5.Энергетиканың адам өміріндегі алатын орыны.

Энергетика — экономиканың жұлын-жүйкесі, бұл — ешкім дау айтпайтын аксиома. Осы саланың қалыпты дамуы үшін елімізде «Қазақстан Республикасында электр энергетикасын дамыту жөніндегі 2010-2014 жылдарға арналған» арнайы бағдарлама да бар. Жалпы, елдің әлеуметтік ахуалының жақсаруы, экономикасының дамуы тікелей энергетикалық әлеуетімізге тәуелді екені күмән тудырмайтын ақиқат. Енді «Тәуелсіздігімізді алған 20 жылда бұл салада қандай жетістіктерге жетіп, қай салаға басымдық беріп, назар аударуға тиіспіз?» деген сұрақтар төңірегінде ой жұптап көрсек деймін. Бармақты бүгіп, әдейілеп атап өтер болсақ, біздің елдің бірыңғай электр энергетикалық жүйесі үш шартты аумаққа бөлінген, олар: 1. Солтүстік аумақ. Оған Ақмола, Ақтөбе, Қостанай, Павлодар, Солтүстік Қазақстан, Шығыс Қазақстан, Қарағанды облыстары кіреді. 2. Оңтүстік аумақ: Алматы, Жамбыл, Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан облыстары; 3. Батыс аумақ: Атырау, Батыс Қазақстан, Маңғыстау облыстары. Біз 1990 жылы 104,7 млрд. кВт. сағат электр қуатын пайдаланған екенбіз. Ал 1999 жылы бұл көрсеткіш 50 млрд. кВт сағатқа дейін төмен түсіп кетті. Себебі, ол кездері Кеңестер Одағы ыдырап, бүкіл өндіріс тоқтап, тіпті күнделікті тіршілікте де электр энергиясының тапшылығы айқын аңғарыла бастаған болатын. Дегенмен, 2000 жылдардан бастап бұл салада аз да болса өрлеу байқалды. Жыл сайын электр энергиясын тұтыну қарқыны артып, электр қуатын өндіру ырғақты жүйеге түсті. Бізде энергетиканың мұнай, көмір, су, жел, күн, атом деген түрлерінің барлығының энергия көздері бар. Ел Үкіметі бекіткен 2015 жылға дейінгі іс-шаралар жоспарына сәйкес, электр энергиясын өндіруді, дамытуды жүзеге асыру үшін, еліміздің Оңтүстігі мен Солтүстігінде қуат өндіретін электр стансаларын салуға 12,9 миллиард АҚШ доллары көлемінде қаржы салу көзделген. Еліміздің оңтүстік облыстарының тау өзендерінде гидроэнергия ресурстарының 65 пайызы шоғырланған. Зерттеулерге қарағанда, Республиканың жалпы су әлеуеті жылына 170 млрд. кВт сағатты құрайтын көрінеді. ГЭС-терде электр қуатын өндіру құны арзанға түседі және басқа энергия көздерімен салыстырғанда, қоршаған ортаға келтіретін зияны өте аз. Сондықтан да соңғы жылдары ГЭС құрылысы саласына ерекше назар аударылып отыр. Соның айқын дәлелі — Мойнақ ГЭС-і. Тәуелсіздіктің 20 жылдығына тарту ретінде іске қосылады деп отырған бұл ГЭС-тің оңтүстік өңірді, әсіресе еліміздегі ең ірі мегаполис — Алматы шаһарын электрмен толықтай қамтамасыз етуде қомақты үлес қосады деген үміт бар. Әлбетте, жел энергетика саласын дамытудың да маңызы зор. Сараптамалық бағалау бойынша еліміздің жел энергетикалық әлеуеті жылына 929 млрд. кВт сағатты құрайды екен. 2015 жылға қарай Қазақстанда 5 жел энергиясы орталығын ашу көзделген. Осы бағытта БҰҰ Даму бағдарламасының «Қазақстан: жел энергиясы нарығын дамыту бастамасы» атты жобасы бар

6.Жылу және электрэнергетикасына түсінік берініз. Жылу энергетикасы — жылудың энергияның басқа түрлеріне (мех., электрлік, гидравликалық, т.б.) түрленуін зерттейтін жылу техникасының саласы. Жылуды электр энергиясына түрлендіру жылу электр стансасында жүзеге асырылады. Ол үшін бұларда отын жанғанда немесе ядр. отын ыдырағанда бөлінетін энергия, сондай-ақ, Жер қойнауының қызуы мен Күн радиациясы энергиясы пайдаланылады. Жылу энергиясынан мех. жұмыс алу үшін қолданылатын негізгі энергет. агрегат – жылу қозғалтқышы. Жылу энергетикасы — жылудың энергияның басқа түрлеріне (мех., электрлік, гидравликалық, т.б.) түрленуін зерттейтін жылу техникасының саласы. Жылуды электр энергиясына түрлендіру жылу электр стансасында жүзеге асырылады. Ол үшін бұларда отын жанғанда немесе ядр. отын ыдырағанда бөлінетін энергия, сондай-ақ, Жер қойнауының қызуы мен Күн радиациясы энергиясы пайдаланылады. Жылу энергиясынан мех. жұмыс алу үшін қолданылатын негізгі энергет. агрегат – жылу қозғалтқышы.Электр энергетикасы — энергетиканың басты құрастырушысы, оның басты міндеті — электр энергиясының тұтынушыларын электрлік энергиямен жабдықтау үшін электр энергиясын тиімді жолмен өндіру, тарату және үлестіру.Бұл сала кез келген елдің әлеуметтік және эконономикалық дамуының маңызды бөлігі, себебі электр энергиясының энергияның басқа тасымалдаушыларынан көрі бірқатар ерекшеліктері бар: үлкен қашықтыққа таратудың, тұтынушылар арасында үлестірудің және энергияның басқа түрлеріне (механикалық, жылулық, химиялық, жарықтық және басқа да…) түрлендірудің салыстырмалы жеңілдігі.Электрлік энергияның мағызды өзгешілігі — оны бір уақытта өндіріп, сол уақытта тұтынуға болаты.Электр энергетикасы — энергетиканың басты құрастырушысы, оның басты міндеті — электр энергиясының тұтынушыларын электрлік энергиямен жабдықтау үшін электр энергиясын тиімді жолмен өндіру, тарату және үлестіру.Бұл сала кез келген елдің әлеуметтік және эконономикалық дамуының маңызды бөлігі, себебі электр энергиясының энергияның басқа тасымалдаушыларынан көрі бірқатар ерекшеліктері бар: үлкен қашықтыққа таратудың, тұтынушылар арасында үлестірудің және энергияның басқа түрлеріне (механикалық, жылулық, химиялық, жарықтық және басқа да…) түрлендірудің салыстырмалы жеңілдігі.Электрлік энергияның мағызды өзгешілігі — оны бір уақытта өндіріп, сол уақытта тұтынуға болаты.Электр энергиясының негізгі өндірушілері

I. Жылу электрлік стансасы (ЖЭС):

Конденсациялық электрлік стансасы (КЭС);

Жылумен жабдықтау электрлік стансасы (ЖЖЭС);

Атомдық электрлік стансасы (АЭС).

II. Су электрлік стансасы (СЭС): су жинаушы электрлік стансасы (СЖЭС).

Электр тарату желілері (ЭТЖ) арқылы бір-бірімен және тұтынушылармен біріктірілген электрлік стансалар электрлік жүйелерді құрайды.

7-8. Жылуэнергетикалық ресурстар және оларды өндіру.Жылу энергетикасындағы заманауи технологиялар және олардың күнделікті өмірдегі қолданысы.

Атом электр стансасы (АЭС), ядролық электр станциясы — атом ядросының энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғы. АЭС ядроның нейтрондармен әсерлесуінен туатын энергия көмегімен жұмыс істейді. Ядролық реакторда жылу шығарғыш элемент — цилиндр немесе пластинка түріндегі ядролық отын, нейтрондарды баяулатқыш және бөлінген жылуды тасушы (су, газ, сұйық металдар) заттар орналасады. Реакторда бөлінген жылу жылуалмастыру қондырғысына беріледі. Соңғы екі қондырғы АЭС-ның ішкі тұйық контурын құрайды. Жылуалмастырғыш арқылы жылу сыртқы контурға бу түрінде беріледі. Бу турбинаны қозғап, электр генераторын жұмысқа келтіреді. Осы заманғы АЭС-ларындағы турбиналар аса қыздырылған бумен жұмыс істейді. Ядролық отын ретінде уран (233U, 235U, 238U), плутоний (239Pu ), торий (232Th) изотоптары пайдаланылады. Бұлардың жылу шығарғыштық қабілеті өзара бірдей, ал кәдімгі отыннан (көмір, мұнай, газ) бірнеше млн. есе артық. Мыс., 1 кг уран 2.1010 ккал энергия береді. Бөліну реакциясының үздіксіз жүріп отыруына қажет ядролық отынның ең аз мөлшері кризистік масса деп аталады. Реактордың типіне, конструкциясы мен отынның түріне қарай кризистік масса 1 кг-нан бірнеше тоннаға дейін жетеді. Дүние жүзіндегі ең алғашқы АЭС 1954 ж. Обнинск (КСРО) қ-нда салынды. Оның қуаты 5Мвт болды. Кейін Колдерохоллда (Англия) қуаты 60 Мвт, Шиппингпортта (Америка) АЭС-тары жұмыс істей бастады. Америкада тұтынуға қажетті барлық электр энергиясының 23е-ін, Францияда 75--ін, Жапонияда 48--ін АЭС береді. Кейбір елдерде жедел нейтронмен жұмыс істейтін тиімді реакторлар іске қосылған. Оның ең алғашқыларының бірі Қазақстанда салынған. Ол Ақтау қаласын тұщы сумен, электр энергиясымен қамтамасыз етеді (қ. Энергия комбинаты). 20 ғ-дың ақырында дүние жүзіндегі АЭС-тердің жалпы қуаты 500 000 Мвт жетті. Ядро энергиясынан электр тогын тікелей (турбинасыз, электргенераторсыз) алу жолдары да зерттелуде. Әсіресе, термоядролық энергияны игеру ісіне халықар. қауымдастықтар ат салысуда. Ондай АЭС-тер адам баласының тұтынуына қажет энергия мәселесін түпкілікті шешетін болады.Конденсационная электростанция (КЭС) — тепловая электростанция, производящая только электрическую энергию, своим названием этот тип электростанций обязан особенностям принципа работы. Исторически получила наименование «ГРЭС» — государственная районная электростанция. С течением времени термин «ГРЭС» потерял свой первоначальный смысл («районная») и в современном понимании означает, как правило, конденсационную электростанцию (КЭС) большой мощности (тысячи МВт), работающую в объединённой энергосистеме наряду с другими крупными электростанциями. Иногда встречается термин «гидрорециркуляционная электростанция», что соответствует аббревиатуре.

В котёл с помощью питательного насоса подводится питательная вода под большимдавлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идёт процесс горения —химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, передающейся питательной воде, которая нагревается дотемпературы кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения, примерно до 540 °C с давлением 13–24 МПа и по одному или несколькимтрубопроводам подаётся в паровую турбину.

Паровая турбина, электрогенератор и возбудитель составляют в целом турбоагрегат. В паровой турбине пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), и потенциальная энергия сжатого и нагретого до высокой температуры пара превращается вкинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит в движение электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора вэлектрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя.

Конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокогоразрежения, благодаря которому и происходит расширение пара в турбине. Он создаёт вакуум на выходе из турбины, поэтому пар, поступив в турбину с высоким давлением, движется к конденсатору и расширяется, что обеспечивает превращение его потенциальной энергии вмеханическую работу

Благодаря этой особенности технологического процесса конденсационные электростанции и получили своё название.Основные системы

КЭС является сложным энергетическим комплексом, состоящим из зданий, сооружений, энергетического и иного оборудования, трубопроводов, арматуры, контрольно-измерительных приборов и автоматики. Основными системами КЭС являются:

• котельная установка;

• паротурбинная установка;

• топливное хозяйство;

• система золо- и шлакоудаления, очистки дымовых газов;

• электрическая часть;

• техническое водоснабжение (для отвода избыточного тепла);

• система химической очистки и подготовки воды.

ЖЫЛУ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯСЫ (ЖЭС) – органикалық отынды жағу кезінде бөлініп шығатын жылу энергиясын түрлендіру нәтижесінде электр энергиясын өндіретін электр станциясы. ЖЭС пайдаланатын отын түріне қарай – қатты, сұйық, газ тәрізді және аралас типті отынмен жұмыс істейтін ст-ларға, жылу қозғалтқыштарының түріне қарай – бу турбиналы, газ турбиналы (ГТЭС) және іштен жану қозғалтқышты (дизельді) ст-ларға, өндірілетін энергия түріне қарай – конденсациялық электр ст-лары (КЭС немесе МАЭС – Мемл. ауданаралық электр ст-лары) және жылу электр ст-лары (жылу электр орталықтары – ЖЭО), қуат беру графигі бойынша – базалық (жыл бойы біркелкі жүктемемен жұмыс істейтін) және пиктік (күрт өзгермелі жүктеме графигімен жұмыс істейтін) ст-лар болып бөлінеді. Кейде ЖЭС-терге шартты түрде атом электр ст-ларын, күн электр ст-ларын, геотермиялық электр ст-ларын да жатқызуға болады. ЖЭС-тердің электрлік жабдықтарына синхронды генераторлар, генератор кернеуінің таратқыш құрылғылары, жоғарылатқыш, бақылау, өлшеу және басқару аспаптары мен қосалқы жабдықтары, т.б. жатады. Орган. отын (көмір, мұнай, газ) қорларының мол болуына байланысты Қазақстанда салынған электр ст-лардың басым көпшілігі (барлық электр ст-лар қуатының 87,6%-ін өндіреді) жылу электр ст-лары болып табылады. Қазақстанның ЖЭС-терінің жиынтық қуаты 1999 ж. шамамен 16000 МВт-қа, оның ішінде КЭС-терде 8630 МВт-қа (ғ1 Екібастұз МАЭС-і – 4000 МВт, Ақсу МАЭС-і – 2400 МВт, Жамбыл МАЭС-і – 1230 МВт, ғ2 Жамбыл МАЭС-і – 1000 МВт, Маңғыстау энергокомбинатының ғ1, 2 ЖЭС-тері – әрқайсысының қуаты 630 МВт-тан, ЖЭО-лардың қуаты 5694 МВт-қа, ГТЭС-тердің қуаты 192 МВт-қа (Теңіз ГТЭС-і – 144 МВт, Жаңажол ГТЭС-і – 48 МВт) жетті.

Су электр станциясы - электр генераторын айналдыратын гидравликалық турбинамен су ағынының механикалық энергиясын электр энергиясына түрлендіретін электр станциясы. Қазақстандағы ең алғашқы СЭС 1902 жылы Зырян кенішін энергиямен қамтамасыз ету мақсатында Тұрғысын өзенінде салынды. Оның қуаты 1 мың кВт болды. 1927 жылы Жоғары Хариузовск СЭС-і (қуаты 3,2 мың кВт), 1934 жылыҮлбі СЭС-і (қуаты 27,6 мың кВт) салынды. Үлкен Алматы өзенінде 10 каскадтан тұратын СЭС (жалпы қуаты 47 мың кВт) 1959 жылы салынып бітті. Соңғы жылдары кешенді мақсатта пайдаланылатын бірнеше ірі су-энергетикалық тораптар іске қосылды: Ертіс өзенінде Өскемен СЭС-і (куаты 331,2 мың кВт) және Бұқтырма СЭС-і (қуаты 675 мың кВт), Іле өзенінде Қапшағай СЭС-і (қуаты 434 мың кВт) және т.б. Елімізде су-энергетика құрылыс объектілерінен басқа 200-ден астам шағын және орташа СЭС салынған. Қазақстандағы ірі СЭС-тердің барлығы энергия жүйесі құрамындағы жылу станцияларымен үйлестіріле пайдаланылады. Бұл жағдайда олардың жоғары дәрежедегі кешенді үнемділігі, пайдаланудағы сенімділігі артады. Сондықтан СЭС салу өзеннің ағын суын су көлігі, ирригация және сумен қамтамасыз ету және т.б. мақсаттарда кешенді пайдалануға мүмкіндік береді.Су турбиналарында ағын су энергиясы турбина білігінің айналмалы механикалық энергиясына түрленеді. Судың динамикалық қысымы пайдаланылатын турбина — активті турбина деп, ал реактивті әсерде судың статикалық қысымы пайдалалылатын турбина — реактивті турбина деп.а. Ожаулы активті турбинада су қысымының потенциалдық энергиясы ағын Су жүретін су жолының қимасын тарылту үшін орнатылған бағыттағышта толығынан су қозғалысының кинетикалық энергиясына ауысады. Турбинаның жұмыс доңғалағы шеңбер бойына ожау пішінді қалақшалар бекітілген диск түрінде жасалған. Ағын су турбина доқғалағының қалақшаларына әсер етуінен, судың қозғалыс энергиясы турбина доңғалағының айналу энергиясына түрленеді. Бағыттағыштың ішінде оның қима ауданын, яғни ағын су көлемін реттеп отыратын реттегіш білік орнатылған.Реактивті су турбинасының жұмыс доңғалағының қалақшаларында судың, кинетикалық энергиясы да, потенциалдық энергиясы да турбинаның механикалық энергиясына түрленеді. Реактивті турбинаның жұмыс доңғалағы активті, турбинамен салыстырғанда толығымен судың ішінде тұрады, бұл су ағыны жұмыс денесінің барлық қалақшаларына бір мезгілде әсер етеде деген сөз. Реактивті-турбинаның жұмыс доңғалағының бірнеше түрлері жасалған: радиалды-білікті, пропеллер пішінді, айналмалы қалақты және екі қалақты. Турбина қуаты бірнеше киловаттан 500 МВт-қа дейін, ал оның айналу жылдамдығы 16213-тен 1500 мин- 1-ге дейін өзгереді. Әрбір энергия жүйесі сенімді әрі тиімді жұмыс жасау үшін оның құрамында жылу және атом электр станцияларымен бірге су электр станциясы да болуы керек. Себебі, су электр станциясы аса жылдам (1 мин шамасында) жұмысқа қосылатын, тез энергия өндіре алатын және өз-жұмысын тез доғара алатын станция болыпта болады, ал жылу электр станцияларын жұмысқа қосу үшін 3—6 сағ уақыт қажет. Осы себепті ЖЭС-ларды бір тәулік ішінде тоқтатып, одан кейін іске қосу өте тиімсіз. Су электр станциясының техника-экономикалық көрсеткіші ЖЭС-мен салыстырғанда жоғары: СуЭС-да өндірілген энергияның өзіндік құны ЖЭС-мен салыстырғанда 5—6 есе арзан; СуЭС өз мұқтаждығына ЖЭС-на қарағанда әлдеқайда аз энергия жұмсалады; СуЭС пайдалы әсер коэффициенті ЖЭС-на қарағанда әлдеқайда жоғары. Қуатты СуЭС салу үшін су қоймасы, бөгет, су жолдары Сияқты көлемді құрылыс жұмыстарын жасау қажет. Мұндай құрылыстар салу қуатты техника көмекке келген соңғы онжылдықтарда ғана мүмкін болып отыр. Тіпті осындай, техниканы пайдаланғанның өзінде, қуатты СуЭС-ның құрылысы көптеген жылдарға созылады. Үлкен су қоймаларының салынуы жергілікті ауа райына, жер жағдайына және өсімдік әлеміне әсер етеді. Көптеген жер алқабы су астында қалады. Міне, осындай жағдайларға байланысты, су энергиясы «таза» энергия көзі болып есептелінгенімен, әрбір СуЭС-ын саларда оның қоршаған ортаға тигізер кері әсері мұқият зерттеледі. Тәуелсіз Мемлекеттер СуЭС-ның тұңғышы —Волхов СуЭС-ы. Оның салыну жоспарының дүниеге келуі және құрылысының басталуы көрнекті орыс инженері, профессор Г.О.Графито есімімен тікелей байланысты. Г.О.Графито 1902—1903 жылдары Волхов су электр станциясын салудың алғашқы жоспарын, ал 1910—1912 жылдары егжей-тегжейлі ойластырылған екінші жоспарын жасағанымен, оны салу туралы шешім тек 1918 жылы ғана қабылданды. Волхов құрылысының басталуы Тәуелсіз Мемлекеттерде өз қоштаушысын тапты. ТаШкенттің, жанында 1923 жылы Боз-Сүйек, Арменияда Ереван СуЭС-ларының құрылыстары басталды.