Қазіргі уақытта екі «Күн» технологиясы кеңінен қолданылады. Олар – энергия өндіруге арналған фотоэлектрлік панельдер және суды жылытуға арналған күн коллекторлары. Бұл құрылғылардың қоршаған ортаға жағымды да, жағымсыз да әсері бар. Бірақ соңғысы аз жарнамаланады.
Күн энергия стансаларының сатушылары мен өндірушілері күн панельдері қоршаған ортаны ластамай және зиянды заттарды шығармай энергия шығаратынын атайды. Алайда фотоэлектрлік ұяшықтарды өндіру ерекшеліктері жарнамаланбай отырғаны өкінішті.
1 м2 күн батареяларын шығару үшін шамамен 600 кВт/сағ энергия қажет. Ал жылына 1 м2 ауданы бар модуль 200 кВт/сағ өндіреді. Яғни 1 кВт-қа күн электр стансасын өндіру үшін 3900 кВт/сағ қажет. Ол тек 3 жылдан кейін ғана өз жұмысын өтейді. Мысалы, Қытайда өндірген күн электр стансалары жылу электр стансаларына қосылған қондырғыларда өндіріледі. Яғни, оларды өндіру кезінде олар атмосфераға қосымша шығарындылар шығарады.
Энергетикалық мәселелерден бөлек, экологиялық мәселелер бар. Атап айтқанда, кремний өндірісінде (фотоэлектрлік жасушалардың негізі) адамдарға және қоршаған ортаға қауіпті зиянды химиялық заттар түзіледі. Улы химикаттар сонымен қатар Үндістан мен Қытайда кең таралған күн электр стансалары үшін қорғасын-қышқыл батареяларын өндіру процесіне де тән.
Жоғарыда аталған мәселелердің барлығы техникалық сипатта орын алады және олар көбінесе өндіруші мемлекетке байланысты. Егер улы химикаттарды қайта өңдеу мен кәдеге жаратудың толық циклі қамтамасыз етілсе, экожүйеге әсері бірнеше есе азаяды және оны бірнеше гектар жер мен миллиондаған тонна тұщы суды уландыратын жылу электр стансаларымен және атом электр стансаларымен салыстыруға болмайды. Сонымен қатар өндіріс технологиясының өзі жетілдірілуде – бірдей жұқа қабатты модульдер өндіріс кезінде қатты күйдегі аналогтарға қарағанда 10 есе аз кремнийді қажет етеді.
Бүгінде күн энергиясының және оның энергия өндірісіндегі әсерін негізгі 3 теріс факторы бар екендігі белгілі. Алдымен күн электр стансалары жұмыс істейтін жерлерде орташа температура аймаққа қарағанда 5 градусқа төмен болса, онда өсімдіктер мен ішінара фаунаға әсер етуі әбден мүмкін. Сондай-ақ күн электр стансаларында 1 кВт энергияны өндіру үшін көп жер керек, бұлар көбінесе флора мен фауна өмір сүретін жерлер екенін ұмытпағанымыз жөн. Тіршілік ету ортасын өзгерту мүмкіндігі болмаса, онда кейбір түрлерге әсер етуі мүмкін. Яғни күн электр стансалары құстарды шағылысқан сәулелермен өлтіреді. Бұл Калифорнияда күн электр стансалары 320 мың айналармен іске қосылған кезде байқалған болатын.
Коллекторлардың күн электр стансаларынан айырмашылығы, мұнда егжей-тегжейлі зерттеулер жоқ. Бұның қоршаған ортаға аз әсер ететіндіктен қауіпсіз технология екендігін айтуға болады. Сондықтан коллекторлар өндірісте сирек кездесетін металдар мен фотоэлектрлік жасушалар өндірісі үшін қауіпті химиялық заттар қажет. Күн коллекторлары негізінен ғимараттардың төбелері мен ғимараттарда орнатылады, сондықтан құнарлы жерлерді алмайды деген ой айтуда. Түтік коллекторларын жою фотоэлектрлік модульдерге қарағанда қарапайым – олардан жасалған әйнек пен металл қайта оңай өңделеді. Күн электр стансалардың айырмашылығы, коллекторлар үлкен аумаққа шоғырланбайды және жергілікті жүйеде де экожүйеге кері әсер ете алмайды.
Әлемде электр өндірісі үшін табиғи қазбалар қоры азаюда. Баламалы энергия көздерін іздеуде адамзат өзінің күнге деген қызығушылығын арттыра бастағаны бәрімізге белгілі. Күн сайын жер көптеген 173 000 тераватт күн энергиясын алады. Бұл ғаламшардың халқы тұтынатын барлық электр энергиясынан 10 000 есе көп болып саналады. Бірақ оны өзгерту үшін арнайы жабдық қажет болып табылады.
Күн энергиясын пайдалану кемшіліктері бар екенін мойындауымыз керек. Ғаламшардың бетінде күн энергиясының біркелкі бөлінбейді. Кейбір аймақтарға басқа елді мекендерге қарағанда күн сәулесі көбірек түсетіні тағы бар. Бұлтты күндер мен түнде күн энергиясы қолжетімсіз. Күн энергия көздері астында үлкен алаңдарды пайдалану қажеттілігі туындайды. Сондай-ақ фотоэлементтерде улы заттардың болуы мүмкін. Күн фотоэлементтерінің орналастырудың құны жоғары болып келеді. Күн панельдері мен айналардың бетіне түсетін ластанудан тазарту жолы тағы бар. Күн элементтерін қыздыру кезінде олардың жұмыс жасау тиімділігі айтарлықтай төмендейтінін ескергеніміз де жөн. Өйткені күн панельдерін кәдеге жарату күрделі.
Орын алған кемшіліктерге қарамастан, күн энергетикасы ең жылдам өсетін баламалы энергетика саласы болып саналады. Ол бүгінгі таңда қолданылатын энергияның 1 пайызын ғана құрайды. Бірақ халықаралық энергетикалық агенттіктің бағалауы бойынша, күн энергиясы 2050 жылға қарай жаһандық энергияның 20-25 пайызын қамтамасыз ете алады.
Күн панельдерін өндіру энергия сыйымдылықты процесс болып табылады. Қазіргі уақытта күн панельдерін жасау үшін пайдаланылатын энергияның көп бөлігі қазбалы шикізатты өңдеумен байланысты. Сондықтан осы экологиялық пайдалы өнімдердің өндірісі ластануға және жаһандық жылынуға ықпал етуі мүмкін.
Күн панельдерін өндіру үшін көптеген қауіпті химиялық заттарды пайдалану қажет болып отыр. Мышьяк, хром және сынап сияқты химиялық заттар өндірістік процестің жанама өнімдері болып табылады. Бұл химиялық заттар, егер оларды дұрыс пайдаға асырмайтын болса, онда қоршаған ортаға елеулі залал келтіруі мүмкін. Улы газдар мен сұйықтықтарды ұстау және тазарту технологияларын сақтаған кезде өндіріске зиян келмейді. Бірақ, дамушы елдерде мұндай жабдықтар кәсіпорындарда орындалмайды. Өйткені бұл қоршаған ортаның ластануына әкеп соғады.
Күн панельдері өндірісінде пайдаланылатын энергия жалғыз энергетикалық шығын болып саналмайды. Сондай-ақ оларды тасымалдау үшін әсіресе, панельдер әлемнің басқа бөлігінен импортталатын болса, онда пайдаланылатын энергияны ескеруіміз керек. Күн батареяларын кәдеге жарату – бұл үлкен мәселе болып табылады. Оларды дайындау үшін пайдаланылатын материалдардың көпшілігін өңдеу қиын, ал рециркуляция процесінің өзі энергияның көп мөлшерін талап етеді.
Күн батареяларын қолданудың экологиялық зиянсыздығына қарамастан, оларды өндіру және кәдеге жарату қоршаған ортаға және адамдардың денсаулығына зиян келтіруі мүмкін. Күн панелінің құрамында қорғасын, мыс, галлий және кадмий, синтетикалық материалдар бар. Олардың негізі алюминийден жасалынады. Мұның бәрі сауатты кәдеге жаратуды талап етеді. Сондай-ақ үлкен алаңдарда орналасқан күн батареялары табиғи температуралық режимді бұза отырып, климатқа әсер етуі де мүмкін.
Бүгінде елімізде күн электр стансаларының саны жылдан жылға өсуде. Егер технологиялар ғаламшар мен адамдарға аз зиян келтіру жағына қарай дамымаса, адамзатты тағы бір қолдан жасалған экологиялық проблема күтіп тұр. Қазақстанда және Орталық Азиядағы ең ірі болып саналатын алғашқы күн электр стансасы «Бурное Солар» Жуалы ауданында орналасқан. Қазіргі уақытта 150 миллион киловатт-сағат жылына электроэнергияны өндіреді. Бұл көрсеткіш оның қуаттылығын екі есеге артқаннан кейін ғана қол жеткізуге мүмкіндік берді. Күн электр стансасының екінші құрылысына 185 мың панельді орналастырған.
Жалпы 377 мың күн батареялары жұмыс жасайды, олардың қуаттылығы 100 мегаватты құрайды. Аталған станса 70 мың тұрғын үйді энергия қуатымен қамтамасыз ете алады. Күн ашық күндері электростанса бір күнде 330 мың киловатт-сағат энергия өндіре алады. Мұнда жұмыс толықтай автоматтандырылған және мамандардың тұрақты түрде бақылауында.
Күн электр стансаларын орналастыру күн радиациясы жоғары және аз бұлтты аудандарда ең тиімді болып келеді. Олардың ПӘК 20 пайызға, ал қуаты 100 МВт-қа жетуі мүмкін. Күн энергиясын фотоэлектрлік түрлендірудің тиімділігін жоғарылату үшін бастапқы материал ретінде галлий арсенидін қолданады. Олардың кремнийға қарағанда жоғары температурада фотоэлектрлік шығыны едәуір төмен болып келеді. Галлий арсенид негізінде екі, үш каскадты элементтер құрылған әрі олардың жұмысы 1000 және оданда жоғары концентрация дәрежесінде тиімділігімен ерекшеленген. Қазіргі уақытта күн элементтерінің 0,5 см ПӘК 40 пайыз зертханалық үлгілері жасалынған. Күн сәулелерін фотоэлектрді түрлендірудің саласында мамандардың жобалауы бойынша көп каскадты галлий арсенидпен жұмыс жасайтын к=1000 концентратының болашағы бар.
Күн сәулесінің фотоэффектілік құбылысын талдау барысында оның қоршаған ортада қаншалықты маңызды фактор екендігіне көз жеткізе білдік. Өйткені фотоэффектілік процесс негізінде орын алатын жағдайлар ерте бастан қолға алынып зерделенген. Дегенмен фотоэффектілік процесті пайдаланудың да өзіндік ерекшеліктері бар. Қазіргі уақытта күн энергетикасын толық деңгейде өз шеңберінде қолдана алмай отырмыз. Өйткені қоршаған ортада орын алатын антропогендік факторлар себебін тигізбей қоймайды.
Қазіргі кезде қалалық жағдайда антропогендік факторлардың соншалықты әсері табиғи көріністі жасанды көріністермен алмастырып отыр. Бұл дегеніміз Жер-Анамыз күннен келетін энергияны толық алмайды. Жерге маңызды бес фактор бар, соның ішінде жылу энергиясын алу арқылы топырақ қажет қуат көзін алады. Толық бес фактор орын алмағандықтан қазіргі кезде өзіміз байқағандай топырақтың деградацияға ұшырауына да бір себеп болып отыр. Одан кейін тағы күн энергиясын қабылдауға кедергі жасайтын фактор ол үй шатырларын металдармен жабдықтау.
Міне, осындай факторлар қоршаған ортада күн эффектілік процесті қалыпты жұмыс жасауға кедергі келтіріп отыр. Металдар әртүрлі бояғыш заттардан тұрады. Күнмен бірге жылу негізінде реакцияға түсіп, зиянды қоспалардың ауада орын алуы кең етек алуда. Сондықтан заманауи келбетке мән бере бермей, қоршаған ортаны бұзбайтын жолдарды қарастырған жөн.
Анар ЖҰМАДІЛОВА,
М.Х.Дулати атындағы Тараз өңірлік университетінің «Экология» кафедрасының меңгерушісі.
Comments are closed.