Күн су ысытқыштар

 

 
 
 
Heat Pipe жылу өткiзетiн сырықпен  вакуум тұрбасы 
 
Жабулы белсендi жүйелер үшiн түтiкшенiң негiздеуiнде түрiндегi 1 жасалған.  
Түйiскен тақта және жылу еткiзген сырық iшкерi енгiзген. 
Осы түтiкше мұздатуға орнықты және дейiн зақымдануларсыз iскер - 50 градустар. 
 
Сырық iшiнде антифриз бiраз аз қысымда болады, сондықтан сұйықтықтың булануы  
+ 30 градустардың түтiкшесi температураның жетiстiгiнде iшiнде бастайды. 
 
"жабады" түтiкше кiшiрек температурада және қосымша сақта жылу.

 

 

 
 
Super Heat Pipe жылу өткiзетiн сырықпен  вакуум тұрбасы 
 
Түтiкше Heat Pipe жақсартылған версия. (70 мм) үлкенiрек диаметрi болады және сәйкесiнше сорып алатын беттi аудан. Колба жадағай қабырғасы болады. 
Iшiнде колба жылу өткiзетiн сырықпен қосылатын жазық сорып алатын тақта орналастырған.

 
Теплоаккумуляторов түрлер 
 
Жылу қуатын Теплоаккумуляторы және бойымен тұтынушыны беруге дайындауға мүмкiншiлiк бер керегiншедi. Бұл уақытша күннiң жоқтығының мәселесiн бел байлап және тұрақты жұмыс температураспен қамтамасыз етуге iшiнара мүмкiндiк бередi. 
 
Теплоаккумуляторы (жылу сифондар ) күн коллекторларда тiкелей бекiтiле алады немесе үй-жай бөлек iшiнде. 
 
Күн коллектор орнатылатын Теплоаккумуляторы. 
Теплоаккумуляторылар екi багi болады - iшкi және сыртқы. 
Iшкiсi тот баспайтын даярла болды. Iшкi және сыртқы бактiң аралығында  
50 мм жуандығымен пенополиуретан жылу изоляторы орнатылған. 

 

 

 

 

Үй-жай Теплоаккумуляторы орнатылатын iшiнде

• Теплоаккумуляторылар екi багi болады - iшкi және сыртқы.
• Iшкiсi тот баспайтын даярла болды.
• Күнге жылытудың қолданыстағы жүйесiнiң қосылым сұлбастарды үлкен саны бар болады, сондықтан сонымен бiрге кескiн теплоаккумулятора әр түрлi болады.
• Бәрi үлгiлер баламалы қуат көзiнiң сапасында электр жылытқыш күннiң жоқтығында жабдықталады немесе (сутың жылу шығаратын затының сапасында қолдануда) жүйенiң қатуын сақтап қалу үшiн.
• Аласа немесе магистралдiқ қысымға есептелiне алады.
• Бакте бiр немесе екi спираль мыс жылу алмастырғыштары анықтала алады

Құрылыс материалдар  өндірісінде сәулесінің энергиясын пайдалану

Қорқыт ата атындағы Қызылорда Мемлекеттік Университеті

 «Құрылыс материалдарын,  бұйымдарын және құрастырылымдарын  өндіру» мамандығының докторанты Уткелбаева Айжан,

ПСМ-10-1 топ студенттері  Әбдікәрімова Манат, Қареке Гүлжан 

 

Қызылорда облысының климаттық  жағдайы күн энергиясын пайдалануда  қолайлы болып табылады. Жыл сайын  күннің түсу ұзақтығы 2200-3000 сағат болса, күн энергиясының көлденең жазықтыққа түсірген қуаты 1280-1869 кВт сағ/м² екен. Ал шілде айында 1м² келетін көлденең жазықтыққа түсіретін энергия бір күнде 6,4 тен 7,5 кВт-қа өседі. Ал энергетикалық есептеулерге жүгінсек, Күннің Жерге беретін энергиясы, барлық қор көздері беретін энергиядан 5000 есе асып түседі екен. Күн энергетикасының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді.

Күн – энергияның аса қуатты көзі, оның энергиясы электромагниттік толқындар  спектрінің барлық бөлігінде – рентген  және ультракүлгін сәулелерден бастап радиотолқындарға шейін ұдайы сәуле шығарып, таратып тұрады. Бұл сәулелер Күн жүйесіндегі барлық денелерге күшті әсер етеді: оларды қыздырады, планеталардың атмосферасына әсер етеді, жердегі тіршілікке қажетті жарық пен жылу береді.

Қазіргі кезде Күн энергиясы халық  шаруашылығында – гелиотехникалық  құрылғылар (жылыжай, саяжай, суқайнатқыш, сужылытқыш, кептіргіш сияқты әр түрлі  қондырғылар) өте жиі қолданылады. Ойыс айнаның фокусында жинал- ған  Күн сәулесі ең берік деген  металдарды балқытады. Күн электр бекеттерін жасау, үйлерді жылытуда Күн энергиясын қолдану т.с.с. жолында жұмыстар атқарылуда. Күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын шама өткізгіштерден құрастырылған Күн батареялары күнделікті өмірде қолданылуда. Біздің заманымызда табиғи таза энергия қоры – Күн энергиясын пайдалану- дың негізгі екі бағыты бар: 1) күн энергиясын ішкі энергияға түрлендіру арқылы жылумен қамтамасыз ету және 2) күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру

Күн сәулесінің энергиясы – практика жүзінде шектеусіз энергия көзі, жер бетіндегі қуаты 20 млрд. кВт болып есептелінеді. Бұл 2000 жылдағы жер планетасына тұтастай күйіндегі электр қуатына қажетті жорамалдан 100 есе артық. Сондай – бұл энергия көзін пайдалануда қоршаған ортаға еш кедергісі жоқ. Қазіргі таңда үдемелі энергия көздерін шектеу, энергетикалық-отын ресурстарының күрделенуіне және қымбаттауына көп мән берілуде, сол себепті күн сәулесінің энергиясын пайдалану тиімді.

Құрылыс материалдары өндірісі жылу энергиясын көп тұтынушы болып табылады, технологиялық өндеуде энергия сыйымдылық 70% астам энергия бұйымды жылумен өңдеуге кетеді.

 

Қызылорда қаласындағы  күн сәулесінің энергиясын пайдаланып жылумен өңдейтін құрама темірбетон гелиополигонының сызбасы.

Қолданылатын  әдістер арасында құрғақ ыстық климат жағдайында бетонды жылумен өңдеуде гелиотермо өңдеу әдісі ең тиімді әдіс болып есептелінеді. Соңғы жылдары құрылыс материалдарын жылумен өңдеу күн сәулесін қолдану арқылы полигондарда және ашық цехтарда өндіру тиімді әдіс болып есептелінеді, жылу өткізбейтін жабын арқылы гелиотермо өңдеу қолдану, сондай-ақ гелиоқалыптарда жылуды жинау, арнайы қабат түзетін қоспаны қолданып гелиожылыту. Біріктірілген әдістердің пайда болуынан бастап гелиотермо өңдеу арқылы жыл бойына құрылыс материалдары мен бұйымдарын күн сәулесінің энергиясын пайдаланып жылумен өңдеуге болады.

Құрылыс материалдар өндірісінде  күні бүгінге  дейін тек қана бумен өңдеу  әдісі қолданылады. Гелиотермо өңдеу  әдісі аталған бұйымдарды өңдеуде  өте тиімді  әдіс және экономикалық жағынан шығын аз болады. Гелиотермо өңдеу технологиясы бетон өндірісінде қолданылған энергия бетонның қату коэффициентін жоғарылатады.

Бетонды күн сәулесінің энергиясын пайдаланып жылумен өңдеу әдісі әлі де көптеген зерттеулерді қажет етеді  және өндірісте өз деңгейінде қажетті орнын табады. Қазіргі таңда өндіріске енгізу үшін гелиотермо өңдеу әдістерін одан әрі зерттеу қажет. Осы зерттеу жұмыстарын Қорқыт ата атындағы Қызылорда Мемлекеттік Университетінің «Сәулет және құрылыс өндірісі» кафедрасы жүргізіп жатыр.

Қайта жаңартылған энергия көздерін пайдалану  тақырыбы Қазақстанға ауадай қажет. Негізгі энергетикалық қорлардың  көнеруі жүріп жатыр, оларды жаңа қазіргі заманғы технологияларға  ауыстыруға болатынын ойлау керек. Астанада «Болашақ энергиясы» атты EXPO-ның халықаралық  мамандырылған көрмесінің өтуі бізге еліміздегі жағдайға жаңаша көзбен қарап, басқа елдердің тәжірибесін зерделеуге мүмкіндік береді. EXPO халықаралық көрмесі Қазақстан ғалымдарының зертеу жұмыстары мен тәжірибе алмасуына бірден-бір септігін тигізеді. 

 

 

 

Жаңаөзенде күн көзінен қуат алатын қондырғылар орнатылуда

Астана. 6 наурыз. Baq.kz «Жаңаөзенді жарықтандыру» бағдарламасы бойынша қала басшылығы баламалы энергияны таңдап алды 

Шаһарға күн сәулесінен қуат алып, жарық беретін қондырғылар орнатылуда. Көше шамдары кеш түсе жанады да, таң ата өздігінен сөніп қалады. Күн батареясының әрбірі күніне 14 сағатқа жететін электр энергиясын жинайды. Шуақты күндері қондырғы 4-5 сағатта қуаттанса, күн бұлтты кезде 10 сағатқа дейін созылады

 

  Жер шарында пайдалы қазбалардың  түрі өте көп. Бірақ бұл  – «олар мүлдем сарқылмайды» деген сөз емес. Әсіресе, бүгінде отынның таптырмайтын түрлері мұнай мен газдың қоры жыл санап кему үстінде. Ғалымдарымыздың жуықтаған есептеулері бойынша қазіргі қарқынды тұтыну екпіні жалғаса берсе, табиғаттағы газ қоры шамамен 50 жылға, мұнай қоры 40-50 жылға ғана жететін сияқты. Сондықтан энергияны үнемді қолдана отырып, онымен тікелей бәсекеге түсе алатын басқа да энергия түрлерін – атом, су, жел, күн, т.б. энергияларды пайдаланудың маңызы өте зор. Аталғандардың ішінде энергияның қосымша көзінің бірі – Күн энергетикасы.

         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.

        Шындығында, қазіргі  заманды электр энергиясынсыз  мүлдем елестету мүмкін емес. Сол себепті де, электр энергияны алудың шығыны аз, экологиялық таза көздерін табу бүгінгі күннің негізгі мәселесіне айналып отыр. Әлем бойынша электр энергиясын ең көп өңдіретін елдерге АҚШ, Қытай жатады. Бұл елдерде электр энергиясының өндірісі әлемдік өндірістің 20%-ын құрайды. Соңғы кездері экологиялық проблемалар, пайдалы қазбалардың жетіспеушілігі және оның географиялық біркелкі емес таралуы салдарынан электр энергиясын өндіру желэнергетикалық құрылғыларды, Күн батареяларын, газ генераторларын пайдалану арқылы жүзеге аса бастады.

      Жалпы алғанда,  Күн сәулеленуінен электр энергиясы  мен жылу алудың бірнеше әдістері  бар. Олар:

1. 1)     Электр энергиясын фотоэлементтер көмегімен алу.
2. 2)     Күн энергиясын жылу машиналарының көмегі арқылы электр энергиясына айналдыру (Жылу машиналарының түрлері: поршеньдік немесе турбиналық бу машиналары. Стирлинг қозғалтқышы.).
3. 3)     Гелиотермальдық энергетика – Күн сәулелерін жұтатын беттің қызуы мен жылудың таралуы және қолданылуы.
4. 4)     Термоәуелік электр станциялары (Күн энергиясының турбогенератор арқылы бағытталып отыратын ауа ағыны энергиясына айналуы).
5. 5)     Күн аэростаттық электр станциялары (аэростат баллоны ішіндегі су буының аэростат бетіндегі күн сәулесі қызуы салдарынан генерациялануы).

        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. Жеке ФЭТ-тің электр қозғаушы күші 0,5-0,55 В-қа тең және ол оның ауданына тәуелсіз (1 см² ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамасы – 35-40 мА). Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты. Яғни күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде, ол ең үлкен мәніне жетеді. Қазіргі Күн батареяларының пайдалы әсер коэффициенті – 8-10%, олай болса 1 м² ауданға тең келетін қуат шамамен 130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25ºС-тан жоғары) ФЭТ-тегі кернеудің төмендеуіне байланысты Күн батареясының пайдалы әсер коэффициенті кеміп, Күн батареяларының жиынтық қуаты ондаған, тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. 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.

       Үлкен өлшемді Күн батареялары Күн коллекторлары сияқты тропикалық және субтропикалық аймақтарда бүгінде кеңінен қолданылуда. Әсіресе, әдістің осы түрі Жерорта теңізі елдерінде көп тараған. Бұл елдерде Күн батареяларын үй шатырларына орналастырады. Ал Испанияда 2007 жылдың наурыз айынан бастап жаңадан салынған үйлер Күн су жылытқыштарымен жабдықтала бастады. Ол ыстық суға деген сұранысты 30%-дан бастап 70%-ға дейін қамтамасыз ете алады.

      Жылма-жыл Күн  батареяларының түрлері жаңа  технологиялық тұрғыдан жетілдіріліп, толықтырыла түсуде. Соңғы уақытта Санта-Барбарадағы Калифорния университетінің полимерлер және органикалық қатты бөлшектер орталығының мүшесі, Нобель сыйлығының лауреаты Алан Хигер мен Гванджудағы Корей ғылым және технология институтының ғылыми қызметкері Кванхе Ли мен олардың әріптестері тандемдік полимерлі Күн батареяларын жасап шығарды. Жаңа батареялар авторлары спектрдің кеңірек диапазонын қолдану үшін жұтылу сипаттамалары әр түрлі екі фотоэлектрлік ұяшықтарды бір бүтінге жалғастырды. Нәтижесінде батареяның пайдалы әсер коэффициенті 6,5%-ға тең болды. Күн батареясының бұл түрі өзінің арзандылығы және оны жасаудағы қарапайымдылығымен ерекшеленеді.                                                                            

        Фотоэлементтің  Күн батареялары сияқты фотондар энергиясын электр энергиясына айналдыратын электрондық құрал екендігі аян. Сыртқы фотоэффект құбылысына негізделген ең алғашқы фотоэлемент физика ілімінде XIX ғасырдың аяғында пайда болды. Оны белгілі орыс ғалымы Александр Столетов жасап шығарған. Өндірістік масштабтардағы фотоэлементтердің пайдалы әсер коэффициенті орташа есеппен 16% болса, ең жақсы үлгілердікі – 25%, ал лабораториялық жағдайларда 43,5%-ға дейін жетеді. Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі металдан (калий, барий) не жартылай өткізгіштен жасалған электродтың (фотокатод) бетіне электормагнит сәуле түсіргенде фотоэффект құбылысының пайда болуына негізделген. Фотоэлементтің сыртқы фотоэффект және ішкі фотоэффект құбылыстарына негізделіп жасалған түрлері бар. Мысалы: сыртқы фотоэффектіге негізделгені электровакуумды фотоэлемент болса, ішкі фотоэффектіге вентильді, жартылай өткізгішті, жаппалы қабатты фотоэлемент түрлері негізделіп жасалған. Соның ішінде жартылай өткізгішті кремний кристалынан жасалған фотоэлементтер (пайдалы әсер коэффициенті 15%-ға жуық) ғарыштық ұшу аппаратының қоректендіру көзі ретінде радиациялық құбылыстарды зерттеуде, т.б. жағдайларда да пайдаланылады. Сондай-ақ бүгінгі кезде фотоэлементтерді әр түрлі көлік түрлеріне – қайықтарға, электромобильдерге, гибридті автокөліктерге, ұшақтарға, дирижабльдерге, т.б. орнату мүмкіндігі бар. Италия мен Жапония сияқты мемлекеттерде фотоэлементтерді темір жол поездарының шатырына орналастырады. Соның ішінде Solatec LLC компаниясы  Toyoto Prius гибридті автокөлігінің шатырына орналастыруға арналған жұқа қабыршақты фотоэлементтерді сатумен айналысады. Жұқа қабыршақты фотоэлементтердің қалыңдығы 0,6 мм ғана болғандықтан, ол автокөліктің аэродинамикасына еш әсерін тигізбейді. Күн батареялары мен фотоэлементтерден бөлек Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын адамзат ойлап тапқан құрылғыларға Күн коллекторлары, Күн электр станциялары, гелиожүйелер, т.б. жатады.