Сучасні енерго- та ресурсозберігаючі способи для обробітку ґрунту

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глухівський національний педагогічний університет

імені Олександра Довженка

Кафедра професійної освіти та технологій сільськогосподарського виробництва

КУРСОВА РОБОТА

комплексна з механізації

на тему

«Сучасні енерго- та ресурсозберігаючі способи для обробітку ґрунту»

Глухів-2017 рік



ВСТУП

Україна належить до країн з дуже великими обсягами та високою інтенсивністю використання природних ресурсів. Цьому сприяє наявність, різноманітність та багатство видів ресурсів, добра господарська освоєність, доступність територій, сприятливі умови для їх експлуатації та зростаючі потреби людини та промислового виробництва в цих ресурсах.

В економіці України агропромисловий комплекс значною мірою впливає на соціально-економічне становище суспільства. Початок ХХІ століття характеризується глибокими трансформаціями уявлень світової спільноти про найбільш ефективні та раціональні джерела енергетичних ресурсів. Наразі людство вже підійшло до порогу, за яким починає працювати фактор вичерпання первинних ресурсів, і в першу чергу, нафти та природного газу. Цей процес відбувається на фоні значного підвищення попиту на ці енергоносії, що призвело до лавиноподібного зростання світових цін на нафту та газ. За таких умов повинна відбуватися і відбувається зміна конкурентоспроможного складу енергетичних технологій і структури вживаних енергоресурсів, зміна джерел енергії та витіснення технологій виробництва електроенергії і тепла на основі вуглеводнів іншими технологіями, що використовують вугілля, уран та відновлювані енергоресурси. Окрім цього, значне зростання цін на енергоресурси обумовлює нову хвилю потужного процесу їх ощадливого використання, що спостерігається в переважній більшості країн світу, і перш за все, в промислово розвинених країнах. Ресурсозбереження є один з найбільш ефективних напрямів підвищення конкурентоспроможності продукції і засіб активізації структурної перебудови, визначальний чинник довготермінової дії, який характеризує економічний ефект для сільського господарства і всього народного господарства країни. Воно сприяє зниженню витрат на виробництво продукції, підвищенню ефективності і прискоренню темпів зростання виробництва, досягненню високих кінцевих результатів господарювання і на рівні підприємства, і в сільському господарстві в цілому. Одними із найважливіших кроків в напрямку поліпшення сучасної ситуації в агропромисловому комплексі України і формуванні основ адекватної аграрної політики є негайний перегляд ставлення до науки та освіти в системі АПК. А бракування енергоресурсів у світі потребує введення нових ідей та технологій по збереженню існуючих видів енергії та перехід на нові.

Метою нашого дослідження є: визначити найефективніші способи енерго- та ресурсозбереження в Україні під час обробітку ґрунту.

Об'єкт дослідження: проблема впровадження енерго- та ресурсозберігаючих технологій під час обробітку ґрунту.

Предмет дослідження: проблема енергозбереження в сфері АПК під час обробітку ґрунту.

Завдання дослідження:

1. Проаналізувати науково педагогічну літературу з обраної теми.

2. Проаналізувати сучасний стан енерго- та ресурсозбереження в Україні під час обробітку ґрунту.

3. З'ясувати, які способи енерго- та ресурсозбереження найбільше підходять для умов України під час обробітку ґрунту.

Методи: порівняння, аналіз, синтез.



РОЗДІЛ 1. Сучасне енергозбереження України

1.1 Сучасний стан використання енергії в України під час обробітку ґрунту

Загальновідомо, що зростання виробництва і споживання енергії нерозривно зв'язане з прогресом людського суспільства, яке на протязі всієї своєї історії, а особливо протягом останнього століття, постійно веде боротьбу за збільшення свого енергетичного багатства.

Рівень розвитку енергетики має вирішальний вплив на стан економіки в державі, вирішення проблем соціальної сфери та рівень життя людини.

Метою соціальної держави, якою відповідно до Конституції є Україна, має бути всебічне забезпечення добробуту громадян. Однією із найважливіших складових добробуту у цивілізованих державах є забезпечення громадян теплом та електроенергією. Конституцією України передбачено право громадян на їх достатній життєвий рівень та безпечне для життя і здоров'я довкілля, що зобов'язує державу створити відповідні умови для розвитку економіки. Запорукою реалізації цих завдань має стати повне, надійне та екологічно безпечне задоволення потреб населення і суспільного виробництва в енергетичних продуктах.

Аналіз розвитку світової економіки показує зростаючу роль енергозберігаючих технологій у забезпеченні ефективності господарювання.

Динамічні зрушення, які відбулися на світових ринках енергоносіїв за останні 20 - 30 років, показали, що енергетичні кризи можуть докорінно змінювати структуру народного господарства окремих країн, їх роль і місце на міжнародному ринку.

Символом безпеки розвитку держави і навіть її суверенності стала, відповідним чином розроблена, національна енергетична програма кожної країни. Питання забезпеченості енергоресурсами першорядні і для України. Існує цілком об'єктивний показник -- коефіцієнт самозабезпеченості (КСЗ), обумовлений відношенням вироблених енергоресурсів до споживаних.

Якщо КСЗ<1, країна імпортує енергоресурси, якщо КСЗ > 1 -- експортує. Деякі країни експортують один вид енергоресурсів, а імпортують інший, але КСЗ враховує кінцевий результат.

Україна лише на 35 - 40% здатна задовольнити свої споживання власними паливно-енергетичними ресурсами, так як економіці України притаманна висока питома вага ресурсомістких та енергомістких технологій, серед них такі енергоємні галузі виробництва , як металургія і хімічна промисловість

Енергоємність валового внутрішнього продукту -- основний показник ефективності економіки.

В Україні цей показник у кілька разів вищий, ніж у промислово розвинених країнах, що є наслідком технологічної відсталості, недосконалої галузевої структури вітчизняної економіки та впливу її «тіньового» сектору. Така ситуація об'єктивно обмежує конкурентоспроможність національного, виробництва і лягає важким тягарем на економіку -- тим паче, за умов її зовнішньої енергетичної залежності. На відміну від країн Заходу, де енергоефективність є елементом економічної та екологічної доцільності, для України це -- питання виживання, оскільки досі не вирішено проблему збалансованого платоспроможного споживання як внутрішніх, так і імпортних паливно-енергетичних ресурсів. [3, c. 193]

Основними стратегічними напрямами підвищення енергетичної ефективності та реалізації потенціалу енергозбереження є технологічна та структурна перебудова економіки і соціальної сфери країни, створення економічних, адміністративних і нормативно-правових механізмів, що забезпечують зростання енергоефективності та обсягів енергозбереження.

Однією з найболючіших проблем вітчизняної енергетики є нерівномірність споживання електричної енергії протягом доби, у робочі та вихідні дні тижня, у різні сезони року, а також майже повна відсутність маневрових енергогенеруючих потужностей, украй необхідних для ефективного покриття потреб в електроенергії, особливо пікового попиту на неї. Це обумовлює примусове обмеження щоденного споживання, особливо сільських районів. Тому тут необхідно практикувати управління енерговикористання. Полягає воно в зміщенні часу підключення енергоємних споживачів у позапікові режими роботи енергосистеми, а при можливості й у нічний час. Цей процес стимулюється державою шляхом впровадження тарифів диференційованих за періодами часу. Встановлені тарифні коефіцієнти, а саме: нічний період -- 1,02; піковий період -- 1,8. Таким чином, при споживанні електроенергії у нічний період її вартість в 7,2 рази менша, ніж у піковий, і в 4 рази менша, ніж у напівпіковий періоди.

Одним з найбільших споживачів енергії у народному господарстві є сільськогосподарське виробництво. Так, агропромисловий комплекс України споживає 35 млн т умовного палива за рік, половина якого - у вигляді дефіцитного рідкого палива.

Багато підприємств безперервного циклу (птахофабрики, свинарські ферми тощо), перерва в електропостачанні яких навіть на короткий час недопустима, необхідно оснащувати резервними джерелами енергії.

Сьогодні в Україні все більше застосовуються газодизельні електростанції, які ефективно працюють як на дизельному паливі, так і на стиснутому природному газі. У господарствах встановлена значна частина закуплених до 1990 року дизельних електростанцій, які працюють на дизельному паливі і які можна перевести на газ. Таке переведення пояснюється тим, що природний газ дешевший дизельного палива в 2,76 рази і 1м3 природного газу приблизно еквівалентний 1л дизельного палива. Перевага газодизельних електростанцій порівняно з дизельними:

· скорочуються витрати дизельного палива на 70-90% при повній потужності, за рахунок заміни його газовим паливом;

· зменшуються на 25% загальні викиди шкідливих речовин і в 2-3 рази димність відпрацьованих газів;

· можливість роботи за газодизельними і дизельними циклами з практично однаковою або навіть дещо вищою при газодизельному циклі потужністю;

· збільшення майже в 3 рази терміну служби моторного масла;

· зменшення шуму при роботі двигуна;

· простота переобладнання.

Переобладнання вітчизняних дизельних електростанцій на газове паливо виконується Інститутом газу НАН України.

Нині приділяється велика увага питанням економного використання енергоресурсів через різке збільшення витрат на їх видобування і виробництво, а також високу вартість нафти та газу на світовому ринку.

Дослідження вчених багатьох країн світу показують, що в сучасних умовах економія 1 т умовного палива вимагає, як правило, менших витрат, ніж приріст видобування еквівалентної його кількості.

Енергозберігаючий шлях розвитку економіки передбачає: значне зниження в розрахунку на одиницю продукції витрат палива, електроенергії і теплоти на кінцевій стадії їх споживання; докорінне вдосконалення видобутку, виробництва, перетворення, транспортування і зберігання енергоресурсів, що зумовлює підвищення коефіцієнту їх використання (ККВ); вдосконалення структури енергобалансу у напрямку заміщення в ньому дефіцитних і дорогих енергоресурсів дешевшими і доступнішими, а також нетрадиційними джерелами енергії.

Сільське господарство, незважаючи на велике споживання енергії, як об'єкт енерговикористання вивчене недостатньо і має в цій галузі свої специфічні особливості: сезонність виробництва; здатність використовувати практично необмежені енергетичні ресурси Сонця; здатність синтезувати біомасу - новий енергоносій; суттєво знизити енергоємність продукції галузі можливо лише шляхом підвищення продуктивності тварин і врожайності культур; низький рівень експлуатації технологічного і енергетичного обладнання; відсутність продуманої системи приладного обліку витрат енергетичних ресурсів та їх контролю. При цьому в структурі енергетичних ресурсів, що використовуються в сільському господарстві, значно зростає роль так званих нетрадиційних альтернативних джерел поновлюваної енергії: водної, вітрової, сонячної, енергії біогазу. Її використання в сільському господарстві може в значній мірі знизити рівень енергомісткості вироблюваної в цій галузі продукції. Ці поновлювані джерела енергії є практично невичерпними. Широке використання поновлюваних джерел енергії є перспективним напрямом створення надійних систем енергозабезпечення і суттєвого покращення умов життя і праці населення.

Сучасний АПК у значній мірі залежить від непоновлюваних джерел енергії, тобто нафтопродуктів, вугілля, природного газу, торфу, матеріалів, що розщеплюються. Майбутнє зменшення видобутку нафти зажадає не тільки принципово нових технологій АПК, але і змінить його структуру. Крім виробника продуктів харчування і сировини для промисловості він стане основним постачальником поновлюваних джерел енергії.

У Законі України про енергозбереження термін «енергозбереження» розкритий, як діяльність (організаційна, наукова, практична, інформаційна), що спрямована на раціональне використання та економне витрачання первинної та перетвореної енергії і природних енергетичних ресурсів в раціональному господарстві і яка реалізується з використанням технічних, економічних і правових методів. [4, c. 40]

Енергозберігаюча політика повинна мати пріоритети у своєму розвитку. Основна частка електроенергії використовується для промислових потреб, сільського господарства, транспорту, де є значні її витрати. Економія всього 1% енергоресурсів забезпечить господарство країни енергією для виплавки сталі в електропечах протягом 10 місяців, вироблення целюлози, паперу, картону - протягом одного року, міський електротранспорт працюватиме 2 роки.

«Раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів» визначене, як «досягнення максимальної ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів при існуючому рівні розвитку техніки та технології і одночасному зниженні техногенного впливу на навколишнє природне середовище».

«Економія паливно-енергетичних ресурсів» визначається, як «відносне скорочення витрат паливно-енергетичних ресурсів, що виявляється у зниженні їх питомих витрат на виробництво продукції, виконання робіт і надання послуг встановленої якості».

Законом встановлені основні принципи державної політики енергозбереження, економічний механізм, стандартизація та нормування у даній сфері і інші сторони енергозбереження.

До енергозбереження відноситься комплекс заходів, спрямованих на підвищення родючості ґрунтів та урожайності сільськогосподарських культур, на забезпечення раціонального використання енергетичних ресурсів за рахунок скорочення їх втрат, удосконалення організаційно-економічних механізмів енергоспоживання, застосування енергозберігаючих технологій та техніки, поновлюваних та вторинних енергоресурсів.

Питання використання поновлюваних джерел енергії актуальні для всіх країн світу в силу різних обставин. Для промислово розвинутих країн, що залежать від імпорту паливно-енергетичних ресурсів, -- це насамперед енергетична безпека. Для промислово розвинутих країн, багатих енергоресурсами, -- це екологічна безпека, завоювання ринків збуту устаткування, а для країн, що розвиваються -- це найбільш швидкий шлях до поліпшення соціально-побутових умов населення, можливість розвитку промисловості по екологічно прийнятному шляху.

тракторний ґрунт ресурсозберігаючий енергія

1.2 Енергозберігаюча політика України

Забезпечення раціонального та економного витрачання енергоресурсів давно приділяється велика увага у всьому світі. Однак, можна стверджувати, що це вельми важливе завдання в науковому плані, вперше була сформульована ще в Радянському Союзі. Більш теоретичне і практичне значення зазначеним питанням в колишньому СРСР надавалося вже на початку 30-х років, задовго до того, як ними стали серйозно займатися в західних країнах. Більш того, в колишньому Радянському Союзі була ціла плеяда вчених - фахівців в даній області, якими в 50-70-ті роки була розроблена добра теоретична база для вирішення завдань енергозбереження (хоч сам термін «енергозбереження» з'явився значно пізніше). Добре відомі імена таких учених як А. З. Горшков, В.І.Вейц, І.В.Гофман, А.А. Тайц, Б.Н.Авілов-Карноухов, Б.А. Константинов, П.П.Ястребов, С.Д.Волобрінскій , С.Л.Прузнер та ін. Створені ними теоретичні положення, це ціла наука енергозбереження, в ті роки досить широко впроваджувалася з виробництво. Однак, вже в середині 70-х років у колишньому Радянському Союзі почався спад як теоретичної, так і практичної діяльності в галузі раціонального енерговикористання. Практична робота в цій області стала носити все більш формальний характер, а наукові розробки в цьому напрямку стали значно менш інтенсивними. [1, c. 100]

Для України, на сучасному етапі її розвитку, однією з найбільш гострих проблем є проблеми стабільного енергозабезпечення та ефективного використання енергоресурсів, від вирішення яких значною мірою залежить рівень економічного і соціального розвитку суспільства. Саме тому енергозбереження на державному рівні визнано одним із пріоритетів економічної політики держави. В умовах залежності економіки України від імпорту паливно-енергетичних ресурсів і тенденції зростання цін на енергоносії їх ефективне використання стало нагальною потребою.

Прийнятий 1 липня 1994 р. Закон України «Про енергозбереження» визначає правові, економічні, соціальні та екологічні основи енергозбереження для всіх підприємств, об'єднань та організацій, розташованих на території України, а також для громадян. Метою законодавства про енергозбереження є регулювання відносин між господарськими суб'єктами, а також між державою і юридичними та фізичними особами у сфері енергозбереження, пов'язаної з видобуванням, переробкою, транспортуванням, зберіганням, виробленням та використанням паливно-енергетичних ресурсів, забезпечення заінтересованості підприємств, організацій та громадян в енергозбереженні, впровадженні енергозберігаючих технологій, розробці і виробництві менш енергоємних машин та технологічного обладнання, закріплення відповідальності юридичних і фізичних осіб у сфері енергозбереження.

Основними принципами державної політики у сфері енергозбереження є:

а) створення державою економічних і правових умов заінтересованості в енергозбереженні юридичних та фізичних осіб;

б) здійснення державного регулювання діяльності у сфері енергозбереження на основі застосування економічних, нормативно-технічних заходів управління;

в) пріоритетність вимог енергозбереження при здійсненні господарської, управлінської або іншої діяльності, пов'язаної з видобуванням, переробкою, транспортуванням, зберіганням, виробленням та використанням паливно-енергетичних ресурсів;

г) наукове обгрунтування стандартизації у сфері енергозбереження та нормування використання паливно-енергетичних ресурсів, необхідність дотримання енергетичних стандартів та нормативів при використанні палива та енергії;

д) створення енергозберігаючої структури матеріального виробництва на основі комплексного вирішення питань економії та енергозбереження з урахуванням екологічних вимог, широкого впровадження новітніх енергозберігаючих технологій;

е) обов'язковість державної експертизи з енергозбереження;

є) популяризація економічних, екологічних та соціальних переваг енергозбереження, підвищення громадського освітнього рівня у цій сфері.

Таким чином, політика енергозбереження та підвищення енергоефективності в усіх елементах суспільного життя держави є важливим чинником впливу на сучасну енергетичну безпеку України, стабільне забезпечення виробництва та населення енергоносіями. Згідно з Енергетичною стратегією України на період до 2030 року, схваленою розпорядженням Кабінету Міністрів України від 15 березня 2006 року № 145 «Про схвалення Енергетичної стратегії України на період до 2030 року», у 2030 році прогнозується збільшення майже у три рази обсягу ВВП порівняно з 2005 роком, а споживання первинних паливно-енергетичних ресурсів - тільки на 47,5 відсотка (з 205,2 до 302,7 млн. тонн умовного палива) . Одним з найбільш ефективних і масштабних напрямів енергозбереження є галузеве енерго-збереження за такими основними напрямками, як впровадження нових енергозберігаючих технологій і обладнання; удосконалення існуючих технологій і обладнання; скорочення витрат енергоносіїв. [8, c. 140]

Цілями Енергетичної стратегії щодо енергозбереження є: зниження питомих витрат у виробництві та використанні енергопродуктів за рахунок раціонального їх споживання, впровадження енергозберігаючих технологій та обладнання, раціоналізації структури суспільного виробництва і зниження питомої ваги енергоємних технологій.

Завданнями та напрямами Енергетичної стратегії є: створення передумов для докорінного зменшення енергоємності вітчизняної продукції за рахунок впровадження нових технологій, прогресивних стандартів, сучасних систем контролю, управління та обліку на всіх етапах виробництва, транспортування та споживання енергетичних продуктів; розвиток ринкових механізмів стимулювання енергозбереження в усіх галузях економіки. Оптимізація видобутку власних енергоресурсів з урахуванням їх пропозицій на зовнішніх ринках, цінової та геополітичної ситуації, збільшення обсягів енергії та енергопродуктів, видобутих із нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії.

Cпеціально уповноваженим органом центральної виконавчої влади з питань забезпечення реалізації державної політики у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів та енергозбереження є Національне агентство України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів (НАЕР). В процесі виконання своїх функцій агентство керується Конституцією України, законами України, постановами Верховної ради України, Указами Президента України, актами Кабінету Міністрів України та положенням про Національне агентство України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 3 квітня 2006 р. №412 . [2, c. 72]

Основними завданнями НАЕР є:

• проведення єдиної державної політики у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів та енергозбереження;

• забезпечення збільшення частки альтернативних видів палива у балансі попиту та пропонування енергоносіїв;

• створення державної системи моніторингу виробництва, споживання, експорту та імпорту енергоносіїв, удосконалення системи обліку та контролю за споживанням енергетичних ресурсів;

• забезпечення функціонування єдиної системи нормування питомих витрат енергетичних ресурсів у суспільному виробництві.

НАЕР має право:

одержувати в установленому порядку від органів виконавчої влади, органів місцевого самоврядування, підприємств, установ та організацій інформацію для виконання покладених на нього завдань;

• залучати спеціалістів органів виконавчої влади,підприємств, установ та організацій (за погодженням з їх керівниками) для розгляду питань, що належать до його компетенції;

• скликати наради з питань, що належать до його компетенції;

• представляти Кабінет Міністрів України за його дорученням у міжнародних організаціях та під час укладення міжнародних договорів України.

НАЕР відповідно до покладених на нього завдань вносить в установленому порядку пропозиції щодо формування єдиної державної політики у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів та енергозбереження і забезпечує її реалізацію; бере участь у розробленні проектів Державної програми економічного і соціального розвитку, Державного бюджету України, Програми діяльності Кабінету Міністрів України, інших прогнозних та програмних документів соціального та економічного розвитку України; погоджує проекти нормативно-правових актів з питань, що належать до його повноважень; розробляє державні цільові, погоджує галузеві та місцеві програми у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів, енергозбереження та альтернативних джерел енергії, здійснює контроль за виконанням державних цільових програм у цій сфері; бере участь у розробленні державних і регіональних паливно-енергетичних балансів; готує пропозиції щодо закупівель паливно-енергетичних ресурсів для державних потреб; забезпечує створення системи моніторингу та державного контролю за ефективністю використання енергетичних ресурсів підприємствами, установами та організаціями; організовує проведення державної експертизи з енергозбереження; розробляє державні норми, правила та стандарти у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів, енергозбереження та альтернативних джерел енергії; виступає державним замовником науково дослідних і проектно-конструкторських робіт у сфері ефективного використання енергетичних ресурсів та енергозбереження; бере участь у формуванні державної інвестиційної політики, виходячи з першочерговості заходів з ефективного використання енергетичних ресурсів та енергозбереження; підтверджує в установленому порядку належність палива до альтернативного; погоджує енергозберігаючі та енергоефективні проекти, що потребують фінансування з державного бюджету, та проводить моніторинг їх реалізації; здійснює відповідно до законодавства функції з управління майном державних підприємств, установ та організацій, що належать до сфери його управління; проводить кваліфікацію когенераційних установок; забезпечує в межах своїх повноважень реалізацію державної політики щодо державної таємниці, здійснює контроль за її збереженням у центральному апараті Агентства, на підприємствах, в установах та організаціях, що належать до сфери його управління; бере участь у межах своїх повноважень у налагодженні співробітництва України з Європейським Союзом та адаптації національного законодавства до законодавства Європейського Союзу; провадить інформаційну діяльність з популяризації економічних, екологічних і соціальних переваг ефективного використання енергетичних ресурсів, альтернативних джерел енергії та видів палива, бере участь в освітній діяльності у цій сфері; забезпечує запровадження та функціонування єдиної системи енергетичного аудиту та менеджменту з енергозбереження в Україні; погоджує проекти спільного впровадження, які реалізуються відповідно до положень Кіотського протоколу, інвестиційні та інноваційні проекти із запровадження енергозберігаючих технологій і обладнання, у тому числі з будівництва заводів з виробництва альтернативних видів палива; забезпечує функціонування системи енергетичного маркування електрообладнання побутового призначення; бере участь у межах своїх повноважень у реалізації державної цінової та тарифної політики; здійснює інші повноваження відповідно до законодавства.

Структурним підрозділом у складі НАЕР є Державна інспекція з енергозбереження. Вона є урядовим органом державного управління, що діє у складі НАЕР і йому підпорядковується в своїй діяльності керується Конституцією та законами України, актами Президента України і Кабінету Міністрів України та наказами НАЕР.



РОЗДІЛ 2. Впровадження ресурсозберігаючих технологій в АПК

2.1 Енерго- та ресурсозберігаючі технології в АПК

Агропромисловий комплекс України являє собою велике міжгалузеве формування, в яке входять технологічні та організаційно пов'язані з переробною промисловістю галузі сільського господарства, яке забезпечує його сировиною, промисловість, яка виробляє засоби виробництва та виробничо-технічне забезпечення. Важливим інтегруючим фактором, який об'єднує галузі комплексу у єдину цілісну систему, є корисний кінцевий продукт, який виробляється переробною промисловістю на заключній стадії технологічного ланцюга.

На сьогоднішній день аграрії всього світу намагаються бути справжніми ощадливими господарями, що перш за все пов'язано з великою потребою в ресурсах і високим ризиком виробництва в такій нестійкій галузі як сільське господарство.

Сільське господарство - це ланка ланцюга, швидка модернізація якої може забезпечити підйом всієї економіки. Воно є базовою галуззю, яка сама відтворюється та забезпечує сировиною багато галузей вітчизняної промисловості. Але це можливо лише за достатніх інвестицій та наданні АПК пріоритету розвитку. В Україні сільське господарство є пріоритетною галуззю. Тому в розвитку агропромислового комплексу України важливу роль відіграє впровадження новітніх технологій та досягнень науково-технічного прогресу. Інновації є засобом підвищення ефективності виробництва продукції, а також засобом адаптації підприємства до змін соціального, економічного, політичного середовища. Значної економії енергії у сільському господарстві можна досягти за рахунок:

- впровадження нових конструктивних рішень при проектуванні сільськогосподарської техніки та енергетичного обладнання, які передбачають зниження питомих метало та енергомісткості;

- поліпшення структури машино-тракторного парку, максимального підвищення частки дизельного транспорту, формування автопоїздів з використанням причепів та автопричепів;

- повного задоволення потреб сільського господарства типовими нафтосховищами, пересувними заправочними станціями; поліпшення якісних показників палива, підвищення надійності енергопостачання;

- розвитку і поліпшення мережі автомобільних доріг у сільській місцевості;

- впровадження індустріальних технологій виробництва, безвідходних технологій і переробки сільськогосподарської продукції;

- інтенсифікації процесу фотосинтезу;

- використання у сільському господарстві побічних енергетичних ресурсів;

- використання нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії;

- посилення теплозахисних властивостей конструкцій промислових приміщень та житлових будинків.

У всіх випадках можливе використання кількох варіантів енергозберігаючих заходів.

Найбільш сприятливим з технічної та економічної точки зору для України є проведення політики енергозбереження, що має правовий статус державної політики. У такому контексті енергозберігаюча політика повинна розглядатися як сукупність дій, що відповідають загальнонаціональним інтересам: забезпеченню життєздатності економіки, охороні навколишнього природного середовища, стратегії безпеки. [11, c. 202]

Ресурсозбереження -- це прогресивний напрям використання природно-ресурсного потенціалу, що забезпечує економію природних ресурсів та зростання виробництва продукції при тій самій кількості використаної сировини, палива, основних і допоміжних матеріалів. Основні стратегічні напрями ресурсозбереження можуть бути зведені до таких: комплексне використання мінерально-сировинних і паливних ресурсів; впровадження ресурсозберігаючої техніки і технології; широке використання в галузях переробної промисловості вторинної сировини; стабілізація земельного фонду, відновлення родючості землі, рекультивація відпрацьованих кар'єрів тощо; ефективне регулювання лісокористування, підтримання продуктивності лісів, активне лісовідновлення; збереження рекреаційних ресурсів при розміщенні нових промислових об'єктів. В цілому комплексний розвиток усіх напрямів ресурсозбереження дасть змогу сформувати нову ідеологію господарювання, що базується на економному використанні наявної ресурсної бази, оптимальному співвідношенні первинних і вторинних ресурсів та маловідходному виробничому циклі.

Стратегією енергозбереження в сільському господарстві є зменшення споживання енергій та енергоносіїв на тонну виробленого продукту та використання нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії. [12, c. 199]

2.2 Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії

Цей величезний потенціал нині використовується лише на 0,83%. Для України, яка визначила пріоритетним напрямком свого розвитку інтеграцію в ЄС, реалізація проектів виробництва біопалива стала б наближенням до загальноєвропейських стандартів.

Виходячи з зазначеного вище, абсолютно логічним є постановка питання щодо організації широкомасштабного вітчизняного виробництва біологічних видів палива: біоетанолу, біодизельного палива, біогазу, твердих видів палива та їх використання замість мінеральних палив, а також питання розвитку цивілізованого, регульованого ринку цієї продукції.

Біонергетика - це галузь енергетики, що як енергоресурс використовує органічні речовини рослинного або тваринного походження (біомасу), котрі мають енергетичну цінність і можуть бути використані як паливо. Оскільки зростають потреби в енергії, з одного боку, і виснажуються ресурси викопного палива, з іншого, біомаса може стати одним з основних джерел сировини для хімічних виробництв енергії.

Енергія з відновлюваних ресурсів є наразі однією з найбільш обговорюваних тем у Європі і в усьому світі. Ефективність біомаси як джерела енергії обумовлена легкістю її отримання та швидким поновленням запасів. Рентабельність виробництва біопалива залежить від ціни нафти за і досягається при ціні нафти 120 і більше USD за барель. [13, c. 193]

Виробництво біоетанолу та біодизелю є дорожчим за традиційне паливо. Підтримка його виробництва ляже на плечі або українських платників податків, споживачів пального,або виробників сільськогосподарської продукції.

Отже, зниження енергозалежності України шляхом розвитку виробництва біопалива доволі дорого обійдеться державі, у той час як розвиток біогазових технологій внесе значний вклад в підвищення енергетичної не залежності держави, створить альтернативний газовий ресурс, зменшить гостроту покриття пікових навантажень в енергозабезпеченні, сприятиме створенню нових робочих місць, розвитку місцевої економіки.

Використовуючи велику кількість природного газу Україна має потужний потенціал щодо виробництва біогазу, який можна виробляти з широкого спектра органічних субстратів як тваринного, так і рослинного походження.

Однією з найважливіших галузей сільського господарства є скотарство, оскільки воно - джерело продуктів харчування, сировина для легкої і переробної промисловості, а також постачальник органічних добрив для рослинництва. Низький рівень ресурсозбереження та використання застарілих технологій виробництва в цій галузі призводять до високого споживання трудових, матеріальних та енергетичних ресурсів. Одним з основних напрямів підвищення ефективності скотарства можна вважати використання науково-технічних досягнень, які забезпечують зниження витрат ресурсів на виробництво продукції скотарства.

У нашому аналізі ми приділяємо увагу біогазу, виробленому в Україні з гною ВРХ, свинячого гною, курячого посліду і силосної кукурудзи, як найбільш доступних сільськогосподарських ресурсів.

Розвиток технологій та технічних засобів виробництва біогазу спрямований на комплексне вирішення проблем альтернативного енергозабезпечення тваринницьких ферм, виробництва високоякісних органічних добрив для кормовиробництва та утилізації органічних відходів при зниженні рівня емісій шкідливих речовин в оточуюче середовище.

Нове устаткування дозволяє отримувати високоякісний біогаз з органічних добрив із використанням зеленої маси таких відновлюваних енергетичних ресурсів, як силосна кукурудза, багаторічні трави, кормові буряки та гичка цукрових буряків. На нових тваринницьких фермах сучасним є спеціальний блок, що займається біоенергетикою. Це елемент, що дозволяє використати біогаз для енергозабезпечення потреб ферми, екологічно безпечно утилізувати органічні залишки і забезпечити кормовиробництво високоефективними твердими та рідкими біодобривами тощо.

Біогаз складається з метану (55-85% - CH4) і вуглекислого газу (15-45% - CO2), а також можуть бути сліди сірководню (0-3%). Його теплота згоряння складає 25 МДж/м3 (що еквівалентно згорянню 0,6 л бензину, 0,85 л спирту, 1,7 кг дров або використанню 1,4 кВт / год). Для виробництва 1 кВт / год електроенергії потрібно від 0,3 до 0,6 кубометра біогазу. При переробці 1 тонни гною великої рогатої худоби і свиней можна отримати до 65 м3 біогазу, а з курячого до 130 м3. Можна навести і більш доступний для розуміння розрахунок: одна корова здатна забезпечити одержання 2,5 м3 газу на добу, бик на відгодівлі - 1,6 м3, свиня - 0,3 м3, птиця - 0,02 м3.

Біогаз отримують метановим бродінням різних органічних речовин рослинного і тваринного походження в біогазових установках (БГУ). [6, c. 130]

Метанове бродіння - бактерійний процес, що протікає в анаеробних умовах. Анаеробна переробка органічних відходів являє собою багатоступінчастий процес розкладання органічних речовин в спеціальних ємностях без доступу повітря (кисню) під дією анаеробних мікроорганізмів з утворенням метану та вуглекислого газу у вигляді кінцевих продуктів. Час бродіння 5…10 діб при температурі 55°С (термофільний режим) або 10…15 діб при температурі 30…40°С (мезофільний режим), більш тривалий час при температурі 20°С (психофільний режим). Цей процес не вимагає стерильних умов, технологічно не складний і може бути відтворений в будь-якому господарстві.

Метанове бродіння здійснюється в генераторах - метантенках виготовлених з металу або залізобетону, об'ємом від 1 до декількох тисяч м3.

Більшість видів сировини можна змішувати. Різниця полягає лише в способах його подачі. Для твердих видів - це шнекові завантажувачі, для рідких - прийомні резервуари з насосною станцією. Рідкі та тверді відходи надходять в біореактор (метантенк), там вони зброджуються і перемішуються таким чином, що на виході виходить біодобриво та біогаз. Далі біогаз надходить у газгольдери, очищається і зберігається, а для подальшого використання газ надходить в когенераційний блок на базі біогазогенератора, що виробляє електроенергію і тепло. Для зброджування деяких видів сировини в чистому вигляді потрібна особлива двох-стадійна технологія. Наприклад, пташиний послід, спиртова барда, не переробляється в біогаз у звичайному реакторі. Для переробки такої сировини необхідний додатковий реактор гідролізу. Такий реактор дозволяє контролювати рівень кислотності, таким чином бактерії не гинуть через підвищення вмісту кислот або лугів.

Сама біогазова система вельми економна: споживає всього 10-15% від виробленої енергії взимку і 3-7% влітку. А виробленого нею тепла достатньо не тільки для обігріву корівника, свиноферми чи пташника, але і для поточних господарських потреб: одержання пари, кип'яченої води, сушіння соломи, насіння, дров та ін. Біля біогазових установок вигідно ставити теплиці - надлишки тепла можуть йти на підтримання потрібної температури. У собівартості тепличних огірків, помідорів, квітів 90% витрат - це тепло і добрива. Тому біля біогазової установки теплиця може працювати майже безкоштовно, з максимально високою рентабельністю.

Як правило, в стандартний комплект біогазової установки входять ємність гомогенізації (де сировина змішується в однорідну масу), завантажувач сировини, реактор, мішалки, газгольдер (для зберігання біогазу), газовий водогрійний котел, насосна станція, сепаратор, бак для добрив, система контролю і безпеки. Така установка видає тільки біогаз і добрива. Для комбінованого виробництва електроенергії і тепла потрібна когенераційна установка.

Потужність електростанції біогазової установки залежить від масштабів сировинної бази, вироблення біогазу, потреби підприємства в електроенергії і розміру інвестицій. Вона варіюється від 1 кВт (побутові установки) до декількох десятків МВт. Найбільш рентабельними є станції середньої та великої потужності - від 500 кВт. Біогазової установки, оснащені такими станціями, швидше окуповуються. Звичайно, чим вище потужність електростанції, тим вища вартість об'єкту.

З'ясувати технічну потужність, пов'язані з цим інвестиції, дати відповіді на економічні питання, визначити розміри пристроїв, можна тільки, якщо відповісти на наступні питання:

- Яка маса субстрату буде надходити (гній, гнойова рідина)?

- Чи можуть бути зброджені інші залишки?

- Чи потрібно зброджувати спеціально вирощені продукти (наприклад, кукурудзу)?

- Чи є площі для виробництва і зберігання ферментів?

- Чи економічно вигідно підприємство з виробництва біогазу?

- Чи можуть використовуватись залишки, відходи, крім

сільськогосподарських?

- Чи можна досягти доходу при утилізації цих відходів?

- Чи повинен субстрат проходити гігієнічну обробку?

- Яке споживання електроенергії?

- Яке споживання тепла в рік?

- Які ціни на енергоносії сьогодні, які ціни очікуються в майбутньому?

- Чи можливі додаткові інвестиції в проект?

Економічність біогазової установки визначити досить складно. Тому в практиці після грубого аналізу, проводиться деталізоване уточнення всіх витрат і отримання даних про користь проекту. Кожен пристрій має ретельно плануватися і оптимально пристосовуватися до підприємства. Під час розрахунків необхідно мати більш реалістичні вартістні данні, наприклад, для витрат на обслуговування, витрат на ремонт, а також витрат на виробництво відновлюваних видів рослин. [9, c. 220]

Біогаз, як і природний газ, відноситься до чистих видів палива. Біогазова установка дозволяє створити замкнуте безвідходне виробництво і забезпечує стабільний дохід.

Робота біогазової станції спрямована на вирішення двох базових завдань:

1. Виробництво біогазу, дозволяє підприємству самостійно виробляти необхідні ресурси для самозабезпечення електроенергією і теплом, а також при необхідності і відповідному очиенні використовувати ці ресурси в якості автомобільного палива. Виробництво біогазу - це найвигідніший і екологічний спосіб переробки органічних відходів.

2. Виробництво біодобрива. Відомо, що органічні відходи, такі, як, наприклад, гній або барда, не можуть відразу використовуватися в якості ефективного біодобрива - вони повинні перебродити, щоб мінеральні речовини звільнилися від органічних зв'язків. У звичайних умовах цей процес займає від трьох до п'яти років, які супроводжуються неприємним запахом і токсичними викидами, що негативно впливають на здоров'я людей і тварин. Біореактор, який переробляє органічні відходи в ході роботи біогазової установки, дозволяє одразу отримувати високоефективні біодобрива. При цьому не доводиться забруднювати навколишнє середовище і чекати результату роками.

Основними перевагами біодобрив, що утворюються у процесі роботи біогазової установки, в порівнянні із звичайним гноєм і мінеральними добривами є :

1.Максимальне збереження і накопичення азоту. При тривалому зберіганні (компостуванні) гною втрачається до 50% азоту. Завдяки анаеробнму зброджуванню в біогазовій установці загальний азот N в біодобриві повністю збережеться, крім того, вміст розчинного азоту збільшується на 10-15%.

2.Відсутність насіння бур'янів. В 1 тонні свіжого гною ВРХ знаходиться до 10 тис. насінин бур'янів, які не втрачають здібність до проростання, навіть пройшовши через шлунок тварини. Після біогазової установки 99% насіння втрачає схожість.

3.Відсутність патогенної мікрофлори. У гної можуть міститися небезпечні для тварин і людини хвороби: сальмонельоз, аскаридоз, кишкові інфекції. Біодобрива, завдяки спеціальній технології переробки в біогазовій установці, повністю позбавлені патогенної мікрофлори.

4.Наявність активної мікрофлори. Високий рівень гуміфікації органічної речовини служить потужним поштовхом для активації грунтових мікроорганізмів, азотфіксуючі та інші мікробіологічні процеси відбуваються набагато швидше.

5.Відсутність періоду зберігання. Завдяки своїй формі, біодобрива починають ефективно працювати відразу при внесенні, і не потрібно зберігати їх в сховищах декілька років.

6.Стійкість до вимивання з грунту поживних елементів. За сезон з грунту вимивається близько 80% мінеральних добрив, тому доводитися їх щорік додавати у великих кількостях. За цей же час з грунту вимивається всього до 15% біодобрив, внесені в невеликій кількості біодобрива працюватимуть на 3-5 років довше, ніж звичайні.

7.Екологічний вплив на грунт. Мінеральні добрива можуть завдавати великої шкоди, забруднюючи грунт і грунтові води. Тоді як біодобрива є абсолютно чистим екологічним добривом.

Сьогодні в Європі зосереджено 44% світової кількості установок анаеробного зброджування, в Північній Америці - 14%. У 2010 році в країнах ЄС отримують додаткової енергії за рахунок використання біомаси 90 млн. т. нафтового еквівалента (н.е.), з них 15 млн. т. н.е. - за рахунок використання біогазових установок. За оцінками експертів, в Німеччині існує необхідність у будівництві щонайменше 220 тис. біогазових установок, з яких 86% повинні переробляти гній. При здійсненні цих планів частка біогазу може досягти 11% загального обсягу споживання газу в Німеччині. До 2005 року таких біогазових реакторів в Китаї налічувалося більше 10 млн, щорічно вони виробляли близько 7,3 млрд м3біогазу.

В Україні роботи з анаеробного зброджування проводилися ще в 50-х роках ХХ століття. На острові Хортиця в 1959 році була споруджена біогазові установка, розрахована на переробку гною від 150 корів і 20 свиноматок

У наш час упровадження біоустановок в Україні відбувається дуже повільними темпами, (на сьогодні працює п'ять біогазових установок) практично відсутнє серійне виробництво багатьох видів технологічного устаткування для використання нетрадиційних джерел енергії, що стримує їх широке застосування. Відповідно, українські бізнесмени не поспішають отримувати на своїх підприємствах додатковий прибуток.

За допомогою розвитку біогазових установок можливо було б замінити до 8 млрд м3 природного газу на рік, а також скоротити викиди парникових газів на 3,5 млн т СО2, але для цього коефіцієнт, «зеленого тарифу» потрібно встановити на рівні: К=3,0 - для електроенергії, що виробляється з біогазу, отриманого з біомаси і відходів сільського господарства. Проте 9 лютого 2012 року Верховна Рада України відхилила Закон України «Про внесення змін до статті 17-ї Закону України «Про електроенергетику» щодо вдосконалення системи тарифоутворення на електроенергію, яка виробляється з біогазу». [14, c. 193]

Будівництво біоустановок та їх інфраструктури із поступовим переходом на власне обладнання поряд з прямими ефектами (одержання біогазу і високоякісних добрив) мало б також низки опосередкованих ефектів, значення яких ґрунтується як на економічних показниках, так і на загальнодержавних пріоритетах (зниження в собівартості сільгосппродукції енергозатратної складової, економія енергоресурсів у високозатратному виробництві мінеральних добрив, резервування енергії для безупинного виконання основних технологічних процесів у виробництві тваринницької продукції, зниження гербіцидонавантаження ґрунтів і т. ін) що додатково стимулювало б українську економіку та підвищувало б рівень екологічної безпеки на переважній території України.

2.3 Механізація ґрунтообробних операцій

Значення механізації у виробництві продукції рослинництва постійно зростає, незалежно від зміни організаційних структур чи форми власності.

Пріоритетними заходами з енергозбереження в рослинництві є вдосконалення структури парку тракторів і самохідних машин, раціоналізація рівнів їх енергооснащеності, розширення обсягів застосування комбінованих машин та агрегатів.

Насамперед упровадження енерго- і ресурсозберігаючих технологій передбачає мінімізацію ґрунтообробних операцій, вибір новітніх технологій з використанням інтегральних орно-просапних і енергонасичених тракторів із широкозахватними сільськогосподарськими машинами, підбір нових високопродуктивних сортів і гібридів, адаптованих до умов вирощування, а також збільшення обсягів застосування органічних і мінеральних добрив.

Науковці багатьох країн світу, в т. ч. й України, проводять науково-дослідні роботи щодо створення ґрунтообробно-посівних агрегатів на базі одно-операційних машин і перспективних технологічних комплексів для вирощування цукрових буряків і картоплі; розробляють технічні, технологічні та організаційні заходи, спрямовані на заощадження паливно-мастильних матеріалів.

Для вирощування екологічно чистої плодоовочевої продукції розроблені й впроваджуються мостова система землеробства, безгербіцидна, нетрадиційна, а також мікрохвильові й біологічні технології землеробства з ефективним використанням сільськогосподарської техніки, з високими техніко-економічними та експлуатаційними показниками при якісному й своєчасному виконанні технологічних операцій з мінімальними затратами праці й коштів.

Підвищення ефективності використання машинно-тракторного парку дає можливість без значних витрат збільшити обсяг механізованих робіт, скоротити строки їх виконання, підвищити рівень механізації виробничих процесів, зменшити затрати на виробництво сільськогосподарської продукції.

Основою енергозбереження в землеробстві є мінімалізація обробітку ґрунту. Мінімальним називають такий обробіток грунту, який забезпечує зменшення енергетичних витрат завдяки скороченню кількості й глибини обробітку, поєднанню операцій в одному агрегаті.

Дослідження, проведені в нашій країні та за кордоном, показали, що інтенсивний обробіток грунту призводить до розпилення і ущільнення грунту, через що погіршуються його водно-фізичні та агрохімічні властивості. Все це призводить до зниження врожаю.

Розрізняють два основних напрями мінімалізації обробітку грунту:

- скорочення кількості й глибини обробітку грунту при вирощуванні озимих і ярих культур;

- суміщення кількох технологічних операцій.

З цією метою застосовують комбіновані агрегати, які поєднують операції, наприклад передпосівну культивацію, сівбу, внесення добрив і гербіцидів.

Цей прийом і був задуманий як шлях до енергозбереження. Але виявилося, що мінімалізація обробітку ґрунту посилює інтенсивність ґрунтоутворення та підвищу є врожайність сільськогосподарських культур. Вона дає змогу меншими витратами засобів виробництва одержати вищий урожай сільськогосподарські культур.

Протягом 1974-2003 років Національний аграрний університет обґрунтовував і вдосконалював ґрунтозахисні технології вирощування культур для всіх зон і підзон України. На сьогодні в літературних джерелах, окремих нормативних актах та на практиці окрім традиційної (на базі оранки) виділяють ще три системи із застосуванням мінімального обробітку ґрунту: консервувальну, мульчувальну та безпосередньої сівби або Nо-Till. Розглянемо їх особливості.

Традиційна система зазвичай передбачає такі стратегічні складові: провокацію проростання насіння бур'янів і падалиці, руйнування капілярів і підрізання бур'янів; розпушування ґрунту з повним обертанням скиби на глибину 20-32 см; повне загорання рослинних решток під час оранки на глибину 8-12 см; підготовку рівномірного за глибиною насіннєвого ложа і дрібногрудочкуватої структури посівного шару ґрунту; загортання насіння культур на задану глибину за умови сівби в якісно підготовлений ґрунт.

Консервувальна система передбачає мульчування ґрунту подрібненими рослинними рештками зі збереженням їх на поверхні ґрунту на період сівби до 50%; обробіток верхнього шару з перемішуванням рослинних решток; безполицевий основний обробіток ґрунту на глибину 25-40 см; повне підрізання бур'янів; загортання насіння культур на задану глибину за умов сівби зі значною кількістю рослинних решток на поверхні ґрунту. Від цієї системи очікується додаткове накопичення продуктивної вологи в метровому шарі ґрунту до 30 мм.

Мульчувальна система передбачає мульчування ґрунту подрібненими рослинними рештками із збереженням їх на поверхні ґрунту на період сівби не менше 30%; обробіток верхнього шару ґрунту на глибину 10-12 см з перемішуванням рослинних решток; повне підрізання бур'янів; загортання насіння культур на задану глибину за умов сівби з незначною кількістю рослинних решток на поверхні ґрунту. Від цієї системи очікується збереження і накопичення продуктивної вологи в насіннєвмісному шарі до 15 мм.

No-Till (безпосередня сівба) передбачає мульчування ґрунту подрібненими рослинними рештками з максимальним збереженням їх на поверхні ґрунту на період сівби; хімічне прополювання бур'янів; безпосередня сівба зі значною кількістю рослинних решток на поверхні ґрунту.

...