Биоэнергетическая эффективность технологических процессов

В данной статье рассмотрен вопрос оценки технологических процессов с помощью критерия биоэнергетической эффективности, анализ показал, что наиболее эффективно применение нетрадиционных источников питания.

Рост энергозатрат в связи с увеличением производства сельскохозяйственной продукции характерен для всех промышленноразвитых стран. Поэтому в сельском хозяйстве необходимо осваивать технологии, обуславливающие рост объемов производства продукции при уменьшающихся удельных энергозатратах, разрабатывать пути оптимизации использования ограниченных и дорогостоящих энергетических ресурсов, выявлять их нетрадиционные источники.

Рассмотрим резервы, имеющиеся в животноводстве и характерные для зоны Северного Казахстана, которые можно использовать для сокращения энергопотребления. Для этого представим биоэнергетические

 

В структуре энергозатрат на производство кормовых культур удельный вес топлива находится в пределах 10,7-6,9 %. Снижение потребляющегося топлива возможно двумя вариантами:

  1. Применение экономичных технологий, расхода топлива, рациональный расход топлива в используемых тракторах, автомобилях ;
  2. Широкое использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, биогаза, утилизованных выбросов тепловой энергии и т. д.).

 

В общем, баланс совокупной энергии, затрачиваемой на производство молока, составляет 2,24-3,5 % /1/.

В отношении энергии, затрачиваемой на производство оборудования для нетрадиционных источников энергии, можно сказать следующее, что на сегодня их металлоемкость достаточно высока, так, например, для гелиоколлекторов расход металла составляет: алюминий - 17 кг/м2 , 34 кг/кВт, железо -25 кг/м2,50 кг/кВт, ветроэнергетических установок - железо -175-2800 кг/кВт.

Из анализа зависимостей следует, что при повышении единичной мощности ветроэнергетической установки с 4 до 100 кВт (рис.1) удельная металлоемкость снижается в 16 раз. Рассмотрим следующее слагаемое в знаменателе выражения (13). Оно характеризует эффективность использования топливно-энергетических ресурсов при производстве продукции животноводстве - молока.

108

В структуре потребления энергии на животноводческих фермах доля затрат на создание и поддержание в помещении оптимального микроклимата составляет 40-90 % общего расхода /4/.

Следующим слагаемым в знаменателе выражения (13) является показатель, характеризующий эффективность использования нетрадиционных и возобновляемых источников в технологических процессах животноводства.

Следующим источником возобновляемой энергии служит молоко, полученное от коров. Специалистами Германии получена зависимость

109

Анализируя эту зависимость при продуктивности животных 3000 кг/гол. в год, можно сделать вывод, что от 1 коровы можно получить 0,27 ГДж энергии. Таким образом, утилизация тепловой энергии молока с помощью теплового насоса позволит добиться повышения биоэнергетического к. п. д. на 0,15-0,30 %.

Для зоны Северного Казахстана характерно наличие значительных запасов ветровой энергии (иср=6-7 м/с). Преобразование ее в электрическую или механическую энергию осуществляются с помощью существующего на сегодня широкого класса ветроэнергетических установок (100-4000) Вт.

Электрическая энергия универсальна и поэтому, ее можно использовать в различных технологических процессах животноводства. Преимуществом здесь обладают более мощные ветроэнергетические установки (100 кВт). От одной такой установки в год можно получить от 300 000 кВт-ч до 360 000 кВт-ч, или 1080-1266 ГДж. Этой энергии достаточно для энергоснабжения электрифицированных и тепловых процессов в животноводческом помещении 100-200 гол., то есть биоэнергетический КПД получения продукции животноводства реально повысить на 30-35 %.

Анализ энергетической диаграммы (рис 3), показывает, что наиболее перспективными направлениями повышения биоэнергетического КПД являются:

Снижение энергоемкости путем повышения степени электрификации технологических процессов, используемых в животноводстве (12,2-42 %).

Повышение биоэнергетического к. п. д. путем использования биогазовых установок (БЭУ), позволяющих использовать энергию корма неусвоенную животными (12-14 %).

Повышение биоэнергетического КПД с помощью теплоутилизаторов, позволяющих использовать энергию удаляемого воздуха (13-15,6 %).

Повышение биоэнергетического КПД с помощью ветроэнергетических установок ВЗУ (30-35 %).

Таким образом, возможно, добиться значительной эффективности конверсии энергетических потоков в животноводстве путем комплексной электрификации технологических процессов и энергообеспечения их с помощью нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

110

  1. Улучшение усвояемости корма путем повышения продуктивности животных (1,4-2,1 %).
  2. Совершенствование технологических процессов и оборудования (2,1-7,3 %).
  3. Снижение энергоемкости путем повышения электрификации технологических процессов (12,2-42%).
  4. Снижение энергоемкости процесса обеспечения микроклимата путем повышения степени автоматизации (1,6-2%).
  5. Совершенствование технологических процессов путем использования биогазовых энергетических установок БЭУ (12-14%).
  6. Использование тепловой энергии молока (0,15-0,3 %).
  7. Снижение энергоемкости процесса обеспечения микроклимата путем использования тепловой энергии удаляемого воздуха (13-15,6 %).
  8. Использование гелиоэнергетических установок ГЭУ (0,2-0,8%).
  9. Использование ветроэнергетических установок ВЭУ (30-35%).

 

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Морозов Н. М. Резервы снижения энергоемкости производства продукции животноводства. // Экономика сельского хозяйства, 1982. - № 12. -С. 40-44.
  2. Скуратов В. Б. Режимы работы биотехнической системы и средства обеспечения микроклимата животноводческих помещений: Дис. канд. техн. наук. -Ленинград-Пушкин, I983 - С.248.
  3. Янцен В. К. Исследование энергетических режимов животноводческих зданий. Методика расчета по цельным величинам с применением таблиц и графиков. - Тр. АНИПТИЖ, 1977. -С.62.
  4. Мельников С. В. Системный подход к изучению производственного процесса в животноводстве: Научн. тр. / Ленинградский СХИ-Л.. 1978,т. 382. -С. 3-11.
Год: 2015
Город: Костанай