысып мертігіп жатады. Кейбір желқондырғысы мұнарасының жоғары жағында қонақтайды, бұл бұлардың өміріне қауіп әкеледі. Желқондырғыларын салған кезде құстардың ұшу миграция маршрутын ескеру қажет.

Желқондырғысының металл бөліктері айналғанда қуатты дыбыс тербелістерін туғызады, сол маңайдағы радиотолқындармен жұмыс істейтін телевизиялық радио және радарлық құрылғыларға кері әсерін тигізеді. Әрине телевизиялық немесе радио ретрансияторын орнату қиын емес, бірақ та бұл арзанға түспейді.

Жел энергиясын қалай пайдалану туралы кейбір ұсыныстар

Желқондырғысын орнату керек деген шешім қабылдадық. Біріншіден бізге тұтынатын энергиямыздың мөлшерін есептеп алу керек және өз жерімізге орташа соғатын желдің жылдамдығын білуіміз керек, екіншіден, жел- қондырғысын орнататын жерді таңдау.

Ашық ландшафтағы төбе және тау жотасына жерқондырғысын орнату тамаша орын болып есептеледі. Төбеде жел жылдамдығы жазық тегіс жерге қарағанда ылғида жоғары. Егер 2 немесе бірнеше қондырғылар орнататын болсақ, онда олардың арасы мұнараның биіктігімен кем дегенде 5 есе артық болу керек, олай болмағанда жұмыс істегенде бір-біріне кедергі жасайды.

Жылдамдық артқан сайын, ауа ағысының сипаты өзгере түседі. Ауа қабаттары бірімен-бірі ретсіз араласып кетеді, үйірім пайда болады. Мұндай ағысты турбулентті деп атайды. Турбулентті ағыс жел энергиясын тиімді пайдалану мүмкіндігін азайтады, сонымен қатар машинаның тозуын тездетеді. Сондықтан турбина мұнарасының биіктігін барынша биік етіп қалайды, біріншіден жер бетіндегі пайда болатын турбулентті ағысты болдырмау үшін, екіншіден жел жылдамдығын арттыру үшін. Жел қуаты оның жылдамдығының кубына тура пропроционал. Мысалы, жерден 30 м биіктікте орнатылған желтурбинасы мен жерден 10 м биіктікте орнатылған турбинаның жылдамтықтарының айырмашылықтары 100% болады. 10м биіктікте орнатылған екі жел генераторы мен 30м биіктікте орнатылған бір генератордың өндірілген ток қуаты бірдей. Басында айтып кеткендей, желқондырғының орнын тағайындаған соң, сол аймақтағы орташа жылдамдық мәнін білуіміз керек. Ол үшін айлар бойы зерттеулер жүргізіп немесе метостанцияның көмегіне жүгінуіне болады.

Жел жылдамдығын өлшеу үшін үш шыныдан жасалған, вертикаль оське бекітілген анемометр аспабы пайдаланылады. 1 минуттағы айналым санын электрондық құрылғы тіркейді. Анемометр жел бағытын анықтайтын аспап, флюгермен жабдықталған. Жел бағытын анықтаудың тағы бір тәсілі, сол аймақтың өсімдік ағаштарын бақылау. Жалғыз және өсіп тұрған ағашты алып қарасақ, жел соққан жағының жапырағы сирек, қураған, бұтақтары ұзын және горизонталь болып келеді. Өз аймағымыздың климаттық жағдайы, бізге керекті энергия мөлшері, орташа жел жылдамдығы, орнын тағайындаған соң, желгенераторын шығаратын мамандардан мәлімет алған соң, желқондырғысының керекті моделін таңдауға болады.

Gallery

Лондон, 2009 ж.
Минесота, АҚШ
Қытай
Грейт—Ямур
Техас, АҚШ
Германия