Қазақстан Республикасы экономикасының даму діңгегі энергетика

    1 Энергетика  – экономиканың діңгегі

    Экономиканың  діңгегі - энергетика. Бұған ешкімнің  дауы жоқ. Осы саланың қалыпты  дамуы үшін елімізде «Қазақстан  Республикасында электр энергетикасын  дамыту жөніндегі 2010-2014 жылдарға  арналған» арнайы бағдарлама  бар. Демек, осы саланың жай-күйі, ахуалы, мүмкіндіктер мен қауіптер, бүге-шігесіне дейін зерттеліп,  алдағы уақытта жасалуы тиіс  шаралар түгел қамтылып, тізбектеліп  алдымызға мақсат пен міндет  етіп қойылып отыр.

     Энергетикасыз  алға бір қадам да бас алмаймыз. Еліміздің әлеуметтік ахуалының  жақсаруы, экономикасының дамуы  - тікелей энергетикалық әлеуетімізге  байланысты. Сондықтан да «Ел  тәуелсіздігін алған 20 жылда бұл  салада қандай жетістіктерге  жеттік, қай салаға басымдық беріп,  назар аударуға тиіспіз?» деген  сұрақтарға жауап іздеп көрелік.  
Мәселеге тереңірек үңілу үшін мына жайтқа көңіл бөлсек: еліміздің бірыңғай электр энергетикалық жүйесі үш шартты аумаққа бөлінген. Атап айтар болсақ, олар мыналар: 

 
1. Солтүстік аумақ. Оған Ақмола, Ақтөбе, Қостанай, Павлодар, Солтүстік  Қазақстан, Шығыс Қазақстан, Қарағанды  облыстары кіреді.  
2. Оңтүстік аумақ: Алматы, Жамбыл, Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан облыстары;  
3. Батыс аумақ: Атырау, Батыс Қазақстан, Маңғыстау облыстары.  
Елімізде ең жоғары энергия тұтыну 1990 жылы тіркелген. Сол жылы 104,7 миллиард кВт. сағ электр энергиясын пайдаланыппыз. Ал 1999 жылы электр энергиясын тұтыну 50 миллиард кВт сағатқа дейін төмен түсіп кетті. Неліктен электр энергиясы аз тұтылғаны көзі қарақты жанның бәріне түсінікті. Кеңестер Одағы тарап, бүкіл өндіріс атаулы тоқтап, тіпті жеке тұлғалардың да күнделікті тіршілігінде электр энергиясы тапшылығы айқын аңғарылды. Жиі-жиі электр энергиясы сөніп қала беретін болды. Дегенмен, 2000 жылдардан бастап, бұл салада өрлеу басталды десек болады. Жыл сайын электр энергиясын тұтыну қарқыны да арта бастады. Сұранысқа сай электр энергиясын өндіру де жүйелене түсті.  
       Энергетиканың түрі көп. Мұнай, көмір, су, жел, күн, атом энергетикасы болып тізбектеліп кете береді. Егер орнымен пайдалансақ, бізде осы энергия көздерінің бәрі бар. Өндіріс саласы еңсесін тіктей бастағалы бізге электр энергиясын өндіретін нысандар мен қуат көздерін арттыру қажет екендігі аңғарылып келеді. Ел Үкіметі бекіткен 2015 жылға дейінгі іс-шаралар жоспарына сәйкес электр энергиясын өндіруді, дамытуды жүзеге асыру үшін, еліміздің Оңтүстігі мен Солтүстігінде қуат өндіретін электр стансаларын салуға 12,9 миллиард АҚШ доллар көлемінде қаржы салу көзделуде.  
Еліміздің оңтүстік облыстарының тау өзендерінде гидроэнергия ресурстарының 65 пайызы шоғырланған. Зерттеулерге қарағанда, Респуб-ликаның жалпы су әлеуеті жылына 170 миллиард кВт. сағ. ГЭС-терде электр энергиясын өндіру құны арзанға түседі және басқа энергия көздерімен салыстырғанда, оның қоршаған ортаға келтіретін зияны мейлінше аз. Сондықтан да соңғы жылдары ГЭС құрылысы саласына ерекше назар аударылып отыр. Соның айқын айғағы ретінде Мойнақ ГЭС-ін алуға болады. Ел Тәуелсіздігінің 20 жылдығына тарту ретінде іске қосылады деп күтіп отырған Мойнақ ГЭС-і оңтүстік өңірдің, әсіресе, еліміздің ең ірі мегаполисі болып саналатын Алматы шаһарын электрмен қамтамасыз етуде қомақты үлес қосады деген үлкен үмітіміз бар.  
Әңгіме энергетика жайлы өрбігенде жел энергетика саласына тоқталмауға болмайды. Сараптамалық бағалау бойынша еліміздің жел энергетикалық әлеуеті жылына 929 миллиард кВт. сағат 2015 жылға қарай Қазақстанда 5 жел энергиясы орталығын ашу жоспарланып отыр. Бұл мақсатта БҰҰ Даму бағдарламасының «Қазақстан: жел энергиясы нарығын дамыту бастамасы» атты жоба бар. Аталмыш орталықтың әрқайсысының 50 мВт-тық қуаты болады. Осы жобаның негізінде тағы да қосымша 250 мВт жел энергиясын өндіруге мүмкіндік туады. 2015 жылға қарай еліміздегі жел энергиясының үлес салмағы 1 пайызға жетсе, 2030 жылға дейін бұл көрсеткіш 4 пайызға көтеріледі деген болжам жасалып отыр. Мұндай батыл болжам жасалып отырғанының өзіндік сыры бар. БҰҰ Даму бағдарламасының «Қазақстан - жел энергетикасын дамытудың перспективалары» атты жобасы аясында ұзақ уақыт бойы зерттеу жұмыстары жүргізілді. Қалпына келетін энергия көздерін дамыту жайлы мәселе бүгінде дүниежүзі халқын ойландырып отыр. Үстіміздегі жылдың мамыр айында көпшілікті қуантқан жағымды жаңалық болды, ол - Қазақ елі тарихында тұңғыш рет «Қазақстанның жел атласы» жасалды. Біз осы уақытқа дейін жел энергетикасы жайлы әңгіме қозғай қалсақ, Жоңғар қақпасы мен Шу дәлізінің өкпек желін ауызға алатынбыз. Ал БҰҰ-ның мұрындық болуымен жасалған үлкен зерттеудің нәтижесінде еліміздің жел әлеуеті, әсіресе, Солтүстік өңірде басым екендігіне көз жеткізіп отырмыз. Зерттеу қорытындысына назар аударсақ, Астана, Қарағанды, Қостанай, Қызылжар, Павлодарда жел екпіні 7 метр/секунд, ал Көкшетау өңірінде тіпті 8 м/с-тан асады екен. Бұл аталмыш аймақтарда жел екпіні қабылданған норма бойынша «жақсы» деген баға алып отыр.  
Әлемдік тәжірибеде күн энергиясын пайдалану да тиімді әдістің бірі. Еліміздің табиғи жағдайы күн энергетикасын дамыту үшін аса қолайлы екендігі дәлелденген. Әсіресе, оңтүстік өңірлерде жүргізілген зерттеудің қорытындысына қарағанда, күн сағаттарының саны жылына 2200 – 2300 сағатқа жетеді екен.  
      Ел тәуелсіздігін алған 20 жылда Қазақстан экономикасының дамуына үлес қосып отырған, ерекше бөліп-жарып айтатын екі сала бар. Оның біріншісі - мұнай-газ саласы болса, екншісі - уран. Таяуда ғана өткен «Қазақстан: 20 жыл орнықты даму, инвестициялар мен тұрақты ынтымақтастықтың жаңа мүмкіндіктері» тақырыбындағы VІ KAZENERGІ Еуразиялық форумында еліміздің мұнай және газ министрі Сауат Мыңбаев ел тәуелсіздігін алған 20 жылда жеткен жетістіктерімізге ерекше тоқталып өтті. Мыңбаев мырзаның сөзіне жүгінсек, 1991 жылы Қазақстанда мұнай өндіру көлемі 25,2 миллион тонна болса, биыл ол 80,4 миллион тоннаға жетпек. Ал 2020 жылы бұл көрсеткіш 132,1 миллион тоннаға жетеді деген жоспар бар. Ал газ өндіру мәселесіне келсек, 1991 жылы 7,8 миллиард текше метр болса, 2011 жылы 40,5 миллиард текше метр. Бұл көрсеткіш 2020 жылы 92,2 миллиард текше метр болмақ. Еліміз қазір мұнай қоры көлемі жағынан нақтыланған деректер бойынша әлемде 9-орынды иемденіп отыр. Демек, ел бюджетіне осы уақытқа дейін де қомақты үлес қосып келген мұнай-газ саласынан алдағы уақытта да үлкен үміт күтуге негіз бар. Бұл сөзді толықтыра түсу үшін KAZENERGY қауымдастығының төрағасы Тимур Құлыбаевтың мына деректерін айта кетсек артықтық етпес: «Шетелдік инвесторлармен жүргізілген жүйелі жұмыстар нәтижесінде өткен жылы Қазақстан әлемдік мұнай рыногында өз үлесін екі есе арттырып, уран өндіруден бірінші орынға шықты».  
Қазақстан бүгінде жаңа атом энергетикасын дамыту үшін алғашқы қадамдар жасауда. Үстіміздегі жылдың маусым айында энергетикалық дамудың жаңа бағдарламасы қабылданды. Бұл бағдарламаның негізгі нысанасы - Қазақстанда жаңа АЭС салу. Ел экономикасын алға сүйреудің локомотиві алдағы уақытта АЭС болмақ. Бұған негіз де, дәлел де жеткілікті. Әлемдік барланған уран қорының 19 пайызы Қазақ жерінде шоғырланған. Осы күнге дейін «Қазақстанда АЭС салу керек пе, жоқ па?» деген екіұдай пікір қалыптасып отыр. Биыл Жапониядағы Фукусима оқиғасынан кейін бұл пікір, тіпті шиеленісіп кетті десек болады. Дегенмен нақты деректерге көз жүгіртсек, үстіміздегі жылы әлемдік энергияның 15 пайызын атом энергиясы құраған. Сарапшылар бұл көрсеткіштің күн санап өсіп отырғанын айтады. Осы кезге дейін де ядролық-энергетикалық қуатты ең көп пайдаланушы елдер қатарындағы Қытай, Үндістан, Ресей бұл отыннан бас тартып отырған жоқ. «Қазатомөнеркәсібі» ұлттық атом компаниясы» АҚ басқарма төрағасының орынбасары Сергей Яшиннің сөзіне сенсек, 2030 жылы әлемде тағы да 550 энергоблок іске қосылмақшы. Алдағы 10 жылда елімізде АЭС салынуы мүмкін. Биыл ел Үкіметі Атом энергетикасы мен атом саласын дамыту бағдарламасын бекітті. Осы бағдарлама шеңберінде республикада атом энергетикасын дамытудың негіздері қаланады. Атом энергетикасының еліміздің энергетикалық балансындағы рөлі айшықталып, атом стансаларының орны нақтыланады. Осы күнге дейін еліміздегі уран қорынынң небары 4,2 пайызы ғана өндірілді. Демек, бұл саланың болашағы алда. 
Әсет Исекешов, Индустрия және жаңа технологиялар министрі:  
Қазақстан келесі жылы электр энергетикасына қаржы салуға ең ыңғайлы нарықтың бірі болады. Сондай-ақ қазір Қазақстанда энергетика саласына инвестиция тартумен қатар, қалпына келетін энергия көздерін дамыту ісіне де көп көңіл бөлініп отыр. Еліміздегі энергияның 75 пайызы көмірдің көмегімен, 12 пайыздан астамы газды-мазуттан, 9 пайызы су электр стансалары арқылы өндіріледі. Электр қуатын өндіру ісінде экологиялық жағынан таза технологиялардың үлесі артып отыруына байланысты қалпына келетін энергия көздері 2014 жылға қарай 1 миллиард киловатт сағатты құрауы қажет. Бұл энергия тұтыну көлемінің 1 пайыздан астамы. Ал 2020 жылға қарай бұл көрсеткіш 3 пайызға жетеді. Қазақстанда 2010 жылдың қорытындылары бойынша электр энергиясын өндіру көлемі 82 миллиард киловатт сағатты құраса, 2015 жылы бұл көрсеткіш 100 миллиард киловатт сағаттан асатын болады.

Қазақстанның ұлттық электр торабы (ҰЭТ) электр энергиясының 2020 жылға  дейінгі болжамдық теңгеріміне  сәйкес 2015 жылы электр энергиясын тұтыну 100,5 млрд киловатт сағатты құрайды, электр энергиясын өндіру - 103,4 млрд киловатт сағат. Сондай-ақ, 2020 жылы электр энергиясын тұтыну - 116 млрд киловатт сағат, электр энергиясын өндіру - 120 млрд киловатт сағат.  
Қазақстанда электр энергиясын өндіруді меншік нысаны әртүрлі 60-тан астам электр стансасы жүзеге асырады.

2 Электр энергиясын  өндіру және пайдалану.

    Біздің заманымызда  қоғамның өндірістік қүштері  дамуының ең басты көрсеткіші - өндіріс және энергия тұтыну  дәрежесі. Сонда жетекші рөл атқаратын  электр энергиясы – энергияның  әмбебап және пайдалануға ыңғайлы  түрі. Егер энергия тұтыну дүние  жүзінде 25 жылда (шамамен) екі  есе артады десек, электр энергиясын  тұтыну орта есеппен 10 жылда  екі есе артады. Бұл – энергия  ресурстарын жұмсаумен байланысты  процестер саны үсті-үстіне электр  энергиясына көшеді деген сөз.

    Электр энергиясын  өндіру. Электр энергиясын үлкенді-кішілі  электр станцияларында негізінде  электр механикалық индукциялық  генераторлар арқылы өндіріледі. Электр станциясының негізгі  екі түрі бар:жылу және гидроэлектр  станциялары. Бұл электр станциялардың  бір-бірінен айырмашылығы генератордың  роторын айналдыратын қозғалтқыштарының  әр түрлілігінде.

    Жылу электр  станцияларында энергия көзі  ретінде мынадай отындар пайдалынылады:  көмір, газ, мұнай, мазут, жанғыш  сланец. Электр генераторларының  роторын бу және газ турбиналары  не іштен жану қозғалтықышы  айналдырады. Ең үнемділері жылулық  бу турбиналы ірі электр станциялары  (қысқаша  ЖЭС). Біздің еліміздегі  жылулық ЖЭС-тің дені отын есебінде  көмір тозаңын жұмсайды. Содан  1 кВт /сағ электр энергиясын  өндірі үшін бірнеше жүз грамм  көмір шығындалады. Бу қазанында  отынның шығаратын энергиясының 90%-тен көбі буға беріледі. Турбинада  бу ағынының кинетикалық энергиясы  роторға беріледі. Турбина білігі  генератор білігімен мықтап жалғастырылған. Бу турбогенераторлары өте шапшаң  айналады: айналым саны минутына  бірнеше мыңға барады.

   Жұмыстық дененің  бастапқы температурасының артуымен  жылу ПЭК-і өсетіні Х сыныптан  сыныптын физика курсынан мәлім.  Сондықтан турбинаға берілетін  буды жоғары параметрлерге: температураны  -550^o С-қа, қысымды 25 МПа-ға жеткізеді. ЖЭС-тің пайдалы әсер коэффиценті 40%-ке жетеді. Мұнда энергияның көбісі пайдалынылған ыстық бумен шығып кетеді.

   Жылу электр орталығы (ЖЭО) деп аталатын арнаулы  жылу электр станциялары пайдалынылған  бу энергиясының недәуір бөлігінен  өнеркәсіп орындарында және тұрмыс  қажетіне (үйді жылытуға керекті,суды  ысыту және ыстық сумен қамтамасыз  ету)

    3 Газ  турбинасы

    Газ турбиналы қондырғыны (ГТҚ) транспортта, электростанцияларда, газ және өндірістерде, мұнай өңдеуші зауыттарда, газ және мұнай құбырлы магистралдардың сығымдаушылары мен сұйық сорғыш жетектеріне арналған, металлургиялық зауыттарда, химиялы өндірістерінің кәсіпорындарында және т.б. қолданады.Газ турбиналы қондырғылар жинақты, салмағы аз, піспекті қозғалтқыштардың, іштен жанатын бөлшектерінің қайтымды - ілгерілемелі қозғалысты, қасиеті болмайтын, пайдалану құны арзан, суды пайдаланбай-ақ жұмыс атқара алады.   ГТҚ артықшылығына - жанушы камерасында, жағу мүмкіндігі және газ түріндегі мен сұйық отынды қолдануға болатындағы. Отынның сапасына байланысты, ГТҚ-ның жұмыс істеудегі жағдайының сенімділігі және газдың, ең жоғарғы температурасын таңдап алуға болатындығы.Арзан жағушы мазуттарды жағуда, егер турбинаға кірердегі, газ температурасы 650°С жоғары болмаған жағдайда, ешқандай қиындықсыз қолдануға болатындығы. ГТҚ-ның артықшылығына байланысты болатыны, бір газ турбиналы агрегаттарда, сол сияқты, бу турбиналы қондырғыларда, үлкен қуат алу мүмкіндігінің болуы. Сонымен қатар ГТҚ арқылы, бір білікті сүлбемен, өте қарапайым түрінде орындалуы, ерекше кемшілігіне жатады.

1-сурет. С.М.Киров атындағы ГТҚ- 50 -800ХТЗ сүлбесі

    Жұмыс істеу  кезіндегі, қондырғының толық  жүктемесіздігі, үнемділігін едәуір  кемітеді. ГТҚ-ның ПӘК, жарым-жартылай  жүктемеде, газ турбинасының, тұрақты  айналу жиілігі жұмысындағы ГТҚ-ның ПӘК, өте тез төмендейді. ГТҚ-ға жүктемені кеміткен кезде, жану камерасына, сығымдаушыдан ауаның тұрақты келуі кезінде, отынның берілуі азаяды, бұл жағдайда, турбина алдында, газ температурасының тез кемуіне жеткізеді және қондырғының үнемділігін едәуір азайтады.ГТҚ-ның жұмысына қоршаған ауаның температурасы мен қысымы, үлкен әсерін тигізеді. Температураның артуынан жәнеатмосфера қысымының кемуі, газ турбиналы қондырғының қуатын кемітеді.1 суретте, мысал үшін, ең бірінші жанған газ турбиналы кондырғының С.М.Кировтың ХТГЗ көрсетілген. Бұл ГТҚ-50-800 қос біліктінің, қуаты 50000 кВт, қос аралықты салқындатқышы және жылулықты регенерациялаушысы бар. Турбина алдындағы газ температурасы 800°С. Сорылатын ауаның сығымдаушыдағы төменгі қысымы 1, одан кейін, ауа, салқындатқышқа келіп түседі 2. Денені салқындатуға суды қолданады. Салқындатылған ауа, орташа қысыммен сығымдаушыда 4 сығылады, одан кейін қайтадан ауа салқындатқыш 5 бағытталады.

   Жану сығымдаушыдан  8 кейін, жоғарғы қысымды жану  камерасы 10, келіп кіреді де, онда  оның, температурасы артады және  будан соң, төменгі қысымды  турбинада 11 кеңееді, ал одан  кейін, генератор 7 пайдаланылады. Генератордан 7 кейін, жұмыс атқарған газ атмосфераға шығады.

  Ауа салқындатқыштан  5 шыққан соң, ауа жоғарғы қысымды  сығымдаушыға 7 келіп кіреді, одан  регенераторға 7 бағытталады, мұнда  оның температурасы артады және  одан ары, жану камерасына 8 кіреді.

  Электрлі тоқтың генераторы 3, төменгі қысымды турбинаның  білігіне 11 орналасқан. Атап өту  қажет, ГТҚ-ның ауа даңғылында, ауа салқындатқыш қысымның жоғалуына  әкеліп соғады. Осы қысымның жоғалуы,  турбина алдындағы газ қысымына  қатынасы, шамамен 2% кұрайды.

     4 Көпбілікті газ турбинасының қондырғысы

     ГТҚ-ның көп білікті сүлбесінің ең қарапайымы болып, қос білікті епкін бөлінген, турбинаның төменгі қысымы деп, аталатын «блоктанбаған» қос білікті сүлбе. Бір білігіндегі, турбинаның негізгі мақсаты - ауаны сығу үшін қажетті қуатпен қамтамасыз ету. Мұны сығымдаушы турбина деп атайды. Сығымдаушы турбинасынан жұмыс атқарып шыққан газ, төменгі қысымды турбинаға 3 кіреді, оның айналдыру тоқ генераторын 5 жүргізуге арналған, қажетті дамыту қуаты. Себебі турбинаның екеуі де, бір бірімен бір. білікпен байланыспаған, онда, олар әр түрлі айналу жиілігінде, бір біріне бағынышсыз жұмыс атқарады. Сығымдаушы турбина, сығымдаушының берілген берілісін, қамтамасыз етуге арналған, қажетті айналу жиілігін дамытады. Еркін (қосалқы) турбина агрегатымен, айналдырылуына сәйкес, айналу жиілігін дамытады. Ауа, сығымдаушы 4-пен генераторға келіп кіреді, ал одан кейін, жану камерасына 2 түседі.

  Жүктемені кеміту кезінде, отынды жану камерасына беруін азайтуынан, сығымдаушы турбинаның айналу жиілігі төмендейді, онымен бірге, камераға келіп кіретін ауа мөлшері де кемиді. Сондықтан, жарым-жартылай жүктеме кезінде, турбина алдындағы газдың, жоғарғы температурасы, салыстырмалы үлкен диапазонда сақталуы мүмкін. Өте жоғарғы температура, қондырғының үнемділігін қамтамасыздандырады. Осы жақсы жағы, тұрақты қондырғының ерекше мәнін білдіреді, мұнда, газды - турбина, электр турбинасын тұрақты жиілікте айналдырады.

  Бірақта, электрлі генератормен үйлесуін, қаралып отырған сүлбеде қолдану шектелген, себебі, оның динамикалық сипаттамасының қолайсыздығымен ерекшеленеді. Оның білдірілуі сонда, жүктемені тез кеміту кезінде, айналу жиілігі және қозғалтқышты реттеу кезеңіндегі, температурасы да едәуір, төмендеуі мүмкін.

  Атап өтетін жәйт, блокталмаған турбиналарды, транспортты қондырғыларда қолдану болашағы өте зор. Басы артық турбинаның қозғалыстағы дөңгелегінің, тікелей механикалық берілісіне байланысты, айналу жиілігіне байланыссыз, сондықтан, қажетті тартушы көрсеткіштеріналу үшін тұрақты қуатын арттыру керек. Бұған жету үшін, сығымдаушы турбина, сығымдаушының үлкен берілісін қамтамасыздандырады, ол кезде, тартушы турбина ретінде, аз жиілікті айналуын дамытады немесе жүріске жол берілуі тиіс. Осы жағдайдағы, қозғалуы кезінде, аз жиілікті айналуындағы айналдырушы моментті қамтамасыздандырады.