Балама энергия: Күн сәулесін қалай жинап, сақтауға болады?

Қазіргідей технологиясы дамыған заманда энергия өндірудің әдіс-тәсілдері сан алуан. Кез келген өндіріс орнында өнім сақтайтын қойма болады. Бірақ, әзірге энергетика саласының негізгі өнімі, яғни электр энергиясын сақтау мүмкіндігі жоқ. Алдағы уақытта ауқымды электр стансалары өнеркәсіптік энергияны сақтау және әртүрлі электр жинақтаушы нысандар өндіруге назар аударуы тиіс. Өйткені, жаңартылатын энергия көздерінің қарқынды дамуы бұл міндетті күн тәртібіндегі басты мәселеге айналдырды.

Жел мен күн энергиясын өндіру – "үзіліссіз" жүзеге асырылатын процесс. Көптеген елдерде энергияны тұтыну көлемі жыл мезгілдеріне сәйкес ауытқып отырады. Соған байланысты энергияны маусымдық сақтау технологияларын меңгеру өте маңызды. әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің жас ғалымдары "Күн жылу энергиясын көпқабатты ғимараттар мен тұрғын үй қалашықтарын жылумен және ыстық сумен қамтамасыз ету мақсатында маусымдық жинақтау технологиясын" жүзеге асырды. Механика кафедрасының қауымдастырылған профессор міндетін атқарушы, PhD және инженерия докторы Мәдина Тұңғатарова баламалы энергетика саласына қажетті технологияның қыр-сырын баяндап берді.

"Жаз айларында күн энергиясы тым көп бөлінеді, бірақ оның нағыз қажет болатын кезі – қыс мерзімі. Сол секілді күндіз күн энергиясын көп алуға болса, түнгі уақытта адамдар энергияны көп тұтынады. Күн энергиясын сақтау технологиясы екі компоненттен тұрады: жылы сумен қамтамасыз етуге арналған қысқа мерзімді сақтау аккумуляторы және ұзақ мерзімді сақтауға арналған жерасты жылу аккумуляторы", – дейді жоба жетекшісі Мәдина Тұңғатарова.

Докторанттар мен магистранттар Болгарияның София атындағы техникалық университетінде тағылымдамадан өту барысында бастапқы жұмыстарды жүзеге асырады. Сонымен бірге "Ньютон – Әл-Фараби" гранты негізінде Бақытжан Ахметов Ұлыбританияда жүріп жобаға өз үлесін қосқан. Мәдина Тұңғатарова күн энергиясын сақтаудың инновациялық үлгісі еліміздегі шалғай орналасқан елді мекендерге көп пайдасын тигізеді деген пікірде:

"Ол жерге тіпті газ немесе көмір жеткізудің өзі қымбатқа түседі. Бұл технология кішігірім аудандар мен коттедждік қалашықтарға арналған. Алматы қаласында жылыту маусымы басталған соң, аулада серуендеу мүмкін емес. Өйткені, жылу электр стансалары қарқынды жұмыс істейді. Сондықтан ауа қатты ластанып кетеді. Бізді әлемде осы проблеманы шешуге бағытталған қандай технология түрлері бар екені толғандырды. Мысалы, Канада елінде осы жобаға ұқсас технология барын білдік. Канада географиялық тұрғыда Нұр-Сұлтанға ұқсас. Қазіргі таңда осы технология ол жақта толық жүзеге асырылып, жұмыс істеуде. Мәселен, Канададағы бір тұрғын үй коттедждік қалашығын алар болсақ, оның 97 пайызы аталмыш технологияның көмегімен жылумен қамтамасыз етіліп отыр. Бұл небәрі үш жылдың ішінде қол жеткізген нәтиже. Демек, бұл – толық жүзеге асыруға болатын технология".

Ғалымның айтуынша, коммерцияландыру бойынша біршама мәселелер туындаған. Өйткені, күн коллекторлары мен сорғы құралдары секілді қажетті компоненттердің көпшілігі шет мемлекеттерден әкелінеді. Сол себепті күн энергиясын сақтау технологиясының өзіндік құны қымбатқа түсуі мүмкін. Дегенмен адам денсаулығына, экологияға қосатын үлесін ескерер болсақ, өтеу мерзімі жеті жыл екеніне қарамастан, бұл перспективалық жобаға айналмақ. Өйткені, өзге өңірлермен салыстырғанда Алматы қаласында тыныс алу аурулары жиі кездесетіні белгілі.

"Нәтижелі инновациялық жобаларды ынталандыру" бағдарламасы проектіні коммерцияландыруға бағытталған. Сондықтан маркетингтік сараптама жүргізген кезде жобаның қуаттылығы ескерілуі қажет. Өйткені бұл дайын құрылғыны апарып орната салатындай қарапайым дүние емес. Әрбір нысанның энергия тұтыну көлеміне қарай есеп жүргізу қажет. Соған сәйкес, қажетті күн коллекторларының саны, жылу аккумуляторларының және қысқа мерзімді сақтау аккумуляторының қуатын таңдаймыз. Біз талдау жасаған кезде нысанның қуатына байланысты жобаның өтелу мерзімі 10 жылдан 15 жылға дейінгі мерзімді құрады. Жобаны жүзеге асыру барысында ҚазҰУ-дың Агро-био орталығында осы технологияны құрған болатынбыз. Бұл орталық Алматы облысына қарасты Байсерке ауылында орналасқан. Ол жерде университетіміздегі биология факультетінің студенттері тәжірибелер жасайды. Сондықтан коммерцияландыру мақсатында Алматы облысына қарасты Көксай ауылындағы мешітте осы технологияны орнатқан едік. Бұл объект күн энергиясын маусымдық жинақтаудың арқасында жылы сумен қамтамасыз етілді", – дейді Мәдина Тұңғатарова.

Бұған дейін ол жерде ағынды электр су жылытқышы болған. Әр апта жұма намазын оқуға көп адам жиналған кезде бұл құрылғы істен шығып қалатын. ҚазҰУ ғалымдарының инновациялық жобасы ол жерде соңғы бір жылда үздіксіз жұмыс істеп келеді. Сондай-ақ технологияға қатысты көптеген жағымды пікірлер келіп түскен.

"Күн энергиясын сақтау мақсатында қысқа мерзімді аккумуляторларда фазалық өзгеретін материалды, яғни әртүрлі парафин түрлерін қолданамыз. Парафин, негізінен, қатты фазада жүреді. Парафинге еру температурасынан жоғары жылу бергенде қатты күйден сұйық күйге ауысу процесі басталады. Парафин қатты фазадан сұйық фазаға өту процесі үшін көп энергия жұмсалады. Сол энергияны латенттік энергия деп айтаймыз. Демек, нәтижесінде жоспарланған мөлшерден де көп энергия алуға және сақтауға мүмкіндік береді. Инновациялық жоба деп атауымыздың басты себебі де сонда", – дейді ғалым.

Сонымен бірге "Ньютон – Әл-Фараби" гранты негізінде Бақытжан Ахметов әртүрлі парафин түрлеріне алюминий оксидінің нанобөлшектерін қосып тәжірибе жасаған. Бұл да аккумулятордың өнімділігін арттыруға мүмкіндік берді. Демек, жобаның негізгі инновациялық жаңалығы күн энергиясын сақтау технологиясының тиімділігін арттыру деуге негіз бар.

Мамандардың айтуынша, инновациялық технологияға Шымкент қаласындағы бетон зауыты қызығушылық танытқан. Бірақ ол өте ауқымды қуат көзін қажет ететін нысан болғандықтан, жобаны жүзеге асыру үшін қажетті қаражат көлемі де ауқымды болады. Негізінде, бұл технологияны мектептер мен жылыжайларда, мешіт немесе сол секілді мекемелерде қолданған өте тиімді.

"Отандық нарықта көмір өндірісі бар болғандықтан, салыстырмалы түрде газ бен көмірдің бағасы арзанға шығады. Сол себепті көмір мен газға негізделген жылыту жүйесін жасауға қажетті бастапқы капитал аз болады. Сонымен бірге халықтың төлем қабілеттілігінің төмен болуы күн энергиясын сақтауға негізделген инновациялық технологияның дамуына ықпал етпейді. Дегенмен әрбір азаматтың әлеуметтік жауапкершілігі артқан сайын, экологиялық жобалар халықтан қолдау табады деген сенімдеміз", – дейді Мәдина Тұңғатарова.

Мамандардың айтуынша, қазіргі таңда "Даму" кәсіпкерлікті қолдау қорының альтернативті энергетикаға бағытталған арнаулы бағдарламалары бар. Бірақ бір ескеретін жайт, мемлекет жобаны толық қаржыландырмайды, негізгі капитал тапсырыс берушінің өзіне жүктеледі. Болашақта қоршаған ортаны қорғау мақсатында жергілікті басқару органдары немесе үкімет тарапынан азаматтарға пайызсыз немесе төмен пайыздық несиелер ұсынса экологиялық проблемалардың шешіміне бір қадам болса да, жақындай түсер едік. Жоба жетекшісі, инженерия докторы Мәдина Тұңғатарова өз ойын қорытындылай келе, былай деді:

"Бұл жоба жас ғылыми қызметкерлердің басын біріктірген жоба болатын. Сол мамандардың құжат рәсімдеу, есеп жүргізу, зерттеу арқылы жұмысқа толыққанды атсалысуы осы жобаның әлеуметтік әсерін көрсетті. Нәтижесінде Зарина Тұртаева "Абай-Верн" бағдарламасы арқылы докторантураны Францияда оқып жатыр. Ал Бақытжан Ахметов Сингапурдың Наньян техникалық университетінде білімін жалғастыруда. Сондықтан бұл жоба тәжірибемізді жан-жақты шыңдауға себепкер болды. Болашақта альтернативті энергетика саласындағы осы секілді және басқа да жаңа технологиялар елімізде қарқынды дамиды деген ойдамын".