Bakı, 24 yanvar, AZƏRTAC

Məlumdur ki, enerji, o cümlədən elektrik enerjisi son yüz ildən artıq bir dövrdə sivilizasiyanın inkişafındakı sıçrayışı təmin edib, dünyanın yenidən qurulması və insanların sosial müdafiəsində mühüm rol oynayıb və onun əsasında bəşəriyyətin sonrakı inkişafı üçün bazis hazırlanıb.

Müasir dövrdə istifadə etdiyimiz elektrik enerjisinin yaranma tarixi əslində 200 ildən çox deyil. Hans Ersted elektrik cərəyanının maqnit əqrəbinə təsirini tədqiq etmək arzusunda olduğunu hələ 1807-ci ildə elan etsə də, yalnız 13 il sonra (1820-ci ildə) elektrik cərəyanının maqnit xassələrini ixtira etməyə nail oldu. 1831-ci ildə Maykl Faradeyin elektromaqnit induksiya hadisəsinin kəşfi bütün elektrik enerjisi istehsal edən generatorların əsasını təşkil etdi və nəticədə Faradey tərəfindən ilk elektrik generatoru yaradıldı. Onun elektromaqnit sahə nəzəriyyəsinin yeni ifadələrini Gorg Maksvell yalnız 42 il sonra 1873-cü ildə təqdim etdi.

Beləliklə, XVIII əsrin əvvəllərindən elektrikin yaranması və çevrilməsi ilə bağlı bəşəriyyətə təqdim olunan ixtiralar əsasında 200 ildən artıq bir müddətdə Yer kürəsi müxtəlif növ, o cümlədən mədən yanacaqları ilə işləyən istilik və nüvə enerjisinə əsaslanan atom elektrik stansiyaları ilə əhatə olundu. Alimlər su, külək, günəş, okean axınları, yeraltı isti sulardan enerji məqsədləri üçün istifadə olunması istiqamətində nailiyyətlər əldə etdi.

AZƏRTAC xəbər verir ki, bu fikirlər texnika elmləri doktoru, professor, Əməkdar mühəndis, Əməkdar elm xadimi Nurəli Yusifbəylinin “Enerji - keçmişdən gələcəyə doğru” sərlövhəli məqaləsində yer alıb. AZƏRTAC məqaləni təqdim edir.

Müasir dövrü elektrik enerjisiz təsəvvür etmək mümkün deyil

Enerji kainatda və Yer kürəsində həyatın əsasını təşkil edir. O, bütün hərəkət formalarının və materiyanın transformasiyasının mənbəyidir. Enerji faktoru sivilizasiyanın inkişafını, həyat səviyyəsini və ölkə iqtisadiyyatını müəyyən edən fundamental əsaslardan biridir.

Enerjinin vacib növlərindən biri elektrik enerjisi hesab olunur. Onun enerji təminatında xüsusi yeri uzaq məsafələrə verilməsinin mümkünlüyü və digər növ enerjiyə asanlıqla çevrilmə imkanlarının olması ilə əlaqədardır. Beynəlxalq Enerji Agentliyinin məlumatına görə, hazırda elektrik enerjisinin son ümumi enerji istehlakında payı 20 faiz təşkil edir və 2050-ci ildə bu göstəricinin 40 faizə çatacağı proqnozlaşdırılır.

Elektrik stansiyası, ötürücü sistemlər və istehlakçılar da daxil olmaqla paylayıcı şəbəkə sistemlərini özündə birləşdirən elektroenergetika sistemləri insanlar tərəfindən yaradılan texniki sistemlərdən ən mürəkkəbi hesab olunur. Bu və elektrik enerjisinin böyük həcmlərdə akkumulyasiya etmək imkanlarının olmaması, onun böyük sürətlə axması və digər faktorlar elektroenergetika sistemlərinin idarə olunmasında texnoloji cəhətdən inkişaf etmiş iyerarxik idarəetmə sistemlərinin tətbiqini şərtləndirir.

Elektrik enerjisi bəşəriyyətin elmi-texniki inkişafının əsas faktoru kimi yüksək texnologiyaların bazisini formalaşdırır, əmək məhsuldarlığını yüksəldir, əməyin fiziki strukturunu dəyişərək insanların həm məişətdə, həm də istehsalatda həyat şəraitini dəyişdirir.

Qeyd etmək yerinə düşər ki, elektroenergetika sahəsi insanlar üçün adət etdikləri sahə hesab olunmur. İnsanların mexaniki və istilik hadisələri ilə tanışlığı min illər əvvələ təsadüf etsə də, elektriklə yalnız son üç yüz ildə məşğul olmağa başlayıblar. Bundan əlavə, elektrik prosesləri bizdən “gizlədilib”, onların qavranması üçün görünməyən elektrik dünyasına səyahət etmək lazımdır. Maşın və mexanizmlərin nəzəriyyəsini bilmədən velosiped yığmaq olar, lakin elektrik sahəsinin nəzəri əsalarını bilmədən çətin ki hər hansı elektrik maşınını işləmə prinsipini başa düşmək mümkün olsun.

Elektroenergetika iqtisadi siyasətin mühüm tərkib hissəsidir

Dövlətin elektroenergetika potensialı, elektrik enerjisinin istehlak strukturu və miqyası, ondan istifadənin effektivlik səviyyəsi ölkənin iqtisadi potensialının vacib xarakteristikasıdır. Bu, həm də cəmiyyətdə aparılan iqtisadi islahatların dinamikliyinin və həyat səviyyəsinin göstəricisidir. Bu baxımdan, elektroenergetika sektorunun inkişafı ötən illərdə olduğu kimi, gələcəkdə də dövlətlərin iqtisadi siyasətinin mühüm tərkib hissəsi olaraq qalacaqdır.

Qeyd olunan bu əsasları əvvəlcədən görərək ulu öndər Heydər Əliyev dövlətin milli təhlükəsizliyində strateji sahə kimi Azərbaycanın dayanıqlı, güclü enerji sistemini yaratmışdır. Bu gün artıq Azərbaycanın enerji sistemi 7,5 giqavat qoyuluş gücü və 7000 kilometrdən artıq uzunluğa malik inkişaf etmiş sistem əhəmiyyətli və sistemlərarası şəbəkəsi olan elektroenergetika sisteminə malikdir.

Ölkə elektroenergetika sisteminin bundan sonra da davamlı inkişafını təmin etmək məqsədilə Prezident İlham Əliyevin təşəbbüsü ilə bir sıra vacib Dövlət proqramları, Strateji Yol Xəritəsi qəbul olunub. Sahənin inkişaf proqramına uyğun olaraq 2030-cu ilə kimi ölkə enerji sisteminin qoyuluş gücünün 9 giqavat səviyyəsinə çatdırılması hədəflənib.

Bu günə qədər dünya iqtisadiyyatının və energetika sektorunun gələcək inkişafının ehtimal olunan istiqamətlərinin qiymətləndirilməsinə həsr olunmuş çoxlu sayda təhlillər mövcuddur. Həmçinin balanslaşdırılmış hədəf proqnozları ABŞ Prezident Administrasiyasının Enerji Məlumat Xidməti, beynəlxalq analitik mərkəzlər - Beynəlxalq Enerji Agentliyi - İqtisadi Əməkdaşlıq və İnkişaf Təşkilatı Məsləhət və Analitik Mərkəzi, Neft İxrac Edən Ölkələr Birliyi Katibliyi (OPEC), böyük beynəlxalq maliyyə təşkilatlarının analitik xidmətləri - Beynəlxalq Valyuta Fondu, Dünya Bankı, Avropa Yenidənqurma və İnkişaf Bankı tərəfindən hazırlanmış ixtisaslaşdırılmış məsləhət və analitik hökumət təşkilatları tərəfindən davamlı olaraq hazırlanır.

Yaxın gələcəkdə əlçatan, etibarlı və təmiz enerji mənbələrinə qlobal tələbatın davamlı artması, dünyada bir sıra ölkələrin aşağı karbonlu enerji mənbələrinə transformasiyasını şərtləndirilib. Ehtimal olunur ki, hələ də neftə və təbii qaza olan tələbatın pik həddinə şahid olmamışıq. Eyni zamanda, son on ildə enerji bazarının dinamikası ciddi dəyişikliyə məruz qalıb. OPEC bazar payını qorumağa diqqət etsə də, ABŞ-da şist nefti yeni və çevik təchizat mənbəyinə çevrilib.

Mühəndislər ixtiraçılıqda, şirkətlər bazarda rəqabət aparır və nəticədə sənaye daim elektrik enerjisi ilə bağlı yeniliklərini təklif edir. Yeni məhsulun (qurğunun) ortaya çıxması sürətli bir proses deyil. Bununla bağlı düşünmək, layihələndirmək, prototiplər hazırlamaq lazımdır. Sonrakı mərhələdə isə hazırlanan prototiplər çoxsaylı nəzarət strukturları tərəfindən təsdiqlənməlidir. Bəzi gələcək yeniliklər hələ də elmi axtarış və tədqiqat mərhələsindədir, çox güman ki, tezliklə həyata keçməyəcəkdir. Lakin bununla yanaşı, yaxın onilliklərdə energetika və elektrotexnika sahəsində bəşəriyyət tərəfindən həll olunmalı olan həyati vəzifələrə əsaslı yeni yanaşmalar tətbiq olunacaq və bu yanaşmalar yeni trendlər yaradacaqdır.

XXI əsrin enerji istehsalı sahəsində növbəti perspektivli texnologiyaları qeyd etmək olar.

Energetikanın gələcək inkişaf trendləri

Xərc tələb etməyən işıqdan xərcsiz elektrikin alınması energetikanın gələcək istiqamətlərindən biridir. Günəş enerjisinin imkanları bir rəqəmlə müəyyən edilir, təqribən 1,3 kVt/m2 bərabər olan günəş sabiti ilə. Bu, o deməkdir ki, Yerə yaxın bir kvadratmetrə, məsələn, bir kosmik gəmidə günəş batareyasının hər kvadratmetrinə 1,3 kilovat günəş istiliyi enerjisi daxil olur. Yəni nisbətən kiçik bir sahədən, bir kvadratkilometr sahədən kifayət qədər enerji əldə oluna bilər.

Yaponiya, Çin və Amerikanın bir neçə şirkətləri orbital günəş elektrik stansiyalarının (GES) yaradılmasına başladıqlarını elan ediblər.

Xüsusi çeviricilərlə hər bir stansiyanın nəhəng günəş panelləri, günəş radiasiyasını santimetrlik radio dalğalarına çevirəcəkdir, bu da ifrat yüksək tezlik və ya lazer şüaları ilə Yer kürəsində yerləşdirilən elektrik enerjisinin qəbuledici mərkəzi antenasına daxil olacaqdır.

Çin hökuməti artıq kosmik elektrik enerjisinin alışı ilə bağlı müqavilə imzalayıb.

Kosmik GES ilə maraqlı təkliflərdən biri ABŞ Kosmik Sistemlər İnstitutunun professoru Devid Krisvel tərəfindən irəli sürülüb. Onun təklifinə görə, günəş stansiyasını açıq fəzada deyil, Ayın səthində quraşdırmaq daha real hesab olunur. Belə ki, Ay günəş panellərinin istehsalı üçün zəruri olan kifayət qədər xammal ilə zəngindir və yerində istehsala imkan verir. Bu layihənin dəyəri orta hesabla 60 milyard ABŞ dolları səviyyəsində qiymətləndirilir.

Günəş enerjisindən ənənəvi şəkildə istifadə

Bitkilər günəş enerjisi stansiyalarının mükəmməl nümunələridir. Fotosintez prosesində bir çox müxtəlif mürəkkəb üzvi birləşmələr formalaşdırılır və bəzilərindən yanacaq kimi insanlar min illərdir ki, birləşmələrdə saxlanan günəş enerjisini çıxarır və istifadə edir.

Yeni bitki enerjisi layihələrini həvəslə dəstəkləyə bilərik, sərt şəkildə tənqid edə və hətta gülə bilərik, ancaq biologiya dərsliklərindən alınan məlumatlara laqeyd ola bilmərik. Aparıcı mütəxəssislərin hesablamalarına görə, Yer planetinin bitki aləmi günəş enerjisindən istifadə edərək hər il 100 milyard ton üzvi maddə yaradır, onların tərkibində 5 trilyon ton neft ekvivalenti olan enerji mövcuddur ki, bu da Yer kürəsində istehsal olunan bir illik enerjinin miqdarından orta hesabla 200 dəfə çoxdur.

Bu həcmin yalnız 0,1 faizi Yer kürəsindəki bütün elektrik stansiyalarını yanacaqla təmin etmək üçün kifayətdir.

Nüvə enerjisi

Hər hansı bir enerji mənbəyinə baxsaq görərik ki, bizim üçün eyni hissəciklər (atomlar və molekullar) fəaliyyət göstərir. Onların əksəriyyəti enerji ehtiyatlarını çox illər əvvəl əldə edib. Hazırda onlar enerji ehtiyatlarını fərqli fiziki proseslərdə bir-birlərinə ötürür və bizə verir. Eyni zamanda, atomlar və molekullar iki fərqli rejimdə fəaliyyət göstərirlər - ya elektron örtüyündə, ya da atom nüvələrində saxlanılan enerjini verirlər. Birinci halda bu kimyəvi xarakter daşıyır. Bu gün energetikanın əsasını təşkil edən oksidləşmə reaksiyası, yəni yanma prosesidir. Atom nüvəsi elektron örtüyündən daha güclü bir mənbədir. Nüvə reaksiyaları ənənəvi yanma ilə müqayisədə bir atomdan min dəfələrlə çox enerji əldə etməyə imkan verir.

Bu gün dünyada nüvə reaktorlarının sayı 440-dən çoxdur. Lakin məlumdur ki, elektrik stansiyalarında nüvə reaktorları üçün lazım olan uran yer kürəsində o qədər də çox deyil. Yəni parçalanma reaksiyalarına əsaslanan nüvə enerjisi yanacağının məhdud ehtiyatları barədə düşünülməlidir. Enerji sektoru tanınmış nüvə birləşmə reaksiyasını - hidrogen nüvələrini bir helium nüvəsinə birləşdirməyi (nüvənin sintez reaksiyası) bacararsa, bu problem demək olar ki, həll olunacaqdır. Hidrogen ehtiyatı dəniz və okean sularında kifayət qədərdir.

Hidrogen energetikası

Hidrogen enerjisi termini son on ildə elm, iqtisadiyyat və siyasət dünyasında bərpa olunmayan enerji mənbələrinin tükənməsi problemi ilə əlaqədar geniş populyarlıq qazanmışdı. Bərpa olunan enerjinin gələcək inkişafına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə biləcək bəzi texnoloji nailiyyətlər, həmçinin dünyanın aparıcı ölkələrinin böyük şirkətləri tərəfindən hidrogen texnologiyalarının inkişafı proqramları nəzərdən keçirilir. Qeyd edək ki, hidrogen istehsalında bərpa olunan enerji mənbələrinin istifadə olunması (mavi hidrogendən - yaşıl hidrogenə keçid), onun maya dəyərinin aşağı salınmasında mühüm rol oynamaqdadır. Bu iki mənbə arasında sinerji müvafiq fəsillərdə bərpa olunan enerji mənbələrinin böyük həcmlərdə akkumulyasiyasına (power -to-X strategy) imkan verəcəkdir. Bərpa olunan Enerji Mənbələri üzrə Beynəlxalq Agentliyin məlumatına görə, artıq son illərdə bir çox ölkələr yaşıl hidrogen istehsalı məqsədilə qoyuluş gücü 10 000 meqavatla ölçülən elektrik stansiyalarının tikintisinə başlayıb.

İstilik elementləri

İstilik elementi (İE) kimyəvi reaksiya ilə birbaşa elektrik cərəyanı yaradan batareyaya bənzəyir. Batareya kimi İE də anod, katod və elektrolitdən təşkil olunur.

Turbogenerator və daxili yanma mühərriklərindən fərqli olaraq İE-də təbii qaz, kömür, mazut və sairdən istifadə olunmur. Bu səs-küylü yüksək təzyiq altında fırlanan rotorların, işlənmə zamanı yüksək səslərin, titrəmələrin olmaması deməkdir. İE səssiz elektrokimyəvi reaksiya ilə elektrik enerjisi istehsal edir. Onların başqa bir xüsusiyyəti yanacağın kimyəvi enerjisini birbaşa elektrik, istilik və suya çevirməsidir.

Bundan əlavə, İE-lər yüksək səmərəlidir və karbon dioksid, metan və azot oksidi kimi çox miqdarda istixana qazları istehsal etmir. Yanacaq qismində təmiz hidrogen istifadə edildiyi təqdirdə isə ümumiyyətlə, ziyanlı tullantı formalaşdırmır.

Yaşıl enerji - ekoloji təmiz şəhər

Ekoloji təmiz şəhər nəqliyyatı konsepsiyası Avropada 2000-ci illərin ortalarından etibarən tətbiq olunur: Amsterdam, Hamburq, Barselona və Londonda bu cür sərnişin avtobusları artıq fəaliyyətdədir. Bir metropoliyada zərərli tullantıların olmaması və səs-küyün azaldılması son dərəcə vacibdir. Almaniyada 2018-ci ildə ilk “Coradia iLint” hidrogenlə işləyən sərnişin qatarı istismara verilib.

Növbəti 40 ildə avtomobillər üçün əsas enerji mənbəyi olaraq hidrogenə keçid dünyanın enerji və iqtisadiyyatını dəyişə bilər.

Bloomberg İnformasiya Agentliyinin proqnozlarına görə, 2040-cı ilədək avtomobillər gündə hazırkı 13 milyon barel əvəzinə 1900 teravat saat sərf edəcək ki, bu da elektrik enerjisinə olan tələbatın 8 faizini təşkil edəcək. Halbuki bu gün dünya neftinin 70 faizi nəqliyyat üçün yanacaq istehsalında istifadə olunur. Əlbəttə ki, bu gün batareyalı elektrikli nəqliyyat vasitələri üçün bazar perspektivləri hidrogen İE-yə nisbətən daha aydın və əlverişlidir.

2020-ci ildə elektrikli avtomobil bazarı təqribən 170 milyard dollar, hidrogen avtomobil bazarı isə cəmi 1,2 milyard dollar səviyyəsində olub. Proqnozlara görə, sonuncu 2028-ci ildə 46 milyard dolları ötəcəkdir. Belə ki, hələ 2017-ci ildə yeni hidrogen texnologiyalarının tədqiqi və inkişafına, həmçinin geniş tətbiqinə nail olunması məqsədilə “Audi”, BMW, “Honda”, “Toyota”, “Daimler”, GM, “Hyundai” kimi 39 əsas avtomobil istehsalçısının daxil olduğu Hidrogen Şurası yaradılıb.

Enerjinin akkumulyasiya sistemləri

2002-ci ildən başlayaraq dünyanın elm mərkəzlərində nanotexnologiyanın tətbiqi ilə yeni kükürdlü litium-ion akkumulyatorları üzərində işlər davam etdirilir. İstər qrafen istifadəsi, istərsə də silikon nanoboru və ya anod və katodun nanomatrisə qarışığı olan "3D elektrodlar" (bunlar son elmi işlərdən nümunələrdir) olsun, yanaşma əsasən eynidır: saxlanılan enerjini artırmaq üçün elektrodların sahəsini artırmaq və doldurma prosesini sürətləndirmək. Oxşar eksperimentlərin nəticələri təsiredicidir: tutum on dəfələrlə artır, doldurma müddəti ikiölçülü surətlə azalır. Eyni zamanda, laboratoriyadan sənaye istehsalına çatdırmaq üçün zaman tələb olunur.

Klassik batareyaların təkamülünün başa çatması mümkündür. Növbəti mərhələdə texnika sahə üzrə fərqli bir şəkildə inkişaf edəcəkdir. Məsələn, supertutum üzərində işlər intensiv davam etdirilir. Almaniyanın “Simens” şirkətinin 2018-ci ildə SİGRE-nin təşkil etdiyi konfransda təqdim etdiyi məlumata əsasən, artıq 50 MVt gücündə pilot layihə icra olunub.

2015-ci ilin sonlarından başlayaraq, artıq böyük tutumlu akkumulyatorlar bərpa olunan enerji əsaslı generasiya güclərinin intensiv tətbiqi şəraitində enerji sistemlərinin çevikliyinin yüksəldilməsi məqsədilə istifadə olunmağa başlanılıb.

Koreyanın “Woori” kommersiya bankının ehtimalına görə, qlobal enerji akkumulyasiya sistemlərinin həcmi hər il 26 faiz artacaqdır.

2050-ci ilə qədər energetikanın inkişaf ssenarilərində akkumulyasiya sistemlərinin tətbiqinə geniş yer verilib.