ЭНЕРГИЯ СТЕПЕЙ

Байшагиров Х. Ж.

Введение: В статье с единой энергетической точки зрения рассмотрены такие атрибуты степного жителя, как лошадь, ветер, юрта. Они тысячелетиями служат ему источником энергии или средством по её сохранению; при этом некоторые из них уже сыграли свою цивилизационную роль. В настоящее время экологические, энергетические и другие проблемы можно решить, если использовать в степи компактные композитные ветроустановки и средства сохранения энергии.

Ключевые слова: энергия; ветроустановка; композиционный материал; лошадь; юрта;

Потребление энергии является обязательным условием существования человека. При этом качество жизнедеятельности человека напрямую зависит от вида энергетического ресурса, его доступности и формы использования.

История цивилизаций – история изобретения все новых и новых методов преобразования энергии, освоения ее новых источников и, в итоге, увеличения энергопотребления. Во всех развитых странах темпы развития энергетики опережают темпы развития других отраслей. Различные цивилизации и этносы, обитая на просторах Евразийской степи, тысячелетиями осваивая ее скудные природные ресурсы, полагались в основном на свои житейские умения и навыки. Основными атрибутами, главными спутниками степняка по жизни были лошадь и ветер. При этом пользу он получал только от лошади, приручив её в наших степях 5-6 тысяч лет тому назад.

Рисунок-1. Типичные энергетические спутники степняка- лошадь и ветер.

Хорошим подспорьем для кочевников и их выживания в степных условиях были и остаются до сегодняшнего дня естественные обитатели степей – лошади. Эти неприхотливые в быту домашние животные долгие годы служат для человека универсальным энергетическим ресурсом. Питание мясом и молочными продуктами позволяют степнякам поддерживать естественный энергетический баланс, заложенный природой в организме. Кожаная одежда служит теплоизолятором, т.е. искусственным стабилизатором обмена тепловой энергии между окружающей средой и человеком. Лошадь является незаменимым транспортным средством, мобильной боевой единицей, удобной рабочей силой.

Заметим, что такое отношение к лошади существовало не только у азиатских кочевников. Достаточно вспомнить античных кентавров, упомянутых в мифологии многих европейских и других народов. История свидетельствует об эффективном применении этого природного энергетического ресурса на протяжении многих столетий во всех сферах жизнедеятельности азиатов, европейцев, индейцев, аборигенов и т.д. Смеем утверждать, что лошади, в свое время, по своей востребованности не уступали бы мобильным телефонам в наши дни. Однако, мощность энергии этого животного конечна – всего лишь одна лошадиная сила. Поэтому, дальнейший прогресс цивилизаций возможен лишь при использовании более совершенных объектов по переработке и хранению энергии, её доступности и т.д.

Пришло время иных технологий, основанных на тех энергетических ресурсах, которые для кочевников издревле служили не подспорьем, а помехой. К числу таких источников можно отнести ветер, неисчерпаемую силу которого степняки нивелировали, интуитивно приспосабливаясь к его стихии.

При этом изобретения человека на тысячелетия опередили соответствующее научно-техническое обоснование. Примером тому служит жилище казахов – юрта. Она уникальна по форме, поскольку обеспечивает аэродинамическую устойчивость при ветровом потоке и сочетает при этом минимальную поверхность теплоотдачи при достаточном объеме юрты. Отверстие шанырака обеспечивает (вытяжкой) естественную циркуляцию и поступление свежего воздуха. Композиционная структура материала (войлок и деревянные решетки с оптимальными углами наклона) обладает малой теплопроводностью и достаточными для ветровой нагрузки прочностью и жесткостью. Так как на неё воздействует только ветер, юрта – это наиболее естественная, созданная соответственно природным условиям по форме, структуре и ветровой нагрузке конструкция. Все это, в совокупности, способствовало сохранению тепловой энергии в холодную ветреную погоду, столь естественную для наших степей в различное время года.

 

Рисунок-2. Форма и структура юрты с кошмой.

При истощении пастбищ юрты быстро разбирались и транспортировались со всеми пожитками в другую местность. При этом благодаря мобильности зачастую осваивались огромные территории, а сами кочевники вступали в непростые взаимоотношения с соседними этносами, так как надо было обеспечить животных пастбищами и сохранить ареал обитания. При этом, сами того не подозревая, наши предки- всадники оставили для нас- для своих потомков земли с богатейшими подземными кладовыми: углеводородным сырьем, многочисленными полезными ископаемыми и минералами.

Постоянный ветер повлиял и на внешний облик степняка. Стиль одежды: верхняя одежда удлиненная, ниже колен, наглухо застегнута с закрытым отворотом, обязательно подпоясывается кушаком, лацканов нет; головной убор – овальной формы. Теплый треух — защищает человека в холодную сырую погоду и дождь от попадания влаги за шиворот. Теплые кожаные сапоги выше колен (защита суставов от продувания). Характерный разрез глаз – тысячелетиями степняк прищуривался, защищая глаза от переносимой ветром пыли, песка, влаги и т.д.

 

 

Рисунок-3. Стиль верхней одежды степняка из кожи.

Огромный ущерб наносят ему степные пожары, снежные бури, суховеи, которым противостоять была просто невозможно из-за несравнимого превосходства энергии ветра над энергией человека.

В этом отношении больше повезло этносам, живущим у морей и океанов. Использование парусов способствовало развитию этих стран, сделав многих из них ведущими державами мира. Наличие сильного ветра, постоянно направленного перпендикулярно к береговой линии (с моря, на море), обусловило также создание здесь крыльчатых агрегатов типа мельницы. Например, в Голландии до сих пор сохранились такие ветроэнергомашины, созданные более 500 лет назад (1450 г.).

Практически в каждой области Казахстана имеется определенное количество населенных пунктов, испытывающих большие трудности с электричеством и питьевой водой. Более чем в сотнях сёл люди пьют воду из открытых водоемов, колодцев. Более, чем в тысяча населенных пунктах децентрализованный тип водоснабжения, во многих из которых жители пользуются привозной водой, которая не всегда соответствует санитарным нормам. До сих пор не электрифицированы более сотни сел республики.

За последние полвека природа Казахстана подвергается тяжелым изменениям антропогенного характера. Трудно найти такую страну, где одновременно существовали бы атомные и военно — космические полигоны, действующий космодром и высыхающее море, открытые карьеры, рудники и шахты, а также источники нефти и газа, влияющие на всё живое.

Рисунок-4. Вредные энергетические выбросы.

Ветер и здесь сыграл отрицательную роль, перенося на тысячи и более километров неблагоприятные продукты издержек технологии на обширные луга и пастбища, населенные пункты и степи. Наверное, не случайно то, что за это время угрожающе развивается опустынивание большей части территории Казахстана.

Дефицита энергии нет. Есть лишь недостаток технологии, времени, инвестиций. Можно добавить, что еще не хватает мудрости и воли цивилизованных стран, которые сумели стать высокоразвитыми.

Развитие новейших технологий позволяет сегодняшним поколениям народов, проживающим внутри континента, использовать энергию ветра в объеме, не уступающем по масштабам применению ветроагрегатов в прибрежных государствах (Дания, США, Индия, Германия, Испания и т.д.). На территории бывшего СССР когда-то были возведены различного рода ветроэнергомашины, однако монопольное положение централизованной энергосистемы вытеснило их в середине прошлого века.

Настало время восстановить историческую справедливость — использовать ветроустановки, обратив ветер на пользу степняку.

Для этого имеются все предпосылки, поскольку Казахстан является мировым лидером по количеству доступной ветровой энергии на душу населения. По нашим расчетам – ее в 25 – 30 раз больше той величины электроэнергии, что вырабатывается в стране. К тому же страна уникальна по такому показателю, как малая плотность населения. Сегодня экономически не выгодно восстанавливать и протягивать линии энергопередач всем потребителям. Указанные выше проблемы степных жителей можно решить в ближайшие годы с помощью энергии самого ветра – этого неиссякаемого, бесплатного ресурса, данного нам природой. Это возможно при условии всесторонней поддержки и финансирования работ по созданию ветроэнергетических установок, средств аккумулирования энергии и другой сопутствующей техники.

На совещании с акимами ещё в сентябре 2002 года Президент страны Н.Назарбаев указал на то, что село, где проживает 47% населения, потребляет лишь 10 % энергии, вырабатываемой в стране. К сожаленью, к настоящему времени эта цифра уменьшилась. Поэтому для выхода из катастрофического положения необходимо поставить потребителям автономные чистые источники энергии. Это, например, ветроагрегаты, наиболее адекватно соответствующие образу жизни сельчан.  Такие малые ветроустановки и аккумуляторы разрабатываются в Казахстане.

На основе гранта Фонда Науки РК ученым Кокшетауского госуниверситета им.Ш.Уалиханова совместно с московскими специалистами удалось создать первые опытные образцы композиционной ветроэнергетической установки с диффузором – ВЭУД. Ее параметры: расчетная мощность 1 кВт, масса 95 кг, высота башни – 4 метра, срок эксплуатации – 20 лет, ориентировочная цена при серийном производстве 1500 долларов США, материал установки – стеклопластик.  В настоящее время требуется закончить этап доводки опытной партии ВЭУД с тем, чтобы оптимизировать ее параметры и отработать элементы серийного производства. Напоминая по форме и структуре юрту, ВЭУД легко монтируется за 2-3 часа тремя рабочими без подъемных устройств и может быть перемещена (вместе с ней) в другую местность.

 

Рисунок-5. Ветроэнергетическая установка с диффузором (ВЭУД).

При производстве собственных ВЭУД помимо рабочих мест, и сельчане, и горожане получат очевидную выгоду, так как установка применима со скважинным насосом для выкачивания подземной воды. Известно, что у крупного рогатого скота, потребляющего воду из скважины, надои и живой вес повышаются на 15-18 %. Ведь это чистая прибыль, которая быстро окупит ветряк. В доле себестоимости выращивания одной овцы около половины составляет обеспечение ее питьевой водой, поэтому применение здесь ВЭУД (стационарные скважины + переносные насос, аккумулятор и ВЭУД) может уменьшить этот показатель, а значит и цены на рынке. В республике исчезают такие выгодные промыслы, как верблюдоводство и коневодство. Эти животные как раз могут без проблем транспортировать на себе ВЭУД и перемещаться в силу своей неприхотливости в любую местность, доставив туда источник энергии, который в свою очередь послужит и человеку, и животным.

Проект «Создание опытной партии ВЭУД» направлен на создание первой в стране экологически чистой конкурентоспособной энергомашины, изготовленной из композиционных материалов, и носит комплексный характер. Дело в том, что ВЭУД соответствуют принципам технологической модернизации страны, духу Международной специализированной выставки «Экспо-2017. Энергия будущего» и может быть эффективно использован при решении вопросов следующих Государственных программ:

— «Чистая вода» — скважина + насос + ВЭУД (окупается за полгода);

— «Развитие сельских территорий» — обеспечение энергией отдаленных, а также труднодоступных пунктов, лишенных централизованного энергоснабжения (обычные электросети восстанавливать нерационально);

— «Аул» — обеспечение энергией фермеров, бригадных станов, животноводческих пунктов, малокомплектных школ, лечебниц и т.д.;

— «Агропродовольственная программа» -создание малых теплиц, инкубаторов, пунктов переработки пищевой и другой продукции, погребов, хранилищ и т.д.

— мероприятия по Парижскому саммиту – любая ветроустановка является чистым источником энергии и не загрязняет атмосферу выбросами газов, т.е. сдерживает парниковый эффект. Сейчас уже ясно, что глобальное потепление приняло необратимый характер, угрожающий всему живому на планете. Поэтому любые шаги по замене или уменьшению доли топливной энергетики крайне актуальны.

Широкое внедрение ветроустановок коренным образом изменит также социальное положение сельчан. Кроме хозяйственных электромашин типа электронасос, сепаратор, доильный аппарат и др., можно подключить к источнику бытовые электрические приборы и десятки других средств, призванных обеспечить инфраструктуру жизнедеятельности человека.

Республика обладает большими запасами топливного сырья, однако надо помнить, что они не возобновляемы и могут закончиться в ближайшие десятилетия. Поэтому сегодня требуется очень бережное, наиболее рациональное использование этих ограниченных ресурсов с тем, чтобы оставить следующим поколениям сырье для химической отрасли. Взамен этого можно было бы быстро развивать чистую энергетику (ветровую, солнечную и т.д.), что соответствует принципам устойчивой зеленой экономики.

Список использованной литературы

 [1] Байшагиров Х.Ж., Каримбаев Т.Д., Казиева Д.Б. и др. Создание модельного прототипа композиционной ветроэнергетической установки с диффузором (ВЭУД)// Отчет о НИОКР./ КГУ им. Ш.Уалиханова МОН РК. –Кокшетау, 2012 г.-117с. –ГР 0112 РК 01562.

[2] Байшагиров Х.Ж., Каримбаев Т.Д. Двухкомпонентная теория упругости неоднородной среды. Монография, -Қарағанды, 2016 г. -270 с.

 д.т.н., профессор Байшагиров Х.Ж.
академик МАНЭБ

Рабочий тел.: +7 (7162) 40 12 66, Моб. +7 702 150 20 73, е-mail: bayshagir@mail.ru

Write a Comment

Your e-mail address will not be published.
Required fields are marked*