Күн фотоэлементі және тұрақты магнитті генератор негізінде жасалатын, күн сәулесін пайдалану арқылы, мобилді зарядтау құрылғысы, ғылыми жоба

ҒЫЛЫМИ ЖОБА

Тақырыбы:   Күн фотоэлементі және тұрақты магнитті генератор негізінде жасалатын, күн сәулесін  пайдалану арқылы, мобилді зарядтау құрылғысы

 Секциясы: «Жас  ғалым»

 Андатпа

«Қайта қалпына келетiн энергия көздерiн күнделiктi тұрмыста пайдалану» ғылыми жобасын орындау барысында қазiргi заманғы дәстүрлi энергия көздерiнiң (көмiр, мұнай, табиғи газ және т.б.) орнына қайта қалпына келетiн, сарқылмайтын энергия көзi – күн сәулесiнен электр қуатын шығару және оны күнделiктi тұрмыста пайдалану амалдарынақысқаша шолу жасалды. Соның iшiнде энергияның таусылмас көзi болып табылатын күн сәулесi энергиясының тиiмдiлiгi, оның қолдану тарихы және күнделiктi тұрмыста пайдалану жолдары қарастырылды. Сондай-ақ әлемдегi барлық мемлекеттердiң күн сәулесi энергиясын пайдалану жағдайы туралы қысқаша мәлiмет жасалды. Күн сәулесi энергиясын пайдалану технологиясын елiмiздiң қалалары мен ауылдарында қазiргi кезде қаржы және энергия тапшылығын шешу, экологиялық ортаны қорғау, мемлекетке және жалпы халыққа игiлiкке жаратуда өте көкейтестi мәселе болып табылады.

Аннотация

Заново восстанавливаемые и применяемые в быту источники энергии

В данной научной работе описывается замена традиционных видов топлива (уголь, газ, природный газ и т.д) другимвидом получения за счет него электрической энергии и ее использование в быту и технике.

В связи с этим демонстрируется простейшая модель источников за счет энергии Солнца. Основная особенностьмодели – это обеспечения электроэнергии квартиры за счет энергии Солнца. В настоящее время данное модель можетнайти широкое применение т.к. это более экономный источник, а также решаются и вопросы экологии окружающегосреда.

Annotation

Power sources newly restored and applied in a lifeIn this research project, it is briefly introduced how to convert the solar energy, which account for renewable and non-depletable sources to replace the conventional sources (coal, oil, natural gas, ect.), directly into electrical energy, the wideapplication of solar energy in our daily lives. The main speciality of the introduced model is to supply the requested electricalequipment of the family through the solar energy. That is to say,nowadays the introduced model is very useful and important.

The implementation of solar energy is a way of solving the serious problems such as the shortage of finances and energy, ecologicalprotection, and it could bring the benefit to people and the state. 

Кілттік сөздер:  күн, күннің сәулесі, күннің қуаты, күннің қозғалысы, математикалық есептеулер, математикалық модельдеу.

Ключевые слова:  солнце, луч солнца, движения солнца, математические вычисления, математическое моделирование.

Мазмұны

Кіріспе……………………………………………………………………….

1. Дәстүрлі және жаңа энергия көздері.

1.1. Қазіргі таңда пайдаланып отырған энергия көздерінің түрлері……

1.2. Күн энергиясын қолдану……………………………………………………………

2. Күн сәулесі энергиясын пайдалану.

2.1. Зарядтау құрлығылары туралы жалпы мағлұмат………………………….

2.2  Ұялы телефонға арналған күн батериясын пайдалану, зарядтау

құрылғысы…………………………………………………………………………………

Қорытынды……………………………………………………………………

Кіріспе

Елімізде күн энергиясын қолдану  саласын дамытудың негізгі бағыттарының бірі 2050 жылға дейін белгіленген қуаты 125 МВт электр энергияның шығарылуы 400 млн. кВт.ч жел қондырғыларының құрылысы нысанаға алынып отыр. 2015 жылға дейін Республикада жалпы белгіленген қуаты 100 МВт-тан жоғары, электр энергиясының болжанатын жасалуы – 300 млн. кВт.ч. жаңа шағын ГЭС пайдалануға ендіру жоспарлануда. Қазіргі кезде энергияның жаңартылған түпнұсқаларын пайдалану бойынша объектілерден өндірілетін электрэнергияны ескере отырып, 2014 жылы жаңартылған түпнұсқалармен шығарылатын электрэнергияның шығарылымы жылына 1 млрд. кВт.ч деңгейінде болады деп күтілуде.

• Зеттеудің мақсаты:
• Күн фотоэлементі және тұрақты магнитті генератор негізінде жасалатын мобилді зарядтау құрылғылары бөлшектерін сатып алу
• Сатып алынған бөлшектерден мобилді зарядтау құрылғыларын құрастыру
• Мобилді зарядтау құрылғылары бизнес жоспары сәйкес сатылымды жолға қою
• Инновациялық жобадан табылған  қаржыға мектеппен ауылды дамыту
• Өзектілігі: Күн – болашақтың жаңартылатын энергия көздері арасындағы энергиясы ең қуатты және перспективалы көзі болып табылады.
• Күн энергиясы және тұрақты магнитті генератор технологиялық даму саласындағы перспективалық бағыттарының бірі.
• Күн энергиясы және тұрақты магнитті генератор жаңартылатын энергия көзінің ауқымды түрінің бірі болып табылады.
• Күн фотоэлементі және тұрақты магнитті генератор негізінде жасалатын мобилді зарядтау құрылғыларын жасап отандық өнімге қол жеткізу.

Күн батареясы, фотоэлектрлік генератор — Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0.5 — 0.55 В және ол оның ауданына тәуелді емес; 1 см² ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамасы 35 — 40 мА. Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты, күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде ол ең үлкен мәніне (максимумына) жетеді. Қазіргі Күн батареясының ПӘК 8-10%, олай болса 1 м² ауданға (ғарыш аппаратының Күннен қашықтығы 150 млн. болған кезде) келетін қуат ~130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25^oС-ден жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының ПӘК кемиді. Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор,  т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.

Күн энергетикасы дегеніміз –  дәстүрлі емес энергетика бағыттарының бірі. Ол күннің сәулеленуін пайдаланып қандай да бір түрдегі энергияны алуға негізделген. Күн энергетикасы энергия көзінің сарқылмайтын түрі болып табылады, әрі экологиялық жағынан да еш зияны жоқ. Күннің сәулеленуі – Жердегі энергия көзінің негізгі түрі. Оның қуаттылығы Күн тұрақтысымен анықталатындығы белгілі. Күн тұрақтысы –  күн сәулесіне перпендикуляр болатын, бірлік ауданнан бірлік уақыт ішінде өтетін күннің сәуле шығару ағыны. Бір астрономиялық бірлік қашықтығында (Жер орбитасында) күн тұрақтысы шамамен 1370 Вт/м²-қа тең. Жер атмосферасынан өткен кезде Күн сәулеленуі шамамен 370 Вт/м² энергияны жоғалтады. Осыдан Жерге тек 1000 Вт/м²-қа тең энергия ғана келіп түседі. Бұл келіп түскен энергия әр түрлі табиғи және жасанды процесстерде қолданылады. Күн сәулесі арқылы тікелей жылытуға немесе фотоэлементтер көмегімен энергияны қайта өңдеу арқылы электр энергиясын алуға не басқа да пайдалы жұмыстарды атқаруға болады.

Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғылардың бірі – Күн батареялары. Күн батареясы немесе фотоэлектрлік генератор – Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен (ФЭТ) тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған ФЭТ-тер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Күн батареяларының өлшемдері әр түрлі болады. Мысалы: микрокалькуляторда орнатылғандарынан бастап, ғимараттар шатырлары мен автокөліктер төбелеріне орнатылатындарына дейінгі өлшемдерде. Сондай-ақ Күн батареялары ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Ал тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды – калькулятор, қол сағаты, плеер, фонарь, т.б. токпен қоректендіру көзі де Күн батареялары болып табылатындығы бәрімізге белгілі.

1. Дәстүрлі және жаңа энергия көздері.
   • Қазiргi таңда пайдаланылып отырған энергия көздерiнiң түрлерi

Энергия тұтыну адамзат тіршілігінің міндетті шарты болып табылады. Сондықтан адамдар ертеден күн энергиясын тиімді пайдалану жолдарын қарастырды. 1839 жылы Александр Эдмон Беккерель фотогальваникалық әсерді ашты. 44 жылдан соң Чарльз Фриттс күн энергиясын қолданатын алғашқы құрылғыны құрастырды. 1883 жыл күн энергетикасы дәуірінің туған жылы болып есептеледі.

Қазiргi заманғы қоғамда мемлекеттердiң индустриялық дамуының деңгейi олардың ресурстық мүмкiндiктерiмен және технологиялық қайта өңдеудiң төменгi деңгейлi өнiм өндiру мөлшерiмен ғана емес, технологиялық тұрғыдан ғылымды қажетсiнетiн, озық салалардың даму дәрежесiмен де анықталады.

90-жылдардың басынан бастап энергетикалық және экологиялық проблемалардың өсуiне байланысты экономикалық жағынан дамыған мемлекеттердiң үкiметтерi күн энергетикасын дамытуға елеулi қаржы сала бастады.

Тарихи сахнамыздың мыңдаған жылдар бұрыңғы, жер бетінде мекендеген адамдар табиғатта өмір сүру үшін күресетін. Олар табиғат-анаға құрмет көрсетіп, осынау жаратылыстан қорқатын. Қазіргі заман алпауытында, керісінше табиғат-ана адам баласынан қорқатын болды. Күн санап жоғары қарқынмен дамып келе жатқан осы заманғы жоғары дәрежелі өнеркәсіптің өркендетілуі жылдан жылға бізді бір жағынан өркениетке жетелесе, екінші жағынан жаһандық проблемалар туындатуда. Соның бірі – энергия үнемділік. Бұл мәселе ертеңгі күні кемел болашағымызға энергия ресурсының қай түрін, немесе қанша пайызын қалдыра аламыз, болашақта балама энергияның қай түрін өндіру зиянсыз және тиімді болмақ? Бүкіл әлем елдерінің маңызды сұрағына айналған энергияның балама көзі, Қазақстанның да өзекті мәселелерінің бірі.

Жұмыр жерді мекендейтін барша халықтың электр қуатынсыз күні қараң. Ақыл-ойдың арқасында табиғаттың да, тіршілік атаулының да қожасына айналған адамзат атаулының өмір өзегі энергияға тәуелді. Күнделік тіршілігінде технология жетістіктерін тойымсыз тұтынуға барынша бейімделген өркениет пенделерінің күннен-күнге өсіп бара жатқан сұранысын қанағаттандыруға енді табиғат-ана да тарлық ете бастаған сыңайлы. Жаһанды энергетикалық тапшылық қаупі буып барады. Осыны анық сезінген саналы өркениет өкілдері алғаш рет энергетикалық қауіпсіздік атты әлемдік мәселені күн тәртібіне өткір қойып отыр.

Қауіп негізсіз емес. Бүгінгі күнге дейінгі барлық зерттелген болжамдар бойынша Жер-ана қойнауында екі триллион баррель мұнай қоры бар. Алғашқы триллион баррель сарқылып бітті. Адамзат енді соңғы, екінші триллионға ауыз сала бастады. Соған қарамастан әлемде электр энергиясын тұтыну көлемі барған сайын артып барады. Халықаралық энергетикалық агенттіктің болжамы бойынша, 2015 жылы электр энергиясын тұтыну көлемі қазіргіден 1,55 есе артады. Алдағы 30 жылда әлемдік электр энергиясын тұтыну мөлшерін қамтамасыз ету үшін 16 триллион доллар қаржы керек. Ақиқатында адамзат дәл қазір жаһандық энергетикалық апат алдында тұр.

Адам өмiрiнде энергияның алатын орны ерекше. Қазiргi кезде күнделiктi тұрмыстан бастап ауыл шаруашылығы, өнеркәсiп және т.б. салалар, тiптi космос корабльдерiнiң ғарышқа ұшуының өзi тек энергияның дамуымен тығыз байланысты болып отыр. Бүгiнгi таңда мұнай,көмiр, табиғи газ сияқты дәстүрлi энергия байлықтарының қоры жер шарында барған сайын азайып келе жатқандықтан, адамзаттың энергияны пайдалануы күн сайын күшейiп келедi.Сондықтан сарқылмайтын жаңа энергия көзiн ашу – бүгiнгi таңда адамзаттың алдына қойылып отырған ортақ мiндетi.Күн сәулесi энергиясы адамзат үшiн алып та, мәңгiлiк, сарқылмайтын, ұшан-теңiз энергия байлығы болып саналады. Күн сәулесiнен жер шары атмосфера қабатына түсетiн энергия мөлшерi тек жалпы күн сәулесi энергия мөлшерiнiң (3.75*1026Вт) 2 миллиард 220 миллионныңбiрiндей ғана болса да, бiрақ оның қуаты 173000 кВт-қа дейiн жетiп отыр, яғни бұл күннiңжер шарына әр секундта шашып отырған энергия мөлшерi 5 миллион тонна көмiрмен пара-пар деген сөз. Адамзат мұндай тегiн, әрi таза, мол энергия байлығынан ебiн тауып толықпайдалана алатын болса, онда бүгiнгi күн энергиясын тұтынып отырған адамдар және олардыңболашақтағы ұрпақтары үшiн, орасан зор бақыт жаратқан болар едi. Қазiргi кезде әлемдегi әрел ғалымдары осы бiр игi iске бел шеше кiрiсiп отыр. Күн сәулесi энергиясын ашу және оныпайдаланудың алуан түрлi әдiс-амалдары зерттелiп, жаңа технологиялар қолданылып, жаңақондырғылар бiрiнен соң бiрi жасалуда. Күн сәулесi энергиясын толық пайдаланудың жолдары әлi ойдағыдай толық ашылғанжоқ, тек алғашқы сатыда тұр. Күн сәулесi энергиясы қайта қалпына келiп отыратын энергияболғандықтан, оны пайдаланудың болашағы бар.

Елбасымыз, Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаев өзінің 2012 жылғы 14 желтоқсанда «Қазақстан-2050» Стратегиясы қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты» атты Қазақстан халқына Жолдауында «…біз энергияның баламалы түрлерін өндіруді дамытуға, күн мен желдің энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуге тиіспіз. Бұл үшін бізде барлық мүмкіндіктер бар. 2050 жылға қарай елде энергияның баламалы және жаңғыртылатын түрлерін қоса алғандағы барлық энергия тұтынудың кем дегенде тең жартысы келуге тиіс» деп айтқан болатын.

Ғылыми жобаның мақсаты – күнсәулесi энергиясын күнделiктi тұрмыста қолданудың үлгiсiн көрсету болып табылады.

Ғылыми жобаның практикалық маңыздылығы – осы жасалып отырған жобада күнсәулесi энергиясын пайдаланып, телефонымызды электр тогымен,  қамтамасыз ету жолдары қарастырылады.

Қазiргi кезде материалдық байлық пен энергия байлығы және ақпараттық байланыс,табиғат пен қоғамды өзара байланыстырып отыратын негiзгi фактор болып табылады.

«Энергия көзi»деген осы бiр терминдi бұрынғы кездерде жұрт үнемi аузына ала бермейтiн,бұл термин тек екi дүркiн мұнай дағдарысынан кейiн ғана адамдардың аузынан түспейтiн түйiндi мәселеге айналды. Қазiргi таңда энергия атауы жөнiнде 20-ға таяу анықтама бар.Мысалы, «Ғылым-техника энциклопедиясында»: «Энергия дегенiмiз одан жылу, жарық жәнеқозғаушы күш сияқты энергия алынатын байлық қайнары», деп түсiндiрiлсе, «encyclopedia bri-tannica»мәлiметтерi бойынша, «Энергия – тұтас жанармайды, ағынды суларды, күн сәулесi менжелдi қамтыған термин болып, ол адамзаттың үйлесiмдi ауыстыру, технологияларды қолдануарқылы өздерiне қажеттi энергия алу амалы болып табылады».

Тiршiлiкке қажеттi энергиялардың басым көп бөлiгi күннен келедi. Әртүрлi өсiмдiктерфотосинтездiк әсер жасау арқылы күн энергиясын химиялық энергияға айналдырып өзбойларында сақтап қалады. Мысалы, көмiр, мұнай, табиғи газ сияқты жанармайлардыңбарлығы да ерте замандарда жер астына көмiлiп қалған жануарлар мен өсiмдiктердiң ұзақуақыт геологиялық дәуiрлердiң әсерiнен пайда болған. Су энергиясы, жел энергиясы, толқынэнергиясы, теңiз ағысының энергиясы, барлығы да күн энергиясының әсерiнен пайда болған.

1.2 Күн энергиясын қолдану

Тiршiлiкке қажеттi энергиялардың басым көп бөлiгi күннен келедi. Әртүрлi өсiмдiктерфотосинтездiк әсер жасау арқылы күн энергиясын химиялық энергияға айналдырып өзбойларында сақтап қалады. Мысалы, көмiр, мұнай, табиғи газ сияқты жанармайлардыңбарлығы да ерте замандарда жер астына көмiлiп қалған жануарлар мен өсiмдiктердiң ұзақуақыт геологиялық дәуiрлердiң әсерiнен пайда болған. Су энергиясы, жел энергиясы, толқынэнергиясы, теңiз ағысының энергиясы, барлығы да күн энергиясының әсерiнен пайда болған.

Қазіргі кезде баламалы энергия көздерінің негізгі үш түрі бар деп есптеледі. Олар – су, жел, және күн энергиялары. Бірақ, су мен жел энергиялары бұрыннан бері қолданысқа алынса, күн энергиясы бертін ғана қолдансықа енді. Ал енді оларды жеке қарастырайық.

Су энергетикасы – энергетиканың су қорларының қуатын пайдаланумен айналысатын саласы. Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Гидравликалық турбина, электр машинасы жасалып, электр энергиясын едәуір қашықтыққа жеткізу тәсілі табылғаннан кейін, сондай-ақ су энергиясын су электр стансаларында (СЭС) электр энергиясына түрлендіру жолының жетілдірілуіне байланысты су энергетикасы электр энергетикасының бір бағыты ретінде дамыды. СЭС – жылу электр стансаларына қарағанда жылдам реттелетін, икемді энергетикалық қондырғы. Олардың жиілікті реттеуде, қосымша жүктемелерді атқаруда және энергетикалық жүйенің апаттық қорын қамтамасыз етуде тиімділігі жоғары. Мысалы,облысымыздың Екібастұз қаласындағы ГРЭС-2 бекітілген қуаты – 1660 МВт, қолданыстағы қуаты 1560 МВт құрайды.

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. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.

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 кинетикалық 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).

Жел энергиясы әсіресе дамыған елдерде (АҚШ, Норвегия, Каннада, Швеция, Швейцария т.б.) жиі қолданысқа алынады.

Әлемдегі ақырғы 5 жылдағы энергетиканың өсуі орташа 50 %. 2050 жылға қарай гипотетикалық есептеумен адамдарды 20-25% электр энергиясымен қамтамасыз ете алады деп саналады. Бұл ауыр көмірқышқылдарын ауаға таратылуының азайтады. Халықаралық энергетика агентігінің сарапшылары 40 жылдан соң күн энергиясы 9 мың терраВаттқа жуық энергия өдіреді деп есептейді.Сондықтан, күн энергиясын қолдану және іс жүзіне енгізу өте қажетті мәселелердің біріне жатқызуға болады деп білеміз.

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. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық.
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 кинетикалық 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).

2. Күн сәулесі энергиясын пайдалану

2.1 Зарядтау құрылғылары

Энергияның 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.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 энергиясын пайдалану шараларын ұсынды.

Қазір әлемде ұялы телефондардың қолданыс аясы өзінің байланыс орнату шегінен асып кетті. Телефондар өмірдің барлық саласында қолданылуда. Ұялы телефон қазіргі заманда адамның ажырамас көмекшісіне айналды.
Ұялы телефонды  үздіксіз пайдаланғандықтан қорек көзі қажет болары сөзсіз. Ұялы телефонды зарядтау құрылғысы – желіге қосылатын төменгі кернеу тудыратын (6 – 9 В) құрылғы. Ұялы телефондарды зарядтауға арналған құрылғылардың бірнеше түрі бар. Атап айтсақ,ЖЗҚ (желілік зарядтау құрылғысы),әмбебап зарядтау құрылғысы ұялы телефонды электр желісі арқылы зарядтайды.Күн батареясы арқылы зарядтау құрылғысы тек күн көзін қажет етеді,ал сымсыз зарядтау құрылғысы арнайы адаптерлер мен ұялы телефондарға қолданылады.Дегенмен,аталған зарядтау құрылғылары электр желілерімен жабдықталған және арнайы орталарда ғана қолданылады. Бірақ, бүгінгі таңда алыс сапарларға шығатын немесе жұмыс барысымен электр желісі тартылмаған жерлерге баратын адамдар үшін тиімсіз.Сондықтан, ұялы телефондарды зарядтау құрылғылары шығарылуда.
Соның бірі «рower bank». «Power bank» ағылшын тілінен аударғанда «сыртқы қорек көзі» деген мағынаны білдіреді. «Рower bank» сыйымдылығы 2000-15000мА∙сағ аралығында болатын тасымалды аккумулятор. Сыйымдылығы көп болған сайын ұялы телефонды қуаттау уақыты да ұзаққа созылады. «Рower bank» құрылғысының негізгі қызметі ток көзінен алған белгілі көлемдегі электр зарядын сақтау, жартылай және толығымен қуаты таусылған электронды құрылғыға USB кабель арқылы сол зарядты беру. «Рower bank» құрылғысы жақын маңайда қуаттау көзі болмаған жағдайда, алыс сапарға шыққанда таптырмас құрал болып табылады. «Рower bank» құрылғысын үй жағдайында өзіміз құрастырып алуымызға болады.

Күн фотоэлементері бөлшектері

Жұмыстың жаңашылдығы – Кез келген  орында  ұялы телефонды күн батериясы арқылы зарядтауға  мүмкіндік беретін  құрлғының үлгісін құру. 

2.2 Ұялы телефонға арналған «Power bank» зарядтау құрылғысын құрастыру.

Құрылғы төмендегідей  қадамдармен құрастырылады:

• Дайындау жұмыстарының орны.
• Құрылымдық сызбасын сызу.
• Қажетті элементтерді таңдау.
• Элементтерді жинап құрастыру.
• Құрылғыны тестермен ( өлшеуіш аспап) тексеру.
• Құрылғыны экспериментті түрде тексеру.

Енді әр бір қадамды толық қарастырамыз.

 « Power bank»  құрылғысын құрастыру үшін дәнекерлегіш, тістеуіктер,  жиынтығы, бұрғыштар жиынтығы, өлшеуіш аспап қажет. 

Қажетті элементтерді таңдау.

1. Күн батериясын.
2. Екі USB порты
3. Пойеттетін олва , пайка
4. Қосқыш темірлер
5. Желдеткіш, дыбыс шығарғыш құрылғы
6. Ұсақ сымдармен қосқыштарды пайдаланамыз.

Осы құрылғыларды қолданыста қолданылды.

Қорытынды

Күн энергетикасының ауадай қажет екенін түсінеміз. Күн энергиясын пайдаланудың өзіндік артықшылықтарымен қатар кемшіліктері де бар. Атап айтсақ, артықшылықтары:

1) Күн энергиясы бәріне бірдей қолжетімді; 2) ол сарқылмайды; 3) қоршаған ортаға қауіпсіз;

кемшіліктері: 1) ауа райы мен тәуліктің уақытына тәуелді; 2) Күн энергиясын алу үшін қолданылатын құрылғылардың қымбаттылығы; 3) оны шағылдыратын бетті периодты түрде тазалап отыру қажет; 4) электр станциясының жанында атмосфера ысып кетеді; 5) энергияны аккумуляциялау қажет. Соған қарамастан Күн энергетикасына деген сұраныстар жыл сайын артып келеді. Әр елдің ғалымдары осы қосымша энергия түріне ерекше мән беріп, оны дамыту жолдарын қарастырумен айналысуда. Осыған орай Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын құрылғыларды пайдалану деңгейі жылдан-жылға өсіп келеді. Мысалы: 2005 жылы жұқа қабыршақты фотоэлементтер нарықтың 6%-ын құраса, 2006 жылы бұл көрсеткіш 7%-ға жетті, ал 2007 жылы 8%-ға, ал 2009 жылы 16,8%-ға дейін өсті. Яғни 1999 жылдан 2006 жылға дейін жұқа қабыршақты фотоэлементтер өндірісі жыл сайын орташа есеппен 80%-ға өсіп отыр. Ал Күн энергиясының Еуропа елдерінде қолданылуына шолу жасасақ, 2010 жылы Германияда электр энергиясының 2%-ы фотоэлектрлік құрылғылардан алынса, Испанияда бұл көрсеткіш 2,7%-ды құрайды.

Күн батареялары – күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын жартылай өткізгіш құрылғы. Қазіргі уақытта көбінесе фотоэлектрлік түрлендіргіш кеңінен қолданылады. Фотоэлектрлік түрлендіргіште энергияның бір түрден екінші түрге ауысуы біртекті емес жартылай өткізгіш құрылғыларда күн сәулесінің әсерінен пайда болатын фотовольттық әсерге негізделген. Күн батареясының жиынтық қуаты ондаған тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареясы ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Күн батареясы сондай-ақ, тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды (калькулятор, қол сағаты, т.б.) токпен қоректендіру көзі болып табылады.

Бұл ғылыми жоба жұмысында күннің қуаты, Қаратерек аулында бір апта жарық болмағанда ойлап табылған, телефонды күн энергия батериясын қолданып жүзеге асуы.

Күн батериясының артықшылығы: Құрылғы ұялы телефонды жедел түрде күн сәулесі арқылы дербес зарядтау үшін арналған. Құрылғымен мультимедиялық құрылғыларды зариядтау үшін пайдалануға болады.  

Қазіргі таңда « Power bank»  құрылғысының  Қазақстандағы бағасы

Сыйымдылығына байланысты 3000-9000 теңге шамасында. Ал күн сәулесін алу жағдайында жасалған құрылғының бағасы арзан және пайдалануға ыңғайлы.