Технические науки

Докт. техн. наук В.Н. Карпов, докторант З.Ш. Юлдашев,

аспирант Р.З. Юлдашев

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

Специфика энергоиспользования в сельском хозяйстве. Важность энергии как фактора устойчивого развития сельских территорий очевидна и не нуждается в специальных подтверждениях. Более того, специфика сельскохозяйственных предприятий обязывает рассматривать его энергообеспечение с учетом структуры основных фондов, видов производства, отходов, экологических требований, локальной рыночной конъюнктуры и других аспектов. В частности, занимаемые территории не только определяют потен-иал солнечной, ветровой и гидравлической энергии, но и могут содержать существенный ресурс воспроизводимой биоэнергии. При составлении энергетического баланса сельскохозяйственного производства нельзя ограничиваться только технической схемой самого производства. Кроме того, существенной спецификой является наличие биологического объекта в производственной структуре. К примеру, выращивание растений в искусственных условиях основано на подводе к ним электромагнитной энергии в значительных количествах в течение вегетационного цикла, значительно превышающего по продолжительности время выхода продукции. При содержании животных и птицы, напротив, прямого подвода энергии к ним нет, но существует определенная зависимость их продуктивности от условий содержания, создаваемых путем энергетических затрат.

В [1] приведена более совершенная энергетическая схема потребителя, включающая энерготехнологические процессы (ЭТП) и изложен метод конечных отношений (МКО) как основа оптимизации расхода энергии. Этот метод позволил сформулировать ряд научных положений, решающих проблему эффективности энергопотребления.

Основные научные положения МКО. 1. В основе метода лежит закон сохранения энергии, включающий измеряемые параметры на концах технических элементов (начальном и конечном ), определяющих потери :

.

2. Переход к относительным параметрам закона сохранения (относительной энергоемкости процесса и относительным потерям ), имеющим одинаковые производные по времени и характеризующие эффек-тивность процесса по потреблению энергии и по потерям .

Введение в схему производственного ЭТП позволяет перейти непосредственно к энергоемкости продукции П: , если известно минимальное (теоретическое) значение удельной энергии на единицу продукции :

или

Отсюда получаем связь относительной и фактической энергоемкостей в виде равенства .

3. Независимость регистрируемых измеренных приращений энергии ( и ) от функции позволяет перейти к линеаризации процессов и строить анализ их эффективности на сравнении с мультипликативной синхронностью изменения конечных параметров. Измерения на отдельных элементах дополняют информацию об эффективности адресностью в схеме.

Указанные возможности МКО позволяют осуществлять гибкое управление энергетическими процессами в потребительской системе с целью снижения энергоемкости продукции[2].

В сельской энергетике существует ряд недостатков, но три основных, по существу привели к экономической стагнации значительного количества предприятий в период реформирования: высокая энергоемкость продукции (в 2-3 раза выше, чем в развитых странах), низкая энерговооруженность труда, низкое годовое потребление энергии в расчете на сельского жителя (в 3-4 раза ниже, чем на городского). Два последних недостатка служат причиной трудового и жизненного дискомфорта, вынуждающего трудоспособное население искать более приемлемые условия (мигрировать). Не решив эти смежные проблемы нельзя ставить задачу создания условий для устойчивого развития сельских территорий, доминирующей составляющей которых является производственная сфера. Специфика агропромышленного производства (биологические объекты, обостренность экологических проблем, предрасположенность к использованию нетрадиционных источников энергии и др.) не позволяет переносить на сельские территории методы энергосбережения, разработанные для промышленных предприятий.

В СПбГАУ ведутся исследования по повышению энергетической эффективности в сельском хозяйстве Республики Таджикистан, где сельскохозяйственное производство дехканских (фермерских) хозяйств, которые расположены децентрализованно, на ряду с традиционными источниками энергии невозможно представить без применения ВИЭ.

Энергетика сельских территорий имеют ряд особенностей: рассредото-ченность потребителей, малая единичная мощность, большая протяженность электрических сетей, наличие большого количества сельских селений и потребителей, где ведется сельскохозяйственное производство.

Для энергообеспечения индивидуальных потребителей дехканских (фермерских) хозяйств и средств малой механизации могут быть использованы как стационарные так и мобильные энергетические установки, например, разработанная передвижная ветроэнергетическая установка комбинированного типа.

При освоении новых сельских территорий потребление энергии не может осуществляться только за счет ВИЭ, потому, что освоение сельских территорий предполагает организации производства. Производственный процесс требует непрерывного энергопотребления, а производства энергии при помощи ВИЭ во многом зависит от природы и имеет случайный характер.

Поэтому на период освоения необходимо рассматривать ВИЭ как дополнение к традиционным источникам энергообеспечения производственных и жилых комплексов и сельских территорий. На основе вышесказанного возни-кает требование – производство должно быть энергетически эффективным, то есть должны использоваться современные энергосберегающие технологии производства.

Энергия, вырабатываемая при помощи ВИЭ более дорогая по сравнению с традиционными и может использоваться только в потребительских системах, которые приведены в состоянии наивысшей энергетической эффективности (то есть имеет минимальную энергоемкость). Для этого необходимо провести энергоаудит и реализовать проект энергосбережения.

При этом, как уже указывалось, энергетическому совершенствованию дол-жны подвергаться все процессы, связанные с потребленной энергией, и само энергосбережение должно рассматриваться как профессионально разработан-ный разносторонний проект с оценкой эффективности инвестиций. Из этого следует вывод о том, что становятся востребованными специалисты, владею-щие не только глубокими профессиональными энергетическими знаниями, но и имеющие навыки управления (менеджмента) энергетикой различных масштабов – от отдельного предприятия до региона. Особенностью сельскохозяй-ственного производства является обязательное наличие биологического объекта или процесса. Эта необходимость определяет агроинженерные факультеты и вузы в качестве приоритетных для подготовки эффективных высококвалифицированных специалистов – агроинженеров, способных создать систему энерге-тического сервиса в отрасли для решения отраслевой энергетической проблемы снижения энергоемкости в пределах региона.

Литература

1. Карпов В.Н. Энергосбережение. Метод конечных отношений: монография / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев. -СПб. СПбГАУ, 2010. -147с.

2. Karpov V.N. Efficient energy supply for sustainable development of agriculture/ V.N. Karpov, Z.S. Yuldashev // XXXIV CIOSTA Cigr V Conference. Efficient and safe production processes in sustainable agriculture and forestry. 29 June - 01 July 2011. -p.467-474.