Қазақ ұлттық университеті ғалымдары гибридті ветро-күн энергетикалық жүйесін әзірлеуде

Қазіргі таңда энергияға деген сұраныстың артуы және қоршаған ортаны қорғау мәселелерінің күшеюі жаңартылатын энергия көздерін дамытуға ерекше серпін беріп отыр. Осы бағытта Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде гибридті ветро-күн энергетикалық жүйесін құруға бағытталған ғылыми зерттеу бағдарламасы жүзеге асырылуда. Зерттеу жұмысы энергия тиімділігін арттыруға, шағын елді мекендерді тұрақты электр энергиясымен қамтамасыз етуге және интеллектуалды басқару технологияларын дамытуға арналған.

Энергетикалық қауіпсіздік мәселесі әлемдік деңгейде өзекті болып отыр. Халық санының өсуі мен өнеркәсіптік өндірістің дамуы электр энергиясына деген қажеттілікті арттыруда. Қазақстан аумағында жаңартылатын энергия көздерінің әлеуеті жоғары болғанымен, олардың практикалық қолданылуы жеткілікті деңгейде дамымаған. Осыған байланысты гибридті энергетикалық жүйелерді зерттеу және дамыту маңызды ғылыми-техникалық міндеттердің бірі болып саналады. Университет ғалымдары энергия өндірудің тиімді модельдерін зерттеу арқылы еліміздің жасыл энергетика саласына үлес қосуға ұмтылуда.

Жоба жел және күн энергиясын біріктіретін гибридті энергетикалық жүйені әзірлеуге бағытталған. Негізгі ғылыми идея – фотоэлектрлік панельдердің тиімділігін арттыру және тік осьті карусель типіндегі жел турбинасының энергия өндіру көрсеткіштерін жақсарту. Сонымен қатар жүйені басқару үшін жасанды интеллект технологияларын қолдана отырып, қысқа мерзімді және ұзақ мерзімді болжау алгоритмдерін құру жоспарланған.

Зерттеу барысында фотоэлектрлік жүйелердің максималды қуат нүктесін бақылау алгоритмдері жетілдіріледі. Қазіргі қолданылып жүрген бақылау әдістері кей жағдайларда жартылай көлеңкелеу әсерінен тиімділігін жоғалтады. Сондықтан жаңа метаэвристикалық және гибридті алгоритмдер әзірленіп, глобальды максималды қуат нүктесін жылдам анықтау мүмкіндігі қарастырылады. Бұл фотоэлектрлік панельдердің энергия өндіру өнімділігін арттыруға және энергия шығындарын азайтуға мүмкіндік береді.

Жел энергетикасы саласында тік осьті карусель типіндегі жел турбинасының тәжірибелік үлгісін жасау қарастырылған. Мұндай турбиналар конструкциялық қарапайымдылығымен және техникалық қызмет көрсету ыңғайлылығымен ерекшеленеді. Олар турбулентті ауа ағындары жағдайында да тұрақты жұмыс істей алады. Сонымен қатар турбина лопастыларында мұздануға қарсы жүйе енгізу жоспарланған, бұл суық климаттық жағдайларда құрылғының сенімділігін арттырады.

Жүйенің маңызды компоненттерінің бірі – интеллектуалды болжау технологиясы. Жасанды нейрондық желілер негізінде электр энергиясын өндірудің қысқа және ұзақ мерзімді болжамдары жасалады. Бұл метеорологиялық параметрлердің өзгеруін ескере отырып, энергия ағындарын тиімді басқаруға мүмкіндік береді. Беспроводтық сенсорлық желі арқылы температура, қысым, ылғалдылық, жел жылдамдығы және күн радиациясы туралы деректер жиналады.

Ғылыми бағдарламаның ерекшелігі – гибридті энергетикалық жүйені Smart Grid және Micro Grid концепцияларымен интеграциялау. Бұл технология энергияны тұтынушылар арасында тиімді таратуға, жүйенің тұрақтылығын қамтамасыз етуге және электр желісіндегі жүктемені оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Зерттеу нәтижесінде бірнеше маңызды ғылыми және инженерлік жетістіктерге қол жеткізу жоспарланған. Біріншіден, модульдік құрылымды тік осьті жел турбинасының тәжірибелік үлгісі әзірленеді. Екіншіден, фотоэлектрлік жүйелер үшін жаңа басқару алгоритмдері құрылады. Үшіншіден, жасанды интеллект негізінде энергия өндіруді болжау моделі оқытылады. Сонымен қатар интеллектуалды мониторинг жүйесі жасалып, гибридті энергетикалық кешеннің жұмысын автоматты бақылау қамтамасыз етіледі.

Жобаның ғылыми маңызы үлкен. Гибридті энергетикалық жүйелерді зерттеу жаңартылатын энергия технологияларын дамытуға және көміртегі шығарындыларын азайтуға ықпал етеді. Алынған нәтижелер энергия тиімділігін арттыруға, өндірістік шығындарды төмендетуге және энергетикалық инфрақұрылымды жетілдіруге негіз бола алады.

Экономикалық тұрғыдан жоба электр энергиясының өзіндік құнын төмендетуге, инвестициялық тартымдылықты арттыруға және жаңартылатын энергетика секторын дамытуға мүмкіндік береді. Әлеуметтік әсер ретінде халықтың таза энергияға деген сенімін арттыру және шалғай аймақтарды тұрақты электрмен қамтамасыз ету қарастырылады.

Зерттеу бағдарламасы халықаралық ғылыми стандарттарға сәйкес жүзеге асырылады. Жоба нәтижелері халықаралық рецензияланатын ғылыми журналдарда жарияланып, ғылыми конференцияларда ұсынылады. Сонымен қатар бағдарламаға жас ғалымдар, докторанттар және студенттер тартылып, энергетика саласының кадрлық әлеуетін дамытуға жағдай жасалады.

Қорытындылай келе, гибридті ветро-күн энергетикалық жүйесін интеллектуалды басқару технологияларын қолдану арқылы дамыту Қазақстанның жасыл энергетикаға көшу стратегиясын жүзеге асыруға маңызды үлес қосады. Бұл зерттеу энергия тиімділігін арттыруға, экологиялық тұрақтылықты қамтамасыз етуге және болашақ энергетикалық жүйелерді қалыптастыруға бағытталған.