СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕПЛОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Где кроются резервы снижения энергозатрат в АПК?

Повышение эффективности сельскохозяйственного производства неразрывно связано с развитием энерго-ресурсосберегающих систем теплообеспечения. Именно они существенно влияют на снижение себестоимости и энергоемкости производимой сельскохозяйственной продукции.

В перспективе в связи с необходимым ростом сельскохозяйственной продукции будут расти и масштабы потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на эти цели. Так, на 1% прироста валовой продукции сельхозпроизводства приходится до 2 % прироста энергопотребления.

Аграрная отрасль и особенно ее производство является крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов в стационарных процессах в объеме около 10 млн. т.у.т. Из них свыше 60% ТЭР используется в системах теплообеспечения производственных объектов. Например, к 2020 году ожидается рост потребления ТЭР на 20-25%.

Однако, производство и поставка отечественного теплоэнергетического оборудования и обеспеченность им производственных объектов весьма низкие. Этот показатель едва достигает 40%. Состояние же топливных котельных, тепловых сетей и теплоэнергетического оборудования характеризуется их износом и значительным снижением технико-экономических показателей.

Наблюдается прямая связь производства продукции с энергозатратами, доля которых в ее себестоимости возросла с 3-8 % до 15-30 %, а по некоторым видам сельскохозяйственных объектов (теплицы, птицефабрики, другие) – до 30-50% и более. Разумеется, это вызвано в том числе и опережающим ростом тарифов и цен на электроэнергию и топливо по сравнению с ценами на сельхозпродукцию.

Поэтому существует острая необходимость экономного использования электрической и тепловой энергии. И здесь приоритетно и наиболее эффективно использование систем и технических средств теплообеспечения децентрализованного типа.

Каких именно? Рассмотрим  более пристально.

Обеспечение микроклимата – один из наиболее энергоемких процессов в системах теплообеспечения животноводческих ферм. На это направляется до 60% тепловой энергии от общих затрат на теплообеспечение объекта в целом. Резервы снижения энергозатрат – точное автоматическое регулирование температурно-влажностного режима, а также использование теплоты удаляемого воздуха. Так, использование теплоутилизаторов рекуперативного типа позволяет экономить расход энергии в системах микроклимата до 50%.

Эффективная разработка ВИЭСХа – вентиляционно-отопительная установка модульного типа с утилизацией теплоты, частичной рециркуляцией и озонированием воздуха. Она обеспечивает снижение годовых энергозатрат до 50% и улучшает экологию. Ожидаемый годовой экономический эффект – в среднем более 25 тысяч рос.руб. на 1 установку.

Локальный электрообогрев молодняка животных и птицы. За счет снижения теплового фона в помещении экономия энергии на обогрев помещения достигает 30% и более. Это позволяют осуществить новые низкотемпературные радиационные обогреватели, разработанные ВИЭСХом совместно с промышленными предприятиями.

К 2014 году в Европейском Союзе (ЕС) все здания государственного и частного сектора должны иметь соединенные сетью энергоустановки, использующие местные возобновляемые источники энергии. Данное требование действует в ЕС согласно директиве 2009/28 от 23.04.2009 г. и программам «Миллион солнечных крыш», реализуемых в Европе, США и Японии.

В России также подготовлены и будут приняты соответствующие законы. В первую очередь необходимо обеспечить сельские здания теплом и горячей водой. В Краснодарском крае, например, круглогодичное теплоснабжение зданий и объектов сельскохозяйственного производства можно обеспечить с помощью солнечных коллекторов и аккумуляторов тепла.

В средней и северных широтах солнечное отопление эффективно в течении 7-8 месяцев, а в зимнее время необходимо использовать ветроустановки, котлы на пеллетах и тепловые насосы.

В ГНУ ВИЭСХ разрабатываются гибридные солнечные модули с концентраторами для производства тепла и электроэнергии, созданы образцы экологически чистых ВЭС без лопастей мощностью 1-3 кВт.

Важнейшей задачей является перевод всех котельных на когенерационные энергетические установки (микро ТЭЦ) российского и зарубежного производства. Это позволит в 2 раза снизить затраты на электроэнергию и тепло.

В ГНУ ВИЭСХ разработаны экспериментальные установки и технологии получения жидкого котельного топлива из отходов сельскохозяйственного производства, отходов переработки древесины и торфа производительностью до 10 т/час (до 2 МВт по электроэнергии).

Основными направлениями работ по электрификации тепловых процессов на перспективу должны являться:

•обоснование и разработка эффективных энергосберегающих систем и средств комплексного энергообеспечения и  электрификации тепловых процессов с минимальными энергетическими и приведенными затратами (с учетом использования энергосберегающих устройств – теплоутилизаторов, тепловых насосов, гелиоустановок и др.);

•создание и широкое внедрение теплоэнергетических установок, работающих на местных видах топлива, отходах сельскохозяйственного производства, а так на базе возобновляемых и нетрадиционных источниках энергии;

•обоснование и разработка новых способов и технических средств непосредственного применения электроэнергии в тепловых технологических процессах (электротехнологиях) – электротермической обработки и приготовления кормов, молока, соков и других видов сельскохозяйственной продукции;

•разработка и внедрение новых технических средств для электронагрева воздуха и локального обогрева молодняка животных и птицы, растений, для производства и обработки сельскохозяйственной продукции, используемых в отдельных технологических процессах;

•создание автоматизированных систем управления электротепловыми процессами (АСУ ЭТП) на животноводческих фермах и на других объектах в целом, с использованием децентрализованных систем регулирования.

Формирование и массовое внедрение энергосберегающих технологий в сельском хозяйстве может обеспечить в целом снижение энергозатрат на 20-30% и более.

Основной задачей сельскохозяйственной теплоэнергетики следует считать снижение энергоемкости сельскохозяйственной продукции. С этой целью необходимо усовершенствование теплоэнергетического оборудования и его эксплуатации, а также разработка и внедрение новых энергоэкономных технологий, отработка структуры и рациональных схем теплоснабжения.

Экономические механизмы реализации стратегии энергосбережения должны включать, в том числе, разработку региональных социально ориентированных программ производства и потребления энергии, региональных центров и фондов энергосбережения, ценовую, налоговую и инвестиционную политику.

Разработка научных основ и решение первоочередных задач развития энергетики позволят решить актуальные вопросы рационального энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей, экономии топливно-энергетических ресурсов. Это откроет новые возможности внедрения принципиально новых технологий, технических средств и видов топлива со значительным экономическим эффектом.

Д. Стребков,

академик Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор,

А.Тихомиров,

кандидат технических наук,

С. Растимешин,

доктор технических наук, профессор.

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии.

 г. Москва, Российская Федерация

Материал подготовлен на основе доклада на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК» 24-25 ноября 2011 года.

 г. Минск.