ҚАЗАҚ ЕЛІНІҢ ӨНЕРТАПҚЫШТАРЫ ҚАЛЫПТЫ ҚОЛДАНЫСТАҒЫ ЖЕЛҚОНДЫРҒЫЛАРЫНАН 2-3 ЕСЕ ҚУАТТЫ ЖАҢА ЖЕЛҚАЛАҚТЫ ОЙЛАП ШЫҒАРДЫ
Жел қондырғылардың жел ағысының кинетикалық күшін электр энергиясына айналдырудағы басты тетігі – желқалақтың конструкциялық құрылысына нақты тәуелді.
Осы кезде қолданылып жүрген жел қондырғыларының бір кемшілігі, қондырғының негізгі білігін желқалақтың тікелей тіркесті айналдыруымен байланысты болып отыр. Ол желқондырғысының күшін арттыру үшін, желқалақтың ұзындығын үнемі ұзартуды қажет етеді. Ал қазір ротордың конструкциялық құрылымын жетілдіру, өзінің техникалық шегіне жетті (желқалақтың ұзындығы 60 метр, салмағы 7 тонна болды). Сонда арғы мүмкіндік қалай шешіледі?
Қазақ елінің өнертапқыштары Шайкенов Б., Шайкенов Е.Б. желқалақтың жаңа түрін ойлап шығарды. Жаңа желқалақ екі бөліктен құралған: түпкі тізе бунақты қысқа бөліктен және ұзын қанат тәріздес желқалақтан тұрады. Қысқа бөлік екі үзіктен құралған. Оның түпкі өс үзігі қондырғының ұршықбасына бекіген, ал екінші бөлікше оған қиғаш 30-600 бұрышпен жалғасқан. Желқалақтың ұзын қанаты екінші бөлікшеге вал арқылы орнатылады.
Желқалақтың жаңа конструкциялы құрылымының – біржаққа орналасқан екі білекті, екі тұғырлы рычаг системасы болуына байланысты, желдің кинематикасын ұтымды тұтып, пайдалы коэфициентінің артуына жағдай жасайды. Желқалақтың жаңа түрі, қалыпты пайдаланылып жүрген түзу желқалақпен қатар өндірісте шығарылған жел қондырғыларына орнатылып, сынақтан өкізілгенде, жаңа желқалақтың 0.5-3.5 есе жылдам айналатыны және сол мөлшерде электр қуатын беретініні анықталды.
Бұл жел энергетикасына жаңа мүмкіндіктер туғызады. Жаңа конструкцияны пайдаланғанда өте қуатты генераторларды қолдануға, желқалақтың ұзындығын қысқартуға, гондола мен тіреуіш тұғырдың салмағын азайтуға, алынатын энергияның өзіндік құнын, жұмсалған материалдық ресурстар мен тұрғызу құнын төмендетуге жағдай көбейеді.
ЖЕЛҚАЛАҚТЫҢ ТІЗЕ БУЫНДЫ ЖАҢА ҮЛГІСІ – ЖЕЛ ЭНЕРГИЯСЫН ӨНДІРУДІҢ АЛҒЫ БОЛАШАҒЫ!
Желқалақтың жаңа түрінің үлгісі, Шардың солтүстік жағындағы «Лучшая практика» павильонында қойылған. Сонда танысуға болады.
Желқалақ негізі – шығыр. Қазіргі кезде жел доңғалағының конструкциясы өз техникалық мүмкіндік шегіне жетті (желқалақтың ұзындығы 80-112 метр, салмағы 7 тонна).
Қолданыстағы роторлардың түзу желқалақтары генератордың негізгі білігін тікелей айналдырады. Осы кезде желдің кинетикалық энергиясы F желқалақтың жұмыр ұршықбасқа бекітілген бір тірегі арқылы негізгі білікпен генераторға беріледі (сурет 1).
Біз шығарған ротор желқалақтарының формасы хоккей таяғына ұқсас. Жаңа «Қайқы желқалақ» конструкциясы екі бөліктен: тізе иінді қысқа бөліктен (сурет 4.2; 4.3) және оған қиғаш бұрышпен орнатылған ұзын желқалақтан тұрады (4.11)
Жаңа желқалақтың қолданыстағы түзу желқалақтан артықшылығы немен өлшенеді?
«Қайқы желқалақ» конструкциясында шығырдың жаңа құрылымы қолданылған, осы себепті жел ағыны жоғарғы тиімде пайдаланылады. Тізе иінді желқалақта негізгі күш F1 өлшемі, енді жел қалақтың қысқа бөлігінде өзек білігінің F2 қосылуына байланысты ұлғаяды. Жаңа желқалаққа өзек білігінің жалғануы, қосымша күштің (F = F1 + F2) негізін құрайды. Қосымша күш өзек білігінің (сур. 4.2) ұзындығына тікелей тәуелді, әйтсе де ол 0,20-5 м аспауы қажет.
Жаңа желқалақтың қолданыстағы техникалық жетістіктері:
- жел энергиясын пайдалану коэффициенті, генератордың күші артады, сонымен қатар желқалақтың ұзындығын қысқарту арқылы, гондоланың және тұғырдың салмағын шағындауға байланысты, жел қондырғыларына қолданылатын материалдардың құны төмендейді.
- жел электр станцияларының өндіретін электр энергиясының өзіндік құны төмендейді, жылу және атом электр станцияларынан шығатын, табиғатты ластайтын қалдықтар азаяды, жаңа желқалақты генераторлардың электр өндірудегі тиімділігіне байланысты, басқа энергия өндіруші салаларымен теңдесіп, жел энергетикасының қолданысы артады.
Патенттер.Конструторлық ізденістердің нәтижесінде Қазақстанның 6 патенті, Еуропа патент ұйымының 2 патенті және оның негізінде Еуропа 8 елінің: Германия, Дания, Ұлыбритания, Нидерланд, Франциия, Испания, Турция, Россияның және Жапония, Оңтүстік Корея, Қытай, АҚШ елдерінің ұлттық патенттері алынды.
Сынақтан өткізу. Біз «Қайқы желқалақ» роторын Алматы облысының Қапшағай және Еңбекшіқазақ ауданы полигондарында 2017-2020 жж, қолданыстағы түзу желқалақты ротормен салыстырмалы сынақ жасадық. Роторларды сынау кезінде Германияда шығарылған AeroCraft 750 шағын генераторлары қолданылды. Ал желқалақтардың динамикалық айналу, ток өндіру, аккумоляторларды зарядтау, ток шығынын тексеруге ACLR реттегіші және компьютерде Excel бағдарламасы пайдаланылды.
Жел жылдамдығы 5-6 м/сек. кезінде «Қайқы желқалақ» роторының айналымы мен ток өндіруі 15-17%, 8-9 м/сек кезінде 25-30%, ал жел жылдамдығы 11-13 м/сек болғанда, көрсеткіштер түзу желқалақ роторынан 50-70%-ға артатыны анықталды.
Көрмеде көрсету.Жаңа «Қайқы желқалақ» роторының макеті, өте үздік жоба ретінде ЭКСПО – 2017 «Үлгілі практика» павильонында көрсетілді. Ол 2018 жылдан бастап, «Жер-Алем» павильонының 5-қабатында, Желэнергетика бөлімінде көрмеде тұр.
Авторлары
Б.Шайкенов Е.Б.Шайкенов