Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности сельскохозяйственного производства

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

УДК 631.152

А.Ф.ЭРК, канд. техн. наук; В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук

МЕТОДЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

В работе систематизированы методы, направленные на энергосбережение и повышение энергоэффективности сельскохозяйственного производства по результатам энергетических обследований. Представлен усредненный срок окупаемости от их реализации.

Ключевые слова. энергосбережение; меры по повышению энергоэффективности

A. F.ERK, CandSc

METHODS OF ENERGY CONSERVATION AND POWER EFFICIENCY IMPROVEMENT IN AGRICULTURAL PRODUCTION

The paper classifies the methods of energy saving and improvement of energy efficiency in agricultural production by the outcomes of energy audits. The average payback period of their implementation is calculated.

Key words: energy saving, energy efficiency measures.

По результатам энергетических обследований, проведенных в хозяйствах Ленинградской области [1,2], были определены основные мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективности сельскохозяйственного производства. Маркетинговые исследования их востребованности определили приоритеты использования. Определен экономический эффект от их внедрения и срок окупаемости в соответствии с методическими указаниями Минэнерго РФ по специальной программе для заполнения энергопаспортов, разработанной СРО «Энергоаудит-31». Условно мероприятия можно классифицировать как организационно - экономические, технические и структурно - энергетические.

Организационно-экономические мероприятия это обучение персонала ответственного за повышение энергоэффективности

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._

производства и обучение всего персонала энергосбережению, плановые осмотры зданий и оборудования, проведение тепловизионных обследований и энергоаудита, проверка приборов учета энергоресурсов, выполнение ремонтных работ в соответствии с требованиями энергоэффективности. Важными экономическими способами энергосбережения являются внедрение системы мотивации и стимулирования за экономию энергоресурсов, принятие управленческих решений в области энергосбережения. Организационно-экономические мероприятия осуществляются с привлечением минимальных ресурсов (людских, финансовых, технических и т.д.) и имеют важное значение в повышении энергоэффективности сельскохозяйственного производства.

Технические мероприятия направлены на замену оборудования на более энергоэффективное (класс энергоэффективности), внедрение нового энергосберегающего. Анализ востребованных технических мероприятий показал, что наиболее значимыми являются: совершенствование системы освещения,

автоматизированное управление электроприводами, экономичные водонагреватели, локальные электрообогреватели.

Одним из наиболее перспективных способов экономии электроэнергии является замена существующих светильников с лампами накаливания на энергосберегающие [3]. Недостатками ламп накаливания (ламп общего назначения - ЛОН), часто применяемых в настоящее время, являются: низкий коэффициент полезного действия (КПД) - 4-5%; соответственно большие затраты электроэнергии; низкая световая отдача; малый срок службы. Лампы накаливания предлагают заменять на энергосберегающие компактные люминесцентные (КЛЛ) и светодиодные лампы (табл.1.). Лампы КЛЛ имеют КПД - 75 - 90% и световую отдачу примерно в 5 раз больше, чем у лампы ЛОН. Лампы КЛЛ имеют срок службы в 5-15 раз больше, чем лампы накаливания. Светодиодные лампы, характеризуются длительным сроком службы — до 100000 часов; широким спектром — от тёплого белого 2700К до холодного белого 6500К; экологичностью — отсутствием ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения; высокой световой отдачей. Энергосберегающими лампам считаются и газоразрядные лампы низкого давления (люминесцентные лампы ЛЛ) и газоразрядные

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

лампы высокого давления (ртутные лампы ДРЛ) и натриевые лампы ДНаТ.

Таблица 1

Средний срок окупаемости светильников с энергосберегающими лампами при замене ими светильников с лампами накаливания (освещенность одинаковая -

200лк) [31.

Тип энергосберегающей лампы КЛЛ Светодиодные ЛЛ ДРЛ ДНаТ

Средний срок окупаемости, год 0,6 1,8 0,8 1,4 0,5

Совершенствование системы освещения обеспечивает внедрение автоматизируемых систем управления внутри зданий КРС, уличного освещения и т. д. Срок окупаемости от внедрения АСУ освещением - 1,1- 2 года.

Автоматизированные системы управления электроприводами являются (после освещения) вторым по значению техническим мероприятием. В современном сельскохозяйственном производстве используется большое количество электродвигателей, однако загрузка их составляет 20—30%. Технология использования частотно-регулируемого электропривода признана наиболее эффективным энергосберегающим мероприятием и

ресурсосберегающей экологически чистой технологией, так как наряду с экономией электроэнергии, присутствует экономический эффект от повышения надежности, срока службы и межремонтного периода работы оборудования. Частотное регулирование электроприводами осуществляется в системах водозабора, вентиляции и микроклимата [4], в вакуумных насосах доильных установок, различных транспортерах. Срок окупаемости от внедрения частотно-регулируемого электропривода составляет от 0,5 до 2,0 лет. Замена устаревшего оборудования на энергосберегающее высоких классов энергоэффективности - естественный процесс снижения энергоемкости сельскохозяйственного производства. В основном это касается скважных и вакуумных насосов с системами управления, энергосберегающих водонагревательных установок для подогрева воды на технологические нужды животноводческих ферм, системы водоподготовки, местного инфракрасного обогрева молодняка животных и вспомогательных помещений, реконструкции систем нагрева воды для технологических нужд, обогрева помещений для

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._

сушки одежды и обуви работников ферм с водяным и твердотельным аккумулятором «внепиковой» электроэнергии, и т.п. В этом случае срок окупаемости определяется индивидуально и составляет от 1,4 до 5,5 лет.

Мероприятия, связанные с энергосбережением тепловой энергии, актуальны, особенно в зимний период, учитывая незначительность потребления тепловой энергии в сельскохозяйственном производстве, порядка 3% от общего потребления ТЭР [5]. К ним относятся: ремонт труб отопления и водоснабжения; утепление окон, дверей, стен и кровли зданий; замена окон на стеклопакеты; совершенствование систем отопления зданий с заменой радиаторов и установкой терморегуляторов; химическая промывка систем отопления. Сроки окупаемости от реализации этих способов экономии тепловой энергии от 0,8 до 4,0 лет.

Спутниковый мониторинг движения транспортных средств -тракторов и автомобилей находит применение в

сельскохозяйственном производстве. Внедрение этого оборудования предотвращает возможность несанкционированного использования моторного топлива. Ряд хозяйств внедряют системы спутникового управления движением техники. Расчетный срок окупаемости от внедрения этого оборудования за счет экономии моторного топлива составляет 0,8-3,9 лет.

Структурно-энергетические мероприятия направлены на вовлечение в энергетический баланс сельскохозяйственных предприятий вторичных энергоресурсов, местных и возобновляемых источников энергии. Оптимизация структуры энергетических потоков сельскохозяйственного предприятия сводится к определению сочетания использования энергоресурсов при котором удельные энергозатраты достигают минимума.

Многие хозяйства животноводческого направления используют теплообменники для отопления доильных блоков за счет утилизации тепла животных, все более широкое применение на фермах и в быту находят тепловые насосы «воздух-воздух» и «вода-воздух». Однако окупаемость таких систем высокая 7-9 лет.

Начинают находить применение системы с использованием древесных и растительных отходов, местных видов топлива взамен традиционных энергоресурсов, газогенераторы, ветрогенераторные

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

установки. Причем ветрогенераторные установки для водоподъема и в системах отопления окупаются за 4,7 года.

Используют солнечную энергию в основном двумя методами - в виде тепловой энергии путем применения различных термосистем или посредством фотохимических реакций. Наибольшее распространение получили технологии использования солнечной энергии для горячего водоснабжения и отопления. Для этих целей достаточна низкотемпературная энергия. Солнечные коллекторы могут использоваться в сельском хозяйстве для подогрева воды на технологические нужды в животноводстве, подогрева почвы и воды в тепличном хозяйстве, подогрева воды в подсобных помещения (мастерские, гаражи и т.п.). В быту - подогрев воды в емкостях для полива и технологических нужд, в бассейнах. Срок окупаемости для таких систем - 6,5 лет.

Фотоэлектрические системы (солнечные батареи) - этот способ преобразования солнечной энергии является долговечным и экологически чистым [6]. Солнечные батареи обеспечивают электроэнергией системы сигнализации, аварийного и дежурного освещения, работу бытовой электротехники. Используются для энергообеспечения насосов для подъема воды в удаленных сельских районах; энергообеспечения экологически чистых зон массового отдыха и лечения; обеспечение радио- и телекоммуникационных систем, маяков, буев. В сельском хозяйстве Ленинградской области есть потребители, удаленные от централизованных энергосистем -пасеки, помещения для содержания овец, строения для мелкотоварного производства, помещения рыболовных артелей, деревни, рабочие точки. Использование возобновляемых источников энергии, в том числе энергии солнечного излучения позволило бы решать энергетические проблемы удаленных потребителей. Недостатком является большой срок окупаемости систем с фотоэлектрическими модулями - 10лет.

Вопрос об экономической возможности и эффективности необходимо решать с учетом социально-экономических условий, в том числе дефицита энергии, стоимости топлива, географических и климатических условий.

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Ковалева О.В. Результаты энергетического обследования сельхозпредприятий / Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии. Вып.85. СПб.,2014.с.100-104.

2. Бровцин В.Н., А.Ф. Эрк А.Ф., Ковалева О.В. Анализ энергоэффективности предприятий молочного направления / Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии. Вып.85. СПб.,2014. стр.95-99. З.Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства / Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии. Вып.85. СПб.,2014. с.105-112.

4.Эрк А.Ф. Размук В.А., Автоматизированная система стабилизации температуры воздуха в помещении для откорма телят с применением частотных регуляторов / Сборник науч.трудов №86. ИАЭП, 2015.с.162-167.

5.Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бычкова О.В. Структура энергопотребления сельскохозяйственных предприятий// Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь». - СПб 2014.Стр. 220-221

6.Бровцин В.Н., Эрк А.Ф. Обоснование оптимальных параметров преобразователей энергии солнца и ветра в электрическую / Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр. / ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии. Вып.85. СПб.,2014. с.82-94.