Энергоэффективные технические средства и оборудование в системах энергообеспечения объектов животноводства

Уровень наших академических работ должен быть иным, более высоким и более востребованным. Мало мы предпринимаем усилий, чтобы изменить ситуацию и оказывать более значительное влияние на рынок востребованности наших идей.

Черноиванов Вячеслав Иванович, академик Россельхозакадемии, директор Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Тел. (495)171-37-27 E-mail: gosniti@list.ru

The paper presents results of research of the Institute according to the problem of mechanization of animal husbandry and proposals concerning solving a number of organizational issues in order to improve the efficiency of R & D to this issue. Keywords: pig, milk processing, technical support, equipment for animal, replacement parts, restoration parts, technique which make feed.

УДК 631.371:636

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ОБОРУДОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

Д.С.Стребков, А.В. Тихомиров

Обоснованы направления энергообеспечения животноводческих объектов и сельских потребителей и пути энергосбережения в животноводстве на базе децентрализации и использования нового энергетического оборудования. Ключевые слова: энерговооруженность, энергосбережение, децентрализация, биогазовые установки, малая энергетика, сельский потребитель, автономное энергообеспечение, животноводческие объекты.

Намеченное в Программе развития сельского хозяйства до 2020 г. увеличение производства сельхозпродукции во всех отраслях потребует интенсификации всех производственных процессов, повышения уровня комплексной электромеханизации производства, а следовательно его энерго- и электровооруженности. Для этого потребуются дополнительные энергоресурсы, а учитывая то, что необходимо обеспечить снижение удельных энергозатрат и энергоемкости производства продукции (к 2020г. - на 40%), уровень и эффективность систем энергоснабжения и использования ТЭР должен быть в значительной степени повышен.

Повышение энергоэффективности сельхозпроизводства предопределяет:

- создание условий формирования энергоавтономных хозяйств, стабилизации и устойчивости энергообеспечения села на базе развития, повышения эффективности и надежности энергетических систем, включая широкое использование местных и возобновляемых энергоресурсов, отходов сельхозпро-изводства;

- создание условий для формирования регулируемого энергетического рынка и частичной демонополизации энергоснабжения, стимулирования малых и независимых производителей энергии и альтернативных видов топлива;

- повышение энерговооруженности труда в сельском хозяйстве на 30 %, повышение доли в энергобалансе села местных и новых видов топлива, возобновляемых энергоресурсов (включая биотопливо) до 12-15% от общего энергопотребления и стимулирования реализации мероприятий по энергосбережению.

Реализация новых энергоэкономных технологий и техники является важнейшим резервом энергосбережения.

Большие резервы энергосбережения, снижения энергозатарат и энергоемкости продукции заложены в освоении разработанных и разрабатываемых энергоэкономных электро- и теплотехнологий, электротехнологических процессов и оборудования в стационарных технологиях: тепловых процессах создания микроклимата, освещении и облучении, при хранении и переработке продукции, приготовлении и обработке кормов, обеззараживании помещений, воды, воздуха, продукции.

Наряду с модернизацией систем централизованного энергоснабжения необходимо создавать и использовать децентрализованное (автономное) энергообеспечение и средства малой энергетики, что определяется следующими обстоятельствами:

- превышение спроса на энергию по сравнению с ростом ее генерации;

- резкое увеличение стоимости (тарифов) на энергоносители;

- снижение надежности энергоснабжения;

- значительное возрастание платы за подключение новой мощности;- необходимость для многих сельскохозяйственных объектов иметь комплексное энергоснабжение - электрической и тепловой энергией;

- наличие во многих регионах и хозяйствах местных энергоресурсов, отходов сельхозпроизводства, возобновляемых энергоисточников;

- сверхнормативные потери энергии при ее передаче.

Учитывая это, внедрение децентрализованных систем комплексного энергоснабжения, выбор той или иной системы и оборудования определяется потребностями объекта (потребителя) в объемах и видах энергии, местными условиями и наличием собственных энергоресурсов, возобновляемых источников, наличием или расстоянием до системы централизованного энергоснабжения. Эти условия требуют разработки различных типов децентрализованных систем и оборудования:

- по производительности;

- по используемому топливу, наличию местных и возобновляемых ресурсов;

- по графику сезонной и суточной тепловой и электрической нагрузки потребителей.

Децентрализованные системы строятся на базе различного энергетического оборудования, в том числе:

- дизельные электростанции - наиболее распространенные до настоящего времени;

- мини-ТЭЦ на базе когенерационных агрегатов, вырабатывающих электрическую и тепловую энергию (когенерационные установки включают: газопоршневые, газотурбинные (ГТУ) и газодизельные);

- биогазовые комплексы с получением биогаза и его использования для выработки тепловой и электрической энергии;

- комбинированные установки (дизель-генератор+ветро-солнечная установка).

Пока, в отличие от Запада, в России статус когенерационных агрегатов в энергосистемах не установлен и это тормозит их использование. В сельском хозяйстве автономные системы на базе средств малой энергетики могут применяться для:

- энергоснабжения животноводческих, птицеводческих, свиноводческих комплексов,

- энергоснабжения теплиц,

- энергоснабжения комбикормовых предприятий, сахарных заводов,

- энергоснабжения фермерских хозяйств,

- энергоснабжения социального сектора (школ, больниц, административных зданий) и ЖКХ;

- энергоснабжения средних и мелких сел.

В современных комбинированных установках, при выработке электрической и тепловой энергии достигается общий КПД до 80% (по полезному использованию энергии сжигаемого топлива).

Принцип децентрализации энергоснабжения ферм и других объектов подтвердил свою эффективность - это когда энергетические установки встраиваются в производственные помещения, непосредственно обеспечивая энергией технологический процесс. Чаще всего для этого используются электрифицированные или газифицированные установки. Это позволяет избавляться от протяженных тепловых и газовых сетей, что значительно уменьшает потери энергии. Для таких систем разработано и разрабатывается энергетическое оборудование - инфракрасные электрические и газовые обогреватели, емкостные и проточные электроводонагреватели, конвекторы, теплопарогенераторы, утилизаторы, тепловые насосы.

В системах теплоэнергообеспечения высокой энергоэффективностью обладают такие технологические процессы, как утилизация выбросного тепла и использование тепловых насосов.

Результаты исследований и испытаний этого оборудования подтверждают их энергоэкономичность - их реализация позволит экономить до 40% затрат энергии на отопление и микроклимат. Их использование в процессах вентиляции животноводческих помещений, охлаждения молока и нагрева воды наиболее эффективно и имеет большую перспективу. Кроме этого, тепловые насосы найдут свое применение в системах энергоснабжения предприятий защищенного грунта, фермерских хозяйств, хранения продукции в соответствии с конкретными условиями объектов.

Важным энергоэффективным направлением является совершенствование систем освещения помещений, облучения растений и животных на базе новых осветительных приборов с лампами высокой световой отдачи и большим сроком службы (компактные люминесцентные, металлогалогенные, натриевые, светодиодные, снижающие потребление электроэнергии от 2х до 10 раз.

Разрабатываемые в последнее время электротехнологии и электротехнологические процессы, нанотехнологии, и электрофизические методы воздействия на биообъекты (растения, семена, животных, птицу, производимую продукцию, воздушную среду, почву, корма, воду) имеют большую перспективу как в плане получения новых свойств и качеств материалов и среды, так и в плане значительного снижения энергозатрат, экономии топливно-энергетических ресурсов и снижения энергоемкости сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время на основании проведенных в ВИЭСХ и других институтах РАСХН исследований имеется ряд энергоэффективных разработок, реализация которых позволит во многом решать целевые задачи повышения энергоэффективности и энергосбережения.

К таким новым разработкам, которые в большей степени могут найти применение в системах энергообеспечения животноводства, относятся:

• Новые способы и оборудование по переработке сельскохозяйственных отходов и биомассы в жидкое и газообразное топливо. В первую очередь - это оборудование для пиролизации отходов с выходом до 40% качественного жидкого или газообразного топлива от сухой массы отходов с теплотворной способностью 3000-5000 ккал/кг биотоплива. Образец такого оборудования изготовлен на Александровском опытно-механическом заводе.

• Усовершенствованная технология аэробной и анаэробной переработки навозных стоков и помета в биогаз с получением тепловой и электрической энергии на базе блочно-модульного принципа построения биогазовых установок различной производительности с охватом от индивидуальных (фермерских) хозяйств до крупных комплексов.

• Получение композиционного топлива. Разработан способ гидродинамической кавитационной обработки смеси дизельного топлива или мазута с водой (до20%) в присутствии специальных поверхностно-активных веществ (ПАВ),

позволяющий получать однородную смесь без расслоения и без снижения качества.

• Модернизированная система освещения цехов птицефабрик на базе компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) и светодиодов (СД), обеспечивающая снижение энергопотребления в 4 раза, а срок службы в 5 раз. В ППЗ «Птичное» оборудовано 3 цеха новой системой освещения, что позволяет экономить электроэнергию на 1 птичник до 80%, в денежном выражении это составляет 127 тыс. руб.

• Система электроснабжения автономных сельских потребителей на базе солнечной фотоэлектрической электростанции мощностью 1-10кВт с фотоэлементами повышенного КПД (до 25%) и специальным покрытием модулей, увеличивающими их срок службы в 2 раза (до 40 лет).

• Однопроводная резонансная система электроснабжения удаленных сельских объектов, в том числе ферм и транспортных средств мощностью до 50кВт. Обеспечивается экономия цветных металлов (в 5 раз) и снижение потерь электроэнергии до 15%.

Энергосберегающее оборудование для создания микроклимата животноводческих помещений на базе теплоутилизационной полимерной установки и озонирования воздуха модульного типа, а также локальных лучистых обогревателей для молодняка. Обеспечивается экономия 40% энергозатрат, экономия металла на 30% при отсутствии коррозии.

• Молочное оборудование нового поколения. Разработаны, освоены в производстве и реализованы в хозяйствах 22-х регионов новые доильные установки (УДМ-100, УДМ-200), доильные установки «Елочка» (УДЕМ), охладители молока, оборудование для промывки, АСУ ТП, с пониженным уровнем энергозатрат на 20%, не уступающие образцам ведущих зарубежных фирм. Общее поголовье КРС, оснащенное в последнее время новым оборудованием составляет 82 тыс. коров, в т.ч. на фермах беспривязного содержания - 16000 коров. Создано 14 региональных сервисных центров. Изготовлено, поставлено и запущено в эксплуатацию оборудование для 6 семейных ферм в Тамбовской обл., ведется его монтаж на 7 фермах в республике Мордовия.

• Разработана автоматизированная бесфреоновая система и оборудование для охлаждения с.- х. продукции (включая молоко) на базе аккумуляторов природного и искусственного источников холода, позволяющая на 40% снизить энергозатраты и на 25% капитальные затраты.

Обоснованный выбор наиболее эффективной системы централизованного или автономного энергообеспечения, включая модернизацию действующей системы, для конкретных объектов (потребителей энергии) позволит наиболее рационально использовать энергоресурсы (традиционные, нетрадиционные, местные, возобновляемые), снизить энергозатраты, а, следовательно, энергоемкость производимой продукции и ее себестоимость.

Реализация проектов модернизации систем энергообеспечения и энергосбережения на период до 2020г. позволит достичь:

- сбалансированности сельскохозяйственных предприятий по закупке, производству и использованию энергоресурсов в соответствии с местными условиями;

- стабилизации и устойчивости энергообеспечения животноводческих объектов на базе совершенствования энергосистем, повышения их надежности, эффективности и качества электроэнергии (снижения перерывов в энергоснабжении - в 2,5 раза), рационализации структуры энергобаланса;

- широкого использования местных энергоресурсов, отходов, возобновляемых источников, снижения зависимости от централизованного энергоснабжения;

- появления на рынке новых видов топлива (включая биотопливо), энергоэффективных технологий и комплектов энергетического оборудования, пользующихся спросом у потребителей;

- снижение потерь всех видов энергии на 30%;

- повышения комфортности жизни и труда в сельской местности (снижение доли ручного труда - в 2 раза).

Стребков Дмитрий Семенович, академик Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор, директор

Тихомиров Анатолий Васильевич, канд. технических наук, заместитель директора ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии Тел. 8(499)171-19-20 E-mail: strebkovds@inbox.ru

There are trends of energy supply facilities, and livestock rural consumers and the ways of energy saving in animal on the based of decentralization and the use of new energy equipment.

Keywords: power equipment, energy efficiency, decentralization, biogas plants, low energy, rural consumers, independent power supply, livestock facilities.