Файл: Кіріспе здіксіз даму ымына органикалы шикізатты мнай, газ жне т.docx

ЖЕЛ

Сурет 1.10 - Жел әрекетінің векторы мен вентильді

хорда арасындағы бұрыш 0 ^оС-ға жақын
Қанат профилі ретінде NASA - 0021 профилі қолданылады.Тік айналу осі бар роторлардың басқа түрлерінде.Магнус эффектісі; айналмалы цилиндрлері бар мұндай роторларға Мадрас пен Флеттнердің дизайнын жатқызуға болады. Магнус эффектісіне сәйкес айналмалы цилиндрге жел ағыны түскенде, ағынның бағытына перпендикуляр күш әсер етеді (1.11-суретті қараңыз). Мұндай құрылғылар желкендер сияқты кемелерді немесе құрлықтағы көлік құралдарын қозғалысқа келтіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Құбырда немесе мұнарада орналасқан тік - осьтік айналу роторы бар жел қондырғылары да белгілі, олардың ішінде көтерілген құйындар пайда болады. Сонымен қатар, мұнара ішіндегі ауаны тікелей күн сәулесі немесе отынды жағу арқылы жылыту қарастырылған, нәтижесінде ауа кеңейеді, нәтижесінде газ турбинасы пайда болады.



Сурет 1.11 - Магнус эффектісін қолдану: V- жел эффектісі; F-көтеру күші (магнус әсері)
Құбырда немесе мұнарада орналасқан тік - осьтік айналу роторы бар жел қондырғылары да белгілі, олардың ішінде көтерілген құйындар пайда болады. Сонымен қатар, мұнара ішіндегі ауаны тікелей күн сәулесі немесе отынды жағу арқылы жылыту, содан кейін ауаны кеңейту арқылы қамтамасыз етіледі, нәтижесінде газ турбинасының әсері алынады. Сайып келгенде, қондырғылардың көптеген мүмкін түрлері мен конфигурацияларының тиімділігін бағалауды желдің берілген жылдамдығымен қондырғы шығаратын энергия құнының өлшеміне дейін азайтуға болады.1.2-кестеде роторлардың салыстырмалы сипаттамасы келтірілген.
Кесте 1.1 - Тік және көлденең айналу осі бар жел қозғалтқыштарының салыстырмалы сипаттамасы

---

	Тікпен айналу	Көкжиекпен, айналу әдісі
Бағдарлау жүйесі	Қажет емес	Қажет
Тиімділігі	0.3 – 0.4	0.4 – 0.5

Жел бағытының жиі өзгеруімен сипатталатын Қазақстан климатында тік айналу осі бар жел генераторын (ЖГ) таңдауға тоқталған жөн.

---

2 Жел энергетикалық потенциалдың бағалауы

Жел турбинасын белгілі бір мағынада тұрмыстық өнім деп санауға болады, өйткені оны орнатуға және пайдалануға рұқсат талап етілмейді. Бұл жел энергиясының маңызды артықшылығы. Қаншалықты

жел турбиналары әкімшілік рұқсаттармен орнатылып, жұмыс істей алады, содан кейін олардың көмегімен сіз дерлік тегін электр энергиясын ала аласыз. Жел генераторы отынға мұқтаж емес, қоршаған ортаны ластамайды және шамадан тыс шу тудырмайды.

Жел қондырғыларын электр желілерінен қашықтағы тұтынушыларды негізгі немесе резервтік қуатпен қамтамасыз ету үшін, сондай-ақ ақша үнемдеу мақсатында үнемі өсіп отырған тарифтерге байланысты пайдалануға болады.

Шын мәнінде, жел турбинасы электр энергиясын өндіруге және жинақтауға арналған жабдықты ғана емес, сонымен қатар электр сапасының стандартты көрсеткіштерімен кернеуді алуға мүмкіндік беретін құрылғыларды біріктіреді.

Жел турбинасында қайта зарядталатын батарея (аккумулятор) бар. Ол тұрақты токпен зарядталады. Жел турбинасының бөлігі болып табылатын электр генераторы айнымалы токта энергия өндіреді. Сондықтан жел турбинасының бөлігі ретінде айнымалы ток кернеу жүйесін тұрақты кернеу жүйесіне түрлендіретін құрылғы бар. Бұл түзеткіш. Тұрақты токтан айнымалы токқа (50 Гц, 220/380 В) түрлендіру инвертордың көмегімен жүзеге асырылады, ол да жел турбинасының құрамдас бөлігі болып табылады. Жел генераторынан энергия алатын электр қабылдағыштар қоректендіру кернеуінің сапасына сезімтал болса, инверторларды жел генераторларының бөлігі ретінде пайдалану міндетті болып табылады.

Үлкен электр тұтынушыларын қуаттандыру үшін жел турбиналары дизельдік немесе бензин генераторы, күн батареялары, сондай-ақ орталық электрмен жабдықтау желісі бар кешеннің бөлігі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Жүйеге енгізілген дизельдік немесе бензин генераторы, күн батареялары батареяларды (бұдан әрі - аккумуляторлар) зарядтау және ұзақ тыныштық жағдайында қажетті электр қуатын өндіру үшін резервтік көздер ретінде пайдаланылады. Осылайша, автономды кепілдік берілген электрмен жабдықтаудың сенімді және үнемді жүйесі құрылады.

Жел электр станциясының параметрлері өндірілетін электр энергиясының көлеміне және жел турбинасын орнату ұсынылатын жердің жел энергетикалық әлеуетіне байланысты.

---

Ауданның жел потенциалы желдің орташа жылдық жылдамдығының мәнімен сипатталады V³_ср.

Жел диірмені өндіретін электр энергиясының мөлшері жел соғып жатқан қалақшалардың бетінің ауданына байланысты. Бұл аймақ жел дөңгелегі диаметрімен (немесе радиусымен) анықталады [3, 15 бет]. Желдің жылдамдығы мен жел генераторы өндіретін электр қуаты арасындағы байланыс мына формуламен көрсетіледі.

Рэл=ξ0,5πR2ρVорт3η

(2)

_ξ – жел энергиясын пайдалану коэффициенті;

R - жер дөңгелегі радиусы;

Р - ауаның тығыздығы (қалыпты жағдайда)

V_орт - желдің орташа жылдамдығы м/с;

η – Электр механикалық энергия түрлендіргішінің тиімділігі

Жел турбинасының нақты үлгісін таңдау керек критерийлерді анықтайық. Бірінші критерий-орнату орнындағы желдің орташа жылдық жылдамдығы. Екінші критерий-өндірілген электр қуатының мөлшері. Үшіншісі-әр түрлі модельдер үшін 2-ден 4 м/с диапазонында өзгеретін бастапқы жел жылдамдығының мәні. Төртінші- желдің номиналды жылдамдығы, әдетте 8 - 15 м/с. Желдің орташа жылдық жылдамдығы Бофорт шкаласы және көрінетін әрекетті бақылау арқылы алынған мәліметтер арқылы анықталады. Жел турбинасын орнату жоспарланған учаскеде жыл бойы жел (2-сурет).


Сурет 2 – Айлар бойынша желдің орташа жылдамдығы
Бофорт шкаласы мен метеорологиялық мәліметтер бойынша желдің орташа жылдық жылдамдығы V=6 м/с. Жел генераторын таңдау үшін жел турбинасының мүмкіндіктерін анық көрсететін және өндірілетін электр қуатының жел жылдамдығына тәуелділігін білдіретін қуат сипаттамасын пайдалануға болады. Бұл сипаттама әдетте эксперименталды түрде қабылданады және жел қондырғыларының техникалық сипаттамасында келтірілген.

Өндірушілердің веб-сайттарында ұсынылған деректерді талдау негізінде біз елді мекенде орналасқан алдымен ағаш шеберханасы үшін баламалы қуат көзі үшін WH6.4-5000 типті жел турбинасын таңдаймыз. 2.1-суретте осы жел турбинасының қуат сипаттамасы көрсетілген.

WH6.4-5000 жел генераторы 5 кВт номиналды қуатымен сипатталады. 2,5 м/с желдің бастапқы жылдамдығымен жұмыс істейді. Желдің орташа жылдық жылдамдығы 6 м/с болғанда өндірілетін қуат шамамен 10 000 Вт құрайды. 14905 Вт қуат өндіру үшін кемінде екі «Weswen» жел турбиналары патенттелген магниттік материалды, сондай-ақ мыс, авиациялық алюминий және тот баспайтын болаттан жасалған арнайы қорытпаларды қолданудың арқасында әлемдегі ең озық қондырғылардың бірі болып табылады.

---

Сурет 2.1 – WH6.4-5000 типті жел генераторының қуат сипаттамасы
Бұл жел турбиналары бәсекелес модельдерге қарағанда көбірек қуат өндіре алады. Жел энергиясын пайдалану деңгейі жоғары, генератордың тиімділігі 80%-дан асады. Қалқанша білігі мен құйрығы болаттан, сырық құйрығы марганец болаттан жасалған. Жоғары сапалы материалдарды пайдалану сенімділік пен ұзақ мерзімділікті қамтамасыз етеді. Жүйенің тұрақты жұмысы. WH4.6-5000W және одан жоғары үлгіде Siemens PLC интеллектуалды басқару жүйесін пайдалану экономикалық тұрғыдан негізделген, ол келесі функцияларды жүзеге асырады: өзін-өзі қорғау, желдің оңтайлы бағытын автоматты іздеу, бақылау және т.б., бұл жел генераторының білігінің бұралуы, беріліс қорабын біркелкі басқаруды қамтамасыз етеді, бұл өз кезегінде бүкіл жүйенің сенімділігі мен қызмет ету мерзімін арттырады.
2.1 Жел турбинасының қосымша жабдықтары
Жел турбинасының бір үлгісіндегі әртүрлі жел жағдайлары мен электр жүктемелері үшін әртүрлі қуаттағы инверторларды және әртүрлі батареяларды орнатуға болады. Қосымша жабдық әрбір нысан үшін жеке таңдалады.

Аккумуляторлық батареяларды желсіз уақытта пайдалану үшін электр энергиясын сақтайды. Олар сонымен қатар генератордың шығыс кернеуін теңестіреді және тұрақтандырады. Аккумуляторлық батареялар арқасында қатты желмен де үзіліссіз тұрақты кернеу алуға болады [15, 16]. Тынық ауа-райында электр қабылдағыштар батареялардан қуат алады.

Жел турбиналарының тұрақты және сенімді жұмысына аккумуляторлық құрылғылардың әртүрлі түрлері де кепілдік береді. Олардың ішінде атап өтуге болады:

Батареялардың ең қарапайым түрлерінің бірі болып табылатын автомобиль стартер батареялары. Олар қызмет көрсетілетін және мөрленген болып бөлінеді. 100 разряд цикліне төтеп бере алатын аккумулятордың бірінші түрі электролит деңгейін тұрақты тексеруді және ГОСТ талаптарына сәйкес келетін тазартылған суды жыл сайын толтыруды қарастырады. Тығыздалған құрылғылар 200 зарядсыздану цикліне төтеп бере алатын техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін батарея түрі болып табылады. Ресурс таусылғаннан кейін олар жойылуға жатады.

Гельдік батареялар электр энергиясының химиялық көздерінің техникалық қызмет көрсетусіз түрі болып табылады. Олар қышқыл электролит құрамында арнайы силикагель қоюлатқыштың болуымен және артық зарядтарға сезімталдықтың жоғарылауымен ерекшеленеді. Пластиналар кәдімгі штамптау арқылы немесе «Past» технологиясын қолдану арқылы шығарылады. Соңғы кернеудің төмен мәні басқа аккумулятор түрлерімен салыстырғанда 350 рет өзгеретін разряд циклдерінің аз санын қамтамасыз етеді.

---