Қазақстандағы жанармай энергетикалық ресурстары

Диметилденген эфир (ДМЭ) – С2Н6О.

          Көмірден, табиғи газдан және биомассадан өндірілу мүмкін. Диметилденген эфирдің көп бөлігін целлюлозды қағаздан өндіреді. Кішкене қысымда сығылады. Диметилденген эфир – күкірт қосылмаған экологиялық таза отын, шығару газындағы азот оксидінің құрамы бензинге қарағанда 90%-ға азырақ. Диметилденген эфирді қолдануда арнайы сүзгіштерді қажет етпейді. Бірақ қозғалтқыштың оталдыру және қоректендіру жүйесіне (газбаллонды құрылғыларды орнату, қоспатүзегішті түзеу) өзгертулер енгізу керек. Өзгертулерсіз отын құрамында 30% болатын LGP-қозғалтқышымен жұмыс істейтін автомобильдерде қолданады.

       Екінші кезеңдегі биоотындар немесе жанармай түрлері – биомассаны пиролиздеу әдісі арқылы алынатын немесе метанол, этанол, биодизелден басқа шикізат көздерінен алынған әртүрлі отындар. Екінші кезеңдегі биоотындарға шикізат көзі болып тамақ өндірісінде биологиялық шикізат бөліктерінің кесіп алынған лигна-целлюлозды қосылыстары пайдаланылады.

         Екінші кезеңдегі биоотын өндірісіне Қазақстанда биомассаның қолданылуы, сол өндіріске керекті ауыл-шаруашылығына пайдалы жерлерді қолдануын қысқарту болып саналады. ЕКБиоотындардың шикізат көзі болып өсімдіктерде саналады. Олар: - Балдырлар – тұзды және лас суларға бейімделген қарапайым организмдер болып саналады (бірінші кезеңдегі өнім соя бұршақтарына қарағанда майдың құрамы 200 есе көп). - Арыш (өсімдік) – бидай мен басқа да дәнді дақылдармен бірге өсетін өсімдік. - Jatropha curcas немесе Ятрофа – түріне байланысты май құрамы 27%-дан 40%-ға дейін баратын, құрғақ топырақтарда өсетін өсімдік. Биомассаны жалдам түрінде пиролиздеу, оны жеңіл және арзан тасымалдауға, сақтауға, қолдануға болатын сұйықтыққа айналдырады. Сол сұйықтықтан автомобильдік немесе электростанциялық отындар алуға болады. Сұйық өнімдерден қылқын жапырақты ағаштарды пиролиздеу өте тиімді болып табылады. Мысалы, 70% жәндік скипидары қоспасы, 25% метанол және 5% ацетон, яғни шайырлы қарағайды құрғақ айдау фракциясын алайық. А-80 маркалы бензинді жүйелі түрде ауыстыра алады. Тіпті айдауға бұтақтар, түбір, қабықтар сияқты ағашөңдеу қалдықтарын қолданады. Отын фракциясының шығуы – 1 тонна қалдықтан 100 кг.

                                         Газтәрізді отындар

       Биогаз – көмірқышқыл газы мен метан қоспасынан тұратын органикалық қалдықтарды (биомассалар) ашыту арқылы алынған өнім. Биомассаларды ашыту метаногенді классты бактериялардың әсерімен жүзеге асырылады.

Биосутегі

        Биосутегі – термохимиялық, биохимиялық және басқа да әдістермен, мысалы балдырлар биомассасынан алынған сутегі.

Метан

         Метан көмір немесе ағаш сияқты құрамында көміртек кездесетін қатты отындардан құралған синтетикалық табиғи газ деп аталатын әр түрлі мүмкін болатын қоспалардан тазартылған кейін синтезделеді. Бүл экзотермиялық процесс температурасы 3000С-ден 4500С аралығында және катализатор қатысында қысымы 1-5 бар аралығында пайда болады. Әлемде қазірдің өзінде бірнеше ағаш қалдықтарынан алынған метанды алатын эксплуатациялық құрылғылар енгізілген немесе орнатылған.

                                         Үшінші кезеңдегі биоотын

Үшінші кезеңдегі биоотын – балдырлардан алынған отын. Бұл технологияның проблемасының әлі көп шешіле қоймағандықтан жобасы әлі қарастырылуда. Мысалы, балдырлар өте жоғары температурада өскенді жақсы көреді және оны өндіру үшін шөлдала климат қажет етеді. Бірақ кейде түнгі түскін температура кезінде оның температурасын реттеу керек. 1990 жылдың аяғында Қазақстанда бұл технология өндіріске мұнай бағасының төмендеуіне байланысты көп мөлшерде шыға алмай қалды. Балдырлар ашық далада өсіруден басқа балдырларды электростанциялардың қасында орналасқан кішкентай биореакторларда өсіреді. Балдырларды өсіру үшін ЖЭО-ның (ТЭЦ) жылу шығарып қаптауы 75%-ға дейін жетуі керек. Бірақ бұл технология өте қатты шөлдалалы климатты қажет етпейді.

Көмірсутектер

     Микроорганизмдердің бір түрі болып табылады, мысалы Botryococcus braunii, жалпы құрғақ салмағының 40% дейін көмірсутек жинай алады. Негізінде олар изопреноидты көмірсутектер ретінде көрсетілген.

Биоотынның экономикалық тиімділігі

      Егер биоотынның өндірілуі тоқталатын болса онда мұнай және бензин бағалары 15%-ға көтеріліп кетуі мүмкін. Әлем бойынша биоотынды өндіруге ауыл-шаруашылық жерлердің 385-472 миллион гектар жерді пайдалануға болады. Егер осы жерлерде өнім өндіру шикізатын өсірсе биоотынның үлесі әлемдік энергетикалық балансты 8% көтереді. Транспортты отын үлесі 10%-дан 25% дейін құрайды.

 Биоотындардың таралуы

           2007 жылы Әлем бойынша биоотындардың 54 миллиард литрі өндіріледі. Яғни бұл сұйық отындардың әлемдік қажеттілігінің 1,5% құрайды. Этанол өндіру 40 миллиард литрге жеткен. АҚШ пен Бразилия Әлем бойынща негізгі өндіретін елдер. 2010 жылы сұйық отын өндіру Әлем бойынша 105 млрд литрден асқан, яғни транспортты қажеттілік 2,5% құрайды. 2010 жылы этанолдың 86 млрд. және биодизелдің 19 млрд. литрі өндірілген. Этанол өндіруде АҚШ пен Бразилия үлесі 95%-дан 90%-ға түскен.                                

        Көмір – өсімдік қалдықтарынан түзілген жанғыш, қатты шөгінді кен жынысы. Көмір құрамында әр түрлі мөлшерде минералдық қоспалар (50%-дан аспайды) бар, ол басқа шөгінді кен жыныстарының арасында қабаттар түрінде кездеседі. Көмір үш генетикалық топқа бөлінеді: гумолиттер, сапропелиттер, сапрогумолиттер.

Олардың біріншісі – тек  жоғары сатыдағы өсімдік қалдықтарынан, екіншісі – негізінен, төменгі сатыдағы өсімдік қалдықтарынан, ал сапрогумолиттер  аралас өсімдік қалдықтарынан тұрады.

           Химиялық құрамының, физикалық және технологиялық қасиеттерінің өзгешеліктеріне қарай көмір мынадай негізгі табиғи түрлерге ажыратылады: қоңыр көмір, таскөмір, антрацит. Көмірдің қасиеттері оның петрографиялық құрамына, көмірлену дәрежесіне және минералдық микроқұрауыштардың мөлшеріне байланысты болады. Көмірдің тығыздығы 0,92 – 1,7 г/см³ аралығында, бұл көрсеткіштің мәні күлділік азайған сайын төмендейді; қаттылығы Моос шкаласы бойынша 1 – 3 аралығында. Органикалық массасының элементтік құрамы көміртектің басымдылығымен (қоңыр көмірде 65%, антрацитте 98%), оттек (тиісінше 30-дан 1%-ға дейін) және сутек (6-дан 1%-ға дейін) мөлшерімен сипатталады.

           Көмірдің басты технологиялық көрсеткіштері – ұшпа заттардың шығымы, біріккіштігі, күлділігі. Көмір – бағалы металлургиялық және химиялық өнеркәсіп шикізаты, отын ретінде кеңінен пайдаланылады; бітімі қабатты, түйіршікті, құрылымы біртекті және жолақты; түсі қоңырдан сұр қараға дейін, күңгірттен металл түске дейін жылтырайды. Көмір көп таралған пайдалы қазба. Қазақстанда аса ірі көмір кендері Қарағанды, Екібастұз көмір алаптарында орналасқан.

                         Көмір алаптарының тектоникалық жіктемесі

        Көмір алаптарының қазіргі құрылымы ескеріп жасалған жіктеме. 1954 жылғы нұсқада алаптар тобы бөлінген:

1) көлбеу немесе өте  жайпақ жатқан түзілімдер;

2) қарапайым қатпарлы  құрылымды түзілімдер;

3) күрделі қатпарлы құрылымды  түзілімдер. Сонымен қатар бірқатар  қосымша көмір алаптарының тектоникалық жіктемесі бар.

        Бүгінгі күні Қазақстан жанармай энергетикалық ресурстары қоры жөнінен әлемде алдыңғы қатарлы орындарды алып отыр. Республика территориясынан 208-ден астам жанармай энергетикалық ресурстары бар кен орындары табылды және әліде зерттеуді қажет ететіндеріде баршылық. Аталған тізімнен бүгінгі күні 70 кен орыны жаңадан ашылып жұмыс жасауда. Болжамдар бойынша Қазақстанның жанармай энергетикалық ресурстарының жалпы қоры Каспий маңы ойпатын қосып есептегенде 13 млрд тонна мұнай мен 7,1 триллион текшеметрді құрап отыр.    

         Қазақстан өзін табиғи көздерден алынатын жанармай энергетикалық ресурстарымен толық қамтып қана қоймай   республикадан шетке жанармай ресурстарын  экспорттай алатынын ұзақ уақыттар бойы дәлелдеп келді. Еліміздің тағы бір артықшылығы жанармай ресурстарының артық мөлшері тұтыну мөлшерінен артық олып табылуында. Жыл сайын ел шекарасынан тыс 42 пайыз жанармай ресурстары шығарылады. Қазақстан мұнай, көмір, гидроресурстар,жанғыш сланцтар, гидротермальды сулар сияқты аса бағалы жанармай ресурстарын иемдене  отырып, оларды тиімді экономикалық пайда көзіне айналдыруда. Жанармай энергетикалық ресурстарын өндіруде Қазақстанның басты артықшылықтары бұл ресурстар орналасу жағынан тиімді болып табылатын аймақтарда орналасқан. Екібастұз бассейні сияқты таулы геологиялық аймақтардағы кен орындары жоғары өнімділігімен ерекшеленеді.

          ХХ ғасырдың ағымы адамзат баласына бұрын соңды болмаған техникалық және технологиялық жетістіктерді сыйлады. Техникалық прогрестің үдемелі дамуы Жер қойнауындағы қазба байлықтарды, бірінші жағынан, мұнай мен газ секілді көмірсутегілі қордың азабына, екінші жағынан, қоршаған ортаны әр түрлі қышқылды қоқыстармен ластануына алып келді. Міне осының бәрі, бүгінде бүкіл жер жүзі бойынша ғалымдар мен мамандардың өзекті проблемаларының біріне айналғаны жасырын емес.

Десек те, еліміз су энергиясы, күн, жел, биомасса энергиясы түріндегі қайта қалпына келетін энергия ресурстарының мол қорына ие бола тұра, бүгінде Қазақстанның отын-энергетикалық қуат көздерінің үлесі, бар-жоғы 1 пайызды ғана құрап отыр. Ал бұл мәселені тең жағдайда ұстап тұру, мемлекет тарапынан тиісті бастамаларды қажет етері сөзсіз. Мемлекет басшысының 2006 жылғы 14 қарашадағы Жарлығында Қазақстан Республикасының 2007-2024 жылдарға арналған орнықты дамуға көшу тұжырымдамасында еліміздің экономикалық дамуын қамтамасыз ету бірінші кезекте энергияның экологиялық тиімді өндірісін қолдау жолымен жүзеге асырылатындығы баса айтылған. Осы ретте еліміздің орнықты дамуының индикативті көрсеткіштері жөніндегі жоспарларға сәйкес, отын-энергетикалық ережесіндегі энергияның баламалы көздерінің үлесі, 2024 жылға қарай шамамен 5 пайызды құрауы тиіс.

          Мұнайдың, газдың және көмірдің – түрлендірілген күн қуаты екендігі белгілі, яғни бұл миллиондаған жылдар бұрын өмір сүрген жануарлар мен өсімдіктер. Бірақ күн қуатының басқа күйде де тиімді екендігін, оған қол жеткізудің қарапайым екендігін көбіміз біле бермейміз. Бүгінгі таңда «құбырды»тікелей үйіңізде, фермаңызда немесе кәсіпорыныңызда жабдықтауға да, өзіңізге газ бен жарықты үнемі, үзіліссіз және тегін етіп жасауға да болады. Бұл тек қуат жинайтын жаңа технология мен қуаттың альтернативті көздері ғана емес, сонымен қатар қуат тәуелсіздігі болып табылады. Жылулық және электтр қуатының көздері: • күн батареясы және күн коллекторы, • желэлектр станциялары (жел генераторлары), • гидроэлектр станциялары, • геотермальдік станция, • биоэтанольді зауыт, • биобұйымдар зауыты, • биогаздық қондырғы, • сабандар мен сабақтарды, тамыр қалдықтарын жағатын қазандықтар.

- Күн батареясы күн сәулесін электрге тікелей түрлендіреді. Күн сәулесі бейне элементтердің бетіне түскенде оларда үнемі тоқ пайда болады. Күн батареялары үнемі күн жарқырап тұратын Египет немесе Түркия сияқты елдер үшін жақсы зат.

- Желдік құрылғылар желдің әсерінен жұмыс істейді. Ал атмосфералық құбылыстар күн сәулесінің жерге түсуі болып табылады (түсетін сәуленің 2%-ы). Жел генераторларын жел үнемі соғатын жерлерде орналастыру керек. Мұндай жерлер таулы аймақтарда, теңіз жағалауларында болады.

- Гидроэлектр станциялар- ағыс қуатын электрге айналдырады. Өзендер буға айналған жауын-шашын нәтижесі болып табылады (жерге түскен энергияның 20%-ы). Гидроэлектр станциялары міндетті түрде, ағым жылдамдығы жоғары болатын жерлерде орналастырады. Шағын гидроэлектр станцияларын ұсақ өзендерде шамалы қырат жасап, орналастыруға болады.

- Геотермальдік станциялары бұрынғы кезде күннің бір бөлігі ретінде саналып, жер ядросының жылуын қолданады. Геотермальдік станциялар- геобелсенділік бар жерлерде қойылады.

- Биоэтанолдың, биобұйымдардың, биогаздың, сабақтың және сабандардың, жанармайдың қуаты дегеніміз – бұл биожүктің қуаты. Биожүк дегеніміз- өмір сүру үстіндегі жануарлар мен өсімдіктер. Өсімдіктер фотосинтез процессі кезінде күн сәулесін сіңіреді, ал жануарлар өсімдіктермен қоректенеді.

         Мұнай бағасы әлемдік нарықта шексіз өсуін бастағаннан бері баламалы энергия көздері әлем саясаткерлері мен кәсіпкерлерінің әңгіме өзегіне айнала бастады. Солардың бірі және бірегейі – уран шикізаты. Бұл – атом энергиясын өндірудегі басты шикізат. Жалпы алғанда, атом энергиясын өндіру мұнай өнімдерін пайдаланудан әлдеқайда тиімді екені белгілі. Дегенмен, оның қоршаған ортаға тигізетін экологиялық зияны өте күшті. Сондықтан қазірдің өзінде көптеген ғалымдар мен мамандар адамзатты алдағы уақытта болуы мүмкін энергетикалық дағдарыстан, сөздің тура мағынасында алғанда, энергетикалық қуат көзіне деген аштықтан құтқарудың жолын қарастыруда. Өйткені, отынның органикалық түрінің экономикалық та, экологиялық та тұрғыдан аса тиімді еместігі жылдар өткен сайын айқындала түсуде.

          Болашақтағы – энергияның тиімді көздерін дамыту үшін, бұл заң жобасының жүзеге асырылуы, қайта қалпына келетін энергетика секторына едәуір көлемде инвестиция тартылуына мүмкіндік береді. Ал ол өз кезегінде елдегі энергетикалық тапшылықпен, отын-энергетикалық ресурстарды үнемдеумен, экологиялық ахуалды жақсартумен байланысты мәселелерді шешуге ықпал етері анық.

         Қазіргі уақытта  республикадағы жанармай энергетикалық ресурстары еліміздегі энергия мен жанармай отынының 34,1 пайызын құрап отыр. Осыған орай  еліміздің Батыс, Шығыс Қазақстан облыстарына жанармай ресурстарын өндіру өнімділігін одан сайын арттыру мақсатында арнай жобалар  алға тартылуда.

       Қорыта айтқанда Қазақстан Республикасы бүгінгі  таңда жанармай энергетикалық ресурстары толықтай зерттелген, елдің тұтынушылық талабына түгелдей жауап бере алатын және осы ресурстарды экспорттау арқылы ел экономикасына елеулі үлес қосып отырған сала деп нық сеніммен айтуға болады. Бұған ел президенті Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаевтың  геологиялық, органикалық және жанармай энергетикалық ресурстарды қорғауға алу туралы бұйрығынынан мемлекеттің бұл салаға үлкен назар аударуы дәлел бола алады.