Жұмыстың идеясы қайта жаңартылатын энергия көздерін пайдалана отырып арзан және экологиялық таза энергияға қол жеткізу

Белгіленулер мен қысқартылған сөздер

 

 

С0₂ - көмiрқышқыл газы;

H₂ – сутегі;

N₂ – азот;

N₂O - азот шала тотығы;

NO_x  - азот оксидтері;

O₂ -  оттегі;

SOx – күкірт қышқылдары;

 

АҚШ – Америка құрама штаты;

БМ – биомасса;

БҰҰ – біріккен ұлттар ұйымы;

ЖВС –жоғарғы вольтты сызықтар;

ЖШС – жеке шаруашылық серіктестігі;

ЖК – жеке кәсіпкер;

ЖЭС – Жылу электр станциясы;

ЖЭС – Жел электр станциясы;

ЖЭҚ – жел электр қондырғысы;

ПӘК – пайдалы әрекет коэфициенті;

ПГ – парниктік газдар;

СЭС – су электр станциясы;

ЭБС - электроберу сызықтары;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

 

Энергия қорларын үнемдеу 21-ғасырдың аса маңызды міндеттерінің бірі болып табылады. Бүгінгі күнде  әлемнің өнеркәсібі дамыған барлық мемлекеттерінде энергия үнемдеу  мәселелері қарқынды шешілуде. Көмірмен және көмірсутегімен жұмыс істейтін жаңа жылу электр станцияларын салуға инвестициялар тарту экологиялық проблемалардың тереңдеуін білдіреді. Қайта жаңаратын энергия көздерін – күн, су, жел, жер энергиясын пайдалану негізінде энергия үнемдеу технологияларын енгізу – энергия үнемдеу жөніндегі іс-шаралардың бірі болып табылады. Сондықтан да қазіргі таңда әлем сарапшылары дүркін-дүркін дабыл қағып, энергетикалық қуат шикізаттарына балама табу мәселесін күн тәртібіне батыл қойып тұр. Барған сайын адамзат үшін аса үлкен қауіпке айналып бара жатқан жаһандық жылыну процесін тежеу, электр энергиясы өндірудің негізгі көзі – көмірсутегі шикізатына балама табу мәселелері ерекше күн тәртібіне қойылды. Мамандардың айтуынша, қазір көмірсутегі шикізатына балама ретінде қарастырылып отырған биоотын, жел және күн қызуынан алынатын энергия әлемдегі өндірілетін электр қуатының 2% ғана құрайды. Сондықтан бұл салада Қазақстан энергетикасы мамандарының алдында тұрған міндет ұшан-теңіз.

Қазіргі қазандықтардың жұмыс iстейтiн отын түрлерi көмiр, мұнай және газ бағасы өсуде, ал осы түрдегі отынның  табиғи қорлары қысқаруда. Сонымен бiрге көп елдер меншiктi жанармай қорларын шет елдерге сатпайды және ондағы өздерінің қажеттіліктерге ғана  қолданады. Жылу электр орталықтары мен электр энергиясын өндiру процесінде атмосфераға зиянды заттардың қалдықтарын шығарады. Егер  отын ретінде  көмiр қолданса, пайдаланылатын қоңыр көмірде  керексiз қоспалардың үлкен  құрамы ауаға көптеген мөлшерде қалдық шығарады. Бұл мәселенің алдын алу үшін қайтымды табиғат ресурстарын пайдалануды ертерек қолға алғанымыз жөн. Әрине қайтымды табиғат ресурстарын керегімізге пайдалануда бірнеше қиындықтар кездесетіні белгілі, бірак ол қиыншылықтарды жеңуге қазіргі керемет дамып жатқан технологиялар жол аша алатындай дәрежеге қабілетті екенін ұмытпағанымыз жөн.

Қазіргі таңда энергиясыз өмірді көз алдымызға елестетуге болмайды алайда, энергияны өндіру қорларын көбейту керемет жетістіктердің бірі болушы еді.

Бұл дипломдық жобада электр энергиясы көзінің альтернативті түрлері қарастырылады. Жер астынан алынатын отын түрлерінің азаю салдарынын жаңартылып отыратын энергия түрлері қолдануда - бұл энергия формалары өзінің жиналған қорымен шектелмеген. Осындай типті энергияның қолдануы энергия қорының азаюына әкелмейтінін білдіреді.

Жобада қарастырылған энергияны түрлендіру схемасын «экоэнергетика» деп атауға болады, бұл термин қоршаған ортаны ластамай таза энергияны пайда қылатын әдістеді білдіреді. Еліміздегі климаттық жағдай жел энргетикасын дамытуға өте қолайлы. Десек те, еліміз су энергиясы, күн, жел, биомасса энергиясы түріндегі қайта қалпына келетін энергия ресурстарының мол қорына ие бола тұра, бүгінде Қазақстанның отын-энергетикалық қуат көздерінің үлесі, бар-жоғы 1 пайызды ғана құрап отыр. Сондықтан да мемлекетіміздің отын-энергетикалық қамтамасыз ету жүйелерін заман талабына сай, экономикалық және экологиялық тиімділікті басты назарға ұстағаны дұрыс.

Жұмыстың мақсаты – Қарқаралы қаласын кешенді энергиямен қамтамасыз ету үшін жел элестр станциясын және жергілікті отын түрімен жанатын қазандық салу.

Жұмыстың идеясы қайта  жаңартылатын энергия көздерін пайдалана  отырып арзан және экологиялық таза энергияға қол жеткізу.

Жұмыста орындалатын міндеттер:

• Электр энергиясын өндіру мақсатымен жел электр қондырғыларын орнатып, жел энергиясының тиімділігін пайдалану.
• Жел энергиясын өндіру барысында автоматтандырылған қондырғыларды қолдану.
• Қалаға жылу жетіспеушілікті толтыру мақсатымен  пайданылмайтын биомассаның энергиясына зерттеу жүргізіп, бидай сабанын тікелей жағудағы энергияны зерттеу.
• Қайта жаңаратын энергия көздерін пайдаланудағы тиімділікті есеп жүзінде дәлелдеу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Қарқаралы қаласының жалпы мәліметі

 

 

Қарқаралы қаласы Қарқаралы  тауларының бөктерінде, теңіз деңгейімен 815  м биіктікте, облыс орталығы Қарағанды қаласынан 220 километр қашықтықта орналасқан. Қарқаралы аудан орталығы, сондай-ақ туристтік орталық болып  табылады. 2012 жылдың 1 қаңтарына қалада  ауданның барлық тұрғындарының санынан  21,9%  немесе 8,9 мың адам тұрды.

Қарқаралы қаласы ерекше табиғи ресурстары және үлкен рекреационалды потенциалы бар дара қала, аудан  туристтік қызметтерді жабдықтаушы  болып табылады, яғни мемлекет деңгейінде тұтынуға бағытталған қызметтер, сондай-ақ ұлттық және халықаралық деңгейге бағытталған  қызметтерді болашақта іске асырады.

Ауданның климаты өкпек  континентті, температураның  үлкен  жылдық және тәуліктік тербелісімен, күн сәулесі мен жылуының молдығымен, жаз мезгілінде жиі құрғақшылық  пен қыста жаздық жауын-шашындардың  болуымен сипатталады. Қарқаралы ұлттық паркінің климаты қоршаған аумақтың климатына қарағанда біркелкі. Ауаның орташа жылдық температурасы +2 градус °С, қаңтардың орташа температурасы -15°С, шілде айынікі +18°С тең. Аязсыз мерзімнің ұзақтығы 100-125 күнді құрайды. Жауын-шашынның жылдық саны 250-350 мм, орташа 279 мм. Қар жамылысы қазанның екінші жартысында бекітіледі, сәуірдің екінші жартысында ериді.

Дала зонасы құрғақ өкпек  континентті климатпен сипатталады: жаз ыстық және құрғақ, қыс аз қарлы, бірақ желмен және боранмен қатты. Жаз күндерінде температура 37 градусқа дейін көтерілуі мүмкін. Ең суық ай – қаңтар. Аяз 45 градусқа дейін жетеді.

 

 

1. Қаланың қазіргі таңдағы электр және жылу энергиясымен қамтамасыз етілуі

 

 

Қала мен ауданның энергиямен жабдықталуы Қарағанды – ГРЭС 2 қосалқы станциясынан Қарқаралы және одан әрі Егіндібұлақ қосалқы станциясына дейін жүргізілген 110 кВ дара екітізбекті электроберу сызықтары (ЭБС) бойынша сыртқы энергия көздері арқылы жүзеге асырылады. Энергияның жергілікті көздері жоқ.

Ауданда иесі Халықаралық  Қазақ Шикізат « Қазақмыс»  компаниясы болып табылатын орасан тау-кен байыту комбинаты бар. Комбинаттың энергияға жалпы қажеттілігі 4-тан 5-қа МВт құрайды. Қаланың өзінің қажеттіліктерін қамтамасыз ету үшін 1МВт электр энергиясы қажет. Жалпы аудан бойынша қуатты тұтыну 8-тан 9-қа МВт құрайды. Ауданда әлеуметтік-экономикалық дамуға байланысты электр энергиясын тұтынудың өсуі орын алады. Қарқаралы ауданының әкімшілігінің мәліметтері бойынша қаланың 2007 жылда тұтынған электр энериясы 11,4 млн.кВт/сағ құрады. Болашақта электр энергиясының жетіспеушілігі 5,5 млн.кВт/сағ құрайды.

Қуатты аз тұтыну мен тартылған  электрберу сызықтарына байланысты тасымалдау кезінде электр энергиясын көп мөлшерде жоғалту орын алады. Сондай-ақ, аудан орнында жел электр станцияларында (ЖЭС) электр энергиясын өндіру үшін қолдануға болатын жел  потенцалы бар. ЖЭС аудан үшін қосымша энергия көзі болуы мүмкін және тасымалдау кезінде электр энергиясын жоғалтуды төмендетеді.

Қарқаралы ауданында электрберу сызықтарының бойлығы 1889,5 км құрайды, оның ішінде жоғары вольтты ЖШС сызықтар (ЖВС)- 1479,44 км (ЖШС Қараганды Жарық – 346,85км, КРЭК – 1132,6км) ВЛ-0,4 410 км (ЖШС Қараганды Жарық – 33,49км, ЖШС КРЭК – 376,5км),  КТП-147 дана., 20 қосалқы электр станциялары. Жөндеуді қажет етеді: ВС-190 км, ішкі кварталды сызықтар - 145 км. Электрберу сызықтарын жөндеу бойынша жұмыстар кәсіпкерлердің есебінде іске асырылады. Желілер мен қондырғылардың ескіруі 40-50% құрайды. Электрмен жабдықтау объектілеріне қызмет көрсетуге 2010 жылда 10,5 млн.теңге жұмсалды. Негізгі іс-шараларға ағымдағы ВС 0,4-110кВ ЖШС «КРЭК» қызмет көрсету кірді.

Аудан бойынша жылумен  жабдықтау жылына 2456,64 Гкал/жыл өндіретін  6 локальді қазаңдықпен, 13,7 Гкал/сағ өндіретін қатты жанар майдағы 51 автономды жылыту жүйесімен іске асырылады. Ауданның жылу желілерінің ескіруі жеке бөлімдерде 50%  жоғары.

Орталықтандырылған жылумен  жабдықтаумен Қарқаралы қаласының 25 көп қабатты тұрғын үйлері қамтамасыз етілген, жылу жабдықтаушы – ЖШС «Алмас-Мирас», ЖК «Есимбеков» және ЖК «Ибраев». Басқа тұрғын пунктілері пеш жылуынан келетін жылу энергиясымен қамтамасыз етіледі.

 

 

2 Қарқаралы қаласын кешенді энергиямен қамтамасыз етудің жолдары

 

 

Әлем экономикасын уақытылы дамуы орасан көлемдегі энергетикалық  ресурстарды пайдалану қажеттілігімен түсіндіріледі. Отынның дәстүрлі түрлері (газ, мұнай, көмір) энергоресурстардың нарығында бірінші орында және оларды тұтыну жыл сайын артуда, бірақ  өндіру мен пайдалану көлемдері  өскен сайын осы ресурстардың жалпы әлемдік қоры төмендеуде. Сәйкесінше, «дәстүрлі (қазба)» отын түрлерінің қорлары бітуі әбден мүмкін. Бұл  ұлттық, жеке жағдайларда жалпы әлемдік  сипаттағы мәселелердің пайда болуы  төніп тұр. Сондықтан, энергияны  алудың жаңа технологияларын тауып, дамыту маңызды.

Қазақстанның Энергетикалық  стратегиясына сәйкес 2012  жылға  дейінгі мерзімде энергияны сақтау мен энергиялық тиімділікті арттыру  бойынша салиқалы жұмыс жүргізілуде, сәйкесінше, энергоресурстарға жұмсалатын шығындарды қысқарту мәселесі өзекті. Ұзақ мерзімді болашақта энергия  берудің тез шығындалатын көздерін қолданудан көмірдің үлкен қорларын, торфты және басқа қазір аз қолданылатын отынды, сондай-ақ жанбайтын ресурстарды, бірінші кезекте қалдықтар тізімін қолдануға көшу керек.

Қиын шығындалатын энергия  көздерін қолданудағы жаңа бағыт  Қазақстанның заманауи энергетикасының  маңызды мәселесін шешуге мүмкіндік  береді. Ол – үлкен станцияларда электр мен жылу энергиясының генерацисының  концентрациясының көптігі. Бұл  мәселеден шығудың жолы отынның  жергілікті түрлерінде жылу мен электр энергиясының автономды көздерін пайдалану  және орасан орталықтандырылған және автономды энергия көздерінің арасындағы нақты балансты құру болып табылады.

Қазіргі энергетикалық стратегия  энергия тасымалдаушыларды экспорттаудың  физикалық көлемін жоғарылатуды ғана емес, сондай-ақ жалпы табыс  көлеміндегі экспорт үлесін жоғарылатуды қарастырады.

Биомассаны қолданатын энергетикалық  қондырғылар, қалдықтар Қазақстандағы  барлық станциялар сияқты энергия бере алады. Бұл отынды, сондай-ақ қоспалы  және модифицияланған отынды өндіру мен пайдалану аудандар мен ауыл өнеркәсіптерінің электр балансын толтыруға  мүмкіндік береді және белгілі бір  жағдайда қазба отын мен электр энергиясын орталықтандырылған сатып алуға  тәуелділікті төмендетуге үлесін тигізеді.

Биоотын – жергілікті қалпына  келтірілетін энергетиканың құрамды  бөлігі, сондықтан биоотынды пайдалану  стратегиясын жасау кезінде барлық кешенді жүйелі қарастыру қажет. Қалпына келтірілетін энергия көздері  Қарқаралыға қолдануға келеді- бұл  аудандық энергетиканың элементі, аудандық энергетикалық қауіпсіздікті қамтамасыз ету, сондықтан биоотынды пайдалану  стратегиясы бірінші кезекте, аудандық қажеттіліктер мен энергияны  аудандық тұтыну мен өндіру мүмкіндігін  ескеру керек.

Энергия берулерге бағаның  қысқартылмайтын өсуіне, жеткізу  қызметіне, отынға қорларды бөлу бойынша  орындарда шенеуніктердің мүмкіндіктерінің  шектелуіне тәуелсіз  энергетикалық  қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін жоғарыда көрсетілген мәселері жоқ  жергілікті альтернативті отын қолданылады.

Біріншіден, энергия беруді жеткізу мен сатып алуға тағайындалған  ақшаларды бөлу және әлеуметтік салаға көмек ретінде мақаларды бөлу мүмкіндігі.

Екіншіден, альтернативті  отынды жасау жаңа өндірістер мен  жұмыс орындарын ашады, ол қаражатқа  салықтық түсімдер жоғарылайды деген  сөз.

Үшіншіден, отын ретінде  органикалық қалдықтарды қолдану  арзан энергияны алудан басқа  оларды пайдаға жаратуға шығынды  төмендетеді.

Төртіншіден, альтернативті  отын қолданылатын жергіліктерде экологиялық  жағдайлар маңызды жақсарады.

Осылайшы, әлеуметтік инфрақұрылым, экологиялық жағдай жақсарады, сондай-ақ муниципальді пайда болудың отын-энергетикалық  қауіпсіздігі күшейеді, ол энергетикаға деген монопололияны бұзады, сәйкесінше мемлекеттің экономикалық қуатын, қарапайым  халықтың жақсы жағдайына қызмет ететін оның тәртібін қатайтады.

Альтернативті жылу энергетикасының  болашақтағы бағыты энергияның қайта  қалпына келтірілетін көздерін пайдаланудың технологиясын жасау мен оның негізінде жылу мен электр энергиясын өндіру болып табылады. Энергияның осы көзінің біреуі биомасса болып  табылады. Қазіргі уақытта қайта  қалпына келтірілетін көздерден (биомассалар) тұтынылатын энергияның саны энергияның басқа түрлеріне қатысты 13% құрайды.