Өнеркәсіп географиясы

жүктеу 2,97 Mb.

бет	22/117
Дата	22.12.2023
өлшемі	2,97 Mb.
	#44894
түрі	Оқулық

1 ... 18 19 20 21 22 23 24 25 ... 117

Увалиев. Оқулық, өнеркәсіп географиясы

Фотоэлектр электр станциялары. Күннің электр қуатын негізінен алғанда фотоэлектр әсерінің негізінде күн батареялары өндіреді. Электр қуатын өндірудің осындай тәсілі ағылшынның photovoltaic сөзінен қысқартылған PV (Пи-Ви) атауын алды, ал күн батареялары pv-панельдер деп атала бастады. Күн батареясы параллель немесе бірізді байланыстырылған жеке-жеке фотоэлементтерден тұрады. Әлемдегі алғашқы күн батареясы 1954 жылы жасап шығарылды және, теориялық тұрғыдан күн батареялары 87%-ға дейінгі пайдалы әсер коэффициентіне ие бола алса да, бар болғаны 6% пайдалы әсер коэффициентіне ие болды. Одан кейінгі онжылдықтар ішінде күн батареялары айтарлықтай жетілдірілді және бүгінгі таңда олардың ең жақсы үлгілері 20-40% пайдалы әсер коэффициентіне дейін жетеді. Өнеркәсіп төрт түрдегі күн батареяларын шығарады: жіңішке, будандық, концентрацияланған және боялған.
Бірінші түр, яғни жіңішке күн батареялары 1970-ші жылдардың өзінде-ақ қолданыла бастады және өзінің сол кездегі габариттері бойынша әбден «жуан» болды. Олар әртүрлі металдармен: мыспен, кадмиймен және басқалармен қосылыстағы кремнийден (силиконнан) тұрды. Батареялардың осы түрінің қазіргі үлгілері 12-20% пайдалы әсер коэффициентіне ие.
Екінші түр - 1980-ші жылдары пайда болған және оған қарағанда жетілдірілген будандық немесе кристалин-силикон күн батареялары. Оларда силиконның екі түрі – күн спектрінің тиісінше қызыл және көк бөліктерін сіңіретін микрокристалл және аморфты түрлері үйлесімін табады. Қазіргі гибридтік батареялардың пайдалы әсер коэффициенті 20-28% құрайды.
Үшінші түр – концентрацияланған күн батареялары. Олар өз бетінің осында электр қуатын өндірудің өзі жүретін бір бөлігінде күн сәулесін концентрациялаудың оптикалық әдістерін пайдаланады. Бұларды шығара бастау 80-ші жылдардың ортасына келеді, қазіргі пайдалы әсер коэффициенті – 30-40%. Қазіргі кезде рекорд болып отырған пайдалы әсер коэффициенті 42,4%-ға жететін күн батареялары дәл осы түрге жатады.
Төртінші түр – боялған күн батареялары. Олар 90-шы жылдардың ортасында пайда болды. Бұлардың пайдалы әсер коэффициенті (8-11%) әзірге басқа үш түрдің батареяларына айтарлықтай жол береді, бірақ оның орнына бұл батареялар табиғи ортаға мейлінше аз әсерін тигізеді, бұл органикалық материалдардың негізінде жасалған жалғыз ғана батареялар. Бейнелеп айтар болсақ, боялған батареяларды өсімдіктердің фотосинтез арқылы қуат өндіретін жасыл жапырақтарымен салыстыруға болады.
Барлық түрлердегі күн батареяларын жасап шығару – ғылымды көп қажет ететін және, қазіргіше айтқанда сәнге кіріп кеткеніндей, нанотехнологиялы өндіріс. Егер алғашқы үлгілерде кремний кристалдары, одан кейін нанокристалдар қолданылған болса, енді күн батареясының белсенді бөлігінің жуандығы бар болғаны 180 микрон – миллиметрдің мыңнан бір бөлігі. Ал жуық арада бұл жуандық 120-140 микронға дейін азаяды.
Фотоэлектрлік гелиоэнергетика секілді жылдам өсіп келе жатқан саланың келешегі туралы технологиялық қана емес, экономикалық та себептерге орай пікір айту қиынға соғады. Ру-электр қуатының киловатт-сағатының құны электр станциясындағы өндіріс көлемінің артуына қарай айтарлықтай елеулі төмендейді. Алайда әлі күнге дейін күннің электр қуатының өзіндік құны айтарлықтай жоғары: Германияда ол әрбір киловатт-сағат үшін ??? еуроцент құрайды, немістің киловатт-сағатының нарықтық бағасы болса – 5 еуроцент. Ол дәстүрлі энергетиканың – жылу электр станциялары мен атом электр станцияларының дамуымен анықталады. 2011 жылы Германияда электр қуатының экологиялық таза көздерін дамытуға арнайы жиналым енгізілген.
Үнемдеуге электр берілісі желілерінен арылудың есебінен қол жеткізіледі деп ойластырылғандықтан, осыдан он жыл бұрын-ақ гелиоэнергетиканың келешегі ғимараттарға интеграцияланған күн батареяларында деп есептеліп келді. Алайда ең көп дамуға қуаттылығы 10 МВт-дан асатын, жер бетінде жеке тұрған фотоэлектрлік қондырғылар қол жеткізді. Қозғалмайтын ру-панельдер өсімдіктердің жүріс-тұрыстарын көшіріп келтіретін және арнайы жетектер мен автоматтандырылған басқару жүйелерінің арқасында күннің артынан бұрылып отыратын бауырластарынан ұтылып қалды. Дәл сол кезде фотоэлектр саласы электронды өнеркәсіптің басқа салаларынан жаңа жаңашылдықтардың өнімнің пайдалы әсер коэффициентінің артуына емес, оны өндірудің өзіндік құнының төмендеуіне алып келетіндігімен ерекшеленетін болып шықты. 1980-ші жылдардан бастап 2000-шы жылдарға дейінгі кезеңде күн элементтерінің өзіндік құны 90%-дан аса төмендеп кетті. Электроника мен компьютерлерді әр 3-5 жыл сайын жетілдіріле түскен үлгілерге алмастыруға үйреніп қалған дамыған елдер ескі күн батареяларын жаңа, арзанырақ, бірақ дәл осындай пайдалы әсер коэффициентіне ие күн батареяларына алмастырудың мағынасыздығымен ұшырасты. Күн батареяларына деген кепілдік бүгінгі таңда 25 жыл құрайды және 100 жылға дейін оп-оңай арттырыла алады.
2009 жылы күн батареялары өндірген қуаттың қосынды қуаты 12 ГВт-дан аса шаманы құрады. Олардың 45%-ы 10 аса ірі өндірушіге келді (38- кесте).
Қандай да болсын компанияның аумақтық «тіркелген мекен-жайы» өндіріс географиясын әрқашан көрсете бермейді. Мысалға, американдық “First Solar” өзінің аумағында өнімнің тек 1/6 бөлігін шығарады, тағы 1/6 бөлігі Германияда өндіріледі, ал 2/3 бөлігі – Малайзияда шығарылады.
Күн батареяларын шығару үшін кейіннен олар шығаратын қуатқа қарағанда көбірек қуат қажет болады деген аңыз – ең кең таралған аңыздардың бірі. Америка Құрама Штаттарының жаңартылатын қуат жөніндегі ұлттық зертханасы күнмен жұмыс істейтін фотогальваникалық батареялардың оларды өндіруге кететін шығындарды орташа алғанда 1-4 жылдан кейін өтелетіндігін дәлелдеп берді. Ал енді олар 30 жылға жуық қызмет етеді емес пе.
Жаңылыстық алғашқы күн батареяларын өндіру үшін осыны өндіру одан кейін батареяларды пайдаланған кезде үнемделгенге қарағанда анағұрлым көбірек электр қуатын қажет ететін аса таза кремний қажет болғандығы фактісінен көрініс тапқан болатын. Оған қоса кремний негізіндегі батареялар тым ебедейсіз болды, бұл монтаждау мен пайдалану кезінде қиыншылықтарға алып келіп отырды. 90-шы жылдардан бастап жағдай өзгере бастады, алдымен кремний қабаты 3 есе жіңішкерек бола бастады, ал соңғы 5-7 жылда батареяларды жасап шығарудың жаңа технологиялары пайда болды. Кремнийдің орнына органикалық қосылыстар келді. Ең жаңа батареяларды ұқсату анағұрлым қарапайым, арзанырақ және экологиялық тұрғыдан тазарақ бола бастады.
Екінші бір жаңсақтық күн батареяларын тек ыстық климатта ғана қолдануға болатындығына қатысты. Күн сәулесінің шашылуынан өзгешелігі, ауаның температурасы күн батареяларының жұмысының тиімділігіне әсер етпейді десек те болғанындай.
Pv-энергетиканы дамытуда көш бастап келе жатқан аймақтар – бұл Еуропа, Солтүстік Америка және Жапония. Көшбасшылық үшін бәсеекелестік өте жоғары және алғашқы ондықта орын алмасу үнемі жүріп отыр. Қазіргі таңда көшбасшылар үштігін Германия, Испания және Жапония құрап отыр, олардың ізін шала Америка Құрама Штаттары, Италия, Оңтүстік Корея, Чехия, Франция және т.б. келе жатыр.
Жыл сайын олардың қосынды қуаттылығын екі есе арттыра отырып, Германия фотоэлектр электр станцияларын әлемде барлығынан да көбірек тұрғызуда. Германия Күн энергетикасы ассоциациясының мәліметтері бойынша, pv-станциялардың белгіленген қосынды қуаттылығы 2009 жылы 9800 МВ-ға немесе елдің бүкіл қуат потенциалының 2%-ға жуығына жетті. Германия 2000-ші жылдан бастап қуаттың жаңа, жаңартылатын көздерін пайдаланатын технологияларды белсенді түрде субсидиялап келді. 2009 жылы әлемдік экономикалық дағдарыстың нәтижесінде бұл субсидиялар қысқарды және сол кезден бастап осы сала өзінің экономикалық халділігіне «емтихан тапсырып келеді». Осында жыл сайын 500 МВт-ге жуық жаңа pv-қуаттылықтар енгізіліп келе жатқан Францияда қоғамның француз шаруашылығының осыншама жылдам өзгерістерге жауап қайтарып үлгере алмайтындығына, ал мұның ел экономикасының жалпы тұрақтылығының төмендеуіне қауіп-қатер төндіретіндігіне алаңдаушылығы өсіп келеді. Ұлыбританияда күн батареялары күнделікті нәрсе болып кеткен, мұнда pv-панельдер «Өзің жасап ал» дүкендерінде сатылуда. Еуропа стандарттары өзінің алдына жаңа қуаттылықтарды енгізу және жалпы қуат өндірісіндегі Күн энергетикасының үлесін арттыру бойынша кеудемсоқ мақсаттар қойып отыр. Германия жақындағы онжылдық ішінде осы көрсеткішті 2%-дан 10%-ға дейін (70 мың МВт) арттыруды жоспарлап отыр. Еуропада фотоэлектрдің экологиялық құнын ой елегінен өткізу болып та қойды, мұнда кез келген pv-батареялар емес, пайдалану кезінде оларды өндіруге, пайдалануға және ұқсатуға салынғанға қарағанда көбірек қуат өндіретін батареялар ғана қажет болып отыр.
2010-шы жылы аса ірі фотоэлектр электр станцияларының көпшілігі (10-ының 8-і) Еуропада орналасты (2 кесте). Көш бастап келе жатқан 10 станцияның арасында 2008-ші жылдан бұрынырақ іске қосылған бір де бірі жоқ.
Фотоэлектрлік күн электр станцияларының артықшылықтары мен кемшіліктері

Артықшылықтары

Кемшіліктері

1. Күн сәулесі оның қорлары іс жүзінде шексіз болып отырған, қуаттың жаңғыртылатын қайтарымды көзі.
2. «Булы» (парникті) газдарын, зиянды улы компоненттерді және ауаға басқа да ластағыштарды шығармайды.
3. Шудың жоқтығы.
4. Үлкен ауданда шашыраңқы орналастырыла алады. Осындай бытыратып орналастыру электр желілерінің апаттық өшірулерге тұрақтылығын арттыра түседі.
5. Электр станцияларының басқа түрлеріне қосымша ретінде пайдаланыла алады, бұл ұлттық қуат жүйелерінің диверсификациясына ықпалын тигізеді.
6. Биік құбырларды, ірі құрылыстары мен ғимаратттарды қажет етпейді,байқалмайтын елеусіз кешен.
7. Үнемді – электр қуатының әрбір киловатт-сағатының құны оның өндіріс көлеміне байланысты болып келеді.

1. Күн радиациясын аз алатын аумақтардағы оның экономикалық тұрғыдағы тиімсіздігі.
2. Күн қуаты көп мөлшерлерде жинақтала және сақтала алмайды.
3. Күн энергетикасы аумақты қуатпен қамтамасыз етудің жалғыз ғана сенімді көзі болып қызмет атқара алмайды, басқа алмастырғыш түрлердегі генерациялаушы қуаттылықтармен толықтырылуы қажет.
4. Орнатылған жеріне талап қойғыш (күн батареясы жарықта өте максималды уақыт бойы болуы тиіс), яғни орны таңдалынуы.
5. Оңтайлы пайдалы әсер коэффициентіне қол жеткізу үшін күннің бағытына бұрылып отыратын батареялардың қозғалғыштығы қажет болады.
6. Айтарлықтай аудандарды алып жатады (жерді көп қажет етеді).
7. Жабдықтың бұршақпен және дауылмен зақымдану мүмкіндігі. Олардың жұмыс беткейлері шаң-тозаңданған кезде батареялардың жұмыс тиімділігінің азаюы.

Күн энергетикасының дамуының техникалық-экономикалық сипатына қарағанда, оның саяси-әлеуметтік сипатының басым екендігі байқалады. Мұны күн қуатының үлкен потенциалыбар ТМД аумағында (әсіресе оңтүстік-батыста, Қара теңіз жағалауында және Каспий бассейнінде, Оңтүстік Сібір, Орталық Қазақстан, Алтай мен Жоңғар Алатауы тауларында) оның іс жүзінде қолданылуы шамалы ғана Қазақстан мен Ресейдің мысалынан көреміз. Күн энергетикасын игерудің осындай мысалдары түптеп келгенде негізінен демонстративті насихаттық сипатқа ие.

Күн қуатының ресурстарын кең ауқымды игеру өзгеше дүниетанымдық түсінуге орай біздің елімізде әзірге кейбір күмәндар тудыруда. Ресей Күн энергетикасындағы жаңашылдықтарды батыстан емес, шығыстан және оңтүстіктен, Қытай мен Үндістаннан күткен жөн. Бұл елдер күн батареяларының еуропалық өндірушілерін жылдам қарқындармен өкшелеп келеді. Сірә, сапасы және тиімділігі күмәнді қытайлық және үнділік күн батареялары біздің нарқымызды жуырдағы 5-10 жылда толтырар және олардың ресурстары таусылғанынша ондаған жылдар бойына пайдаланылатын болар.
2010 жылғы наурызда “Planet Solar Turanor” атты швейцар-герман катамараны суға түсірілді. “Turanor” аты Дж. Толкиеннің атақты «Сақиналар әміршісінен» алынған және «күннің күші» дегенді білдіреді. Кеменің қозғалтқыштарын электр қуатымен қамтамасыз ететін 38 мың фотоэлементтің беткейінің ауданы – 500м². Кеменің ұзындығы – 31 м, ені – 16 м, салмағы 85 тонна, жылдамдығы 7,5 узелге дейін. 2010 жылғы шілдеде күн батареяларымен ұшатын әлемдегі жалғыз ғана “Solar impulse” швейцар-герман ұшағы тұңғыш ұшуын жасады.
Практикада қуат алудың жаңа көздерін пайдалануға дәстүрлі әдістермен салыстырғанда, энергетикалық қуаттылықты алудың жоғары құны да кедергі келтіреді. Осыдан барып негізгі міндет – адамға табиғат сыйға тартқанды пайдаланып қалуға мүмкіндік беретін жаңа технологияларды жасап шығару және енгізу қажет.

жүктеу 2,97 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 18 19 20 21 22 23 24 25 ... 117