Система показателей энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции

ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2018. Вып. 96_

РАЗДЕЛ I ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ H ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ УДК 631.531.17 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10052

СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук;

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

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ

В статье рассмотрена система показателей оценки энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции для достижения высокой экологической устойчивости сельских территорий. Данная система показателей позволяет осуществлять анализ текущего состояния энергоэффективности и определить потенциал её развития. В основу анализа положены результаты энергетических обследований 21 хозяйства молочного направления Ленинградской области. Изменения показателей энергоэффективности в течение 10 лет (с 2006 по 2016 годы) определены для одного хозяйства также по данным энергоаудита. Проанализирован энергоэкономический уровень технологии, значения удельной энергоемкости продукции, энергооснащенности и электрооснащенности труда. По результатам анализа показателей, применяемых для оценки энергоэффективности животноводческого предприятия, можно определить потенциал энергосбережения, оценить размер финансовой поддержки на энергосберегающие проекты и наметить комплексную политику энергосбережения с учетом изменения объемов производства и ассортимента продукции. Представленные в статье методы можно использовать для расчета основы системы показателей, которую по необходимости можно дополнять другими показателями энергоэффективности.

Ключевые слова: энергоэффективность, оценка показателей, энергоемкость, энергоэкономический уровень технологии, машинная технология, животноводство.

Для цитирования: Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Тимофеев Е.В. Система показателей высокой энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции //

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 3 (96). С. 6-13.

SYSTEM OF INDICATORS OF ENERGY EFFICIENCY OF MACHINE-BASED TECHNOLOGIES IN LIVESTOCK PRODUCTION

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

The article considers the system of indicators for energy efficiency assessment of machine-based technologies for livestock farming with the aim to achieve high environmental sustainability of rural areas.

6

Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства_

This system of indicators allows analyzing the current state of energy efficiency and determining the potential of its development. The analysis was based on the results of energy surveys of 21 dairy farms in Leningrad Region. Changes in energy efficiency indicators for 10 years (from 2006 to 2016) were determined for one farm according to the energy auditing. The energy and economic level of the applied farming technology, the values of specific energy intensity of products, power consumption-to-personnel ratio and electric power availability per worker were assessed. Assessment of energy efficiency of livestock enterprises allows to determine the potential of energy saving, to estimate the amount of financial support for energy saving projects and to outline a comprehensive energy saving policy with due account for the changes in the production output and range. The methods presented in the article can be used to calculate the basis of the system of indicators, which can be supplemented by other energy efficiency indicators.

Keywords: energy efficiency, performance evaluation, energy intensity, energy and economic level of technologies, machine-based technology, livestock farming.

For citation. Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V. A., Timofeev E.V. System of indicators of energy efficiency of machine-based technologies in livestock production. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 3

Введение

Устойчивость развития сельских территорий основана на достижении высокой энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции, которая оценивается системой показателей энергоэффективности (в дальнейшем «показатели оценки»). Она позволяет анализировать текущее состояние

возможности дальнейшего ее

повышения [1,2]. Показатели оценки

выражении предпочтительны для

практического использования лишь при стабильности цен на энергоносители. Фактически при расчете системы оценки показателей используют единицы

(потребления) (тонны, литры). Цель выбора и разработки системы оценки показателей-определение, где необходимо

управленческое воздействие для

корректирования технологии

[3].

Материалы и методы

Для оценки энергоэффективности машинных технологий в различных отраслях

экономики используются множество показателей оценки[4,5,6], в том числе: энерговооруженность труда, т.у. ./чел.; электровооруженность труда, т.у. ./чел. (йЗт.ч./ чел.); удельная энергоемкость продукции - расход энергии на

производство единицы продукции; энергоэкономический уровень производства -отношение объема выпускаемой продукции в стоимостном выражении к стоимости использованной энергии; интегральный коэффициент полезного использования (КПИ) энергии/энергоносителей -произведение средневзвешенного КПИ использования энергии на КПИ потребительских установок; потеря энергии -разность между количеством подведенной и потребляемой энергии; энерго-

обеспеченность - сумма стабильно используемых и резервных мощностей в сравнении с возможным максимальным спросом; коэффициент эффективного использования установленной мощности; коэффициент резерва - отношению максимальной (запроектированной) часовой нагрузки к установленной мощности энергетического объекта.

В статье представлена система показателей оценки энергоэффективности только машинных технологий производства животноводческой продукции для достижения экологической устойчивости сельских территорий. Она разработана на основании анализа результатов энергоаудита 21 комплекса КРС в хозяйствах молочного направления Ленинградской области, проведенных институтом [10,11](табл. 1). В

основу анализа приняты некоторые оценки энергоэффективности по результатам энергетических обследований 21 комплекса КРС в хозяйствах молочного направления Ленинградской области. По данным энергоаудита также определены изменения значений показателей энергоэффективности для фермы КРС одного из хозяйства за 10 лет (с 2006 по 2016гг.).

Таблица 1

Показатели энергоэффективности

Исходные данные Энергоэконбомический уровень тыс.руб/тыс. т.у.т. Энергоемкость т.у.т./т. руб. Энерговооруженность, тут/чел. Электровооруженность, тыс. КВТ*час/чел.

Объем производства продукции, т. Руб. Потребление ТЭР, тыс. т.у.т. Количество работников, чел. Количество энергии, т.у.т.

1. 59,6 560 108 318 106 0,0096 5,2 2,9

2. 88 1250 129 809,2 70 0 9,7 6,3

3. 102 900 133 416,5 113 0,0087 6,8 3,1

4. 105 1070 150 595,3 98 0,01 7,1 4

5. 106 1470 108 657 72 0,014 13,6 6,1

6. 108 930 151 401 116 0,0086 6,2 2,7

7. 124 780 117 363,1 158 0,0063 6,7 3,1

8. 126 980 154 503,7 128 0,0077 6,4 3,3

9. 134 910 157 456,1 147 0,0068 6 2,9

10. 147 1190 146 480,6 123 0,0081 8,2 3,3

11. 150 1196 112 699,3 125 0,008 10,7 6,2

12. 163 1170 187 587,4 139 0,008 6,2 3,1

13. 166 1010 102 382,1 164 0,0049 9,9 3,7

14. 171 950 141 490,2 180 0,0055 6,7 3,5

15. 182 1090 167 620,8 167 0,0059 6,5 3,7

16. 237 1820 146 862,6 130 0,007 12,5 5,9

17. 245 2320 206 665,9 106 0,011 11,3 3,2

18. 256 1640 279 891,9 156 0,0064 5,9 3,2

19. 297 2480 551 1493,4 120 0,0083 4,5 2,7

20. 336 2540 346 1187,5 132 0,0075 7,3 3,4

21. 363 1930 243 972,2 188 0,0053 7,9 4

Среднее значение 174,55 1342,19 182,52 659,70 130,38 0,01 7,87 3,82

Среднеквадратичное отклонение 83,72 568,34 104,01 294,59 31,64 0,00 2,47 1,20

Результаты и обсуждение

Основные показатели оценки энергоэффективности машинных технологий в животноводстве для достижения экологической устойчивости сельских территорий:

1. Энергоэкономический уровень технологии животноводческой (Эуп) - отношение объема производства продукции в стоимостном выражении (руб.) к суммарному потреблению энергоресурсов на технологические цели, т у. т:

Э -

где

V

- результат хозяйственной деятельности рассматриваемой технологии производства, тыс. руб.; Л'.-', - суммарное

технологические цели, тыс. т у. т.

Этот показатель позволяет оценить уровень реализации энергосберегающих технологий, экономичных тепловых схем, энергосберегающего оборудования и .д.

Численные значения энергоэкономического уровня представлены в таблице 1. Средние значения составляют 130,4 тыс. руб./тыс. т.у. . Этот показатель для ряда хозяйств превосходит среднее значения. Некоторые не достигли среднего уровня, что свидетельствует о недоиспользовании потенциала

энергосбережения.

Значения величин уровня энергоэффективности (тыс. руб./тыс. т.у. .) в течение Шлет на ферме КРС одного из хозяйств молочного направления

Ленинградской области постоянно возрастает. За Шлет уровень энергоэффективности увеличился 80 до 500 тыс.руб./тыс. т.у. ., что свидетельствует о высоких темпах внедрения энергоэффективных машинных технологий производства и оборудования с высоким классом энергоэффективности.

2. Удельная энергоемкость продукции -расход энергии (энергоресурсов и энергоносителей) на производство единицы продукции за расчетный период:

Уэи=у

п

где - суммарный объем потребленных для производства продукции за расчетный период энергоносителей (электроэнергии, теплоэнергии, технологического топлива и др.), пересчитанный через теоретические эквиваленты в единые единицы измерения; Уп - количество произведенной за расчетный

период продукции.

Средние значения удельной

энергоемкости составляет 0,01

т.у.т./тыс.руб.(таблица 1). Так же, как и предыдущий показатель для ряда хозяйств превосходит среднее значения, а некоторые располагают возможным потенциалом энергосбережения. Изменение величин уровня энергоемкости в течение Юлет на ферме КРС одного из хозяйств молочного направления Ленинградской области представлены на рис.1. Значения удельной энергоемкости снижается за Юлет с 0,016до0,002т.у.т./тыс.руб., Причем с 2007 по 2012год снижение существенное, что свидетельствует о высоком уровне внедрения энергоэффективных машинных технологий производства и оборудования с высоким классом энергоэффективности. С 2012г по настоящее время снижение незначительное, что свидетельствует о

энергосберегающим оборудованием.

Значения величин энерговооруженности и электровооруженности труда в течении Юлет на ферме КРС одного из хозяйств молочного направления Ленинградской области представлены на рис.2.

Рис. 1. Изменение энергоэкономического уровня технологий (т ыс.руб. /т.у. т.) и удел ъной энергоемкости (т.у.т./тыс.руб.) в течение Юлет на ферме КРС одного из хозяйств молочного направления Ленинградской области

3. Энерговооруженность труда (Кэн) -отношение суммарного количества потребленных топливно-энергетических ресурсов к численности персонала предприятия, т у.т./чел.

V — °

где Р" суммарное количество потребленных ТЭР, т у.т.;^ - численность персонала предприятия, чел.

отношение суммарного количества

численности персонала предприятия, т.у.т./чел.( тыс. кВт ч/чел).

ПН

V - с

где - суммарное количество потребленной электроэнергии, тыс. кВт ч.

Численные значения энерго-

вооруженности и электровооруженности труда представлены в таблице 1. Средние значения энерговооруженности составляет 2,47 т.у.т./чел., электровооруженности труда - 1,2т.у.т./чел. Так же, как и предыдущий показатель для ряда хозяйств превосходит среднее значения, а некоторые располагают возможным потенциалом энергосбережения.

Рис. 2. Значения энерговооруженности (тыс.руб./чел) и электровооруженности труда (тыс. кВт*час/чел.) в течении 10лет на ферме КРС одного из хозяйств молочного направления Ленинградского области

Значения величин энерговооруженности увеличиваются за 10 лет с 10,2 до 12,4т.у.т./чел и электровооруженности труда увеличиваются с 15 до 31 кВт*час/чел соответственно. Это свидетельствует о высоком уровне внедрения энергоэффективных машинных технологий производства и оборудования с высоким классом энергоэффективности.

По результатам анализа показателей, применяемых для оценки энергоэффективности животноводческого предприятия можно определить потенциал энергосбережения, дать оценку размера

энергосберегающие проекты и определить комплексную политику энергосбережения с учетом изменения объемов производства ассортимента. Количественно потенциал энергосбережения можно определить по возможности снижением энергоемкости продукции, повышения уровня

эффективности использования ТЭР и затрат на ТЭР, что приводит к снижению топливно-энергетической составляющей затрат в

себестоимости производимой продукции и услуг. Все эти мероприятия основаны на анализе показателей энергоэффективности.

Однако, любая система показателей оценки энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции не совершенна. Недостатки показателей оценки можно определить из опыта практического применения. Систему показателей, используемых для оценки энергоэффективности, в каждом хозяйстве необходимо уточнять, анализируя величины энергоемкости, размеры производства, а также особенности технологических процессов производства животноводческой продукции, возможность использования возобновляемых источников энергии. Одновременно при выборе показателей

энергообеспечения сельскохозяйственных предприятий проблемы энерго-

электродвигателей по мощности, большое использование электрооэнергии на тепловую нагрузку, недостаточное совершенствование систем освещения, потери тепловой энергии, высокий физический и моральный износ

использование вторичных ресурсов. Вышеприведенные показатели предлагаем использовать в качестве основы системы показателей, в которую по необходимости можно дополнять другими критериями энергоэффективности.

Выводы

1 .Численные значения энерго-

экономического уровня составляет 130,4 руб/т.у.т. Этот показатель для ряда хозяйств превосходит среднее значения, а некоторые располагают возможным потенциалом энергосбережения.

энергоемкости составляет 0,01 т.у.т./тыс.руб. Так же, как и предыдущий показатель для ряда хозяйств превосходит среднее значения, а некоторые располагают возможным потенциалом энергосбережения.

3. Значения величин энерговооруенности увеличиваются за 10 лет с 10,2 до 12,4т.у.т./чел и электровооруженности труда увеличиваются с 15 до 31 кВт*час/чел соответственно. Это свидетельствует о высоком уровне внедрения энергоэффективных машинных технологий производства и оборудования с высоким классом энергоэффективности

4. По результатам анализа показателей,

энергоэффективности животноводческого предприятия можно определить потенциал энергосбережения, дать оценку размера

энергосберегающие проекты и определить комплексную политику энергосбережения с учетом изменения объемов производства ассортимента.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Бровцин В.Н., Эрк А.Ф., Бычкова О.В. Сравнительный анализ энергоэффективности сельскохозяйственных предприятий молочного направления. Теоретический и научно-практический журнал «Механизации и электрификации сельского хозяйства» 2014. №5. С. 22-24

2 Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Бычкова О.В. Результаты энергетического

обследования сельхозпредприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С.100-105.

3. Показатели энергоэффективности: основы

Международного энергетического агентства. 2014. [Электронный ресурс]. Режим доступа:

https://www.iea.org/media/training/eeukraine20 15/RussianEPM.PDF

( дата последнего обращения 21.08.2018).

4. Парментер Дэвид. Ключевые показатели эффективности. Разработка, внедрение и применение решающих показателей [Пер. с англ. А. Платонова]. Монография. М.: ЗАО «Олимп Бизнес».2008. 288 с

5. Показатели энергоэффективности: основы статистики. Отчет Международного энергетического агентства. 2014. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iea.org/media/training/eeukraine20 15/ЕЕ1ги881апуег8юп.РБР (дата последнего обращения 21.08.2018).

6. Бровцин В.Н., Эрк А.Ф, Ковалева О.В. Анализ энергоэффективности предприятий молочного направления. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. №85. С.84-89

7. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция энергосбережения и повышения

хозяйственного производства животноводческого направления Северо-Западного региона России // Технологии и технические средства механизированного производства

животноводства. 2015. №87. С.225-233

повышения надежности энергообеспечения крестьянских (фермерских) хозяйств // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства . 2016. №

88. С.53-59

9. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бутримова Е.И. Эффективность использования энергоресурсов в сельхозпредприятиях молочного направления. Технологии и технические средства механизированного производства

животноводства. 2016. № 89. С. 12-19.

10. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В., Размук В. А. Методы повышения эффективности использования электрической энергии в животноводстве // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. №

89. С.23-32.

11. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бутримова Е.И. Эффективность использования энергоресурсов в сельхозпредприятиях молочного направления // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2016. № 89. С. 12-19.

REFERENCES

l.Brovtsin V.N., Erk A.F., Bychkova O.V. Sravnitel'nyj analiz energoehffektivnosti sel'skohozyajstvennyh predpriyatij molochnogo napravleniya [Comparative analysis of energy efficiency of dairy farms]. Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. 2014; N 5: 22-24.

2 Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Kovaleva O.V. Rezul'taty ehnergeticheskogo obsledovaniya sel'hozpredpriyatij [Results of energy survey of agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva

mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; N 85: 100-105.

3. Russia-2014. Energy Policies Beyond IEA Countries. Report of International Energy Agency. 2014. Available at: https://www.iea.org/publications/freepublication s/publication/Russia 2014.pdf

4. Parmenter D. Key Performance Indicators: Developing, Implementing, and Using Winning KPIs. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2008:

288. (Russ. ed: Parmenter Devid. Klyuchevye pokazateli ehffektivnosti. Razrabotka, vnedrenie i primenenie reshayushchih pokazatelej. Moscow: ZAO «Olimp-Biznes», 2008: 288. 5 Energy Efficiency Indicators: Fundamentals on Statistics (Russian). Report of International Energy Agency. 2014. Available at: https://www.iea.ors/media/training/eeukraine20 15/EEIrussianversion.PDF (accessed

21.08.2018).

7 Erk A.F., Sudachenko V.N. Koncepciya ehnergosberezheniya i povysheniya ehnergoehffektivnosti sel'skohozyaj stvennogo proizvodstva zhivotnovodcheskogo

napravleniya Severo-Zapadnogo regiona Rossii [Concept of energy saving and energy efficiency improvement of animal husbandry enterprises under conditions of the North-West region of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii

rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; N 87: 225-233.

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

9 Erk A.F., Sudachenko V.N., Butrimova E.I. Effektivnost' ispol'zovaniya ehnergoresursov v sel'hozpredpriyatii molochnogo napravleniya [Efficiency of energy use in dairy cattle husbandry]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 89: 12-19.

10 Erk A.F., Sudachenko V.N, Timofeev E.V., Razmuk V.A. Metody povysheniya ehffektivnosti ispol'zovaniya ehlektricheskoj ehnergii v zhivotnovodstve [Methods to increase the efficiency of electric power use in livestock farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 89: 23-32.

УДК 631 152 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10053

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТОПЛИВА КАК ВАРИАНТ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ БИОЭКОНОМИКИ СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ

A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук;

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

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ

Многие страны мира проводят исследования и разработки в области биоэкономики. Ведущая роль в развитии биоэкономики принадлежит Финляндии с ее богатыми биоресурсами. В основе биоэкономики лежит биомасса - легко возобновляемый растительный материал и животные отходы, которые можно использовать в сельскохозяйственном производстве и промышленности. Биотопливо, получаемое в настоящее время из растительных остатков, животного сырья, органических

13