2. Қазақстандағы жел энергиясының әлеуеті

Қазақстанның дәстүрлі жел энергиясы қондырғыларын пайдалану кезіндегі жел энергетикалық әлеуетін пайдаланудың техникалық мүмкіндігі 3 млрд. кВт/сағат деп бағалануда.

Жоңғар қақпасындағы жел энергетикалық ресурстары барынша маңызды болып табылады (17 000 кВт/сағат ш. м.), келешегі бар басқа аудандардан Ерейментау (Ақмола облысы), Форт-Шевченко (Каспий теңізінің жағалауы), Қордай (Жамбыл облысы) және басқаларын атап кетуге болады.

Статистикалық деректер бойынша, Қазақстандағы жаңғыртылатын ресурстар мен энергия көздерінің теоретикалық потенциалы жылына шамамен 1820 млрд. кВт/сағатты құрайды, бұл республиканың барлық отын-энергетикалық ресурстарын пайдалану көлемінен 25 есе асып түседі, ал экономикалық әлеует 110 млрд. кВт/сағат деп бағаланып отыр, бұл Қазақстан Республикасының энергоресурстарды жылдық ішкі тұтынудан 1,5 есе көп [29].

Және жел потенциалының бірқатар жерлердегі тығыздығы 1 ш. км. – 10МВт-ты құрайды. Солтүстік, Орталық, Батыс және Оңтүстік-Шығыс Қазақстанның аудандарының ресурстары жоғары, әсіресе Жоңғар қақпасы мен Шелек дәлізінде, сондай-ақ Астана, Форт-Шевченко және Арқалық, бұл жерлерде желдің орташа жылдық жылдамдығы сәйкесінше 7-9 м/с және 5-9 м/с құрайды [40].

Электр берілісінің қолданыстағы желісінің жақындығы, электр энергиясын тұтынудағы үлкен қажеттіліктері бар жел маусымының жақсы корреляциясы, осы потенциалды тиімді падалану үшін жағдайлармен қамтамасыз ететіні маңызды.

Қазақстан жел энергетикалық ресурстарға бай, мысалы, желдің жылдамдық арыны 15 м биіктікте орташа алғанда 27-36 м/с құрайды.

Желдің орташа жылдамдығы 8-10 м/с болатын үлкен жел потенциалы бар 10-нан астам аудан бар [18].

Республиканың жел әлеуеті бағасын энергияны тұтыну көлемімен салыстырып, электрді Қазақстанға қажетімен салыстырғанда 20 есеге артық беретінін көруге болады.

Кесте 2 - Қазақстан аумағындағы жел энергиясының ресурсы [19].

N	Аймақ	Қамтитын аумақ, мың км2	Әлеуметтік ресурстар, млрд кВт/сағат	КНД ЖЭК әлеуметтік есеппен, млрд. кВт/сағат
1	Шығыс Қазақстан	277,1	3000	30
2	Оңтүстік-Шығыс	223,2	3100	31
3	Оңтүстік Қазақстан	499,9	5600	56
4	Солтүстік Қазақстан	237	2700	27
5	Орталық Қазақстан	762,2	9100	91
6	Батыс Қазақстан	7292	8800	87
7	Барлығы	2718,1	32200	322

Жел электростансалардың бірнеше жобалары дайындықтың қандай да бір сатысында тұр. Жаhандық экологиялық қордың ақпаратына сәйкес, үстіміздегі жылы жел стансаларының бірлескен қуаттылығы 250МВт-қа жетті, ал олардың электр энергиясын шығаруы – жылына 750-900 млн кВт сағатқа жетті (Қазақстан Республикасының Электр энергиясы өндірісінің жылдық көлемінің 0.6%).

2030 Жылға қарай бұл көрсеткіштер сәйкесінше жылына 2000 мВт және 5 млрд. КВт сағатқа жетуі мүмкін (Қазақстан Республикасы электр энергиясы өндірісінің жылдық көлемінің 2,7%).

Жылу базаларынан және электрмен жабдықтаудың орталықтандырылған электрлік желілерінен біршама қашықтықта жатқан жерлердегі жел қондырғыларын пайдаланудың да әлеуеті жоғары, өйткені отынды жеткізу немесе электр берілісінің желілерін төсеу үлкен қаржылық шығынды қажет етеді.

Ірі жел электростансаларының (ЖЭС) құрылысы үшін қолданыстағы 93 алаңқайдан болашағы бар он бесі таңдап алынды. Солардың сегізінде Қазақстанның жел атласы жасалды. Ол әр алаңқайдың жел потенциалын анықтауға мүмкіндік береді. ҚР бірқатар жерлеріндегі жел потенциалының тығыздығы бір шаршы километрге 10МВт-ты құрайды. Қазақстанның «Қазэнергожобалау» ҒЗИ деректері бойынша, республика халқының жан басына шаққанда жел энергетикалық ресурстардың көлемі бойынша әлемде бірінші орын алады.

Жалпы алғанда, Қазақстан Республикасының табиғи-климаттық жағдайларын сараптау, аумақтың тек 1-2% желдің орташа жылдық жылдамдығы 5м/с астамын құрайтынын көрсетеді. Яғни, Қазақстанның көпшілік бөлігінде (аумақтың 90-95%) желдің жұмыстық жылдамдығы 12-15 м/с қажет болатын ЖЭҚ пайдалану тиімді емес [27].

Кесте 3 - ЖЭС салу құрылысына зерттелген аумақтар [8].

N	Аумақтың атауы	Жел жылдамдығы, м/с (80 метрден жоғары)	ЖЭС Қуаты, МВт
1	Жоңғар қақпасы	10,1	50-250
2	Шелек қақпасы	8,01	50-300
3	Қордай	6,06	20
4	Жүзімдік-Шаян	7,61	50-350
5	Астана	7,25	20
6	Ерейментау	8,09	50-500
7	Қарқаралы	5,91	10
8	Арқалық	7,52	10-50
9	Атырау	7,88	50-100
10	Форт-Шевченко	8,43	50

Еліміздің көпшілік бөлігі үшін (аумақтың 80-85%) жел жылдамдығының өнімді жұмысы 2,5-3,0 м/с болғанда, ал желдің жұмыстық жылдамдығы 7-9 м/с аспайтын ЖЭҚ пайдалану тиімді болмақ.

Қазақстанда қашықта орналасқан елді-мекендер көптеп саналатын жағдайда, солардың көпшілігінде электр берілісі желісінің жоқтығы, орталықтан жеткізушіге экономикалық тұрғыдан алыстағы шаруашылықтарды, қыстақтарды және теміржол разъездерін, жолы қиын жерлерде орналасқан елді-мекендерді, шағын фермаларды, шопандар тұрағын, кэмпингтерді және т.б. электр энергиясымен жабдықтау тиімді емес.

Бұл мәселені шешудің тиімді тәсілі нарыққа электр энергиясының конструкциясы желдің 45м/с және одан асатын жылдамдығына төтеп беретін жергілікті көздерін қолжетімді бағамен жеткізу болып табылады [8].

Жоңғар қақпасы – бұл шамамен алғанда ұзындығы 80 километр және ені 10-20 километрді қамтитын, 500 метр биіктікте орналасқан кішігірім үстірт. Жоңғар қақпасы 2 ойпаңды – Қазақстан бөлігіндегі Алакөл ойпаңы мен Қытай бөлігіндегі Эбинбур ойпаңын жалғастырады. Бұл тауаралық алқапты екі жақтан биіктігі 3000 метрді қамтитын тау жүйелері қоршайды.

Жоңғар қақпасында анағұрлым созылмалы (100 сағат) жылдамдығы 100 километр сағаттан жоғары дауылды желдер күзден бастап көктемнің аяғына дейін байқалады. Жаз айларында бірқалыпты (қоңыржай) желдің мерзімі орын алады. Жаз айларындағы желдің күші орташа қоңыр салқын болғанымен оның энергетикалық мүмкіндігі жоғары [1].

м/с

Сурет 3 - Жоңғар қақпасы аумағындағы 10 жыл ішіндегі жел жылдамдығының жылдық қайталану мөлшері, % [1].

Қазіргі уақытта жел энергиясының Қазақстандағы электр энергиясына тапшылығы бар аудандардың сұранысын қанағаттандыру деңгейі өте жоғары. Сонымен қатар жел энергиясы еліміздің барлық зоналарында басқа энергияның түрлеріне қарағанда энергетикалық тиімділігі жоғары әрі жаңғыртылатын басқа энергия түрлерімен салыстырғанда желдің орташа жылдық жылдамдығы бойынша арзан болып келеді. Сол себепті жел энергиясын дамыту кезінде туындайтын мәселелер мемлекеттік деңгейде көптеген қаулы мен заңдарда басты назарда тұр. Мысалы, 2009 жылдың 4 шілдесінде қабылданған Қазақстан Республикасының «Жаңғыртылатын энергия көздерін қолданысқа енгізу туралы» Заңында жел энергиясына ерекше тоқталған. Сонымен қатар жел энергиясын дамыту және қолданысқа енгізу мәселесі халықаралық ұйымдардың қолдауына да ие. Соның бір дәлелі «БҰҰДБ» (Біріккен Ұлттар Ұйымының Даму Бағдарламасы)-ның бастауымен ЖШС «Казсельэнергопроект Институты» 2005 жылдың 20 шілдесіндегі №0088-S/A келісім шарты бойынша құрылды. Бұл ЖШС-ның жұмысы – «2015 жылдың соңына дейін Жел Электр Станциларын салу үшін келешекте энергиялық тиімділік әкелетін аумақтарды іздестіру, бағалау» болып табылады [1].

Кесте 4 - Жоңғар қақпасы аумағындағы желдің орта айлық

көрсеткіштері [3].

Айлар	Желдің жалпы ұзақтығы, (сағат)	Бөліп алынған жел энергиясы, (кВт·сағат/м2)	Ортаайлық орташа жылдамдығы, (м/с)	Желдің абсолютты максимум жылдамдығы, (м/с)
Қаңтар	708	4160	20	51
Ақпан	526	2860	17	51
Наурыз	444	1820	14	60
Сәуір	398	650	11	42
Мамыр	278	240	9	28
Маусым	276	150	8	24
Шілде	276	80	7	16
Тамыз	296	130	8	16
Қыркүйек	300	200	9	24
Қазан	400	430	10	28
Қараша	476	1040	13	34
Желтоқсан	536	2680	16	36

Қазақстан аумағын желэнергетикалық ресурстармен аудандастыру. Қазақстан аймағын жел энергетикалық ресурстармен аудандастыруды 5 ауданға бөлуге болады, аудандастыру желдің келесі қуаттылық көрсеткіштері бойынша жүргізіледі: 1-аудан – Е_бірлік <кВт сағат/м², 2-аудан – 1000-нан 2000-ға дейін, 3-аудан – 2000-нан 3000-ға дейін, 4-аудан – 3000-нан 4000-ға дейін, 5-аудан – 4000 кВт сағат/м²-тан аса.

Бұл мәліметтер Қазақстан аумағын жел энергетикалық ресурстармен аудандастыруының картасын құрғанда негізге алынды [41].

Бірінші аймаққа – Солтүстікке Тянь-Шанда орналасқан Шу-Іле таулы аймағы кіреді. Олар өз алдында құламалы беткеймен шектелген шамалы көлбей беттерімен тегістелген қыраттарды құрайды, ол аймақтарға – Қордай, Отар, Шоқпар, Анархай, Новотройск жатады. Бұл аймақтардың энергиясы 1000-5000 кВт сағат/м²-қа тең.

Екінші аймақ – Орталық Қазақстандағы кең таулар аясындағы көптеген кішігірім жеке таулы массивтерді және шағын кіші жоталарды алып жатыр. Бұл массивтердің ең биіктерінің биіктігі – 1400-1450 метр.

Бұл аймаққа Қарқала, Қайнар, Ақтоғай, Жарма, Жаңа-Арқа, Қарауыл, Бесоба, Бектаута, Ағадыр, Қызылтау, Сарыжал елді-мекендері кіреді. Метеостанция мәліметтері бойынша анықталған энергия 1000-нан 5000 кВт сағат/м²-қа тең.

Үшінші аймаққа – Ұлытау таулары кіреді, сонымен қатар кең қыратты болып саналатын Орталық Қазақстанның кіші жотасының оңтүстік-батыс, батыс бөліктері, сонымен бірге Арқалық аудандары кіреді. Энергиясы 1000-нан 5000 кВт сағат/м² аралықта.

Төртінші аймақ – Солтүстік-батыс жақтағы аралығы 420 км болатын аймақ және солтүстік Тянь-Шань доғасының батыс буыны болып табылатын Қаратау жотасы төртінші аймаққа жатады (Жаңатас, Шаян, Түркістан) Бұғұн, Ванновка, Ақсұран, Созақ және Тасты метеостанция мәліметтері боынша анықталған энергия 1000-нан 5000 кВт сағат/м²-қа тең.

Бұл аймақта Ащысайдың жан-жағы таулармен көлеңкеленген аса үлкен емес таулы алқаптар бар. Оңтүстік және оңтүстік-батыс Қаратау жотасында туындайтын кішігірім желэнергетикалық ресурстары бар аудандар кездеседі.

Бұл жерлерде жота негізгі Алатау тауларымен қосылады және жоғары биіктікке ие. Метеостанция бұл аудандарда көлеңкеленгендіктен аса үлкен емес энергияны көрсетеді. Ашық беткейлерде және жоталы аймақтарда жел энергиясының күрт жоғарылауын күтуге болады.

Бесінші аймаққа – Оңтүстіктің сілемі болып табылатын Мұғаджар таулары, Жетіқара, Шалқар, Рудный, Тереңқұдық, Талдық, Комсомольск, Аққұдық елді-мекендерінің аймақтары жатады және энергиясы 1000-нан 4000 кВт сағат/м²-ты құрайды.

Қазақстан аумағын аудандастыруының схемасы осы аудандарды қамтиды. Орындалған аудандастыру Республика аймағында жел энергетикалық қондырғылардың қолдану болашағын айқындауға мүмкіндік береді.

Республиканың жел потенциалы бағасын энергияны тұтыну көлемімен салыстырып, электрді Қазақстанға қажеттімен салыстырғанда 20 есеге артық беретінін көруге болады [42].

Жел электростансалардың бірнеше жобалары дайындықтың 2015 жылға дейін жел стансаларының бірлескен қуаттылығы 250 МВт-қа жетті, ал олардың электр энергиясын шығаруы – жылына 750-900 миллион кВт сағатқа жетті.

2030 жылға қарай бұл көрсеткіштер сәйкесінше жылына 2000 МВт және 5 млрд. кВт/сағатқа жетуі мүмкін.

Желдің орташа жылдамдығы 8-10 м/с болатын үлкен жел әлеуеті бар 10-нан астам аудан бар [4].

3 «ЖАСЫЛ ЭНЕРГЕТИКАНЫҢ» ӨЗЕКТІ МӘСЕЛЕЛЕРІ МЕН БОЛАШАҚТАҒЫ ДАМУЫ

3.1 Жаңғыртылатын көздердегі энергетика дамуының экологиялық салдарлары

ХХІ ғасыр тоғысында адамзат экономикалық тұрғыдан алғанда, қалпына келмейтін энергия көздерінен (көмір, мұнай, газ және т.б.) энергия шығару өндірісіне ғана қатысты болмайтын күрделі мәселеге келіп тірелді.

Ол табиғаттағы динамикалық тепе-теңдікті бұзатын және соған назар аударуды қажет ететін экологиялық қиындықтармен байланысты.

Қазіргі таңда, энергияның қалпына келмейтін көздерін кеңінен пайдалану жағымсыз үрдістерге әкеп соғатыны айқын болды: жылулық, қоршаған ортаның химиялық және радиобелсенді ластануының артуы адамның табиғи ортасын бұзады [3].

Әрине, термоядролық реакторлардың көмегімен энергияны өндіруге үміт те бар. Бірақ қазіргі кезде бұл мүмкіндік тіпті демонстрациялық термоядролық реакторлардың жоқтығынан іс жүзінде жүзеге асуы мүмкін де емес. Сонымен қатар, термоядролық реакторлар радиобелсенді қалдықтардан толығымен тазарған жоқ. Ал осындай қалдықтарды өңдеу мен көму мәселесі толығымен шешілген жоқ.

Сондықтан адамзат электр энергиясын алудың жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын технологияларын қолдануға мәжбүр.

Біріккен Ұлттар Ұйымының (БҰҰ) Жоғары Ассамблеясының шешіміне байланысты жаңғыртылатын (дәстүрлі емес) энергия көздеріне (ЖЭК): күннің, желдің, геотермалды, теңіз суларының, мұхиттар мен биомаңыз энергилары және үлкен, кіші су ағындарының энергия көздері жатады.

Ядролық энергетиканың қарқынды дамуын белсенді жақтаушылар да ХХІ ғасырдың ортасына берген өздерінің болжамдарында, жаңғыртылатын қуат көздерінің көмегімен энергияның 18-20%-ы өндіріледі деген пікір айтады, ал басқа бағалар бойынша тіпті 40%-ға дейін [43].

Жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын қуат көздері өздерінің салыстырмалы түрдегі экологиялық тазалығымен тартымды.

Ғылыми-техникалық үдерістің осы кездегі деңгейінде энергия өндірудің болашағы тек органикалық отындарға ғана тәуелді емес, оның жаңғыртылатын энергия көздеріне негізделген энергетикалық қондырғылардың көмегі арқылы алуға болатын жолдары шешімін тауып отыр.

Көптеген зерттеулердің нәтижесі бойынша органикалық отындар 2020 жылға қарай әлемдік энергетика сұраныстарының тек ішінара ғана бөлігін қанағаттандыра алатындығы айқын.

Энергия қолданудың қалған бөлігі ғалымдар ЖЭК-тің есебінен қанағаттандырылады деп санайды.

ЖЭК бұлар қоршаған ортада табиғи түрде пайда болатын энергия ағындарына негізделген қорлар, ол адамның белгілі мақсатқа бағытталған әрекетінің салдары болып табылмайды, бұл оның айрықша ерекшелігі.

Жаңғыртылмайтын энергия көздері – адамның энергия өндіруге қолдана алатын органикалық материалдар мен заттардың табиғи қоры.

Оған ядролық отын, көмір, мұнай, газ, т.б. жатады. Жаңғыртылмайтын энергия ЖЭК-мен салыстырғанда табиғатта байланысқан күйде болады және адамның белгілі-бір мақсатқа бағытталған әрекеттерінің нәтижесінде туындайды.

Жаңғыртылатын қуат көздерінің басқалар сияқты нақты аумақ үшін белгілі-бір шектеулері болады. Жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын қуат көздерін қолдану мен пайдалану қажетті деңгейге жету үшін осы қуат көздері туралы өз түсінігімізде бетбұрыс жасауымыз керек.

Қоғамда осы қуат көздерімен жұмыс істейтін құрылғыларды ендірудің алғышартын жасау қажет және осындай құрылғыларды жасап қана қоймай оларды сауатты түрде пайдалануға бере алатын біліктілігі жоғары мамандарды да дайындауымыз керек.

Экономикалық фактордың да маңызы жоғары. Электр энергиясын алудың жаңғыртылатын және ресурсты сақтайтын көздері жылдан-жылға арзандай түсуде, ал дәстүрлілері олардың нысаналарының кәсіпорындардан және көліктен қашықтығына қарай, жыл өткен сайын қымбаттай түсуде [8].