Энергосбережение в сельском хозяйстве

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

РЕФЕРАТ

по теме: Энергосбережение в сельском хозяйстве

Москва 2010

1. Энергосбережение в сельском хозяйстве

Энергосбережение с каждым годом становится все более актуальной проблемой. Ограниченность энергетических ресурсов, высокая стоимость энергии, негативное влияние на окружающую среду, связанные с её производством, все эти факторы невольно наводят на мысль, что разумней снижать потребление энергии, нежели постоянно увеличивать её производство, а значит, и количество проблем. Во всем мире уже давно не только постоянно ведется поиск путей уменьшения энергопотребления за счет его рационального использования, но и достаточно эффективно применяется. Наглядным примером является опыт Швеции, Германии, Франции, Канады. В нашей стране этому вопросу уделялось недостаточное внимание и носило слабый характер. Тем не менее, несколько лет назад и у нас началось формирование такого понятия, как энергосберегающая политика.

Сохранение энергии - наиболее обещающий путь к решению в ближайшей перспективе проблем нехватки ископаемого топлива для производства и переработки сельскохозяйственной продукции. Здесь хотелось бы отметить, что, с одной стороны, сельское хозяйство не является крупным потребителем ископаемого топлива. С другой стороны для увеличения производства продукции сельское хозяйство должно развиваться, интенсивно используя индустриальные технологии, а этот процесс неразрывно связан с возрастанием потребления энергии. На сегодняшний день прирост продукции на 1 % влечет за собой увеличение расхода энерго-ресурсов на 2 - 3 %. Затрагивая мировые тенденции энергосбережения, хотелось бы отметить, что сельское хозяйство России значительно отстает в этой области от зарубежных стран. Это объясняется, главным образом тем, что разразившийся в 70-е годы энергетический кризис заставил страны Западной Европы, США, Канады, Японии разработать и внедрить систему технических, технологических, организационных и экономических мероприятий, позволивших обеспечить рост производства продукции сельского хозяйства при уменьшении энергозатрат. Например, удельный вес энергозатрат в объединенной Германии в стоимости продукции составляет порядка 7 %, в России же - свыше 20. Причем отмечаются тенденции роста не только общих энергозатрат, но и удельных (на 1 га, на 1 работника, на 1 рубль валовой продукции). В структуре потребления наибольший удельный вес приходится на дизельное топливо - порядка 30 %; бензин - 11-16 %; природный газ -20%; электроэнергия и уголь - 10-11%. Как видно основное потребление энергии осуществляется за счет использования первичных не возобновляемых источников энергии. Поэтому в современных условиях вопрос экономии топливно-энергетических ресурсов приобретает особую остроту.

К тому же растущий дефицит сельхозмашин и низкий уровень их готовности в сочетании с удорожанием топлива и смазочных материалов привел к тому, что площади посевов и поголовье скота неизменно сокращается. Надежды на то, что это может быть компенсировано ростом урожайности и продуктивности, не подтверждаются. Более того, снижение потребления минеральных и органических удобрений привело к падению плодородия почв. По сути дела, в последние годы сельскохозяйственное производство осуществлялось в долг, за счет эксплуатации природного потенциала земли, без его восстановления сельское хозяйство становится все более уязвимым к перепадам погодных условий, все более неустойчивым и труднопрогнозируемым. Следовательно, без организации товарного производства на базе энергоресурсосбережения не может быть нормального отечественного рынка продовольствия, сориентированного на массового потребителя.

К вышесказанному хотелось бы добавить, что проблема энергосбережения является комплексной и включает целый ряд задач. Поэтому попытки решать отдельные вопросы обособленно чаще всего не приводят к хорошему результату. Только рассмотрение их оптимальных сочетаний позволит достигнуть необходимого эффекта.

В свете всего вышеуказанного выделяются два пути энергосбережения: использование первичных и вторичных энергоресурсов. Причем при использовании первичных источников энергии, образовавшихся в результате геологического развития Земли, главный упор необходимо сделать на использование первичных возобновляемых источников энергии (использование энергии Солнца, ветра, приливов-отливов, геотермальной энергии и т.д.) иначе альтернативных источников энергии. В данном случае предполагается альтернатива использованию первичных невозобновляемых источников энергии (уголь, нефть, газ, слюда, сланцы и т.д.).

2. Геотеплицы

Теплицы - биолого-теплотехнические устройства, и они могут быть весьма существенно усовершенствованы, если их превратить в солнечные теплицы. Солнечная энергия в обычной теплице используется главным образом для процесса фотосинтеза, при котором растения поглощают и аккумулируют до 10% энергии падающего солнечного излучения. При этом из диоксида углерода и воды под действием солнечного света образуются углеводы и молекулярный кислород. Из молекул углеводов образуются органические вещества, необходимые для жизни и роста растений.

В обычных теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива. При создании солнечной теплицы, прежде всего, нужно позаботиться о существенном снижении теплопотерь за счет применения теплоизоляции <#"177" src="doc_zip1.jpg" />

Рис. 1 - Принцип работы гелиотеплицы

Сама солнечная теплица служит пассивной солнечной отопительной системой <#"180" src="doc_zip2.jpg" />

Рис. 2 - Пленочная солнечная теплица с грунтовым аккумулятором теплоты: 1 - теплица; 2 - аккумулятор; 3, 4 - каналы; 5, 6 - трубы; 7 - вентилятор

Теплый воздух из солнечной теплицы проходит по первому каналу, отдает часть теплоты аккумулятору и затем возвращается через второй канал к вентилятору. Днем аккумулятор заряжается теплотой, а ночью разряжается. Годовая экономия топлива составляет 400.500 т условного топлива на 1 га обрабатываемой площади.

Расход энергии в солнечных теплицах уменьшается при применении двойного остекления, подвижной защитной тепловой изоляции и усовершенствовании солнечных установок. Аккумулирование теплоты наиболее целесообразно осуществлять в грунте под солнечной теплицей. Для этого днем нагретая в солнечном коллекторе <#"93" src="doc_zip3.jpg" />

Рис. 3 - Форма пристроенных к зданию солнечных теплиц: а - с наклонными светопрозрачными стенками; б - с цилиндрическими светопрозрачными стенками; в - с наклонной крышей и вертикальной передней прозрачной стенкой; г - с наклонной передней прозрачной стенкой; д - с теплоизолированной передней стенкой: 1 - светопрозрачная изоляция; 2 - прозрачная крыша; 3 - теплоизолированная стенка

На рис. 3 показаны различные геометрические формы пристроенных солнечных теплиц. Они различаются по степени использования солнечного излучения, по возможности наиболее рационального использования внутреннего пространства и, соответственно, по конструкции. Угол наклона южной остекленной поверхности к горизонту зависит от широты местности и для средней полосы России может приниматься равным 50.60°, при этом угол наклона крыши 20.35°. Оптимальное отношение площади поверхности грунта к площади светопрозрачной поверхности составляет 1:1,5. При этом обеспечивается оптимальный энергетический баланс, т.е. разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями, и хорошее использование внутреннего пространства. При вертикальном расположении передней стенки не обеспечивается максимальное улавливание солнечной энергии.

Следует иметь в виду, что пристроенная к дому (или встроенная в дом) солнечная теплица является его частью и все сооружение воспринимается как единое целое, поэтому, значение имеет общая архитектура. Одной из наиболее удачных конструкций солнечных домов <#"193" src="doc_zip4.jpg" />

Рис. 4 - Отдельно стоящая солнечная теплица: 1 - светопрозрачная изоляция; 2 - теплоизолированная передняя стенка; 3 - теплоизолированная северная стенка; 4 - крыша; 5 - теплоизоляция; 6 - теплоизолированный фундамент; 7 - аккумулятор теплоты

Конструкция отдельно стоящейгелиотеплицы показана на рис. 4. Южная сторона теплицы имеет прозрачную изоляцию, опирающуюся на стенку. Северная стенка и крыша выполнены из непрозрачных строительных материалов и изнутри покрыты слоем тепловой изоляции. Для уменьшения теплопотерь необходимо теплоизолировать также стенку и наружную поверхность фундамента. У северной стенки в теплице размещается тепловой аккумулятор, например, ряд бочек или канистр с водой. Оптимальные значения углов наклона поверхностей выбираются по максимальному углу высоты Солнца в зимние месяцы для данного района. Солнечная теплица должна иметь оптимальное расположение: ее устанавливают на ровном незатеняемом месте с естественной защитой от ветра, например, с помощью кустарников или забора с северной стороны. Для максимального улавливания солнечной энергии конек крыши необходимо ориентировать вдоль оси восток-запад.

Рис. 5 - Солнечная теплица с галечным аккумулятором теплоты: 1 - светопрозрачная изоляция; 2 - опорная стенка; 3 - северная стена; 4 - теплоизоляция; 5 - галечный аккумулятор; 6 - ящики с рассадой; 7 - защищенный грунт; 8 - теплоизолированный фундамент

Вариант гелиотеплицы с галечным аккумулятором теплоты <#"289" src="doc_zip6.jpg" />

Рис. 7 - Схема и размещение рассматриваемой установки на сельскохозяйственной ферме

Об удобрении.

Экологически чистое высокоэффективное органическое жидкое удобрение является продуктом биотехнической переработки навоза крупного рогатого скота. Оно содержит все необходимые компоненты удобрений (азот, фосфат, калий, макро и микроэлементы) в растворенном виде в соотношениях нужных для растений, а также активные биологические стимуляторы класса ауксинов, повышающие выход урожая в два и более раза.

литр концентрированных жидких экологически чистых органических удобрений по своему эффекту и воздействию на рост растений и получению урожая эквивалентен 100 кг коровьего навоза. Жидкое удобрение обеспечивает повышение урожайности культур в 2-3 раза в зависимости от вида культуры, состояния почвы и климатических условий.

Удобрение действует на растение сразу же после применения, снижает кислотность почвы, повышает устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям среды, особенно к засухе. Используется во всех климатических зонах для всех видов почв, повышая их плодородие и улучшая экологическое состояние. Применяется в качестве удобрения для всех видов сельскохозяйственных и декоративных культур в разбавленном водой виде путем поверхностного полива почвы или инъектирования непосредственно в почву.

литра концентрированного удобрение достаточно для обработки от 2 до 15 кв. м. почвы.

Хранится при температуре от - 40 гр.С до + 15 гр.С

Гарантийный срок хранения 1 год

Органическое удобрение универсальное и применяется не реже 3-4 раз в сезон под все сельхохозяйственные и декоративные культуры путем поверхностного полива почвы или инъектирования непосредственно в почву. Данное удобрение - высококонцентрированное и в зависимости от состояния подкармливаемого растения перед применением требует разведения не менее, чем в 20 раз. Перед подкормкой необходимо почву под растениями смочить водой.

Эффективность удобрений имеет следующее научное обоснование:

При биологической обработке коровьего навоза и птичьего помета специальной культурой экологически чистых микроорганизмов основные составляющие удобрений - азот, фосфор и калий, а также все необходимые биогенные элементы, например сера, кальций и микроэлементы переходят в минерализованное, свободное, растворимое, наиболее доступное для растений состояние. Аммонийный азот, окись фосфора, окись калия и свободные микроэлементы, которые сразу же усваиваются растениями с момента внесения жидких удобрений в почву в отличие от навоза, который дает эффект на второй и третий год после его запашки.

При биологической обработке образуются гуминоподобные соединения, улучшающие структуру почвы, что способствует улучшению влаговоздушного обмена вокруг корневой системы растений.

Удобрения имеют нейтральную или слабощелочную реакцию среды, что при внесении их в почву снижает кислотность почв.

При биологической обработке навоза и птичьего помета в удобрениях накапливаются такие биологически важные и необходимые для ризосферной (околокорневой) микрофлоры и растений соединения, как амнокислоты, в том числе и незаменимые, все витамины группы В и соединения многочисленной группы витамина В-12.

При биологической обработке коровьего навоза и птичьего помета в удобрениях накапливаются высокоактивные высокоактивные биологические соединения класса ауксинов, ускоряющие в растениях образование целого ряда необходимых структур, например хролофилла и биологических катализаторов.

Вывод

Биогаз может быть неплохой альтернативой невозобновляемым источникам энергии. Однако к данной технологии нужно подходить без фанатизма. Ведь она имеет свои недостатки и не может быть исключительной панацеей для решения глобальных энергетических задач. Однако производство биогаза представляет одну из составляющих комплексного подхода по получению альтернативной энергии, наряду светровой, солнечной и др. её видами. Поэтому успех применения биогаза во многом определяется теми условиями, в которых она применяется. Так, в холодных регионах эта технология будет иметь небольшую эффективность, так как значительное количество получаемой энергии будет идти на обогрев самого метантенка.

В регионах с тёплым климатом или в теплое время года, наоборот, данная технология может быть достаточно эффективной. Кстати, в таких странах как Индия и Китай технология получения биогаза применяется уже не первое десятилетие, в том числе и в крестьянских хозяйствах. Нетрудно догадаться, что успешному развитию этой технологии в названных странах способствует жаркий климат. Биогаз по своим качествам уступает природному ископаемому газу в связи с наличием негорючих примесей, того же углекислого газа. Особенно данная проблема присуща биогазу, получаемому с полигонов ТБО. В отличие от регулируемого метантенка, на свалке невозможно создать оптимальные контролируемые условия для разложения органики. Поэтому процент углекислого газа и водяного пара иногда может составлять более половины в получаемом объёме биогаза. Разумеется, в таком случае применяются технологии очистки, однако всё это ведёт к снижению эффективности и рентабельности добычи энергоносителя.

Относительно экологичности можно сказать, что сжигание биогаза приводит к превращению метана в углекислый газ, который, как уже сказано выше, имеет меньшую способность к созданию парникового эффекта, тем более что такой СО2 относится к естественному кругообороту углекислого газа в природе. Но, в то же время, соблазн получения биогаза может приводить не только к росту поголовья скота, но и концентрации животноводческого производства, что и в первом, и во втором случае является негативным экологическим фактором.

Уже сейчас некоторые эксперты высказываются относительно того, что со временем содержание скота для получения навоза и биогаза может оказаться коммерчески более выгодным, чем для получения молока или мяса. Пока это звучит фантастически, однако рынок энергоресурсов способен преподносить разные сюрпризы. Поэтому всегда нужно помнить и учитывать тот факт, что любая альтернативная и экологичная технология без глобального сокращения потребления превращается в монстра, разрушающего природу.

Таким образом, применение энергосбережения в сельском хозяйстве должно решить вопросы не только снижения прямых и совокупных затрат энергии, причем средства сэкономленные благодаря рациональному использованию энергии необходимо направлять на дальнейшие энергосберегающие меры (т.е. работать по принципу реинвестиций), но и увеличения производства.

Список используемой литературы

1. Доктор Экономических наук: Коновалов А.П. Энергосбережение в сельском хозяйстве.

2. <http://e-ypok.ru/book/export/html/14>Биотопливо плюсы и минусы.

. <http://agroforum.su/viewtopic.php?f=51&t=98> Сельское хозяйство.

. <http://bio.bmpa.ru/> Прибыль из того что лежит под ногами.

. <http://www.the-persons.com.ua/print_v/ekolog/3998/>. Ещё одна альтернатива.

. <http://www.mensh.ru/solnechnye_teplicy> Конструкции солнечных теплиц.