Энергообеспечение фермы дойных коз с использованием энергии Солнца

РАЗДЕЛ I ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

УДК 620.92

DOI 10.24411/0131-5226-2020-10222

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ФЕРМЫ ДОЙНЫХ КОЗ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ЭНЕРГИИ СОЛНЦА

A.Ф. Эрк, канд. техн. наук;

B.Н. Судаченко, канд. техн. наук;

В.А. Размук;

Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

В Ленинградской области насчитывается более 1 тыс. крестьянских фермерских хозяйств и более 104 тыс. личных подсобных хозяйств. В фермерских и подсобных хозяйствах выращивают овец, коз, кроликов. Энергоносители в таких хозяйствах - это, в основном, электроэнергия и тепловая энергия от мелких котельных, работающих на местном виде топлива. Энергетические обследования хозяйств области показали, что далеко не все фермерские хозяйства обеспечены централизованным электроснабжением. В связи этим они вынуждены искать другие источники генерации. В основном устанавливают дизельные электростанции. При этом большой интерес вызывает возможность использования возобновляемых источников энергии: солнечной и ветровой энергии, микро-ГЭС. Наиболее интенсивно в настоящее время строятся фотоэлектрические установки малой мощности, обеспечивающие потребность в электрической энергии небольших потребителей при условии бесперебойности электроснабжения и экономической доступности. Наиболее активно такая работа ведется на объектах сельхозпроизводства южных районов Российской Федерации, в среднеазиатских республиках СНГ и странах Южной Европы. Принято считать, что в Ленинградской области и на территории Северо-Запада России в целом фотоэлектрические установки неэффективны ввиду малого солнечного ресурса территории. Целью исследования было обоснование возможности использования солнечной энергии в условиях Ленинградской области для энергообеспечения сравнительно не больших по объему потребления энергии объектов в фермерских хозяйствах. Исследование поведено на примере фермы дойных коз, расположенной на конкретной территории Ленинградской области. С учетом технологии содержания животных рассчитаны электрические и тепловые нагрузки, определена суммарная установленная мощность приемников тепловой и электрической энергии, годовое и суточное потребление энергии на ферме. Данные по солнечному ресурсу территории расположения фермы (координаты 59°53'20" и 34° 06' 06") получены из Глобального солнечного атласа GSA 2.0 (Oct. 2019). Мощность и количество энергии, которые можно получить от фотоэлектрической установки с фотоэлектрическими панелями, установленными по азимуту 180 град. и под оптимальным углом 40 град. на плоской крыше здания фермы рассчитаны и предоставлены компанией Solargis в онлайн-приложении Глобального солнечного атласа GSA 2.0. Из сравнения данных суточного потребления электроэнергии на ферме и данных суточного поступления электроэнергии от фотоэлектрической установки фермы следует, что солнечной энергии, поступающей на земную поверхность в районе расположения фермы, достаточно для энергообеспечения технологических процессов на ферме в течении 9 месяцев. Три месяца в году необходимо дополнительно к фотоэлектрической установке использовать резервные энергоустановки на традиционных и местных видах топлива.

Ключевые слова: ферма, энергоснабжение, солнечный ресурс, территория, фотоэлектрическая установка.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводства и животноводства_

Для цитирования. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Тимофеев Е.В. Энергообеспечение фермы дойных коз с использованием энергии солнца // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2020. №. 1(102). С 4-14.

ENERGY SUPPLY OF A DAIRY GOAT FARM USING THE SOLAR ENERGY A.F. Erk, Cand. Sc. (Engineering); V.A. Razmuk;

V.N. Sudachenko, Cand. Sc.

Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia

In Leningrad Region, there are above one thousand peasant (farm) holdings and above 104 thousand personal subsidiary farms. Sheep, goats and rabbits are raised in private farms and smallholdings. Energy carriers in such farms are mainly electricity and thermal energy from small boiler houses operating on local fuel. Energy surveys of the farms in the region showed that not all private farms are connected to the centralized power grids. Therefore, they are forced to look for other sources of electricity generation. Most of them install diesel power plants. At the same time, there is a great interest in the possible application of renewable energy sources: solar and wind energy, micro-hydroelectric power plants. Low-powered photovoltaic systems are currently introduced most intensively to meet the electric energy demand of small consumers in case of uninterrupted power supply and economic affordability. Such work is most active at agricultural production facilities in the southern regions of the Russian Federation, in the Central Asian republics of CIS and Southern Europe. It is commonly believed that photovoltaic installations are inefficient in Leningrad Region, and in the North-West Russia as a whole, due to the small solar resource of the territory. The study aimed to substantiate the possibility of using the solar energy in Leningrad Region for power supply of relatively small farm consumers. The study object was a dairy goat farm located in the territory of Leningrad Region with the coordinates 59°53'20" N and 34° 06' 06" E. The electric and thermal loads were calculated with a due account for the goat housing technology; the total installed capacity of heat and electric energy receivers and the annual and daily energy consumption on the farm were determined. The solar resource data for the particular farm site were taken from the Global Solar Atlas GSA 2.0 (Oct. 2019). The power capacity and the energy amount that can be obtained from a photovoltaic system with the panels installed at an azimuth of 180 degrees and at an optimal angle of 40 degrees on the flat roof of the farm building were calculated and provided by "Solargis" company in the online application to GSA 2.0 Global Solar Atlas. The data on the daily electric power consumption on the considered farm were compared with the data on the daily electric power supply from the farm photovoltaic installation. The comparison showed that the solar energy arriving on the earth's surface near the farm location was enough to run the farm technological processes for nine months. For the rest three months, the backup power plants on traditional and local fuels need to be used in addition to the photovoltaic installation.

Keywords: farm, power supply, solar resource, territory, photovoltaic installation.

For citation: Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Timofeev E.V. Energy supply of a dairy goat farm using the solar energy. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstvaprodukcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2020. No. 1

Введение

В настоящее время наблюдается рост количества малых форм хозяйствования среди сельскохозяйственных предприятий. В Ленинградской области насчитывается более 1 тыс. крестьянских фермерских хозяйств, более 104 тыс. личных подсобных хозяйств. В фермерских и подсобных хозяйствах выращивают крупный рогатый скот, свиней, овец, коз, птицу, лошадей, норку, соболей, кроликов. В ИАЭП ведется научная работа по использованию технологических модулей для повышения эффективности и экологической безопасности мелкотоварного производства продукции животноводства и птицеводства [1,2]. Поголовье животных и птицы в малых формах хозяйствования составляет КРС - 10%, свиньи -5%, овцы и козы - 84%, птица 1%, кролики - 97% от общего поголовья по региону. Это свидетельствует, что в основном фермерские хозяйства занимаются выращивание кроликов, овец и коз.

Энергоносителями в фермерских предприятиях являются в основном электроэнергия и тепловая энергия от мелких котельных, работающих на местном виде топлива [3]. Энергетические обследования хозяйств области [4,5] показали, что далеко не все фермерские хозяйства обеспечены централизованным электроснабжением. В связи этим они вынуждены искать другие источники генерации. В основном используют дизельные электростанции. При этом большой интерес вызывает возможность использования возобновляемых источников энергии: солнечной, ветровой энергии, микро-ГЭС [6,7,8]. Наиболее интенсивно в настоящее время строятся мощные

фотоэлектрические установки,

обеспечивающие электроэнергией регионы, удаленные от централизованного

электроснабжения. Большие удельные капитальные вложения в строительство и, как следствие, высокая себестоимость

выработанного 1 кВтч электрической энергии является главным препятствием на пути их повсеместного внедрения. Один из способов снижения себестоимости 1 кВт.ч является использования маломощных установок, как автономных, так сетевых, применяемых для нужд удаленных объектов сельскохозяйственных производств,

жилищно-коммунального сектора, объектов здравоохранения и социальной сферы, рекреационных зон. В перечисленные категории попадают также объекты распределенной генерации, прогнозируемый рост которой на следующие девять лет в мире оценивается в 200 % [9].

В статье [ 10] отмечается, что эра гонки за низкой стоимостью и высоким КПД фотоэлектрических панелей заканчивается, и начинается время поиска новых подходов к выбору состава, параметров элементов фотоэлектрических установок малой мощности, обеспечивающих потребность в электрической энергии небольших потребителей при условии бесперебойности электроснабжения и экономической доступности. Наиболее активно ведется такая работа на объектах сельхозпроизводства южных районов Российской Федерации, в среднеазиатских республиках СНГ и южных странах Европы. Созданы фотоэлектрические подъемники воды [11], используются альтернативные установки в рыбоводных процессах [12], для энергоснабжения передвижных пасек [13] и летних лагерей КРС [6,11]. Находят широкое применение фотоэлектрические установки в системах орошения и осушения [14,15,16]. Они зачастую используются в качестве основных источников энергоснабжения баз отдыха, экологического сельского туризма, охоты и рыболовства. Фотоэлектрические установки, в отличии от широко применяемых в настоящее время дизель генераторов, не наносят вред окружающей среде. Авторы публикаций материалов исследований и

опыта практического применения малых фотоэлектрических установок высказывают противоположные мнения о

целесообразности использования солнечной энергии на Северо-Западе России. Так по материалам исследований и расчетов Ароновой Е.С. [17] делается вывод о целесообразности сезонной эксплуатации систем солнечного энергообеспечения. В других публикациях [18,19] авторы предлагают технические решения по использованию фотоэлектрических

установок малой мощности круглогодично.

Целью данной статьи является обоснование возможности использования солнечной энергии в условиях Ленинградской области для

энергообеспечения сравнительно не больших по объему потреблении энергии объектов в фермерских хозяйствах. В качестве примера выбрали ферму на 70 дойных коз с молодняком в одном из фермерских хозяйств в Ленинградской области. Ферма состоит из секций для дойных коз, секций для козлят и козлов, молочной, доильного зала, преддоильной площадки, бытовых помещений, санитарного узла. Здание фермы кирпичное с плоской крышей. Тепловая энергия требуется на подогрев воды для поения животных. Электроэнергия - на нужды освещения, электропривод в доильном зале и обогрев бытовых помещений и секций для козлят. Обогрев используется

локальный с помощью инфра-красных

обогревателей.

Материалы и методы

На ферме содержится 70 дойных коз, 63 козленка и 4 козла.

Общего отопления строения не требуется. Локальное отопление в зимний период секции для содержания козлят площадью 103 м2 осуществим при помощи инфракрасных обогревателей А1тас ИК5 мощностью 500Вт в количестве 10шт. Отопление бытовых помещений и санитарного узла осуществим такими же обогревателями в количестве 2 шт.

Подогрев воды на поение животных не требуется, т.к. нормативная температура 6-10градС соответствует температуре воды из скважины. Круглогодичный подогрев воды на технологические нужды при доении коз рассчитываем по нормам 2л на дойную козу, т.е. 140л в сутки на 70 коз с 8 до 36град С. Подогрев воды на санитарные нужды определяем из расчета 200л в сутки с 8 до 36 град С.

Освещение помещения: помещения для содержания коз 252м2 - освещенность 20лк, помещение для молодняка - 50лк, доильный зал - 35м2-100лк.

С учетом технологии содержания животных рассчитаны электрические,

тепловые нагрузки и годовое суточное потребление электроэнергии в каждом помещении фермы (табл. 1).

Таблица 1

Электрические, тепловые нагрузки и годовое и суточное потребление электроэнергии на ферме

Наименование Секция дойных коз Секция козлят Доильный зал Бытовые помещения Потребления электроэнергии в сутки

Количество Животных, шт 70 63 70 —

Площадь помещения, м2 110 102 35 20

Электрическая нагрузка

продолжение табл. 1

1.Освещение

-норматив освещенности(лк) 20 50 100 150

-количество светильников,

20Вт

-мощность 4 6 4 3

светильников

-годовое потребление 0,08 0,12 0,08 0,06

электроэнергии

-потребление электроэнергии 350,4 525,6 350,4 262,8 4.04

в сутки кВт.ч.)

2.Электропривод

-мощность (кВт) - - 2

-годовое потребление

электроэнергии 730 2.0

З.Электрообогрев

- количество ИК 10 2

-мощность (кВт) 5 1

-годовое потреб-ление

электро-энергии (кВт.ч.) 900 180 3.0

Тепловая нагрузка

Подогрев воды на поение

козлят,

- сутки, кВт.ч. 0,8 0.8

- год, кВт.ч. 292

Подогрев воды на

технологические нужды

- сутки, кВт.ч. 5, 8 5.8

- год, кВт.ч. 2117

Подогрев воды для

технических помещений,

- сутки, кВт.ч. 3,6 3.6

- год, кВт.ч. 720

Среднегодовое потребление

электроэнергии на ферме в

сутки, кВТ.ч. 17.9

Суммарная величина потребной мощности для энергообеспечения фермы-8,424 кВт. и ожидаемый годовой расход электроэнергии -6528,2 кВт.ч . Результаты и обсуждение

Для оценки возможности использования солнечной энергии в целях энергоснабжения фермы необходимо определить выходную мощность солнечных батарей, которую обеспечит солнечное излучения в месте расположения фермерского хозяйства. Данные по солнечному ресурсу территории расположения фермы (координаты 59°53'20"

34° 06' 06") получены из Глобального солнечного атласа GSA 2.0 (Oct. 2019)[20]:

- прямое нормальное излучение DHI 2.612 кВт.ч./м2 в день

- глобальное горизонтальное облучение GHI 2.636 кВт.ч./м2 в день

- диффузное горизонтальное облучение DIF 1.391 кВт.ч./м2 в день

- глобальное наклонное облучение под оптимальным углом GTIopta

3.198 кВт.ч./м2 в день

- температура воздуха 4 °C

- оптимальный угол наклона фотоэлектрических моулей OPTA 40/180 -рельеф местности ELE 108 м

По этим данным, используя известные методы расчета фотоэнергетических установок [21,22,23,24], можно выполнить полный расчет параметров составляющих фотоэлектрической установки [25,26].

Для достижения цели поставленной в работе использованы данные обоснования мощности и количества электроэнергии, которое можно получить на

фотоэлектрической станции на

рассматриваемой территории с учетом типа фотоэлектрических панелей, их

коэффициента полезного действия ,

температуры окружающей среды и многих других факторов . Эти данные

предоставляются компанией Solargis в онлайн-приложении Глобального

солнечного атласа GSA 2.0.

Нами взяты данные фотоэлектрической установки средней мощности с фотоэлектрическими панелями

установленные по азимуту180 град. и под оптимальным углом наклона 40 град. на плоской кровле здания (табл. 2).

Здесь же приведены расчетные значения количества электроэнергии производимое в сутки фотоэлектрической установкой мощностью один кВт.

Таблица 2

Среднемесячные значения фотоэлектрической электроэнергии (ээ), поставляемой фотоэлектрической системой и нормированной на 1 кВт установленной мощности (©2019 8о1а^)[20]

Месяц Специфическая Количество электроэнергии

фотовольтайческая выходная фотоэлектрической станции

мощность*, МВт.ч в месяц мощностью 1.0 кВт, кВт.ч в сутки

январь 0.6 20

февраль 3.6 120

март 9.8 327

апрель 11.8 393

май 13.9 463

июнь 13.2 440

июль 13.3 443

август 11.4 380

сентябрь 7.9 263

октябрь 4.7 157

ноябрь 0.9 30

декабрь 0.2 6,7

год 91.3

*Специфическая фотовольтайческая выходная мощность-среднегодовые и месячные значения фотоэлектрической электроэнергии (ээ), поставляемой фотоэлектрической системой и нормированной на 1 кВт установленной мощности (©2019 So1argis)[20]

Из сравнения данных суточного потребления электроэнергии на ферме (табл. 1) и данных суточного поступления электроэнергии от фотоэлектрической установки фермы ( табл. 2) следует, что

солнечной энергии, поступающей на земную поверхность в районе расположения фермы, достаточно для энергообеспечения выполнения технологических процессов на ферме в течении 9 месяцев. Три месяца в году

необходимо дополнительно к

фотоэлектрической установке использовать резервные энергоустановки на традиционных и местных видах топлива.

Выводы

На примере фермы небольшой по объему потребления энергии на территории Ленинградской области установлено, что поступающая на земную поверхность солнечная энергия, преобразованная в электрическую, может в течении 9 месяцев в

году быть основным источником энергии для объектов мелкотоварного

сельхозпроизводства, удаленных от централизованных источников

энергоснабжения.

Три месяца в году необходимо дополнительно к фотоэлектрической установке использовать резервные энергоустановки на традиционных и местных видах топлива топлива.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1 Плаксин И.Е., Трифанов А.В., Плаксин С.И. Использование технологических модулей для повышения эффективности и экологической безопасности мелкотоварного производства животноводческой и птицеводческой продукции // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. №91. С.146-154.

2 Плаксин И.Е., Трифанов А.В. Оценка экономической эффективности производства говядины и свинины в условиях мелкотоварного производства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1(94). С. 65-175.

3 Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Методы повышения надежности энергообеспечения крестьянских (фермерских ) хозяйств // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 88. С.53-59.

4 Судаченко В.Н. Эрк А.Ф. Тимофеев Е.В. Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий животноводческого направления в условиях Северо-Запада РФ. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 91. С.5-14.

5 Судаченко В.Н., Эрк А.Ф., Тимофеев Е.В., Обоснование критерия экономической эффективности совместного использования традиционных и возобновляемых энергоисточников // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 35-43.

6 Тимофеев Е.В., Судаченко В.Н., Эрк А.Ф., Размук В.А. Закономерности энергообеспечения и электроснабжения сельскохозяйственных предприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 40-48.

7 Тимофеев Е.В., Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А. Оптимизация энергоснабжения сельскохозяйственных объектов методом математического моделирования структуры энергетических потоков // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 48-55

8 Лукутин Б. В. Суржикова О. А., Шандарова Е. Б. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении: монография. М.: Энергоатомиздат, 2008. 231 с.

9 Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В. Анализ образования и накопления животноводческих

отходов в Ленинградской области // Экологические проблемы использования органических удобрений в земледелии. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Владимир: ФГБНУ ВНИИОУ, 8-10 июля. 2015. С.310-317.

10 Next Generation Wind and Solar Power. From cost to value. Paris: IEA. 2016. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.iea.org/reports/next-generati on-wind-and-solar-power (дата обращения: 28.10.2019).

11 Беленов А. Т., Метлов Г. Н. Солнечные фотоэлектрические водоподъемники / Под ред. академика РАН Д.С. Стребкова. М.: ВИЭСХ, 2014. 136 с.

12 Козлов В. И., Козлов А.В., Иванова Ю.С Использование альтернативных источников энергии в рыбоводных процессах // Рыбное хозяйство. 2015. №2. С.89-93.

13 Таран А. А. Автономная солнечная электростанция для передвижных пасек : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.02 / Зерноград, 2007.

14 Airlift Pump Plus Axial Flow Pump running on Solar PV for efficient water pumping [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.jovoto.com/projects/greenp eacecha llenge/ideas/32580

15 Bakos, G.C. Distributed power generation: A case study of small scale PV power plant in Greece. Applied Energy. 2009. Vol. 86, Issue 9:1757-1766.

16 Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Алгоритм принятия решений при выборе машинных технологий биоконверсии отходов животноводства // Вестник АПК Ставрополья. 2015. №1 (17). С. 366-370.

17 Аронова, Е.С., Мургул В.А. Оценка целесообразности использования технологий солнечной энергетики в исторической застройке Санкт-Петербурга и

климатических условиях северо-запада // Architecture and Modern Information Technologies. 2013. № 2 (23). С. 1-19.

18 Автономная солнечная электростанция для коттеджа, дачи, городской квартиры. Студия Технологий Плюс [Электронный ресурс]. Режим доступа : www.sunlight-energy.ru (Дата обращения 28.10.2019).

19 Иванов Г.А., Бобыль А.В., Ершенко Е.М., Теруков Е.И. Особенности эксплуатации солнечной автономной гибридной электроустановки в условиях СевероЗападного Федерального округа // Журнал технической физики. 2014. Т. 84, вып. 10. С. 63-67

20 The NASA Surface Meteorology and Solar Energy Data Set [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://easweb/larc.nasa. gov/sse/ (дата обращения: 14.10.2019).

21 Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Уваров Р.А. Логистическая модель управления вторичными ресурсами в АПК // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2017. № 4. С. 38-41.

22 Воронин С.М., Бабина Л.В., Овсянников Н.С. Теоретическое обоснование параметров резервной аккумуляторной электростанции для доильной площадки. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. №76. С. 505-515.

23 Даус Ю.В. Электроснабжение сельскохозяйственных объектов с применением фотоэлектрических установок с задаваемым графиком генерации: дис.. ..канд. техн. наук: 05.20.02/ Зерноград. 2018. 225 с.

24 Четошникова Л.С. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. 2010. 70 с.

25 Вторый С.В., Вторый В.Ф., Ильин Р.М. Алгоритм управления микроклиматом в животноводческих помещениях // Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 150-158.

26 Вторый С.В., Вторый В.Ф. Алгоритм управления машинным доением коров //

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С.134-143.

REFERENCES

1 Plaksin I.E., Trifanov A.V., Plaksin S.I. Ispol'zovanie tekhnologicheskikh modulei dlya povysheniya effektivnosti i ekologicheskoi bezopasnosti melkotovarnogo proizvodstva zhivotnovodcheskoi i ptitsevodcheskoi produktsii [Use of technological modules to improve small-scale producers' efficiency and environmental friendliness in livestock and poultry farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. No. 91:146-154.

2 Plaksin I.E., Trifanov A.V. Otsenka ekonomicheskoi effektivnosti proizvodstva govyadiny i svininy v usloviyakh melkotovarnogo proizvodstva [Estimation of economic efficiency of beef and pork production on small-scale farms]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 1

3 Erk A.F., Sudachenko V.N. Metody povysheniya nadezhnosti ehnergoobespecheniya krest'yanskih

4 Sudachenko V.N. Erk A.F. Timofeev E.V.Metody energosberezheniya i povysheniya energoeffektivnosti predpriyatii zhivotnovodcheskogo napravleniya v usloviyakh Severo-Zapada RF [Methods of energy saving and energy efficiency improvement for livestock farms in the North-West of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo

proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva . 2017. No. 91: 5-14.

5 Sudachenko V.N., Erk A.F., Timofeev E.V., Obosnovanie kriteriya ekonomicheskoi effektivnosti sovmestnogo ispol'zovaniya traditsionnykh i vozobnovlyaemykh energoistochnikov [Justification criterion of economic efficiency of joint use of traditional and renewable energy sources]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. No. 92: 35-43.

6 Timofeev E.V., Sudachenko V.N., Erk A.F., Razmuk V.A. Zakonomernosti energoobespecheniya i elektrosnabzheniya sel'skokhozyaistvennykh predpriyatii [Patterns of energy and electricity supply of agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No 1

7 Timofeev E.V., Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A. Optimizatsiya energosnabzheniya sel'skokhozyaistvennykh ob"ektov metodom matematicheskogo modelirovaniya struktury energeticheskikh potokov [Optimisation of power supply of agricultural facilities by mathematical modeling of power flows structure]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 1

8 Lukutin B. V. Surzhikova O. A., Shandarova E. B. Vozobnovlyaemaya energetika v detsentralizovannom elektrosnabzhenii: monografiya [Renewable energy in decentralized

power supply: monograph]. Moscow: Energoatomizdat. 2008: 231

9 Bryukhanov A.Yu., Shalavina E.V. Analiz obrazovaniya i nakopleniya zhivotnovodcheskikh otkhodov v Leningradskoi oblasti [Analysis of formation and accumulation of livestock waste in Leningrad Region]. " Ekologicheskie problemy ispol'zovaniya organicheskikh udobrenii v zemledelii - Sbornik nauchnykh trudov Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem. [Proc. Russ. Sci. Prac. Conf. with Int. Participation "Ecological problems of the use of organic fertilizers in agriculture]. Vladimir: FGBNU VNIIOU. 2015. 310-317.

10 Next Generation Wind and Solar Power. From cost to value. Paris: IEA. 2016. Available at: https://www.iea.org/reports/next-generati on-wind-and-solar-power (accessed 01. 02. 2019).

11 Belenov A. T., Metlov G. N. Solnechnye fotoelektricheskie vodopod"emniki / Pod red. akademika RAN D.S. Strebkova [Solar photovoltaic water lifts. Ed. D.S. Strebkov]. Moscow: VIESH. 2014: 136.

12 Kozlov V. I., Kozlov A.V., Ivanova Yu.S Ispol'zovanie al'ternativnykh istochnikov energii v rybovodnykh protsessakh [The use of alternative energy sources in fishery]. Rybnoe khozyaistvo. 2015. No. 2: 89-93.

13 Taran A. A. Avtonomnaya solnechnaya elektrostantsiya dlya peredvizhnykh pasek : dis. ... kand. tekhn. nauk : 05.20.02 [Autonomous solar power station for mobile apiaries. Cand Sc.

14 Airlift Pump Plus Axial Flow Pump running on Solar PV for efficient water pumping Available at: https://www.jovoto.com/projects/greenp eacecha llenge/ideas/32580

15 Bakos, G.C. Distributed power generation: A case study of small scale PV power plant in Greece Applied Energy. 2009. Vol. 86. Issue 9: 1757-1766.

16 Shalavina E.V., Vasilev E.V. Algoritm prinyatiya reshenii pri vybore mashinnykh tekhnologii biokonversii otkhodov zhivotnovodstva [Decision making algorithm to choose machine technologies of livestock waste bioconversion]. Vestnik APK Stavropol'ya. 2015.No.1

17 Aronova, E.S., Murgul V.A. Otsenka tselesoobraznosti ispol'zovaniya tekhnologii solnechnoi energetiki v istoricheskoi zastroike Sankt-Peterburga i klimaticheskikh usloviyakh severo-zapada [ Evaluation of the applicability of solar energy technologies in the historical building of Saint Petersburg and the climate conditions of North-West]. Architecture and Modern Information Technologies. 2013. No. 2

18 Avtonomnaya solnechnaya elektrostantsiya dlya kottedzha, dachi, gorodskoi kvartiry. Studiya Tekhnologii Plyus [Autonomous solar power station for a cottage, a summer residence, a city apartment. Technology Plus Studio]. Available at: www.sunlight-energy.ru

19 Ivanov G.A., Bobyl' A.V., Ershenko E.M., Terukov E.I. Osobennosti ekspluatatsii solnechnoi avtonomnoi gibridnoi elektroustanovki v usloviyakh Severo-Zapadnogo Federal'nogo okruga [Operation of an autonomous hybrid solar power plant in the Northwestern Federal District of Russia]. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2014. vol. 84. No. 10: 63-67

20 The NASA Surface Meteorology and Solar Energy Data Set Available at: http://easweb/larc.nasa.gov/sse/ (accessed 14.10.2019).

21 Briukhanov A.Yu., Shalavina E.V., Uvarov R.A. Logisticheskaya model' upravleniya vtorichnymi resursami v APK [Logistics model of secondary resources management in agriculture

22 Voronin S.M., Babina L.V., Ovsyannikov N.S. Teoreticheskoe obosnovanie parametrov rezervnoi akkumulyatornoi elektrostantsii dlya doil'noi ploshchadki [Theoretical foundation of parameters for an auxiliary rechargeable power plant for a milking unit]. Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2012. No.76: 505-515.

23 Daus Yu.V. Elektrosnabzhenie sel'skokhozyaistvennykh ob"ektov s primeneniem fotoelektricheskikh ustanovok s zadavaemym grafikom generatsii: dis....kand. tekhn. nauk: 05.20.02/ [Power supply of agricultural facilities with the use of photovoltaic plants with a preset generation schedule. Cand. Sc.

24 Chetoshnikova L.S. Netraditsionnye vozobnovlyaemye istochniki energii [Alternative

renewable energy sources]. Chelyabinsk: Izdatel'skii tsentr YuUrGU. 2010: 70

25 Vtoryi S.V., Vtoryi V.F., Ilin R.M. Algoritm upravleniya mikroklimatom v zhivotnovodcheskikh pomeshcheniyakh [Control algorithm of inside climate in livestock houses]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 1

26 Vtoryi S.V., Vtoryi V.F. Algoritm upravleniya mashinnym doeniem korov [Control algorithm of machine milking of cows]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 1

УДК 620.92 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10223

ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ И ОТСУТСТВИЕМ ШУМОВОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В.Н. Судаченко, канд. техн. наук; Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук;

А.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук; А.Н. Ефимова

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия

По результатам энергетических обследований фермерских (крестьянских) хозяйств Ленинградской области, не имеющих централизованного электро- и теплоснабжения, и анализа программ энергосбережения субъектов Российской Федерации на Северо-Западе страны установлено, что для получения электроэнергии такие сельхозпредприятия используют дизельные электростанции малой мощности (2-5 кВт), а для получения тепловой энергии - печные установки на различных видах твердого и жидкого топлива. Шум работающей дизельной электростанции, выхлопные газы и дымовые газы теплогенерирующих установок могут отрицательно влиять на пчел, сельскохозяйственных животных и птицу. Не исключен разлив топлива, что приводит к загрязнению почвы и водоемов. Целью данной работы является обоснование методов и технических решений снижения уровня шумового загрязнения и выбросов в атмосферу загрязняющих веществ при работе автономных