Жел энергиясын пайдалану, ғылыми жоба

Ғылыми  жоба тақырыбы: «Жел энергиясын пайдалану»

Мазмұны

Аннотация………………………………………………………………………………….3

Abstract (қазақ тілінде)……………………………………………………………….4

Кіріспе…………………………………………………………………………………………6

Негізгі бөлім

І. Жел энергетикасы

1. Жел энергетикасының тарихына қысқаша шолу………………………9
2. Жел энергиясы………………………………………………………………………..11

3.ЖЭС жұмыс істеу принциптері………………………………………………13

4.Жер бетінде орналасқан ЖЭС кемшіліктері……………………………15

ІІ. Өте биікте жел энергетикасын қолдану

1. Жер бетінен биікке орналасқан жел қондырғылары………………..16
2. Іске қосу, жүргізу, бақылау, басқару проблемалары………………..18
3. MARS жел қондырғысы…………………………………………………………..22

Қорытынды………………………………………………………………………………25

Нәтижелер……………………………………………………………………………….26

Ұсыныстар………………………………………………………………………………..27

Қосымша материалдар…………………………………………………………….29

Қосымша А……………………………………………………………………………….30

Қосымша В……………………………………………………………………………….31

Аннотация

Қазіргі кезде бүкіл жер бетіндегі елдерде, соның ішінде Қазақстанда энергия дефициті байқалады. Қазақстан Республикасының энергетикалық жоспарында негізінен жылу электр станциялар салыну жоспарланған. Қазіргі үлкен қалалардағы экологиялық жағдайды ескерсек, жылу электр станцияларының қосымша салынуы бұл проблеманы шешудің орнына оны тереңдете түседі.

Сондықтан да бізге қайта толығып отыратын энергия көздерін пайдалану қажет. Мысалы жел энергиясы, су энергиясы, күннің энергиясы. Осы мәселеге Европа елдері және АҚШ негізінен нақты көңіл бөліп, іске асыра бастаған. Мысалы, Америкада 2006 жылы 2000 жел қондырғысы орнатылды. Қазіргі кезде пайдаланатын энергияның 1 % жел энергиясына тиесілі. Бірақ АҚШ – тың жоспарлары бойынша 2030 жылға дейін пайдаланатын энергияның 20 % жел энергиясы болады.[9]

Қазақстан Республикасының табиғи климаттық жағдайы жел энергиясын кең түрінде пайдалануға жол ашады. Менің ойымша альтернативті энергия көзі біздің ел үшін осы, жел энергиясы, болмақшы.

Жер бетіндегі соғатын желді пайдаланатын жел диірмендерінің көптеген кемшіліктері бар. Сол себептен жердің бетінен үлкен биіктікте соғатын жел энергиясын пайдалану тиімді.

Жердің бетінен ондаған метр биіктікте желдің жылдамдығы 5 – 6 м/с жетеді. Ол тұрақты және көп мөлшерде энергияны береді. Сондықтан биіктікте қондырғыны пайдалану арқылы кез – келген жерден алуға болатын энергия көзін аламыз.

Қондырғы өте қарапайым және көп қаражатты қажет етпейді. Шуы естілмейді, сондықтан үйлердің маңайында, қаланың ішінде орнатуға болады. Ешқандай бағаналар мен сымдарды қажет етпейді, энергияны тікелей тұтынушыға жеткізеді.

Бұл жобаны іске асыру арқылы көптеген проблемаларды бір күнде жояр едік.

Келешек дәстүрлі емес энергия көздерінде. Сондықтан да қазірден бастап жерімізді сақтап қалу мүмкіншілігіміз бар. Оны жел энергиясы арқылы іске асырайық. 

Abstract

Зерттеудің мақсаты: Энергияның негізі көздерімен қатар, қайта толығып отыратын жел энергиясын кеңірек қолдану.

Болжамы: біздің еліміздің жел энергетикасын дамытуға шамасы бар. Себебі біздің еліміздің климаты шұғыл континенті таулы аймақтарымен қатар жазық жерлер, су қоймалары көп кездеседі. Жел электр станциялары Алатау маңында, Астана және Солтүстік Қазақстан өңірлерінде тиімді.

Зерттеу кезеңдері:

1. Жел энергиясын кеңірек зерттеу.
2. Жер бетінде орналасқан жел қондырғыларының кемшіліктерін анықтау.
3. Жер бетінен биікке орналасқан жел қондырғылары. Олардың артықшылықтарын көрсету.

Жердің бетінде орналасқан жел агрегаттарын жасау көптеген жылдардан белгілі. Сонда да оны қолдану көптеген кемшіліктері үшін кеңінен қолданыс таппаған.

Ол кемшіліктер агрегаттардың үлкен орын алуы, бірқалыпты жұмыс істелмеуі, экологиялық әсері, сол жердің ландшафты бұзуы және қуатының аздығы.

Эксперимент әдістемесі: әдебиеттерге анализ жасап, жүйелеп, өз пікірімді нақтылап жеткізу.

Зерттеудің жаңалығы: жел энергиясын тиімді пайдалану үшін, жер бетінен өте биікке орналастырылатын жел қондырғыларын жасау.

Осы ғылыми жобада жел қондырғыларының жаңа түрінің жобасы ұсынылады. Ол жобаны осы мәселеге байланысы бар адамдар, кәсіпкерлер танысып әлі де болса жетілдірсе, үлкен жаңалық болып тәжірибеге кірер еді. Себебі, жоғары биіктікте орналасқан жел қондырғысының қуатының біршама үлкен болуы арқылы қаржыны үнемдеу, жұмысының бірқалыпты болуы, пайдалану қарапайымдылығы, экологиялық жаман әсердің болмауы. Осы жоғарыда айтылғандар жаңа ғылыми жобаның ғылымға, техникаға әкелген негізгі жаңалығы болып табылады.

Нәтижесі мен қорытындылары: Жұмыс барысында мен ұсынып отырған қондырғымның осындай артықшылықтарын анықтадым:

• Алынатын энергия әлдеқайда арзан.
• Ротордың өлшемдерін өте үлкендетіп жасау арқылы қондырғының қуатын арттыруға болады.
• Қарапайым жел қондырғыларына қарағанда биікте орналасқан жел қондырғысының қуаты ондаған есе үлкен.
• Жер бетінде көп орын алмайды. Кез келген жерге орнатуға болады.
• Тұтынушыға жақын орналастыру арқылы энергия тасымалдау проблемасының жоқтығы.
• Шу жоқ. Ландшафты бұзбайды. Энергияны алу тұрақты, себебі биікте үнемі жел оғады. Қондырғыны кез-келген жерге ауыстыруға болады.

Бұндай қондырғылар әлі жасалған жоқ. Жасалынбау себебі қондырғының конструкциясының күрделілігіне байланысты емес, ол әлі де болса осы күнгі энергия көздері қатты тапшылық жасап тұрған жоқ. 40 – 50 жылға жетерлік қор болғандықтан, жоғары биіктіктегі жел қондырғысының проекттісі практикаға кіргізілмей тұр. Келешекте осы энергия көзі өзінің нақты орнын алады.

Кіріспе  

Энергия-бұл адамзат тіршілігінің дамуына жағдай жасаушы және ынталандырушы бірден -бір табиғи қайнар көзі. Астанада  өтетін ЭКСПО-2017 жылғы өтетін көрмесі бізге  «Болашақ энергиясы»тақырыбында халықаралық көрме өткізу біздің тіршілігіміздегі басты мағынаға  ие болатын және біздің өміріміздің қауіпсіздігі  мен сапасын арттыруда  шешуші роль  атқаратын  мәселе туралы ойлануға мәжбүр етеді.Бұл мәселе  көліктердің энергиямен жабдықтауда,үйлерімізді жылытуда және  қалаларымызды жарықтандыруда пайдаланылатын азды-көпті дәстүрлі қуат көздерінің үдемелі ескіруі,толығу мүмкіншіліктерінің жоқтығы және оларды пайдаланудың біздің планетамызға,денсаулығымызға және қауіпсіздігімізге күрделі әсер етуі сенімсіздікпен қамкөңілділік тудыратын кезеңде әсіресе өзекті болып  табылады. Астана ЭКСПО-2017 көрмесі бізге  біздің денсаулығымызбен қоршаған орта қауіпсіздігін қамтумен қатар экономикалық және  әлеументтік дамуды тездетуге қатысты адамзат алдындағы міндеттер мен мәселелерді ескере отырып,қуат тасымалдаушыларына жалпы ,жахандық көзқараспен қ қарауға көрсетеді.Осы міндеттер мен мәселелердің сәтті шешімін табу көптеген факторларға,оның ішінде біздің әрқайсымыздың жеке  қатысуымызға да байланысты болмақ. Қазақстанның балама энергия көздері бойынша,гидроэнергетика,жел күн  энергиясын пайдалану жүзеге аспақ.

Энергияның бір түрден екінші түрге өзгеруі жел генераторлары (электр тоғын алу үшін), жел диірмендері (механикалық энергия үшін) және басқа да агрегаттар көмегімен жүзеге асады.

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 энергия береді.

Қуат жетіспеушілігі мәселесін шешудің бір амалы – қуатты үнемдеу. Қуатты үнемдеуге бағытталған шаралар Қазақстандағы нағыз балама қуат көздері болып табылады. 2008 жылдың ақпан айындағы Қазақстан халқына жолдауында президент Н.Ә.Назарбаев электр қуатын жаппай үнемдеу қажеттілігіне ерекше назар аударып, кәсіпорындарды қуат үнемдейтін және қоршаған ортаға зиянсыз келетін технологияларды ендіруге күш жұмсауға шақырды. Энергия мен қорларды үнемдейтін технологияларды дамыту барған сайын өзекті мәселеге айналып барады.

Мен келешекте қуатты үнемдеу мақсатында, туындаған экологиялық проблемаларды шешу мақсатында мен өзім тұратын  Байсерке ауылына, Көлсай  көлінің жағасына керемет жерінде орналасқан   , демалыс орнына желагрегатының комплексін, гелиотехника және биогаз қондырғыларын салуды мақсат етіп қойдым. Райымбек ауданы мен Байсерке өте ұқсас екі  өңірдіңде соғатын желінің орташа жылдамдығы –4,8м/с. Жел жылдамдығы 5м/с соққанда жел айдағыш құрылғының жылдамдығы 14-16м/с дейін жетеді,деп ойлаймын.

Бала кезімнен «Жел айдағыш »құрылғысын қарапайым қағаздан бастап, пластамаса бөтелке  қалдықтарынан жасап келдім, интернетті бақылап  жел жылдамдығын үнемі   назарда ұстай отырып Жел энергиясының ерекшеліктері мен оны қолданудың пайдалы шарттары қандай?-деген сұрақтарға жауап  іздедім.  Аналар пайдаланатын желпуіш пен жел айдағыш құрылғының, мейлі қағаздан пластмассадан жасалсын, бетінің ауданы неғұрлым үлкен болған сайын желді көбірек қуатынына көзім жетті . Мен сызбада желдің  бағытын, жылдамдығын, тігінен қарағандағы кескінін, ұйытқу көлемін, күндік және мезгілдік өзгеруін сипаттайтын, көрсетуге тырыстым. Теориялық тұрғыда нақты бір ауданның едәуір сенімді дәрежеде
осы сипаттамасын болжау өте қиынға соғады.

Бұдан белгілі заңдылықты көруге болады – желдің жоғары жылдамдығы теңіз жағалаулары мен тау жоталарында сипатталады Жүйелі түрде метеоқадағалау және желдің жылдамдығын анықтау 10 м биіктікте жүргізіледі, ал жел дөңгелегі 100 м биіктікте орналасқан. Сондықтан 100 м биіктіктегі есептік жылдамдығы сенімді нәтиже бермейтін, экстрополяция жолымен жүзеге асырылады. Жел қондырғысы жұмысының тиімділігі 2500 сағ/жыл шамасында болады. Алдымен мынадай сұрақ туындайды: жел болмаған кезде немесе желдің жылдамдығы қондырғы жұмысын қамтамасыз ете алмаған жағдайда тұтынушы не істейді? Бұл жағдайда бірнеше  мүмкіндіктер бар. Оның бірі – басқа энергияжүйесіне қосылудағы, резервті энергия көзін қолдану. Келесі нұсқасы – аккумулятор энергиясы (механикалық, жылулық, электрлік) мен жел қондырғысы жұмысын қиыстыру қарастырылған. Сәйкесінше жел қондырғыларында аккумулятор энергия жүйесімен қиыстыру арқылы қолданылады, сонымен қатар жел қондырғысының қуаты 1 кВт болғанда оның электрсыйымдылығы 1-2 кВт/сағ болу ұсынылады. Үшінші нұсқасы – бұл күн және жел электростанцияларының қиыстырылуы, олар бірін бірі резервтеулеріне болады.

Жел энергиясының өзгеру принципі

Келтірілген қуатты жел электростанциясын құруға кеткен жер ресурстарының шығынының бағасы, біріншіден, қондырғыны орнату аймағын мұқият таңдау, ол үшін ауылшаруашылығына жарамсыз, керексіз тастанды жерлерді пайдалану; екіншіден, шағын адандар немесе тұқрғындық пунктерінде энергияны тұтыну үшін аз қуатты жел станцияларын құру сұрағын қою. Мұндай электростанцияларды құру жекелеген ауылдарды және әртүрлі ауылшаруашылық жұмысын энергиямен қамтамасыз етуде тиімді болып келеді.

Осындай кемшіліктерге қарамастан, ғалымдар желэнергетикасын үлкен масштабта дамыту керек деген көз қарасты ұстануда. Сонымен, жел энергиясының артықшылығы мен кемшілігі келесідей: Жер атмосферасындағы жылу балансына байланысының болмауы, отегін пайдаланып, көмірқышқыл газын және тағы басқа ластаушылардың шығарып, әртүрлі энергия түрлеріне (механикалық, жылулық, электрлік) айналуы мүмкін, бірақ жел дөңгелегінің ауданына келетін энергия тығыздығы төмен болады; күндік және мезгілдік жел жылдамдығын болжай алмау, жел станциясының немесе өндірілген энергияна аккумуляциялаудың резервтелуіне әкеледі; адамның және жануардың тіршілік ортасына, теледидар байланысына және құстардың мезгілдік келуіне кері әсерін тигізеді. Отандық және шет елдік тәжірибе бойынша үлкен қуаттағы жел энергетика қондырғысының техникалық жүзеге асырылуы және эксплуатациясы аграрлық сектордағы үлкен жайылымдарды және ауылдарды жоюға мүмкіндік береді.

Желэлектрлік станциялар

Желэлектрлік станция – желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғы. Ол жел қозғалтқышынан, электр тогы бар генератордан, жел қозғалтқышының және генератордың жұмысын басқаратын автоматты қондырғыдан, оларды құрушы және қызмет көрсетуші құрылыстарынан тұрады. Жел энергетикалық станцияларда желсіз кезеңге арналған резервті жылу қозғалтқыш болады. Қанатты жел қозғалтқыштары жел энергиясын қолдану коэффициенті 0,48-ге дейін әткеншекті, қолдану коэффиценті 0,15-тен жоғары роторлы және дабылды болып бөлінеді. Жел энергетикалық қондырғыларында жел агрегаттарынан тұратын, энергияны аккумуляциялайтын немесе қуатты резервтейтін, автоматты жүйесін басқаратын және қондырғының жұмыс режимін реттейтін жел қозғалтқыштары қолданылады. Жел энергетикалық қондырғылары арнайы тағайындалуы (сорапты немесе су көтергіш, электрлі зарядтық, диірмендік, суды тұщыздандырғыш) және кешенді қолданысы бойынша (жел күшті және жел электрлік станция) ажыратылады. Жел энергетикалық қондырғының қуаты – 10-нан 1000 Вт-қа дейін.

қанатты көпқалақшалы жел қозғалтқышы және жылу резервті қозғалтқышы бар жартылай автоматты желэлектрлік станция Д-20 көрсетілген.

Күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету мақсатында күн коллекторын пайдалану. Осындай сужылытқышты душ және асханаға (ыдыс жууға) пайдалануға болады. 100 л суды қыздыру үшін ауданы 2-3м² күн коллекторын орнату керек. Ал күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру мақсатында қуаты 2-3 кВт-тан тұратын кремнийлі фототүрлендіргіш гелийқондырғыны біз өзіміз жататын үйіміздің төбесіне құрастырып орнықтырсақ, ол 20-30 м² ауданды қамтиды, ал жылына 2000 кВт сағат энергия береді, Ал 1 кВт/сағ электроэнергия алу үшін 0,7- 0,8 м³ биогаз қажет. Орта есеппен біз 1 айда 8000 кВт энергия жұмсаймыз. Біз орнататын желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйе, биогаз қондырғысы жеткілікті мөлшерде энергия өндіретіндіктен, қуатты үнемдейміз. Біз бұның тиімділігін айқын көріп отырмыз. Қорыта айтсақ, көмірсутегі қорларының таусылу кезеңінде бұл жел , күн, биогаз энергиялары – құндылығы ерекше бізгые табиғаттың берген сыйы десе де болады .

«Қазақстан – жел энергиясы нарығын дамыту бастамасы» атты жобаның менеджері Айнұр Соспанова хабарлағандай, Қазақстанда салынатын әрбір орталықтың қуаты 50 МВт болмақ. Бес орталық 250 МВт қуат көздерін шығарып, 2015 жылға қарай Қазақстандағы жел энергиясының үлес салмағын 1 пайызға дейін жеткізбек. Ал 2030 жылға қарай салынатын 8-11 жел энергиясы орталықтары бұл көрсеткішті 4 пайызға дейін көтереді деген болжам бар. «Біз 15 жел алаңдарын зерттеп шықтық. Бұл жұмыс Қазақстанның жел энергетикасы саласындағы жоғары әлеуетін көрсетті. Әсіресе, Оңтүстік Қазақстан, Алматы облысындағы атақты Жоңғар қақпасы, Жамбыл, батыстағы Каспий бойы және солтүстік пен Ақмола облыстарында, сондай-ақ еліміздің бас қаласы – Астананың маңайында жел энергиясын өндіруге қолайлы жағдай бар», – дейді А.Соспанова. Жақында Астанада өткен Таза технологиялар симпозиумында Халықаралық энергетикалық агенттігі атқарушы директорының орынбасары Ричард Джонс еліміздің бас ордасы – Астана қаласында жел және күн энергиясын дамытуға әбден болатынын атап айтқан еді. «Мен Астанада қатты желдердің болатындығын жақсы білемін. Сондықтан бұл қалада жел энергиясын қолдануға мүмкіндік бар. Сондай-ақ бұл жерде күн энергиясын қолдануға болады. Жалпы, Қазақстан жерінде тек жел мен күн қуатын ғана емес, сонымен қатар су және жерасты энергиясы сияқты баламалы қуат көздерін дамытуға қажетті табиғи жағдай бар. Осы жолдағы батыл қадамдар елдегі экологиялық және энергетикалық қауіпсіздікті қамтамасыз етпек», – деген еді сол жиында Р. Джонс. Айта кетейік, бүгінде Киотто хаттамасына кіретін Қазақстан парниктік газдардың көлемін азайту бойынша тиісті міндеттемелерді алып отыр. Осы орайда елімізде баламалы қуат көздерін дамытуды көздейтін заңнама да бар. Оған сәйкес мемлекет баламалы қуат көздері шығаратын энергияны сатып алуға және оны жалпы республикалық желілерге қосуға кепілдік береді. Ал Қазақстандағы жел энергиясын дамытуға ниет білдірген инвесторларға қажетті барлық жағдай жасалған. Сондықтан инвесторлар Қазақстандағы жел энергетикасы саласындағы жобаларға қаты­суға үлкен қызығушылық білдіріп отыр. Олардың ішінде отандық және шетелдік компаниялар бар екен. Жалпы, шетелдік сарапшылар Қазақстанды халықаралық энергетикалық жүйенің қатысушысы ретінде қарастырып отыр. Қазақстанның энергетикалық кешеніне жасалған зерттеулер көрсетіп отырғандай, елімізде электрэнергия көздерін үлестіру жұмысында кемшін тұстар жоқ емес. Бүгінгі таңда еліміздің батыс және орталық аймақтары отандық энергетикалық кешенге толығымен қосылмаған. Шетелдік сарапшы Ханелле Холтиненнің айтуынша, Қазақстан жел энергиясын дамытудың арқасында қуат көздерін үлестіру саласындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етпек. Тақырыпқа тамызық 2010 жылдың соңына Қытайда жел электр стансыларындағы өндірілген жиынтық қуат 42 млн кВт болып, желден электр қуатын өндіруші ірі елдердің қатарына шығыпты. Қалпына келетін қуат көздері қауымдастығының төрағасы Хэ Дэсиньнің айтуынша, соңғы бес жылда Қытайдың жел электр стансыларының қуаты 100 пайызға артқан. Осындай пайдасын көріп отырғандықтан болар, қазіргі уақытта Қытайдың желге бай солтүстік-батыс, солтүстік және шығысының жеті ауданында қуаты 10 млн кВт болатын сегіз жел электр стансысын салу жұмыстары қолға алынып жатыр.

– Бұл – «Бәйтерек» жел электрстансасы, – деп таныстырды ол  макетті. – Осы уақытқа дейінгі көріп жүрген  жел электрстансасынан мұның айырмашылығы – көпсатылылығында.  Жалпы,  ауадағы жел  барлық тұста бірдей тұрып тұрмайтыны белгілі. Мысалы,  үстіңгі қабатта  оның қуаты жоғары немесе төменгі қабатты қуатты болып,  ортада тымық болуы әбден мүмкін. Көпсатылы  станса  сол жел  ағындарының бәрін ұстап, одан энергия алуға  бейімделген. Мына төменгі  сатыда орналасқан  турбинаны көріп тұрсыздар ғой,  жел бағыты төмендеген кезде осы  турбиналар іске қосылады. Жоғарылағанда үстіңгілері  жұмыс істей бастайды. Яғни барлық деңгейдегі жел қуаты пайдаланылады.

Автордың айтуынша, қондырғы   биылғы жаз айларында «Қазатомөнеркәсіп» Қарағанды облысындағы Нұр полигонына  орнатылмақ. Тапсырыс берілген,  құрылғы Алматы маңындағы  «Массагет Плюс» зауытында жасалып, полигонға  жөнелтіледі.

Басым бағыттар болып есептелетін инновациялық серпінді туындының жолы болып тұр деп айтуға болады. Бұлай айтуымыздың да себебі бар. Өйткені көптеген ғалымдарымыздың жасаған ғылыми жұмыстары па­тентке ие болғаннан кейін одан ары қарай аса алмай, сол қағаз бетінде қалып жатады.

Аталған қондырғыны жасау үшін Қонақбаев 15 жыл жұмыс істепті.

– Әрине, жалғыз істеген жоқпын. Жобаны  қашанда топ бірігіп жүзеге асырады. Мына жобаға өзімнің бес студентім де қатысты. Студенттердің университет қабырғасынан  ғылымға қарай икемділерін  осындай болашағы бар жобаларға қатыстырып отырамыз. Себебі ертеңгі күні біздің орнымызды баса алатын ізбасарлар қажет қой. Аталған 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. 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.. 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).

Қазақстандағы балама энергия көздері: жел энергиясы

Бүгінгі таңда жел энергиясы балама энергия көздерінің арасында алдыңғы қатарда, бірақ дәстүрлі энерготасымалдаушылармен бәсекеге түсетіндей, әзірше, мықты емес. Бұған қоса, ақпараттың жетіспеушілігі және қоғамның экологиялық жарқын болашақты ойлағысы келмейтіндігі білінеді. Қазақстандағы жел энергетикасы әлемдік үдерістің бір бөлшегі болғандықтан осыншама өзекті тақырыпты елемей өте алмады. Назарларыңызға жел энергиясына, оның Қазақстандағы келешегіне қатысты қызықты мағлұматтар жинақталған дүниені ұсынамыз.Техникалық, физикалық, аэродинамикалық аспектілерді қозғап, мәселені күрделендірмей-ақ қояйық. Қарапайым тілмен айтқанда балама энергия көздері бізге электр қуатын не болмаса энергияның басқа түрін (механикалық, жылулық) алу үшін қажет. Жел энергиясын арнайы электр генераторлардың, диірмендердің көмегімен түрлендіру арқылы осындай қуат түрін алуға болады.

Ғылыми жобаның мақсаты:

1. Энергетикалық сұранысты қанағаттандыру планетамыздың ең бір өзекті мәселесі болғандықтан ,бүгінгі таңдағы басты мақсат-әр түрлі энергетикалық қуат көздеріне балама табу.
2. Жел дәстүрлі емес энергия көздерінің бірі болғандықтан,таусылмайтын энергия қоры болып табылатындығын зерттеп техникада қолданылуының маңыздылығын зерттеу.
3. Қазақстанда су,жел күн энергетикасы сияқты балама қуат көздерін-болашақта  адамзат игілігіне пайдалану жолдарын қарастыру үшін жаңа технологияларды жүзеге асыру:

а) Гелиожүйелер   б) Жел қондырғылары

Зерттеудің міндеті: Баламалы энергия көздері мен оны сақтау  жолдарын іздестіру.Қуатты үнемдеу,баламалы энергия  көздерін жандандыру мақсатында  туындаған экологиялық проблемаларды шешу электр желілері жетпейтін алыс аймақтарға қарапайым  жел қондырғыларын,шағын су электр станцияларын Менің ұсынысым:

1. Отандық фотомодульдер шығаратын зауыттарды көбейтсе;
2. Гелиожүйелік қондырғыларды мемлекет тарапынан субьсидиялар бөліп,бағасын арзандатса;
3. Ауылдық жерлердегі мекемелерге, көшелерді жарықтандыруда арзан жел батарея панелдерін орнатса.