Размещено на http://www.allbest.ru/

Башкирская академия государственной службы и управления при Главе Республики Башкортостан

Энергосберегающие технологии как фактор стратегического управления в агропромышленном комплексе

Никитин А.В.

Аннотация

В статье рассматриваются энергосберегающие технологии на всех этапах производства. Одной из таких технологий является тепловой насос - устройство, позволяющее отбирать теплоту от одного источника с низкой температурой и передавать его другому - с более высокой температурой, организуя тем самым обратный цикл Ренкина. Затраченное при этом количество электроэнергии приблизительно в четыре раза ниже получаемой теплоты. Источником низкопотенциальной теплоты для теплового насоса может быть практически любая среда - воздух, грунт, проточная вода, отходы животноводств, канализационные стоки и т.д. Рассматривается возможность применения тепловых насосов в агропромышленном комплексе России. В работе рассматривается оригинальный способ работы теплового насоса - здесь источником низкопотенциального тепла является молоко, производится обогрев родильных помещений и телятников, подогрев полов в стойлах

Ключевые слова: энергосбережение, тепловой насос, теплота, коровник.

Annotation

The article considers energy-saving technologies at all stages of production. One of such technologies is a heat pump, a device that allows heat to be taken from one source with a low temperature and transferred to another with a higher temperature, thereby organizing the reverse Rankine cycle. The amount of electricity consumed is approximately four times lower than the heat produced. The source of low-potential heat for a heat pump can be practically any environment - air, ground, running water, livestock waste, sewage, etc. The possibility of using heat pumps in the agro-industrial complex of Russia is considered. The paper considers the original way of working of the heat pump - milk is the source of low potential heat, maternity rooms and calf houses are heated, floor heating in stalls.

Keywords: energy saving, heat pump, heat, barn.

Ни для кого не секрет, что многие отрасли промышленности за рубежом уже многие десятилетия внедряют энергосберегающие технологии на всех этапах производства. Наша же страна, располагая большим количеством ископаемых горючих, которые до некоторого времени были дешевы, от вопросов энергосбережения отстает, многие технологии, отработанные другими странами, у нас только начинают приживаться.

Одной из таких технологий является тепловой насос - устройство, позволяющее отбирать теплоту от одного источника с низкой температурой и передавать его другому - с более высокой температурой, организуя тем самым обратный цикл Ренкина. Затраченное при этом количество электроэнергии приблизительно в четыре раза ниже получаемой теплоты.

Источником низкопотенциальной теплоты для теплового насоса может быть практически любая среда - воздух, грунт, проточная вода, отходы животноводств, канализационные стоки и т.д. Рассмотрим возможность применения тепловых насосов в агропромышленном комплексе России.

В работе [1] проведено исследование применения теплового насоса типа «воздух-воздух» для обогрева животноводческих помещений. Исследовался ТН мощностью 15,5 кВт, сделан вывод, что даже при неблагоприятных условиях применение ТН в зимний период выгодно, поскольку позволяет исключить часть затрат, приходящихся на систему обогрева.

В работе [2] рассматривается оригинальный способ работы теплового насоса - здесь источником низкопотенциального тепла является молоко, производится обогрев родильных помещений и телятников, подогрев полов в стойлах (рисунок 1). При этом решается еще одна задача - охлаждение молока.

Свежее молоко проходит через испаритель-охладитель теплового насоса и отдает свое тепло хладагенту. Охлажденное до 5...8° С молоко сливается в танк. Пары хладагента сжимаются компрессором при этом температура их повышается до 55--60° С. В конденсаторе тепло паров хладагента воспринимается охлаждающей водой, температура которой повышается до 50...55° С. Масса воды догревается до температуры 80...85° С в электроводонагревателе. Применение такой технологической схемы нагрева воды и охлаждения молока на ферме, рассчитанной на 200 голов крупного рогатого скота, снижает расход электроэнергии в 3...4 раза.

В источнике приведены следующие расчеты: для коровника на 200 голов наблюдается снижение расхода электроэнергии в 3-4 раза, чистый доход при этом составляет 165611,5 рублей, срок окупаемости проекта составляет всего 1,25 года.

Теперь проведем собственные расчеты. Поголовье КРС в России, согласно сельскохозяйственной переписи составляет примерно 20 миллионов голов. При повсеместном внедрении данной технологии, АПК России мог бы иметь чистый дополнительный доход в размере 16,5 миллионов рублей в год.

Рисунок 1. Принципиальная схема применения ТН для охлаждения молока и обогрева коровника

Теперь проведем собственные расчеты. Поголовье КРС в России, согласно сельскохозяйственной переписи составляет примерно 20 миллионов голов. При повсеместном внедрении данной технологии, АПК России мог бы иметь чистый дополнительный доход в размере 16,5 миллионов рублей в год.

Рисунок 2. Применение ТН для обогрева грунта и воздуха теплицы

Кроме молока и воздуха в сельском хозяйстве возможно использование теплоты грунта и грунтовых вод (рисунки 2 и 3). Так, возможно тепло, отобранное от грунта или грунтовых вод, передается грунту и воздуху в теплице, тем самым поддерживая в ней условия для круглогодичного выращивания сельскохозяйственных культур. Кроме теплиц, таким образом возможен прогрев частных домов, коттеджей, стойл, сараев, подсобных помещений - одним словом, всего перечня строений и помещений фермерских хозяйств. Для такого способа нет необходимости в больших масштабах земли - возможно два способа: горизонтальные поверхностные теплообменники, которые располагаются в земле на небольшой глубине, и термоскважины - вертикальные теплообменники, находящиеся в скважине глубиной порядке 50 м. Первый способ дешевле, но занимает большие площади. При наличии непригодных для земледелия участков почты (песок, глина) такой способ может быть более предпочтительным, в остальных же случаях термоскважина остается наилучшим, пусть и более дорогим вариантом. Экономия электроэнергии при таком способе отопления составляет до 75% , срок окупаемости установки порядка 2-3 лет при строке эксплуатации 15-20 лет [3].

Рисунок 3. Отбор теплоты для ТН от грунта и грунтовых вод

Несмотря на все преимущества ТН, такие как экономия энергоресурсов, энергетическая независимость от поставок топлива и центрального отопления, экологичность, данные установки пока очень слабо распространены в АПК России. Причин этому несколько:

-до сих пор в России нет или единичны компании, которые занимаются проектировкой теплонасосных установок «под ключ»;

-необходимы точные расчеты теплообменников, мощности и т.д. Например, неправильный подбор мощности может дать меньший уровень экономии энергоресурсов, или увеличить стоимость капитальных затрат на дополнительные мощности, которые не будут использоваться, то есть увеличить срок окупаемости в разы. Такими расчетами практически никто не занимается, методики расчета в открытом доступе отсутствуют;

-стоимость установки может быть существенная и многим хозяйствами такая сумма может быть недоступна, необходимо субсидирование государством. тепловой насос обогрев животноводческий

По результатам исследования можно сделать следующие выводы: применение тепловых насосов в агропромышленном комплексе позволило бы хозяйствам по всей стране экономить сотни миллионов рублей, которые можно было бы направить на развитие всего АПК, часть дополнительных прибылей пополнило бы казну страны. Но пока государственные деятели направляют свои усилия на сохранение приоритета нефтяных и газовых компании в экономике стране, пока не будут созданы компании по внедрению теплонасосных установок «под ключ», развитие такой перспективной области останется в зачаточном состоянии еще на долгие годы.

Список литературы

1. Петров А. М. Применение тепловых насосов для обогрева животноводческих помещений // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012 . - №3(19). - С. 122-125

2. Применение тепловых насосов в сельском хозяйстве [Электронный ресурс]. URL: http://tnu.tiu.ru/a127722-primenenie-teplovyh-nasosov.html (дата обращения 01.11.2016)

3. Ганеев Р.Ш., Самигуллина Э.Н., Игнатьев Д.В., Маннанова Р.Ф. Проект использования теплонасосных установок для отопления и кондиционирования частных домов // Молодежный Вестник УГАТУ. - Январь, 2016. - №1(14). - С. 194-198 / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 2016. - 194 с.

Размещено на Allbest.ru