Особенности энергосбережения, отопления и освещения в сельском хозяйстве. Перспективы энергосбережения

После второй мировой войны в сельском хозяйстве промышленно-развитых стран произошли изменения, по­лучившие название энергетической революции. Развитие сельскохозяйственного производства привело к уменьше­нию основных различий между сельским хозяйством и промышленностью. Сельское хозяйство можно сегодня рассматривать как одну из форм промышленного произ­водства, а сельскохозяйственные фермы - как «фабрики на полях».

Главная цель энергосбережения в сельском хозяйстве - выявить пути и средства экономии энергии. Сельскохо­зяйственный сектор включает все связанные с сельским хозяйством операции: работы на сельских угодьях и фермах, транспортировка, переработка, упаковка, распре­деление сельскохозяйственных продуктов и их продажа.

Особое внимание будет уделяться совокупности меропри­ятий по экономии энергии на уровнях фермеров, хозяйств, персонала по обработке, распределению сельскохозяйствен­ных продуктов и их торговле, потребителей и всех тех, кто играет активную роль во всех звеньях сельскохозяй­ственного производства.

Можно позаимствовать опыт у стран, преуспевающих в энергосбережении в сельском хозяйстве. Например, количество энергии, потребляемой на сельскохозяйствен­ные нужды в Соединенных Штатах Америки, составляет всего 3 % общего потребления энергии. Но эта энергия играет жизненно важную роль в удовлетворении спроса на продукты питания в США и во многих других стра­нах. По мнению Министерства сельского хозяйства США, существуют четыре наиболее эффективные меры экономии электроэнергии, а именно:

• сведение к минимуму или уменьшение числа рыхлений при обработке почвы;

• повышение эффективности орошения;

• усовершенствование методов заделки удобрений;

• сокращение расхода энергии на сушку урожая.

По мнению специалистов, общее количество энергии можно сократить на 20 %, если полностью придерживаться этих 4-х рекомендаций, а также правильно эксплуатировать оборудование и выбирать подходящие сорта культур.

Обработка почвы с минимальным числом рыхлений, известная также под таким названием, как обработка без вспашки, завоевывает все большее признание. Проще го­воря, минимальная обработка почвы означает, что на ее поверхности оставляют растительные остатки и сокраща­ют такие работы, как вспашка, дискование и боронование поля перед засевом. При хорошей организации хозяйства фермер мог бы наполовину сократить расходы по топли­ву, перейдя на минимальную обработку почвы.

На нужды орошения, например, в США расходуется около 20 % общего количества энергии, потребляемой сель­ским хозяйством. Неудивительно, что сохранение влаги в почве - важная задача, особенно ввиду падения уровня грунтовых вод во многих посевных районах. Экономия энергии и экономия воды в процессе орошения идут рука об руку. Один из лучших способов достижения обеих це­лей - выбор режима орошения: посевы получают воду только тогда, когда они в ней нуждаются, и только в необ­ходимом количестве. Когда энергия была дешевой и в избытке, фермеры определяли «на глаз», когда надо оро­шать поля. Они осматривали посевы, растирали землю между пальцами и таким образом определяли ее влаж­ность. Но на смену старых способов пришли новые: инф­ракрасный пистолет, работающий на аккумуляторах, элек­тронные приборы, микроволновые показания со спутни­ков. Компьютеры дают возможность более точно опреде­лить, нуждаются ли поля в орошении.

Хотя более точный режим орошения является наи­большей потенциальной возможностью экономить энер­гию, дальнейшую экономию можно осуществить за счет других вспомогательных мер. Например, эксплуатация ирригационного оборудования с максимальным КПД экономит энергию и снижает общие затраты на ороше­ние. Фермеры считают, что современный ремонт оборудо­вания, уменьшение испарения из ирригационных канав и с полей - еще одна возможность снизить затраты и эко­номить энергию и воду. Министерство сельского хозяй­ства рекомендует заменить открытые магистральные ка­налы пластмассовой трубой для подачи воды в полевые каналы. Этот метод может сэкономить до 50 % воды и значительно снизить расход энергии.

На производство удобрений расходуется намного боль­ше энергии, чем на любые другие нужды сельского хо­зяйства. Это объясняется главным образом тем, что для получения азотного удобрения нужно большое количе­ство природного газа. Хотя у фермеров и нет возможнос­ти уменьшить потребление энергии, затрачиваемой на производство и доставку удобрений, они могут сократить расходы удобрений на ферме, не нанося ущерб урожаю. В прошлом фермеры вносили больше азотных удобре­ний, потому что это окупалось более высоким урожаем. Сначала добавление азота в почву давало значительный рост урожая. Но постепенно этот рост выравнивался, т. к. вступали в действие другие факторы. Оптимальное коли­чество вносимого удобрения можно определить путем тща­тельного анализа почвы. Другие важные факторы, влия­ющие на потребность в удобрениях, - это выбор времени и метода внесения удобрения. Некоторые фермеры ис­пользуют еще один способ для уменьшения расхода удоб­рений: посев в междурядьях азотофиксирующих бобовых растений.

Энергия, необходимая для сушки урожая, составляет всего 3 % от общей энергии, потребляемой сельским хо­зяйством. Несмотря на это, ее можно сократить путем изменения режима сушки. Фермеры добиваются этого, оставляя урожай на полях дольше обычного для подсу­шивания. Экономят энергию путем усовершенствования сушильных систем.

Кроме этих основных четырех способов разработаны и исследуются другие методы экономии энергии. Напри­мер, довольно широкое применение получила комбиниро­ванная система обработки почвы, которая позволяет со­вмещать глубокое рыхление почвы (на глубину 40 см) с нарезкой гребней. Рациональная и своевременная обра­ботка почвы таким методом снижает уровеньзасоренности посевов однолетними и многолетними сорняками на 50-60 %. Она способствует интенсивному прорастанию и быстрому развитию культурных растений, препятствует распространению возбудителей болезней и вредителей, благодаря чему усиливается конкурентоспособность сель­скохозяйственных культур.

Другая область, в которой тщательно изучается воз­можность экономии энергии, охватывает содержание ско­та в закрытых помещениях. Помещения для скота и птиц проектируются так, чтобы можно было использовать сол­нечную энергию для отопления, освещения, снабжения теплой водой, вентиляции. Хорошо утепленные здания и контроль температуры являются также важным спосо­бом экономии энергии. Например, на фермах по разведе­нию цыплят и индеек можно сэкономить энергию, если тщательно заделать все щели и дыры, покрыть стены и потолки теплоизоляционным материалом, установить тер­мостаты, контролирующие нагревательные системы, и смонтировать отопительные системы так, чтобы теплый воздух подавался вниз, а не вверх под крышу. Нововведе­нием считается подогрев коровников за счет рециркуля­ции тепла, выделяемого охлаждаемым молоком; исполь­зование животноводческих отходов для выработки элек­троэнергии; установка ветряных электрогенераторов на фермерских участках.

Многие методы экономии могут быть с равным успехом применены в различных подсекторах сельского хозяйства. Например, содержание в порядке двигате­лей сельскохозяйственных машин, транспортных средств и механических систем позволяет уменьшить расход топ­лива. Хорошо организованное хранение горючего явля­ется одной из важнейших мер экономии энергии и безо­пасности. Из расположенных на открытом месте назем­ных бензобаков, окрашенных в темный цвет и имеющих емкость 1130 литров, ежемесячно испаряется до 36 лит­ров бензина. Окраска баков в белый цвет и размещение их в тени может снизить эти потери до 9 литров в месяц.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите возможные способы повышения эффектив­ности работы двигателей внутреннего сгорания.

2. Кратко опишите работу различных систем двигателя внутреннего сгорания и возможные способы уменьшения рас­хода топлива.

3. Какова роль катализатора в автомобилях?

4. Что обозначает электрификация транспорта?

5. Какие вы знаете способы энергосбережения на городс­ком транспорте?

6. Перечислите возможные способы уменьшения расхода энергии в строительном комплексе.

7. Для чего используются предварительно теплоизолирован­ные трубы?

8. Какими способами можно сократить потребление энерго­ресурсов в сельском хозяйстве?

6. УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

6 .1. Понятие энергетического менеджмента

Уменьшение потребления энергии - главная задача любого предприятия, позволяющая сократить издержки производства. Сегодня эта задача может быть решена за счет грамотного управления энергетическими ресурсами производства - энергетического менеджмента.

Энергетический менеджмент включает в себя органи­зацию оптимального функционирования и развития энер­гетической части любого производства на основе дости­жений науки, техники и технологий. В свою очередь это разработка конкретных мероприятий по экономии энер­гии на отдельных участках производства, проведение энер­гетического обследования основного и вспомогательного производства, изучение достижений в области энергосбе­регающих технологий, разработка программ их внедре­ния на производстве, ответственность за проведение по­литики энергосбережения на предприятии, анализ достиг­нутых результатов.

Вышеперечисленные мероприятия позволяют достичь минимальной энергетической составляющей в себестои­мости продукции и обеспечить конкурентоспособность выпускаемой продукции по энергетическим и экологи­ческим характеристикам.

Итак, энергетический менеджмент - это наука с практическим инструментарием для осуществле­ния процесса управления использованием энергии, т. е. планирования, организации, мотивации, контроля оп­тимального использования всех видов энергии при целе­сообразном удовлетворении потребностей человека и ми­нимальном влиянии на окружающую среду.

Например, энергетический менеджмент включает в себя нормирование расхода энергетических ресурсов, разработ­ку мероприятий по рациональному использованию сис­тем отопления, охлаждения, теплопередачи, предотвраще­нию тепловых потерь, использованию вторичных энерге­тических ресурсов, уменьшению потерь электроэнергии в сетях ит. д.

Энергетический менеджмент на предприятии подразу­мевает наличие специалиста. Специалист по энергетичес­кому менеджменту - человек, выполняющий управлен­ческие функции для достижения целей энергетического менеджмента. Для организации эффективной работы спе­циалист должен обладать определенным мировоззрени­ем и широким спектром социальных, психологических, экономических и технических знаний.

Во многих странах Европейского Союза, США, Японии сложилась и эффективно работает кадровая структура энергетического менеджмента. Анализ опыта этих стран показывает, что внедрение системы энергетического ме­неджмента на предприятиях позволяет преодолеть эко­номический кризис и достичь стабильного развития про­изводства. Уже несколько лет активно развивается энер­гетический менеджмент в Республике Беларусь. Актив­ная организационная и практическая работа позволила вывести республику на передовые позиции в области энер­госбережения среди других стран СНГ.

6.2. Понятие энергетического баланса

Основной задачей энергетического менеджмента явля­ется оптимальное управление энергетическими ресурса­ми производства. Управление может быть успешным при условии выявления всех резервов экономии энергоресур­сов. Для этой цели на предприятиях составляют энерге­тический баланс (энергобаланс).

Энергобаланс - баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энер­гии в производстве.

Энергобаланс состоит из приходной и расходной час­тей. Так же как и в бухгалтерском балансе, так и в энер­гетическом - приходная и расходная части должны быть раины: W_пр = W _расх,

где W_пр - энергия приходной части энергобаланса,

W _расх - энергия расходной части энергобаланса.

Приходная часть энергобаланса состоит из суммарной произведенной и поступающей энергии посредством различных энергоносителей (ископаемое топливо, газ, ядер­ное топливо, электрическая энергия, тепловая энергия, вода и т. д.). Расходная часть энергобаланса состоит из сум­марной конечной полезно потребленной энергии, потерь энергии при преобразовании из одного вида в другой, а также накапливаемой энергии в специальных энергоаккумулирующих устройствах (например, гидро-, воздухо-, теплооаккумулирующих установках).

Энергия расходной части энергобаланса равна:

W_расх = W_пол +W_пот + W_акк,

Где W _пол - суммарная конечная полезно потребленная энергия,

W _пот - энергия потерь,

W _акк - накапливаемая энергия.

В промышленности основными видами потребляемой энергии являются электрическая и тепловая. Поэтому составляют частичные энергобалансы - электрические и тепловые для отдельных агрегатов или их групп, а также цехов и предприятий в целом.

Составление электробалансов на предприятии позво­ляет выявить возможности сокращения непроизводствен­ного расхода (потерь) электроэнергии, в результате чего планируются мероприятия по улучшению электроиспользования.

Учет приходной и расходной частей электробаланса осуществляется с помощью счетчиков активной энергии и расчетной мощности.

Предположим, что W_акк= 0, т. е. на производстве нет энергоаккумулирующих устройств, тогда энергия потерь будет равна:

W_пот = W_пр - W_пол, где W_пол = const.

Согласно формуле, если уменьшить энергию потерь, то уменьшится энергия приходной части энергобаланса, а это значит, что предприятие сократит потребление энергоре­сурсов. Отсюда видно, что резерв экономии энергии кро­ется в уменьшении энергии потерь.

Рассмотрим три основных вида электробаланса:

1) фактический, отражающий сложившиеся на пред­приятии производственные условия;

2) нормализованный, учитывающий возможности ра­ционализации и оптимизации электропотребления и сни­жения потерь в приборах и электрических сетях;

3) перспективный, составляемый с учетом прогнозиру­емого развития производства на определенный период.

Главная цель электробаланса - определение степени полезного использования электроэнергии и поиск путей снижения потерь. Поэтому на предприятиях сначала рас­считывается фактический электробаланс, позволяющий определить реальный режим электропотребления и уровень использования электроэнергии. Следующим этапом составление нормализованного электробаланса, который служит основой для оценки резервов экономии электроэнергии. На завершающем этапе составляется пер­спективный электробаланс, позволяющий оценить резервы экономии электроэнергии в более отдаленной перспек­тиве за счет проведения энергосберегающих мероприятий.

Общие резервы экономии электроэнергии подразделя­ются на текущие ∆ W_T, осуществляемые с малыми затра­тами в текущем периоде, и перспективные ∆ W_П, требую­щие в перспективе дополнительных затрат.

Текущие резервы определяются сравнением фактичес­кого электробаланса с энергобалансом, учитывающим воз­можность снижения потерь, т. е. нормализованным:

где т - количество объектов, в которых выявляются резервы экономии электроэнергии;

- фактические потери электроэнергии в каждом i-ом объекте, рассчитанные до проведения мероприятий, направленных на снижение потерь;

- потери электроэнергии в каждом i-ом объекте, рассчитанные после проведения мероприятий, направлен­ных на снижение потерь.

Перспективные резервы определяются сравнением нор­мализованного электробаланса и перспективного(эконо­мически обоснованного):

где - потери электроэнергии в каждом i-ом объек­те, рассчитанные с учетом прогнозируемого развития производства на ближайший период.

6.3. Понятие энергетического обследования (энергоаудит)

Повышение уровня эффективности использования энер­горесурсов служит индикатором развития научно-техни­ческого и экономического потенциала общества, рацио­нального хозяйствования.

Сегодня эффективное использование ТЭР на промыш­ленных предприятиях Беларуси является одной из важ­нейших задач, позволяющих снизить себестоимость вы­пускаемой продукции. Это может быть достигнуто за счет разработки комплексной программы энергосбережения. Для этой цели на предприятиях проводят энергетичес­кие обследования (энергоаудиты), являющиеся основным инструментом энергетического менеджмента.

Энергетическое обследование - это одна из форм проведения государственной политики в сфере энер­госбережения. Она заключается в предоставлении помощи предприятиям, организациям и учреждениям в повышении эффективности использования топливно-энер­гетических ресурсов путем технических обследований и разработки рекомендаций по внедрению организацион­ных, правовых, технических и технологических меропри­ятий энергосбережения.

Энергетическое обследование может быть обязатель­ным и добровольным, добровольное энергетическое обсле­дование - это энергоаудит.

Энергоаудит - это комплексное энергетическое обследование предприятия, включающее: сбор исход­ных данных, составление балансов потребления и распределения энергии, анализ финансовой и техничес­кой информации, выявление потерь, разработку энерго­сберегающих мероприятий и определение размера инвес­тиций на их реализацию, выдачу рекомендаций и опреде­ление эффекта от их внедрения.

Основные задачи энергоаудита:

- выявление неэкономичных режимов работы энерге­тического и технологического оборудования;

- определение возможного потенциала энергосбережения на предприятии по видам энергоносителей и оценка размера инвестиций на энергосберегающие мероприятия;

- разработка комплексной программы по энергосбере­жению, включающей в себя технико-экономические обо­снования эффективности применения конкретных меро­приятий, с учетом динамики развития или реструкту­ризации предприятия.

Энергетическое обследование предприятия включает:

1. Энергоаудит системы электроснабжения и электропотребления:

- анализ схем электроснабжения;

- анализ режимов работы трансформаторных подстанций;

- обследование основного электропотребляющего обо­рудования;

- обследование системы освещения;

- электробаланс и оценка потерь в системе электро­снабжения.

2.Анализ режимов работы систем водоснабжения
и водоотвода.

3.Энергоаудит теплотехнического оборудования:

- анализ тепловых схем;

- аудит котельных; обследование систем отопления;

анализ режимов работы теплопотребляющего и теплоутилизационного технологического оборудования;

- тепловой баланс.

4. Обследование компрессорного оборудования, систе­мы разведения и потребления сжатых газов.

5. Анализ режимов работы холодильного оборудования.

Составление энергетических балансов позволяет де­тализировать распределение энергетических потоков по цехам и подразделениям предприятия, а также опреде­лять потери, указывать участки и причины их возник­новения.

Энергетическое обследование позволяет решить следу­ющие задачи: определение наиболее экономичных режи­мов электропотребления отдельных агрегатов, узлов, служб и предприятия в целом; выявление потребителей - регуляторов мощности; получение информации о возможнос­ти преобразования суточного графика нагрузки предпри­ятия; определение объемов потребления по отдельным объектам на перспективу; обоснование рациональных схем электроснабжения; разработку организационно-технических мероприятий, направленных на снижение потерь электроэнергии.

Заключительная часть энергоаудита состоит в разра­ботке рекомендаций по энергосбережению и их технико-экономическом обосновании. Это наиболее сложная часть работы, так как она требует от аудитора значительного опыта и творческого подхода к проблеме. Действительно, существует ряд известных типичных решений по повы­шению энергетической эффективности разных систем. В этом случае аудитору нужно лишь сделать технико-экономическую оценку и осуществить отбор технических решений на основании финансовых критериев. Однако каждое предприятие уникально и типовые решения по­крывают только часть проблемы. Поэтому разработка рекомендаций по экономии энергии на самом деле явля­ется серьезным научным исследованием.

По степени капитальных вложений предлагаемые меро­приятия разбиваются на три группы: беззатратные, среднезатратные и капиталоемкие. Задачей аудитора является выбор между несколькими известными альтернативами.

Следующим шагом после энергоаудита является реа­лизация рекомендаций специалистов. Энергетические службы предприятия должны научиться самостоятельно распределять ресурсы и контролировать этот процесс. Энергоаудитор составляет систему критериев, характери­зующих ситуацию на предприятии. Команда специалис­тов предприятия должна не только решать оперативные задачи, связанные с исправностью отдельных систем, но и рационально руководить энергетическим хозяйством, ис­пользуя в качестве критерия энергетическую составляю­щую себестоимости продукции.

В таблице 6.1 приведен пример мероприятий по энер­госбережению, которые были выполнены в Гродненском областном союзе потребительских обществ в 2002 году.

Из этой таблицы видно, что внедренные мероприятия имеют разный экономический эффект и окупят себя при­близительно за 1,5 года.

В Республике Беларусь обязательному энергообследованию каждые 5 лет подлежат предприятия, учреждения и организации, если годовое потребление ими ТЭР состав­ляет более 1,5 тыс. т у. т. Производить эти энергообсле­дования имеют право специализированные организации, имеющие разрешение Комитета по энергоэффективности при Совете Министров Республики Беларусь на их выполнение, за счет средств обследуемых предприятий и рес­публиканского фонда «Энергосбережение».

Дата добавления: 2015-11-26