Методы разработки удельных энергозатрат
Сельскохозяйственное производство характеризуется большим разнообразием производств и типов предприятий, различных по организационным принципам, назначению, технологиям содержания животных и птицы. Удельный расход энергии на одну голову даже для однородной продукции зависит от множества факторов и изменяющихся характеристик производства. Объективная оценка удельных показателей расхода энергии и топлива при многообразии факторов, влияющих на них, и сложных взаимосвязях возможна только при комплексном исследовании всего производства. При этом необходимо учитывать как основные, так и вспомогательные процессы, влияющие на величину удельных энергозатрат конечного продукта. В основу разработки удельных энергозатрат должны быть положены модели, которые отражают все особенности производства, на моделях выявляются закономерности формирования, определяются влияющие факторы.
С целью определения удельных энергозатрат на уровне технологического процесса используется расчетно-аналитический метод. Для наиболее энергоемких процессов следует получить (разработать) нормативные зависимости от базовых показателей, которые будут служить основой для формирования удельных энергозатрат уровня.
Базовые показатели технологии производства для нормативных характеристик выбирают по результатам анализа и расчетным зависимостям энергозатрат уровня от технологических факторов.
Энергозатраты для других уровней должны быть получены путем интегрирования по структуре классификации 1.1-1.4.
Удельные энергозатраты для объектов (цехов) сельхозпредприятий, составляющие менее 5% от общего потребления энергии или мало изменяющиеся в течение производственного цикла, можно определить непосредственно цифровым значением.
1.3 Состав базовых показателей и нормативных характеристик
Анализ энергопотребления сельхозпредприятий показывает, что основную долю в энергопотреблении составляют объекты, в которых размещено биофункциональное производство, содержащее живые объекты животных или птицу:
цех (ферма) взрослого поголовья (коров, свиней, птицы) (блок I);
цех (ферма) молодняка (блок II);
другие объекты, например инкубатории.
Расход энергии объектов, должен быть дифференцирован по технологиям, для каждой из которых определены нормативные характеристики.
Базовые показатели для разработки нормативных характеристик выбираются из анализа технологий содержания биологических объектов. Наиболее значимыми могут быть:
плотность размещения животных и птицы (гол./м);
удельный объемный коэффициент (объем здания, приходящийся на одну единицу содержания биообъекта (, м/гол.);
возрастная группа животных или птицы, т.е. масса биообъекта (кг) или порода (мясная, молочная, яичная и т.д.) (сут);
климатическая зона;
распределение температур наружного воздуха (°С);
нормируемая освещенность.
Состав и значение базовых показателей.
Состав и значение базовых показателей определяются конкретно в каждом случае, исходя из условий производства рассматриваемого объекта по влиянию на процесс энергопотребления:
границы изменения показателей плотности размещения животных и птицы и объемной плотности помещений;
виды и возраст размещенных животных.
Для выполнения требований норм технологического проектирования РНТП (параметров воздушной среды) главными базовыми показателями режима (изменения во времени) теплопотребления являются:
возраст (, сут) и масса (, кг) биообъекта;
распределение температур наружного воздуха (, °С);
климатическая зона.
Для электропотребления - технология, тип оборудования и режимы работы: вентиляции; освещения; приготовления и раздачи корма; утилизации навоза и т.д.
Состав и значения нормативных характеристик.
Все вышеуказанные базовые показатели следует использовать для расчета нормативных характеристик энергопотребления, которые должны быть получены расчетным путем из условий обеспечения параметров воздухообмена, температурного режима, норм кормления и других характеристик (базовых показателей).
Используя вышеприведенные зависимости, получают последовательность расчета энергозатрат (электрической и тепловой энергии) для процессов отопления, вентиляции, освещения, раздачи кормов, уборки навоза и помета, доения и переработки молока и пр.
Использование приведенных зависимостей позволяет разработать удельные энергозатраты для уровня (процесса) и II уровня определения (сумма процессов по помещению).
Для птицеводческой отрасли, которая отличается большим разнообразием технологий содержания, типов оборудования, энергонасыщенностью, был применен методический подход разработки и использования нормативных характеристик мощности энергопотребителей от базовых показателей. Подробное изложение указанного метода приведено в прил.1.1. (а - для электропотребления, б - теплопотребления).
Нормативы расхода энергии по другим уровням организационной структуры.
Косвенные затраты энергии включают:
производство исходного сырья и материалов, используемых в данном производстве (семена, корма, племенные животные и т.д.);
производство, транспортирование и внесение химических удобрений, средств защиты растений, лекарственных препаратов, вакцины и т.д.
В зависимости от границ рассматриваемой системы косвенные затраты могут переходить в разряд прямых (собственное производство кормов, выращивание племенных животных). Они учитываются суммированием соответствующих энергетических эквивалентов на производство сырья и материалов.
инвестиционный затраты энергия сельхозпредприятие
Инвестиционные затраты энергии состоят из расходов топлива на строительство зданий и сооружений, производство машин и оборудования для сельского хозяйства.
Особенностью этой составляющей является то, что в процессе одного цикла сельскохозяйственного производства энергия, затраченная на эти средства, используется лишь частично. Для количественной оценки инвестиционной составляющей следует разделить величину энергозатрат для изготовления средств производства на срок их службы и умножить на время использования в течение одного технологического цикла.
Энергозатраты в растениеводстве.
Энергозатраты в растениеводстве прежде всего связаны с уровнем технологии производства основных видов сельхозпродукции и задействованной при этом техники.На техническое обеспечение идут основные материальные затраты в общем объеме расходов на производство продукции растениеводства. Составляющая энергоносителей в этом объеме является доминирующей.
Как видно из диаграммы, расходы на эксплуатацию техники составляют 31,7% от всех затрат. Причем 59,7% затрат на эксплуатацию составляют расходы на нефтепродукты.
Моторы ММЗ - путь к энергосбережению.
Исходя из того, что базой развития агропромышленного комплекса должно быть всестороннее использование передового отечественного опыта и опыта других стран, рассмотрим один из аспектов энергосбережения - применение современных двигателей (энергоустановок).
Наиболее эффективным методом уменьшения удельного расхода топлива (до 20%) является применение в дизельных моторах турбонаддува. Турбокомпрессорами оборудуются ныне все выпускаемые за рубежом дизели. Турбокомпрессор обеспечивает наддув-подачу под избыточным давлением (до 1,5 атм) воздуха в цилиндры двигателя. Увеличивая количество воздуха, а значит и кислорода, мы улучшаем эффективность сгорания топлива.
Эффективность сгорания топлива можно еще больше повысить, если воздух, выходящий из турбокомпрессора, перед цилиндрами охладить с помощью воздухо-воздушного радиатора. Плотность воздуха (содержание кислорода!) повышается за счет его охлаждения, что дает возможность более полно сжигать дозы топлива и, этим самым, получать те же мощностные характеристики двигателя, но при меньших дозах топлива. При этом двигатель имеет меньший на 15-20%, по сравнению с безнаддувным, удельный расход топлива. Указанные методы повышения экономичности и мощности успешно реализованы в двигателях серии Д-260.4, разработанных в 90-х годах Минским моторным заводом (ММЗ) для тракторов.
Для сравнения: мотор ЯМЗ-236М2 разрабатывался для автомобилей сорока годами ранее - в пятидесятых!
Минский 6-ти цилиндровый, рядный, а, значит, более уравновешенный тракторный двигатель, при большей мощности имеет меньший вес, более экономичен, чем двигатель ЯМЗ-236М2 (ЯМЗ-236Д).
На двигателе Д-260.4-432 применено современное однодисковое сцепление производства фирмы «LUK», Германия, как на двигателе Дойтц трактора ХТЗ-17021 и более современная двухступенчатая очистка воздуха с предочистителем.
Как показали испытания, проведенные в Украинском научно-исследовательским институте прогнозирования и испытания сельскохозяйственной техники и технологий им. Л.Погорелого, благодаря газотурбинному наддуву и промежуточному охлаждению воздуха, применению современных материалов и технологий, минские моторы являют собой новое современное поколение энергоустановок для тракторов и комбайнов. При работе тракторов ХТЗ и ХТА-200 «Слобожанец» на номинальной нагрузке, удельный расход топлива у Д-260.4 на 15-20% ниже, чем у безнаддувных двигателей ЯМЗ-236М2, ЯМЗ-236Д.