Особенности энергообеспечения, отопления и освещения в сельском хозяйстве и перспективы энергосбережения

Сельское хозяйство – одна из важнейших отраслей материального производства: возделывание сельскохозяйственных культур и разведение сельскохозяйственных животных для получения земледельческой и живот­новодческой продукции. Сельское хозяйство включает также различные виды первичной переработки растительных и животных продуктов (если они не выделились в самостоятельные отрасли промышленности). Сельское хозяйство создает продукты питания для населения, сырье для многих отраслей промышленности (пищевой, комбикормовой, текс тильной, фармацевтической, парфюмерной и др.), включает отрасли земледелий (полеводство, овощеводство, плодоводство и др.) и животноводство (скотоводство, свиноводство, овцеводство, птицеводство и др.) [15].

Энергосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве имеют важное значение в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого развития республики. В экономике любого государств огромную роль играют два фактора: топливно-энергетические ресурсы и продовольственная стабильность. Мировой опыт показывает, что страны, имеющие зерно и энергию, – это независимые и высокоразвитые государства. Для решения проблемы самообеспечения зерном нашей стране необходимо производить 7–8 млн. т зерна ежегодно, что требует 160-270 тыс. т. топлива. Если раньше при разработке технологий производства основное внимание уделялось увеличению объемов производства и улучшению качества продукции, то в последнее время все больше внимания уделяется выбору энергосберегающих технологий. Например, при заготовке кормов наиболее энергоемким является производство травяной муки, хотя существуют и менее энергозатратные способы заготовки кормов (например, силосование, сенажирование). По некоторым оценкам, из-за несовершенства применяемых техноло­гий и оборудования ежегодно теряется более 1 млн. т зерна, на производ­ство которого затрачивается 23-33 тыс. т. топлива. Особенно велики потери при уборке, послеуборочной обработке и хранении зерна. Данные потери можно снизить как уже известными способами и средствами (приведение техники в исправное состояние и проведение первоочередной уборки вы­зревших и высокоурожайных участков), так и за счет совершенствования существующих и разработки новых способов и средств уборки и перера­ботки урожая. Не менее важно, чем вырастить и убрать богатый урожай, сохранить его в полном объеме, но не любой ценой, а с минимальными энергозатратами.

В современном сельскохозяйственном производстве свиноводство – одна из важнейших отраслей, и основной проблемой здесь является создание оптимального микроклимата, способствующего не только экономии энергоресурсов, но и повышению продуктивности животных. От микро­климата (и в первую очередь температуры среды) во многом зависит жиз­недеятельность животных, особенно молодняка. Это связано с тем, что поросята рождаются самыми незрелыми по сравнению с другими сельско­хозяйственными животными; они не способны обеспечивать надлежащую терморегуляцию организма. В неотапливаемых помещениях гибнет до 25–30% поросят. Даже кратковременное отклонение температуры воз­духа ниже допустимой может привести к гибели животных или вызвать массовые простудные заболевания. Имеющиеся в свинарниках средства обогрева в ряде случаев не отве­чают требованиям экономии материальных и энергетических ресурсов. В основном – это обогреватели на основе инфракрасных ламп и низко­температурные инфракрасные излучатели панельного типа [13].

Опытным путем установлено, что наибольший эффект при обог­реве животных дают инфракрасные излучатели в диапазоне длин волн 2,8–3,5 мкм. Видимое излучение (свет) в спектре таких излучателей отсут­ствует, из-за чего они получили название «темные» инфракрасные излуча тели. «Темными» излучателями являются трубчатые электронагреватели, температура нагрева которых – 600-800°С. Более совершенными «темными» нагревателями являются нагреватели на основе керамики. Керамические нагреватели имеют возможность работать в широком интервале температур (от 300 до 1000°С), они дешевы и долговечны.

Пастеризация – однократное нагревание жидкостей или пищевых продуктов обычно до 60–70°С в течение 15–30 мин. При этом неспоро­носные бактерии погибают, но полной стерилизации не происходит, так как споры бактерий такое нагревание выдерживают. Метод предло­жен французским микробиологом и химиком Луи Пастером (1822–895). После пастеризации продукты рекомендуется хранить при низкой темпе­ратуре, чтобы избежать прорастания бактериальных спор. Существует итак называемая дробная пастеризация, или тиндализация. Процесс тиндализации заключается в трех-четырехкратном нагревании продуктов до 100–120°С с промежутками в 24 ч. За время циклов нагревания вы­жившие споры бактерий погибают. Тиндализацию применяют для стерили­зации лекарственных препаратов, а также для горячего консервирования пищевых продуктов. Устройства для пастеризации называют пастериза­торами. Распространены центробежные, трубчатые и пластин­чатые пастеризаторы (для молока, сливок, фруктовых и овощных соков, напитков), в которых обеспечивается быстрый кратковременный нагрев до сравнительно высоких температур (до 100°С) продукта, непрерывно протекающего тонким слоем между греющими поверхностями. Данная технология может быть использована для обработки воды, со­ков, виноматериалов и других жидкотекучих пищевых продуктов без ухуд­шения их биологической ценности.

В условиях Беларуси на производство зерна идет около 36% совокупных энергозатрат в сельском хозяйстве. Значительная часть из этого количест­ва уходит на его сушку. Затраты на обновление техники несопоставимы с потерями, которые несут хозяйства, используя старые топочные агрега­ты, работающие на жидком или газообразном топливе. Широкомасштаб­ное внедрение теплогенераторов на местных видах топлива позволит ис­ключить значительные затраты на приобретение дорогостоящего топлива и снизить издержки на сушку топлива.

Эффективными энергосберегающими мероприятиями являются: оптимизация регулировки уровня освещенности в различных производс­твенных помещениях; автоматическое отключение наружного освещения в дневное время; установка люминесцентных и дуговых ртутных ламп. Снижение потерь на освещение возможно за счет окраски стен и потолков светлой краской, побелки их мелом или известью, своевременного мытья окон или светильников. Агропромышленный комплекс (АПК) Республики Беларусь является крупным потребите­лем энергоресурсов и имеет большие резервы энерго­сбережения. В целом по АПК на производственные нужды рас­ходуется 15 % ТЭР Беларуси, из них электроэнергия составля­ет 30% , тепловая – 15% , котельно-печное топливо – 55% .

Основные причины неэффективного использования ТЭР следующие.

1. Отсутствие в хозяйственной системе АПК действенных механизмов обеспечения рационального использования и эко­номного расходования энергоресурсов. Действующие нормы расхода тепловой и электроэнергии установлены без должного научного и технико-экономического обоснования, они статис­тические и не способствуют рациональному использованию энергоресурсов.

2. Обострение проблемы технического сервиса, ремонта и обслуживания энергооборудования в связи с распадом центра­лизованной системы технического обеспечения. Недостаточное использование местных видов и вторич­ных ресурсов.

3. Большие потери при переработке и хранении сельскохо­зяйственной продукции.

4. Отсутствие в республике собственного развитого про­мышленного производства энергетических средств, энергосбе­регающего оборудования, приборов.

5. Отсутствие системы научного сопровождения энергосбе­регающих разработок, скоординированных научно-целевых программ, разрозненность научных коллективов, узость их направлений.

6. Подготовка научных кадров по эффективному энергоиспользованию ведется недостаточно и без должной координации тематики выполняемых работ.

Основными направлениями энергосбережения в АПК на ближайшую перспективу являются.

1. Разработка и реализация организационно-экономических и нормативно-правовых мероприятий по энергосбереже­нию, соблюдению научно обоснованных норм расхода топлива и энергии.

2. Организация системы учета всех видов ТЭР.

3. Энергосбережение в котельных.

4. Энергосбережение в системах теплоснабжения зданий.

5. Использование ВЭР.

6. Совершенствование электроосвещения.

7. Использование отходов производства, разработка био­энергетических установок.

8. Использование нетрадиционных источников энергоснаб­жения.

9. Структурные изменения в перерабатывающей промышленности, стройиндустрии, применение эффективного топливно-энергопотребляющего оборудования и технологий переработки и хранения сельхозпродукции [13].

Бытовое энергосбережение