AP26103573 – Тиімділікті арттыру және басқа технологиялармен біріктіру мүмкіндігін бағалау үшін маусымдық жылу энергиясын сақтау жүйесін жобалаудың және техникалық параметрлері мен экономикалық көрсеткіштерін есептеудің моделін және цифрлық құралын әзірле
Бұл жобаның мақсаты – динамикалық жылу жүктемелері мен әртүрлі геологиялық жағдайларды есепке алатын МЖЭС технологиясын жобалаудың цифрлық құралын жасау болып табылады. Бұл үшін топырақтың гетерогенділігі мен жер асты сулары ағындарын, сондай-ақ жер асты қабаттарының термофизикалық қасиеттерін анықтау әдістерін қамтитын кешенді модель қажет. Заманауи сандық есептеу гидродинамикасы (CFD) әдістерін пайдалану, экономикалық тиімді ГЖА жүйесін құру үшін маңызды болып табылатын фильтрация және жылу беру процестерін егжей-тегжейлі талдауға мүмкіндік береді.
Жобаның өзектілігі: Жобаның өзектілігі Қазақстанның күрт континенталды климат жағдайында энергия тиімділігін арттыру және CO₂ шығарындыларын азайту қажеттілігімен негізделеді, мұнда энергия тұтынудың едәуір бөлігі, әсіресе, көмірді пайдалану арқылы жүзеге асырылатын жылытуға тиесілі. Геотермалдық жылу аккумуляторларын қолдану негізіндегі жылу энергиясын маусымдық сақтау (СХТЭ) технологиясы жылуды тиімді жинақтауға және пайдалануға мүмкіндік береді, бұл энергиямен жабдықтаудың тұрақтылығын қамтамасыз етіп, экологиялық жағдайды жақсартады. Алайда геологиялық әртектілікті және жерасты суларының әсерін ескеретін заманауи цифрлық жобалау құралдарының болмауы мұндай жүйелерді енгізуді шектейді, сондықтан кешенді модель мен цифрлық құрал әзірлеу өзекті міндет болып табылады.
Ғылыми жетекші: Айжулов Даниар, PhD, аға оқытушы
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер:
Жобаны іске асыру барысында белгіленген мақсаттар мен міндеттерге сәйкес келетін елеулі сандық және сапалық нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік беретін маусымдық жылу энергиясын сақтау жүйесінің кешенді динамикалық моделін әзірлеу жоспарланады.
Зерттеудің негізгі нәтижесі: Топырақтың термофизикалық қасиеттерімен ұңғымалы жылу алмастырғыштарының жылу алмасуын біріктіретін тексерілген математикалық модельді құру. Модельге күн коллекторлары, қысқа мерзімді жылу аккумуляторлары және ұңғымалық жылу алмастырғыштар желілері сияқты жүйенің барлық негізгі компоненттері кіреді, сондай-ақ Қазақстан аймақтарына тән маусымдық және климаттық жүктемелер ескеріледі деп күтілуде.
Жобаны жүзеге асыру барысында конкурстық құжаттамаға сәйкес мақалалар жарияланады.
Қолдану аясы мен мақсатты тұтынушылары: Жобаның нәтижелері ғылыми-зерттеу институттары, мемлекеттік органдар, энергетикалық компаниялар және жылу энергиясын сақтау жүйесін енгізуге мүдделі жеке инвесторлар үшін пайдалы болады. Бұл модельді пайдалану күн ресурстарын тиімді пайдалануды және жылу жүйелерін оңтайландыруды қамтамасыз етеді.
Ғылыми бағытқа ықпалы: Әзірленген модель жылу техникасы және жаңартылатын энергия көздері саласындағы ғылымның дамуына айтарлықтай әсер етеді, сонымен қатар геотермалдық энергетика және экология сияқты байланысты салаларға оң әсер етеді деп күтілуде.
Нәтижелерді коммерцияландыру: Алынған нәтижелерді энергетика саласында жаңа бизнес үлгілерін құру үшін пайдалануға болады, бұл оларды коммерцияландыру және нарыққа енгізу мүмкіндіктерін ашады. Бұл сонымен қатар жылу алмасу шығындарын төмендетуге және энергия тиімділігін арттыруға әкелуі мүмкін.
Әлеуметтік-экономикалық және экологиялық әсер: Жоба энергетикалық қауіпсіздік пен тұрақты даму саласындағы өзекті мәселелерді шешуге ықпал етеді, бұл Қазақстан үшін ерекше маңызды. Қазба энергия көздеріне тәуелділіктің төмендеуі, сондай-ақ көміртегі ізінің азаюы күтілуде, бұл елдегі экологиялық жағдайға оң әсер етеді. Осы жоба бойынша жүргізілген зерттеу нәтижелері бойынша докторант пен магистрант білім алады.
Осылайша, зерттеудің күтілетін нәтижелері ғылыми тұрғыдан маңызды ғана емес, сонымен қатар олардың әртүрлі салалардағы өзектілігін қамтамасыз ететін іс жүзінде қолдануға болады.
Жүргізілген зерттеу нәтижесінде жалған үш өлшемді модельді қолдана отырып, ұңғыма жылу алмастырғышындағы жылу алмасу процестерінің математикалық моделі жасалды және ұңғыма жылу алмастырғыштары мен топырақ жүйесіндегі жылу алмасу және сүзу процестерін сипаттайтын кешенді математикалық модель жасалды. Алынған нәтижелердің ғылыми жаңалығы жеткілікті дәлдікті минималды есептеу шығындарымен біріктіретін экстремалды геометриялық қатынастары бар (диаметрдің ұзындыққа қатынасы 1:5000 дейін) жер асты жылу сақтау жүйелерін модельдеудің тиімді есептеу әдісін әзірлеуде жатыр. Қазақстанда алғаш рет жылу беру мен жер асты суларын сүзудің ұңғыма жылу алмастырғыштарының жұмысына бірлескен әсерін ескеретін кешенді модель жасалды. Бұл жер асты суларының белсенді қозғалысы бар аймақтар үшін өте маңызды. Гидрогеологиялық параметрлер мен жүйенің жұмыс режимдерінің жылу алуды кетіру тиімділігіне әсер етуінің белгіленген заңдылықтары аймақтың нақты климаттық және геологиялық жағдайларын ескере отырып, жер асты суларының жылу сақтау жүйелерін жобалауды оңтайландырудың теориялық негізін қамтамасыз етеді.