Оқулық г • г ! Л иіі нитп І • 'эдь щ щ щ ш я09*Я0*ащ яц ілюршііи т. ~ • « ш атмніу. Г»

фирмасының 112 гелиостаты, эрқайсысы 21
,8
 м
2
  орналасқан. Барлық 
ауданы 35мың. м2, оның ішінде айналар ауцаны 6,2 мың. м
2
тең. Сеііеі 
гелиостаттарының айнаның шагылу коэффициенті, сэйкесінше 
0,77 
және  0,85.  Биіктігі  35  м  мұнарада қуыстың диаметрі  1,5  м  болатын 
қуысты қазан-қабылдагыш орнатылған [5,23,29].
Сэуле  қабылдау  беттерінде  температура  512°С-ға  жетеді.  Будың 
қысымы  6,4  МПа.  Жылу  аккумуляторы  КЭС-тің  30  мин  ішіндегі 
жұмысын  қажет  етеді.  КЭС-тің  ПӘК-і  16%.  Алмерияда  (Испания) 
мұнаралық түрдегі екі КЭС салынған.
11.4-сурет. Мұнара тәріздес күн электр стансасы 
(оптикалық жүйесі сектор тэріздес жинақталган)
Олар СЕ8А-1 және СК
8
. Қуаты 1,2 МВт СЕ
8
А -1 КЭС-і. Секторлы 
пішіндегі айналар алқабы, эрқайсысы 38 м сайын 300 Маггіп Магіейа 
Аегозразе  (АҚШ)  гелиостаттарынан  түрады.  Айналардың қосынды 
ауданы  11,4 мың м2. Айнаның шағылу коэффициенті -  0,87.  Биіктігі 
60  м  мүнарада  қуысты  қазан-қабылдағыштың  кіретін  тесігінің
ауданы -   11
,6
 м, ол  520° қызады, ал жылу тасығыш  53% К Ж
)2
  40% 
Ыа Ж
)2
  және 7% Ыа N
0
^  түздар қоспасынан тұрады [23,25].
Нио  (Ж апония)  КЭС-інің  қуаты  1  МВт.  Айнадан  тұратын  сек- 
торлы  алқапта  ауданы  16  м
2
 тең  807  гелиостат  орнатылған.  Жалпы
145
і

айна  бетінің  ауданы  12,9  мың  м2.  Айнаның  шағылу  коэффиңиенті
-   0,88.  Мұнараның  биіктігі  60  м  болатын  қыздыру  температурасы 
250°С-қа  тең  қуысты  қабылдағыш  орнатылған.  Қазандықгағы 
будың  қысымы  4  МПа,  ал  бу  өндіру  мөлшері  9200  кғ/сағ.  Су 
буының  аккумуляторы  қанығу  сызығында  суды  өзіне  жинайды. 
5  жинағыштың  сыйымдылығы,  әрқайсысы  60  м3.  КЭС-тің  нетто
ПӘК-і  10,3.
Б) Модульді күн электр стансасы
Мұнаралық КЭС-мен  қатар дүниежүзінде модульдік жылу КЭС- 
лары  салынып жатыр.  Мүндай КЭС-да жүмыстық дене әдетте суды 
пайдаланады, 
стансаның 
шоғырландырғыш-конңентраторлары 
парабола  цилиндрлік,  параболойд жэне  Френель  линзасы  пішіндес 
иіндемелер болып келеді.
Жылу қабылдагыш қубыр
Бақылаушы жүйе  Концентратор
11.5-сурет. Парабола цилиндрлі модульді КЭС

Парабола цилиндрлі модульді  КЭС
Көбіне  мұндай  модульдік  жүйелер  Ренкин,  Брайтон  жэне 
Стирлинг  айналымдарымен-циклімен  жұмыс  істеді.  Мұнаралық 
КЭС  сияқты  модульді  КЭС-да  жылулық  аккумуляторлармен 
жабдықталады.
Бұл қондырғаларда цилиндрлік иіндемелі айналар қолданылады, 
олар қабылдағыш түтіктерде күн көзін сәулесін шоғырлайды, сұйық 
жылу  қабылдағышта  400°С  дейін  қызады  да,  бірнеше  қабылда- 
ғыштан  өтеді.  Электр  энергиясын  өндіру  үшін  қолданылатын  аса 
қызған бу өндіргіш-тзфбогенераторды  жұмысқа келтіретін.  Мұндай 
қондырғылар  бір  және  екі  осьті  күнді  автоматты  бағдарлайтын 
жүйесінен  тұрады.  Кейбір  жағдайларда  олардыц  жүйесі  тұрақты 
(стационарлы) болып келеді [25,29].
Ьи»  Іп(Іи
8
<:гіе
8
  Ш   (Израиль)  компаниясы  өте  қуатты  күрделі 
параболацилиндрлі-концентратор иіндемелі қондырғысынан,  күн 
сәулесінің  шоғырламасын  қабьшдайтын  вакуумды  қабылдағыш- 
бу  қазанынан  жэне  электр  өндіргіш-турбогенератордан  тұратын 
модульді  КЭС-нын  іске  қосты.  Бір  осьті  цилиндрлі  иіндеме 
шағылдырғыштың  жалпы  ұзындығы  5,2  м,  апертурасы  2,57  м  тең. 
Бет  косындысы  72  мың м
2
 болғанда жалпы  модуль  саны  560-қа тең
[25,33].
Параболоид пішіндес модульді КЭС
Бұл  гелиоқондырғыда  айналар  параболойд-иіндеме  түрінде 
орналасады (парабола тарелкасына ұқсас), ол күн энергиясын эрбір 
тарелканың  фокусында  орналасқан  қабылдағышқа  шоғырлайды. 
Кабылдағыш-қазанда  сұйықгы  1000°С  жэне  одан  да  жоғары 
температураға  дейін  қыздыруға  болады,  одан  алынған  жылу 
өнімінің  көмегі  арқылы  қабылдағыш-бетқазанмен  байланысқан, 
электр  өндіргіш  (турбогенератордан)  электр  энергиясын  өндіруге 
болады.  Қазіргі  кезде  Стирлинг жэне  Брайтон  қозғалтқыштарының 
бірлік модульдік  қуаты  7-ден 25  кВт-қа жететін бірнеше тэжірибелі 
жүйелер жұмыс істейді 
11
.
6
-сурет.
Бұл технологиялар көптеген жобаларда жүзеге асырылып жатыр. 
Оның  біреуі 
8
ТЕР  (Зоіаг  Тоіаі  Епег§у  Ргсуесі)  жобасы  америкалық 
Джорджия штатында жүзеге асырылуда. Ол әрқайсысының диаметрі 
7 м болатын  114 айнадан тұрады.
Қазіргі  кезде  қуаты  бірнеше  киловаттан  13,8  Мвт дейін  жететін 
АҚШ-та,  Францияда,  Италияда,  Жапонияда,  Австрияда  модульдік 
КЭС-лары  салынған.  АҚШ-та  қуаты  20  МВт дүниежүзіндегі  ең  ірі
147

11.6-сурет. Параболоид түріндегі модульді КЭС
11.7-сурет. Модульді иінді айналар жүйесімен жинақталған КЭС
модульдік  түрдегі  КЭС-тың  салынуы  аяқталып  жатыр.  Белсенді 
түрде  ірі  модульдік  КЭС  салу  бағытында  көптеген  жүмыстар 
жүргізілуде. 
г ’
Кырым күн электр стансасы — КЭС-5 (қуаты 5 МВт)
Кырым  күн  электр  стансасы  КЭС-5,  күн  радиациясынан  электр 
энергияны  өндіретін  тэжірибелік  электр  станса  ретінде  Қырымда 
Щелкино ауылының маңында салынған  11.
8
-сурет.
Станса Г.  М.  Кржижановский  атындағы  энергетикалық ғылыми- 
зерттеу  институтының  ғылыми-техникалық  жобасымен  салынды. 
1985  жылдан бастап станса комплексі жүмыс істей бастады.
КЭС-5  максималды электрлік қуаты 5МВт-қа тең.
148

бу крзаны
Гетіостат
Гетостат аймагы
Баспрру блогы
 
> 
- П Г і
— \ЭЕМ
 
$
Соптустік
Мұнара
Аккумулятор
Ү - 
Шыгыс
11.8-сурет. Мұнаралы Қырым күн электр стансасы -  5МВт
Стансаның негізп қүрылымы:
-  мұнара;
-  оргалық күн бу казаны;
-  оптикалық жүйе-гелиостат;
-  бу турбогенераторы;
-  жылу аккумуляторы;
-  электр өндіргіш (электогенератор);
-  автоматтандырылған ЭЕМ басқару жүйе.
а) КЭС-5-тің оптикапъщ жүйесі
КЭС-5-тің  оптикалық  жүйесі,  ішкі  жэне  сыртқы  радиустары, 
сәйкесінше  79  және  227  м-ге  тең  дөңгелек  гелиостат  алқабын 
күрайды.  Шеңберлі  алқапта  ауданы  40  мың  м
2
  1600  гелиостат 
орналасқан.  Көршілес  қагардағы  гелиостаттардың  орналасуы  шах- 
мат  түрінде.  Әрбір,  гелиостат  азимутты  және  зенитгі  бағытгағы 
адымды  қозғалтқыштар  аркылы  айналатын  бағанада  орналасқан, 
жақгау өлшемі 5x5 м-гетең, дэнекерлік конструкция болыптабылады.
149

Гелиостат жақтауында 45 жазық айна (фацеттері) орнатылған. Әрбір 
ғелиостаттың  алдында  бетонды  бағанада  оптикалық  бақылағыш- 
сезгі  орнатылған.  Гелиостат  алқабы  20  топқа  бөлінген,  эрбір  топта 
80 гелиостат орналасқан.
б) Гелиостат алқабын автоматикальщ басқару жүйесі
Күн  бу  генераторы нда  күн  радиациясы ны ң  қаж етті 
ш оғы рлану 
дэреж есін 
қамтамасыз 
ету 
үшін 
гелиостат 
қозғалысын  автоматты  түрде  басқарады.  Басқару  әдісіне 
байланысты алқап екіге бөлінеді.  Әрбір бөлік 800 гелиостаттың 
басқаруын  бақылап  отыру  қажет.  Автоматикалық  қүрылғысы 
арнайы 
математикалық  тезділікті 
қамтамасыз 
ету  үшін 
негізінен  келесі  функцияларды  орындайды:
— таңертең  гелиостатты  орнататын  кезде  шағьшған  күн  сәулесі 
оптикалық сезгінің қамту бүрышында орналасу керек;
—  гелиостаттарды  қабылдағышқа  қарай  тоғыстыру,  яғни  күн 
бугенераторлы  қабылдағыш  бетінен  шоғырланған  күн  сәулесінің
ағыньш орналастыру;
— минималды жел жүктемесін  қамтамасыз ету үшін гелиостатты
горизонталь орналастьфу.
КЭС-5  автоматты  қүрылғыны  барлық  режимдері  оператордың
бүйрығымен автоматты түрде жүмыс істейді.
Күн  бугенераторы
  —  биіктігі  70  м  мүнара  гелиостат 
алқабының  ортасында  орналасқан.  Күн  бугенераторында  28т/ 
сағ қаныққан буды өндіреді, қысымы 4М Па жэне температурасы 
250°С  тең.  Күн  бугенераторы  16  жақ  түрінде  жасалған.  Оның 
ішінде  ш еңбердің  диаметрі  7176  мм,  қыздырылатын  бөліктің 
биіктігі  7000  мм-ге  тең.  Бұл  өлшемдер  бойынша  күн  радиация 
агынының  тығыздығы  бугенераторға,  ал  есептеулер  бойынша, 
кем дегенде гелиостатқа келіп түсетін радиация ағынының 98%- 
ды  маусым  айының  түс  кезіндегі  135  кВт/м2,  ал  максималды 
225кВ т/м2 құрайды.  Сонымен  қатар  максималды  түсетін  ағын 
бугенераторының  сызығынан  элдеқайда  биік,  күнге  қарама- 
қарсы  жақта  орналасады.  Бу  генераторының  қыздыру  беті 
периметрінің ж ақтарында орналасқан вертикалды түтікті түгел 
дәнекерленген  тақтадан  құралады.  16  түтікті  тақтаны ң  ішінде 
екеуі  экономайзерлар,  ал  қалған  он  төрті  буландырғыш  болып
келеді  [ 1, 5,   11,  24].
150

11.2 Күн фотоэлектр стансасы
Қазіргі  заманғы  күн  фотоэлектрлік  стансаларында  күннің 
энергиясы  жартылай  өткізгішті  күн  элементгерінің  көмегімен 
тікелей  электрлікке  түрленеді 
(фотоэлектрлік  элементтер).
  Олар 
өз  кезегінде  фотоэлементтерді  бір-бірімен  модульдерге  жалғап,  ірі 
фотоэлектр станцияларын салуға болады.
Фотоэлектрлік элементтің жэне модульдің сипаттамасы 
Фотоэлектрлік эпементтер -
 жарықтық немесе күн энергиясын 
электр энергияға тікелей түрлендіретін қондырғы.
И^-қуат
Фотоэтент 
ІІ-кернеу, В 
ІІ-кернеу, В
11.7-сурет.  КФЭ вольтамперлік көрсеткіштері
Жартылай  өткізгіштен  жасалған,  фотоэлемент  күн  сәулесін 
тікелей  электр  энергиясына  түрлендіруі  күн  радиациясы  деңгейіне
байланысты өзгереді.
Фотоэлектрлік модульдер (ФМ)
ФМ 
жүйесі 
жүмыс 
істеу 
тәртібіне 
сэйкес 
ондағы 
фотоэлементтер 
белгі  тэсілде  жинастырылған  тізбектермен 
жалғастыралады  (тізбекті,  параллельді  қосьшыс).  Элементтері, 
жүйелікпен  қосылатын  жэне  шыңдалған  қорғаныс  шынысынан, 
текстолиттен 
немесе 
алюминийден 
жасалған 
тағандағы 
ламинация  арқылы  герметизацияланады.  Фотоэлемент  бүл  кезде 
герметизациялайтын  пленкалардың  қос  қабатының  арасында,
151

ауаның  саңылауынсыз  орналасады.  Бұған  вакуумды  ламинациялау 
технологиясын пайдалану арқылы қол жеткізіледі.
ФМ-діц  электрлік 
параметрлері
  стандартты  жағдайлардагы 
вольтамперлі  қисық  сызық  түріндегі  жеке  күн  элементі  ретінде  де 
көрінеді, яғнн күн радиациясында  1000 Вт/м2, температурада - 25°С 
жэне 45°(АМ1,5) ендіктегі күн спектріңде [1,5,33].
Қисық  сызықтың  кернеу  осімен  қиылысу  нүктесі  бос  жүріс 
кернеуі  — 
11
  деп  аталады,  токтар  осімен  қиылысу  нүктесі  -   қыска
X X
4 4
түиықталу  нүктесі  Іқг  деп  аталады.  Максималды  қуаттылыққа
сэикес келепн кернеу -  максималды қуаттылық кернеуі деп аталады 
(жүмыстық  кернеуі  -  Щ )|  ал  сэйкес  тоқ  -   максималды  қуаттылық 
тоғы деп аталады (жүмыстық тоғымен — I  ).
фотомодульдер
11.8-сурет. ФМ-дің электрлік сипаттамасы
Фотоэпектрпік  жүйе  арқылы 
энергиямен  жабдықтау 
жүйелері
1.  Автономды  фотоэлектрлік  жүйелер  (орталықтандырылған 
электр жабдықтау желісі жоқ жерлерде қолданылады);
2.  Қүрамалы  жүйелер  электр  энергиясын  өндіретін  әртүрлі 
жүйлерден  түрады:  фотоэлектрлік  станса,  жел  стансасы  немесе 
дизель  майы,  табиғи  газ  отындарын  пайдаланатын  электр 
қондырғылары;
3. Жалпы электр желісімен жалғанған электр стансалар жүйесі.
1  І-ток, А
Кернеу, В
152

I
11.9-сурет. 
Автономды фотоэлектрлік жүйелер (орталъщтандырылган
электржабдықтау желісі жоқ жерлерде қолданылады)
й
11.10-сурет. 
Құрамалы: күн жэне 
жел фотоэлектрлік жүйелер
Ж«Л
Штирпюр
Ксмшгн*
т^тынушылср
»
Аһххч-ятор
153
\

11.11-суреТ' Өндірістік фотоэлектрлік күн электрстансасы
154

113 Космостық күн электр станциясының (КЭС) жалпы сүлбасы
1968  жылы  космостық  зерттеулер  саласындағы  амернкандық 
маман  Питер  Е.  Глэйзер  (Реіег  Е.  Оіазег)  күн  батареяларының  ірі 
панельдерін  геостационарлы  орбитаға  орнатуды,  ал  олар  өндіретін 
энергияны  (5-10  ГВт  деңгей)  жер  бетіне  жоғары  жиілікгегі 
сэулеленудің 
фокусталған 
шоғырымен 
жіберіп, 
кейін 
оны 
техникалық  жиіліктің  түрақты  немесе  ауыспалы  тоғына  түрлен- 
діріп, тұтынушыларса таратуды үсынды.
Бүндай  сүлба  геостационарлы  орбитадағы  күн  сәулесінің 
қарқынды  ағынын  пайдалануға  (~  1,4  кВт/кв.м.)  жэне  алынған 
энергияны тэуліктің қай кезі болғанына жэне ауа райына қарамастан 
жер  қабатына  үздіксіз  жіберуге  мүмкіндік  береді.  Экваториалды 
жазықтыктың  23,5  град.  бұрышты  эклиптика  жазықтығына  табиғи 
еңістігінің 
арқасында 
геостационарлы 
орбитада 
орналасқан 
жерсерігі,  осы  жерсерігі  жердің  көлеңкесіне  түсетін  көктемгі  жэне 
күзгі  күн  мен  түннің  теңесу  күндеріне  жақьга  уақыттың  шағын 
кесіндісін  қоспағанда,  күн  радиациясының  ағынымен  үздіксіз
жарықтандьфьшып тұрады  [33,41,44].
Уақыттың  осы  аралығын  нақты  болжамдауға  болады,  ал 
қосындысында  олар  жылдың  жалпы  ұзақтығының 
1
%-ынан
аспайды.
КЭС
38 000 км
Жоғарғы толқындық 
еаулө
Жер  көлеңкесі
з
235
Геостационарлық орбита
л
о
к
X
З ’
(0
X
а
1 4 кВт/м
2
X
>
Ьб
11.12-сурет. Космостық күн электр станциясының (КЭС) жаппы сұлбасы
155

Космостық  күн  электростанциясы  былайша  аталатын  геоста- 
ционарлы  орбитаға  -   35  800  км  радиустағы  шеңберлі  траекторияға 
шығарьшады.  24  сағат  ішінде  жерді  айналып,  станция  планетамен 
синхронды  қозғалады  және  оның  үстіңгі  қабатының  белгілі  бір 
нүкгесінде  салбырап  іүрғандай  болады  (осындай  орбиталарға  қазіргі 
кезде трансляциялық байланыс жерсеріктерін жібереді).
Осындай орбитада түрған станция, уақыттың 99% астамында күн 
сәулесімен жарықтанады.  Станцияның  фотоэлектрлік  «канатының» 
эрбір  шаршы  метрі  күннен  шамамен  1,36  кВт  қуат  алады.  Өрісі 
бірнеше  ондаған  шаршы  километр  болатын  жэне  миллиондаған 
киловатт электр энергиясын өндіретін «қанаттарды» түрғызудың еш 
қиындығы жоқ.
Жоғары  толқынды  сәуле-шоғырының  (ЖТСШ)  элекгр  магнитгі 
тербелісінің  жиілігі  өнеркэсіпте,  ғылыми  зергтеулерде  жэне  медици- 
нада пайдалану үшін  бөлінген диапазондарға сэйкес келуі  керек.  Егер 
осы жиілік 2,45 ГТ ц тең етіп алынса, онда метеорологиялық жағдайлар
бұпттылықты жэне қарқынды жауын-шашынды қосқанда, энергияның
беріліс  ПӘК-ке  еш  әсерін  тигізбейді.  Жиілік  денгейі  5,8  ГТц  өте 
қызғылықты,  өйткені 
беретін  жэне  қабылдайтын  антенналардың 
көлемін  азайтуға  мүмкіндік  береді.  Алайда,  метеорологиялық 
жағдайлардьщ эсері бүл жерде қосымша зерттеуді қажет етеді.
ЖТСШ -  электроника дамуының қазіргі деңгейі геостационарлы 
орбитадан  жер бетіне ЖТСШ  шоғырымен энергияның  беріліс  ПӘК 
жеткілікті  түрдегі  жоғары  мәні  (шамамен  70-75%)  туралы  айтуға 
мүмкіндік береді.  Оның беріліс антеннасының диаметрі эдетте  1  км 
тең етіп алынған, ал жердегі ректеннаның көлемі жергілікті 35  град 
ендік үшін  10 км х  13  км.  Шығыс  қуатының деңгейі  5  ГВт болатын 
КЭС  беріліс  антеннасының  ортасындағы  сәулелену  қуатының 
тығыздығы 23 кВт/кв.м., қабылдайтынның ортасында -  230 Вт/кв.м.
Беріліс  антеннасына  КЭС  арналған  қатты  денелі  жэне  вакуумді 
ЖТСШ генераторлардың түрлі типтері зерттелді.
Ректенна  -   тиімділігі  жоғары  қабылдайтын-түрлендіргіш  жүйе, 
алайда  диодтардың  төменгі  вольттігі  мен  оларды  реттілікпен 
коммутациялау  қажеттілігі  таскын  тэрізді  тесіктердің  түзілуіне 
экеп  соғуы  мүмкін.  Энергияның  циклотронды  түрлендіргіші  көп
жағдаида осы мәселені жоюға мүмкіндік оереді.
Беріліс