Преимущества электрической энергии в теплообеспечении животноводческих ферм

В преддверии зимы создание комфортных условий на животноводческих фермах, пожалуй, одна из злободневных задач, возникающая перед производственниками. Своим видением рационального решения этих проблем делятся ученые Всероссийского института электрификации сельского хозяйстваРоссельхозакадемии, кандидат технических наук Дмитрий Тихомиров и инженер Александр Кузмичев. Доклад на эту тему они представили на международнойнаучно-технической конференции в Минске «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК». Он основан на технико-экономическом анализе результатов расчета систем теплообеспечения на фермах КРС и свинарниках.

Взаимозаменяемость энергоносителей в технологических процессах сельскохозяйственного производства, многообразие технических решений определяют необходимость технико-экономического сравнения различных вариантов теплообеспечения и выбора из них наиболее экономичного.

В число рассматриваемых вариантов включаются только те способы и схемы и соответствующие им энергоносители, которые могут быть практически использованы, а не являются заведомо неэффективными или монопольными для отдельных процессов. При выборе экономически эффективного энергоносителя и схемы теплообеспечения должна быть обеспечена сопоставимость сравниваемых вариантов по величине конечного результата, т.е. количеству и качеству произведенной продукции.

При обосновании систем теплообеспечения вновь создаваемых объектов и проектировании используют метод расчета по приведенным затратам, а при замене существующих систем и реконструкции объектов в хозяйственных условиях целесообразно использовать метод расчета их эффективности по рентабельности (удельной прибыли).

В том случае, когда капиталовложения в сравниваемых вариантах осуществляются в один год, приведенные затраты варианта определяют по известной формуле:

З_пр=Е_н·К+И

где К, И– капитальные вложения и ежегодные издержки производства, руб.; Е_н– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.

Величина приведенных затрат З_пр включает в себя затраты связанные с сооружением и эксплуатацией теплогенерирующих установок, тепловых сетей, а также теплопотребляющих установок, т.е. отопительно-вентиляционного и другого технологического оборудования, установленного в помещениях.

Оценка величины приведенных затрат для каждого сравниваемого варианта должна производиться с учетом применения современного оборудования и материалов в соответствии с принятыми стандартами.

Расчеты по выбору схемы теплообеспечения и вида энергоносителей выполняют в следующей последовательности:

а) определяют потребность в тепловой энергии по процессам (расчетные тепловые нагрузки потребителей, их режимные характеристики и соответствующая им годовая потребность в тепловой энергии);

б) намечают возможные варианты и схемы теплообеспечения; в) на рассмотренные виды энергоносителей по расчетным тепловым нагрузкам потребителей подбирают теплогенерирующие и теплопотребляющие установки и приборы и рассматривают режимы их работы в заданных технологических процессах и природно-климатических зонах России;

г) определяют приведенные затраты для рассматриваемых вариантов.

Учитывая невысокую точность исходной технико-экономической информации, сравниваемые варианты с разницей суммарных приведенных затрат в10%и менее следует считать равноценными. В этом случае выбор рационального варианта осуществляют путем сравнения рассматриваемых вариантов по другим дополнительным показателям (снижение энергозатрат, расход материалов, трудовые затраты, улучшение условий труда и эргономика, экология и т.д.).

Единовременные капиталовложения в теплогенерирующие и теплопотребляющие установки и соответствующие им текущие ежегодные издержки определяют в зависимости от вида используемого энергоносителя, типа применяемого оборудования и его расчетной мощности, устанавливаемой в соответствии с величиной расчетной тепловой нагрузки рассматриваемого объекта. Для вариантов, предусматривающих получение теплоты от котельных или от децентрализованных систем, использующих в качестве энергоносителя твердое, жидкое и газообразное топливо, мощность теплогенерирующих установок определяют из выражения:

Р_тгу= Р_ф/( η_рег · η_тс· η_тгу· η_к)

где Р_тгу− тепловая мощность теплогенерирующих установок (котельной), кВт;

Р_ф−полезный почасовой расход теплоты на ферме, кВт; η_рег− потери теплоты при регулировании;

η_тс − потери в тепловых сетях;

η_к− потери теплоты на собственные нужды в котельной;

η_тгу− потери теплоты в теплогенерирующих (теплопотребляющих) установках (среднеэксплуатационный КПД).

Общие потери теплоты в системах теплообеспечения объектов определяют с помощью коэффициента полезного использования η_кпи, который равен:

η_кпи= η_хр· η_к· η_рег· η_тс· η_тгу

где η_хр − потери при хранении топлива.

Среднее значение η_кпи для систем теплоснабжения с разными энергоносителями составляет при использовании газа0,48; жидкого топлива− 0,43 и твердого топлива− 0,26.

Вариант, в котором в качестве конкурирующего энергоносителя выдвигается электроэнергия, определение η_кпиэ имеет свои особенности. Потребитель покупает электроэнергию у электроснабжающей организации по установленным тарифам в соответствии с показаниями электросчетчиков. Счетчики устанавливаются на вводах к потребителю, и потому тариф учитывает все расходы, в т.ч. потери электроэнергии до самого счетчика. Следовательно, КПИ в этом варианте практически равен КПД электроустановок потребителя т.е. 0,9…0,95.

Для вариантаэлектрического теплообеспечения мощность трансформаторной подстанции, обеспечивающей потребность фермы в теплоте, определяют из выражения:

Р_э= Р_ф/( η_тгу·cosφ)

где Р_э – мощность трансформаторной подстанции, кВА;

Р_ф – потребляемая мощность на объекте, кВт;

η_тгу– коэффициент полезного действия электротеплового оборудования;

φ– коэффициент мощности.

Для выполнения теплоэнергетических и технико-экономических расчетов по выбору системы теплообеспечения и вида энергоносителя нами разработана программа для ПК, реализованная в среде проектирования VisualBasicс использованием MicrosoftExcel, с помощью которой были рассмотрены наиболее характерные варианты систем теплообеспечения ферм КРС различного направления и свинарников.

На рисунке 1 представлены результаты технико-экономических показателей систем теплообеспечения ферм КРС молочного направления. Расчет произведен в ценах 2011 года для региона Московская область по удельным приведенным затратам на 1 кВт·ч полезной тепловой энергии, потребляемой непосредственно на ферме.

Технико-экономический анализ результатов расчета систем теплообеспечения на фермах КРС и свинарниках показал, что наиболее эффективны системы и технические средства теплообеспечения децентрализованного типа, т.к. удельные приведенные затраты на1 кВт·ч полезной тепловой энергии в котельных примерно в 1,5…2 раза выше.

Среди децентрализованных систем наиболее эффективны в первую очередь газовые системы теплообеспечения (при наличии газовых сетей) и электрические системы. Менее эффективны системы на жидком и твердом топливе, применение которых весьма затруднительно по конструктивным особенностям и эксплуатационным условиям.

Электрические децентрализованные системы требуют существенно меньших капитальных затрат на приобретение и монтаж электротеплового оборудования, а также издержек на его эксплуатацию и обслуживание по сравнению с топливными системами.

При выборе и оценке систем теплообеспечения и энергоносителя следует учитывать удельные приведенные затраты как на получение, так и на полезное использование1 кВт·ч тепловой энергии в технологических процессах сельскохозяйственного производства.

Чем меньше тепловая мощность объекта, тем выше суммарные удельные приведенные затраты на получение и использование 1 кВт·ч полезной тепловой энергии.

При применении электротеплового оборудования, способного работать по дифференцированному тарифу на электроэнергию по суточным зонам, средняя стоимость получения и использования 1 кВт·ч тепловой энергии может быть дополнительно снижена в 1,4…1,6 раза.

Несмотря на высокую стоимость электроэнергии электрические децентрализованные системы теплообеспечения вполне конкурентоспособны с системами других видов энергоносителей, особенно на объектах с небольшой тепловой нагрузкой.

Дата публикации: 25.10.2012
2572

Тэги:

Ферма,

жтвотноводство тепло,

электричество,

преимущество

Популярное в новостях

Популярное в аналитике