name
Қазақстанда күн энергетикасы

Электр көлігі

Күн батареяларындағы автокөліктердің даму тарихы 1955 жылдан бастап General Motors корпорациясы күн батареялары бар автомобиль үлгісін ұсынғаннан кейін пайда болды. Модель шамамен 40 см болатын, ол өте баяу қозғалды және бұл жоба қоғамның қызығушылығын тудырмады.

1-сурет. GM-тан электрмобильдің алғашқы үлгісі

1982 жылы 27 жыл өткеннен кейін, алғашқы гелиомобильді Ханс Толструп әзірледі. Бұл автокөлік 20 км / с жылдамдықпен жүре алатын. Осындай жылдамдықпен Ханс Толструп Австралияны өз тумасымен кесіп өтті.

2-сурет. Ханс Толструп әзірлеген гелиомобиль

Бұл зерттеме автомобиль өнеркәсібінде күн энергиясын пайдалану идеясына серпін берді және жаңа дем берді. Австралияда сол сәттен бастап, The World Solar Challenge, 3000 км қашықтықты, күн автокөліктердің раллиі өткізіледі. Қазір күн автокөліктердің орташа жылдамдығы шамамен 90-100 км / сағ.

3-сурет. Sunswift IV – гелиомобиль рекордшы

Күн көлігін дамыту қазіргі таңда перспективалы аймақ болып табылады, бірақ бұл көліктің түрін айтарлықтай кеңейтуге бермейтін бірқатар кемшіліктер бар.

Көлікті күнмен электржабдықтаудың артықшылықтары мен кемшіліктері

Құрылымдық түрде көлік құралдарының күн панелдері өздерінің стационарлық нұсқаларынан ерекшеленбейді.  Шығарылған энергия қозғалтқыштың жұмысын қамтамасыз ету үшін және көліктің борттық жүйелерін электржабдықтау үшін қолданылады.

Өндіріс барысында энергияны одан әрі пайдалану мақсатында аккумуляторларда жинақтауға болады. Күн батареяларын пайдалану автомобильдер жүріс қорын ұлғайтуға және бір уақытта дәстүрлі қуат желісінен тартқыш аккумуляторларды зарядтаусыз жүруге мүмкіндік береді.

Күн панельдерін енгізу энергетикада өте перспективалы бағыт болып табылатынына қарамастан, бірқатар факторлар көліктерді осындай жүйелерді пайдаланудың жаһандық және жылдам өтуіне кедергі келтіреді. Осылайша, батареялардың тиімді жұмысын тек күнді ашық ауа райы ғана қамтамасыз етеді. Егер аспан бұлтты немесе автомобиль түнде және кешке жұмыс істесе, онда күн панельдерін пайдалану мүмкін емес.

Осылайша, көптеген заманауи көлікте күн батареяларын стандартты батареяларға қосымша ретінде, қосалқы энергия компоненті ретінде ғана пайдалануға болады.

Сонымен қатар, күн панельдерін енгізудің қаржылық жағын ескеру қажет. Энергияның генерациясы тегін болғанына қарамастан күн батареялары өздері өте қымбат. Олардың құрамдас бөліктерінің көпшілігі экологиялық қауіпті өнеркәсіптерде кремний қолдануымен жасалады, бұл көліктің күн батареяларына өтуін тежейтін басты факторлардың бірі.

Күн батареяларының кейбір кемшіліктері таза құрылымдық ерекшеліктерге байланысты. Панельдер қозғалатын көлік құралының сипаттамасына тән қатты тербелістерге және басқа жүктемелерге төтеп бере алмайды. Сондай-ақ, олардың салмағы үлкен болғандықтан, олар орнатылған машиналардың салмағын арттырады, бұл көлік қозғалысына теріс әсер етеді.

Қазіргі кезде, мысалы, күн күші бар автомобильдер классикалық бензин қозғалтқыштарымен бәсекеге түсе алмайды, өйткені панельдер әлдеқайда төмен ПӘК-ке ие - орташа 15%. Күн батареяларындағы қондырғылар бензиндік «бауырларын» панельдердің тиімділігі кем дегенде 50% деңгейге жеткенде, сол кезеңде ғана ауыстыра алады.

Дегенмен, көрсетілген проблемалар көлік саласындағы күн энергетикасын дамытуға елеулі кедергі жасамайды. Бұның дәлелі дүние жүзі бойынша күн батареялары бар көптеген автокөліктерді құру туралы тұрақты идеяларды жүзеге асыру болып табылады. Төменде автомобиль өнеркәсібінде күн энергиясын қолданудың кейбір мысалдары берілген.

Біріншісі - аталған күн гелиомобильдері. Сериялық автомобиль өнеркәсібінде күн панельдері гибридтерде қосалқы блоктар ретінде пайдаланылады - атап айтқанда, Toyota Prius жұқа үлдірлі Solatec LLC компоненттері орнатылған, олар батареяларды 10% -ға толтырады. Hanergy Holding Group қытайлық компаниясы сондай-ақ 31,6% тиімділігі бар галий негізіндегі жұқа үлдірлі панельдерді енгізеді. Осындай компоненттері бар автокөлік аккумуляторларын зарядтау 6 сағат ішінде жүзеге асырылады, бұл 80 шақырымға жетеді

4-сурет. ToyotaPriusPrime үлдірлі күн панельдерімен жабдықталған

Екінші - автобустар.

Жолаушыларды тасымалдаудың салыстырмалы ықшам құралдары – автокөліктерден- автобустардың айырмашылығы – автобустар, мөлшеріне және, сәйкесінше, орнатылған батареялардың үлкен алаңына байланысты, жүк көтеру және жүрісі бойынша көбірек мүмкііндіктерге ие. Кәдімгі автобустардың шатырларындағы күн батареяларын борттық жүйелерге қосымша энергиямен қамтамасыз ету үшін орнату қазірдің өзінде әдеттегідей болғанымен, мұнда біз түбегейлі ерекшеленетін техника - толығымен отынсыз, туралы айтып отырмыз.

Болашақтың автобус мысалы - 2007 жылдан бері Аделаида қаласындағы тегін жолаушылар тасымалымен айналысатын австралиялық Tindo. Автобусқа қырық адамға дейін орналаса алады, және саяхат шарттары өте қолайлы - автомобиль климаттық бақылаумен және Wi-Fi нүктелерімен жабдықталған. Сарапшылардың пікірінше, автобустың жұмысы атмосфераға жылына 70 тонна көмірқышқыл газын шығаруға жол бермейді.

5-сурет. Күн энергиясындағы автобус Tindo (Австралия)

Ұқсас жоба - Solar Shuttle автобусы Уинстон-Сейлем (АҚШ, Солтүстік Каролина) қалашығында іске қосылды. Сонымен қатар, бірқатар швейцариялық қалаларда туристік автобустар - Swiss Road Trains, тек күн энергиясымен жұмыс істеп жүріп жатыр.

6-сурет. Автобус Solar Shuttle

3. Күн велосипедтері

Күн энергиясымен көлікті дамыту бойынша алғашқы әрекеттер велосипедпен жасалынғаны көп таралмаған факт. Шын мәнінде, мұндай велосипедтер гибридтік жүйелер болып табылады, олар күнмен зарядталған аккумулятордың есебінен қозғалады.

Ерте зерттемелер, аспалы шатыры мен тіркемелеріне қуат панельдері орнатылған, үш дөңгелекті велосипедтердің құрылысын қарастырған. Сонымен қатар, тұрақ кезінде аккумуляторларды зарядтау үшін жиналмалы күн батареялары бар велосипедтер құрылды, мысалы, Lune моделі, тұрақ кезінде панельдер жарты ай түрінде ашылады.

Күн велосипедін жасау технологиясындағы айтарлықтай серпіліс E-V Sunny Bicycle концепциясы 2006 жылы Канадада дөңгелектердің дискілеріне кірістірілген панельдермен ұсынылған кезде көрсетілді. Машина сағатына 30 шақырым жылдамдыққа қабілетті. Өткен жылы ұқсас құрылымды Solar Application Lab компаниясы Нидерландыда ұсынған.

7-сурет. E-VSunny Bicycle

4. Пойыздар

Күн энергетикасы теміржол саласына маңызды көмек болып отыр. Бұл сегменттегі жұмыс екі бағытта жүзеге асырылады: батареяларды тікелей вагондарға орнату және электрлендірілген магистральдарды іске қосу үшін электр энергиясын өндіру жолымен пойыздарды электржабдықтау.

Бірінші санатқа қозғалысы күн батареяларымен толығымен жүргізілетін Венгрияның Вили жобасы кіреді. Құрылым сағатына 25 шақырым жылдамдықта Киралейрт-Кисмарос бағыты бойынша жүреді және ең алдымен экскурсиялық және туристік қызмет үшін арналған.

8-сурет. Vili – күн батареяларындағы туристтік пойыз

Үндістанда Калка мен Шимла қалалары арасындағы «Гималай ханшайымы» пойызы күн күшімен жүреді. Энергетикалық блоктардың құрылымы екі күн бойы тұрақты желіге қосылмай-ақ жүруге мүмкіндік береді. Көмекші қуат жабдығы ретінде - жарықтандыру жүйелерін пайдалану үшін, ауаны кондиционерлеу үшін - күн панельдері Жапония мен Италияда пойыздарында кеңінен орнатылады.

9-сурет. "Гималай ханшайымы" – Үндістан күн пойызы

Екінші санатқа пойыздарға электр қуатын беру үшін теміржол электр жүйелеріне күн энергиясының қосылуын қамтитын жобалар кіреді. Атап айтқанда, Париж мен Амстердам арасындағы ұзындығы 3,4 шақырым болатын жол бөлігі күн панельдерімен жабдықталған.

Ұлыбританияда күн энергиясының көмегімен магистральдарды электрмен қамтамасыз ету жобасы іске асырылуда. Британдық теміржол операторы - Network Rail - электр энергиясының құны жылына жарты миллиард фунт стерлингке жететіндіктен, составтарды пайдалану үшін балама энергиямен жабдықтауға мүдделі.

10-сурет. Күн панельдерімен жабылған Блэкфрайарщ көпірі

Күннің энергиясы тек жер үсті көліктерінде ғана емес, сонымен қатар су көлігі үшін де қолданылады. Осылайша Sun-21 жобасы аясында энтузиастардың командасы аталмыш көлікпен 29 күн бойы Атлантиканы кесіп өтіп Гиннестің рекордтар кітабына еңгізілді.

11-сурет. Sun 21 күн катамараны

Күн энергиясымен алғашқы дүниежүзілік саяхат 2012 жылы Turanor Planet solar швейцарлық кемесімен жүзеге асырылды. Өту кезеңі екі жылға созылды. Күн батареялары бұл кемені шамамен 500 шаршы метр аумақта жабады. 30 метрлік кеме 14 узелге дейін жылдамдықты арттыра алады. Қазір Turanor Planet solar Гольфстрим аймағында жұмыс істейді, оның командасы климаттық зерттеулермен айналысады.

12-сурет. Turanor Planet solar

Ерекше жоба Solar Sailor компаниясының Sun Sails - екі жаңартылатын көздерден - күн мен желден энергияны тікелей алатын кеме. Ұлыбританиядағы және Германия Федеративтік Республикасындағы су қоймаларында бойлай жүретін күн «өзен трамвайлары» танымал болып келеді. Бұл бастаманы Solar Lab компаниясы ұсынды, ол Solar Shuttle желісінің «трамвайларын» жасады.

13-сурет. Solar Shuttle - өзен жолаушылар кемесі, Германия

Еуропалық әріптестердің тәжірибесі араб елдерімен де алынып жатыр. Дубайда (БАӘ) 6 сағаттық автономия кезеңі және сағатына 7,5 шақырым жылдамдықпен жүретін күн панелдерін қолданатын серуенге арналған ағаш қайық іске қосылды.

Сондай-ақ, күннің энергиясы авиацияда қолданылады

Американдық мамандар дайындаған Mac Cready Solar Challenger ұшағы 1981 жылы әуеге көтеріліп, сағатына 48 шақырым жылдамдықпен 258 шақырым жүрді. Алғашқылардың бірегейлігі оның қуат блогы күн энергиясы көмегімен жұмыс істейтіндігі болды.

14-сурет. Mac Cready Solar Challenger ұшағы

Швейцария әзірлеушілері жұмыстарын ұшу құрылғыларын күн энергиясына ауыстыруға арнады. 2010 жылы олардың инженерлік ойларының өнімі - Solar Impulse ұшағы ауаға шығарылып, 1,5-тен 8,5 шақырымға дейін биіктігін ауыстырып, әуеде 26 сағаттан тұрды.

Бұл модель жаңашыл SolarImpulse 2 әуе кемесінің жаңартылған нұсқасын әзірлеудің бастамасы болды, оның көмегімен швейцариялықтар тек күн энергиясымен дүниежүзілік саяхаттың мүмкіндігін көрсетуді қалады. Жоспар іске асты – ұшу Абу-Дабиде 2015 жылдың наурыз айында басталды және 2016 жылдың шілде айында аяқталды, алайда әлемнің түрлі қалаларында уақытша қонды. Атлантиканы кесіп өту үшін әуе құрылғысына 70 сағат қажет екенін жазған.

15-сурет. Solar Impulse 2

Solar Impulse 2-де Швейцариялықтардың жаңа көлік және энергетикалық саланы дамытудағы жұмысы 2016 жылдың желтоқсанында да аяқталмады, Solar Stratos компаниясы жаңа ұшақты ұсынды. Құрылғы 25 километр биіктікке көтеріліп, бір күннің ішінде әуе кеңістігінде тұрақты түрде жүре алады. Solar Stratos күн самолетінің алғашқы ұшуы 2018 жылы болатыны жарияланды.

16-сурет. Solar Stratos