CC BY
238УДК 621.311:631.2 DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-3-141-151
Энергообеспечение тепличных хозяйств с генерацией тепловой и электроэнергии и выработкой CO2
О.Е. Гнездова, Е.С. Чугункова
ООО «АМПКомплект», 127299, г. Москва, ул. Большая Академическая, д. 7
Аннотация
Введение: для выращивания сельскохозяйственных культур в теплицах необходимо создание системы контроля микроклимата. Существующий метод обогащения теплиц углекислым газом вызывает определенные проблемы. В качестве способа повышения эффективности работы тепличных комплексов предлагается введение в систему их энергообеспечения когенерационных установок, которые позволяют производить не только электроэнергию, тепло и холод, но и углекислый газ, обогащающий атмосферу теплиц.
Методы: представлено прогнозирование роста цен на электроэнергию и газ в ближайшие годы, собраны данные по себестоимости продукции, выпускаемой тепличным комбинатом, составлены графики потребления энергоресурсов при традиционной и альтернативной схемах энергоснабжения, даны схема распределения энергии в структуре тепличных комплексов, а также структура и принцип работы когенерационной установки тепличного комплекса.
Результаты и обсуждение: освещены преимущества использования когенерационных установок в системе энергообеспечения тепличных комплексов. Обозначены биологические особенности выработки и потребления углекислого газа, а также перечислены последствия обогащения овощных культур углекислым газом.
Заключение: сформулирована целесообразность введения когенерационных установок в энергоцентры тепличных хозяйств.
Ключевые слова: когенерация, когенерационные установки, энергокомплексы, сельское хозяйство, электроэнергия, углекислый газ, тепличные комплексы, энергоэффективность
Для цитирования: Гнездова О.Е., Чугункова Е.С. Энергообеспечение тепличных хозяйств с генерацией тепловой и электроэнергии и выработкой CO2 // Силовое и энергетическое оборудование. Автономные системы. 2019. Т. 2. Вып. 3. С. 141-151. DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-3-141-151
Thermal/electric energy generation
and CO2 production for greenhouse facilities
O.E. Gnezdova, E.S. Chugunkova
"AMPKOMPLEKT" LLC, 7Bol'shaya Akademicheskaya st., Moscow, 127299, Russian Federation
Abstract
Introduction: greenhouses need microclimate control systems to grow agricultural crops. The method of carbon dioxide injection, which is currently used by agricultural companies, causes particular problems. Co-generation power plants may boost the greenhouse efficiency, as they are capable of producing electric energy, heat and cold, as well as carbon dioxide designated for greenhouse plants.
Methods: the co-authors provide their estimates of the future gas/electricity rates growth in the short term; they have made a breakdown of the costs of greenhouse products, and they have also compiled the diagrams describing electricity
consumption in case of traditional and non-traditional patterns of power supply; they also provide a power distribution pattern typical for greenhouse businesses, as well as the structure and the principle of operation of a co-generation unit used by a greenhouse facility.
Results and discussion: the co-authors highlight the strengths of co-generation units used by greenhouse facilities. They have also identified the biological features of carbon dioxide generation and consumption, and they have listed the consequences of using carbon dioxide to enrich vegetable crops.
Conclusion: the co-authors have formulated the expediency of using co-generation power plants as part of power generation facilities that serve greenhouses.
Keywords: co-generation, co-generation power plants, agriculture, electric power, carbon dioxide, greenhouses, energy efficiency
For citation: Gnezdova O.E., Chugunkova E.S. Thermal/electric energy generation and CO2 production for greenhouse facilities. Power and Autonomous Equipment. 2019; 2:3:141-151. DOI: 10.32464/2618-8716-2019-2-3-141-151 (rus.).
Адрес для переписки: Гнездова Ольга Евгеньевна ООО «АМП Комплект», 127299, г. Москва, ул. Б. Академическая, д. 7, ognezdova@generator.ru
Address for correspondence:
Olga Evgenievna Gnezdova "AMP KOMPLEKT" LLC, 7 Bol'shaya Akademicheskaya st., Moscow, 127299, Russian Federation
elistratov@spbstu.ru
введение
Выращивание различных культур в тепличных комплексах является одним из наиболее энергозатратных процессов в сельском хозяйстве, при этом условия теплиц позволяют обеспечить более высокую урожайность на квадратный метр и качество продукции благодаря более точному контролю условий выращивания растений [1]. Тепличное культивирование растений требует значительного количества энергии и ресурсов для поддержания определенных условий, таких как влажность воздуха, температура и концентрация углекислого газа (С02). Исследования показали, что увеличение концентрации С02 в теплицах, также известное как обогащение С02, способно увеличить скорость роста растений [2], что приводит к увеличению урожайности [3]. Этот эффект был подтвержден для большинства парниковых культур, где процесс чистого фотосинтеза изменяется в зависимости от увеличения концентрации С02.
На протяжении долгого времени одним из наиболее распространенных методов обогащения С02 в теплицах являлось сжигание природного газа и производство С02 водогрейными котлами котельной тепличного хозяйства. Однако существенным недостатком в данном случае является необходимость сжигания газа в теплые месяцы для получения С02. Вследствие этого набирающим популярность альтернативным решением становится оборудование теплиц когенерационными установками на базе газопоршневого агрегата, оснащенными системой очистки выхлопных газов, что позволяет одновременно получать электрическую, тепловую энергию и С02 с максимальной эффективностью. При этом С02 является побочным продуктом работы такой газопоршневой установки (ГПУ).
Стоит отметить, что высокий общий КПД газопоршневой установки (более 90 %) обеспечивает высокую эффективность работы системы, что позволяет получать электроэнергию с себестоимостью значительно ниже тарифов энергосистемы.
Целью данной работы является анализ ключевых преимуществ, связанных с использованием когене-рационной генераторной установки в качестве эффективного и надежного источника автономного энергообеспечения тепличных комплексов, а также дополнительных выгод, получаемых от обогащения тепличных культур С02, получаемого из очищенных выхлопов газового двигателя.
методы
Сравнительный анализ потребления энергоресурсов при традиционной схеме энергоснабжения и собственной генерации энергии в тепличном комплексе
Gnezdova O.E., Chugunkova E.S.
Thermal/electric energy generation and CO2 production POWER GENERATING UNITS
for greenhouse facilities
Искусственно создавая оптимальные условия роста в теплице, можно круглый год выращивать овощи, зелень, фрукты, ягоды, цветы и саженцы даже в местах с суровым климатом. Однако современные индустриальные теплицы представляют собой не только высокотехнологичные, но и очень энергоемкие комплексы.
Постоянный рост тарифов на энергоносители и тепло, высокая стоимость технологического присоединения к электросетям или невозможность такого присоединения, высокая продолжительность сезона, необходимого для досветки тепличных растений (особенно в северных регионах страны), высокая удельная стоимость энергоносителей в цене сельскохозяйственной продукции обусловливают развитие и внедрение новых энергоэффективных методов собственной генерации энергии в тепличных хозяйствах для существенного снижения себестоимости продукции и соответственно увеличения их рентабельности.
В данном случае одним из ключевых параметров, обусловливающих экономическую целесообразность и эффективность строительства собственных автономных энергоцентров для тепличных комплексов, становится рост тарифов на электроэнергию в энергосистеме, который по уровню и темпам опережает рост оптовых цен на газ, используемый в качестве основного топлива в генераторных установках.
Рост оптовых цен на газ и электроэнергию в процентном отношении к показателям 2012 г. по данным Минэкономразвития России представлен на рис. 1. При этом по данным Минэнерго и Минэкономразвития России, рост оптовых тарифов на электроэнергию в 2020 и 2021 гг. составит 2,9 и 4 % соответственно. По прогнозу Минэкономразвития РФ индексация оптовых цен на газ для всех категорий потребителей в 2020-2024 гг. не превысит 3 %.
200 %
150 %
100 %
50 % 0%
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030
- Газ / Gas - Электоэнергия / Electric energy
Рис. 1. Рост тарифов на электроэнергию и газ в процентном отношении к показателям 2012 г. (по данным Минэкономразвития РФ)
Fig. 1. Growth of electric power and gas rates as a percentage of the rates effective in 2012 (according to the RF Ministry of Economic Development)
По данным Национального союза производителей плодов и овощей ситуация для тепличных комплексов еще более острая: среднегодовые энергозатраты составляют до 50 % в себестоимости тепличных овощей, при этом зимой затраты на газ и электроэнергию могут превышать 60 % в себестоимости продукции. В целом эксперты отрасли приводят следующие цифры: энергопотребление 1 га теплицы составляет около 1 МВт электроэнергии и 2 МВт тепла [4].
Структура себестоимости выпускаемой сельскохозяйственной продукции на примере ООО «Тепличный комбинат "Майский"» показана на рис. 2 [5]. В данном случае общая сумма затрат на электроэнергию, газ и тепло составляет 37 %.
Рис. 2. Структура себестоимости выпускаемой продукции тепличного комбината «Майский» Fig. 2. The breakdown of product costs at Maisky greenhouse facility
Экономическую эффективность собственных энергокомплексов теплиц можно продемонстрировать на примере сравнения среднегодового потребления энергоресурсов тепличным хозяйством при традиционной схеме (от сети) и при собственной генерации.
Как показано на рис. 3, при энергообеспечении тепличных комплексов по традиционной схеме затраты включают приобретение электроэнергии от сети согласно региональным тарифам с учетом необходимых дополнительных объемов для кондиционирования помещений хранения продукции в теплые месяцы. Помимо этого, к затратам относится необходимость приобретения тепловой энергии или покупки газового топлива для сжигания в котлах для получения тепла в холодные месяцы и CO2 в течение всего года.
Рис. 3. График годичного потребления энергоресурсов, тепла и холода при традиционной схеме энергоснабжения Fig. 3. The graph of annual consumption of energy resources, heat and cold in case of a traditional power supply pattern
В отличие от традиционной схемы энергоснабжения строительство собственного энергокомплекса позволяет оптимизировать затраты тепличного хозяйства. На рис. 4 показано, что собственный энергоцентр круглогодично обеспечивает тепличный комплекс электроэнергией в объеме 800 кВт, при этом весь
объем потребляемого тепла, холода и С02 также на 100 % производится энергоцентором и не требует дополнительных затрат. Необходимые дополнительные объемы электроэнергии при пиковых нагрузках при данной схеме могут быть приобретены в энергосистеме согласно региональным тарифам.
Рис. 4. График годичного потребления энергоресурсов, тепла и холода при их собственной генерации Fig. 4. The graph of annual consumption of energy resources, heat and cold in case of in-house power generation
При низких температурах воздуха с сентября по апрель тепличным комплексам требуется колоссальное количество тепловой энергии для подогрева воздуха в теплицах, воды для полива высаженных культур и грунта. Во многих случаях тепличные хозяйства для получения необходимого объема тепла используют котельные, в которых топливо (газ, уголь и др.) идет исключительно на производство тепловой энергии для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосного и вентиляционного оборудования, транспортеров, досветки, необходимой с октября по апрель от 3 до 19 ч в день в зависимости от региона), как правило, выступают территориальные энергосбытовые компании, чьи линии электропередачи и коммутационное оборудование за долгое время эксплуатации морально и технически устарели. Но даже высокие растущие тарифы на электроэнергию не дают гарантии владельцу тепличного комплекса, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие электро- и теплоснабжения и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов может привести к значительному снижению урожая, болезни или даже гибели растений, что обуславливает необходимость внедрения решений собственной автономной генерации, то есть строительства собственных генерационных энергокомплексов.
Основные технические требования, предъявляемые владельцами тепличных комплексов к объектам собственной автономной генерации, включают:
• возможность обеспечения сельскохозяйственных объектов не только электроэнергией, но и теплом, углекислым газом и охлаждением;
• надежность конструкции, обеспечивающая стабильную работу в запыленной среде в различных погодных условиях зимой и летом;
• наличие защищенного от атмосферных воздействий корпуса;
• легкость, компактность и модульность конструкции;
• наличие системы фильтрации воздуха;
• наличие альтернатора для управления начальной загрузкой;
• возможность строительства объекта в кратчайшие сроки;
• длительный межсервисный период и минимальная необходимость в техническом обслуживании.
Собственные энергоцентры тепличных комплексов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива (КИТ) системы на уровне 95.. .97 % за счет одновременного производства электрической и тепловой энергии (когенерации), а также возможности использования вторичных энергетических ресурсов, или продуктов сгорания природного газа, для питания растений.
Диоксид углерода (С02), содержащийся в продуктах сгорания обеспечивает интенсификацию процесса фотосинтеза растений. Электрическая энергия расходуется на покрытие собственных нужд тепличного комплекса — искусственное освещение и вентиляцию, а система утилизации тепла снабжает тепловой энергией климат-контроль в теплице (рис. 5). При необходимости возможно также производство охлажденной воды для кондиционирования воздуха или охлаждения помещений для хранения выращенных в тепличном комплексе сельскохозяйственных культур. Применение когенерационных комплексов в тепличных хозяйствах позволяет за счет совместного использования технологии досвечивания и обогащения углекислым газом повышать урожайность тепличных культур в 2—2,5 раза [4].
ЖИСЛЫ ТЕПЛО \ ЭЛЕКТРОЧ ГАЗ \ЭНЕРГИЯ\
CARBON . HEAT 4 v Electricity DIOXIDE . .
Генераторная установка \ The generator
_ Постоянная генерация \
Permanent generation
___Сезонная генерация \
Seasonal generation
----> Генерация по требованию V
On-demand generation
Рис. 5. Пример энергораспределения в тепличных комплексах
Fig. 5. Sample power distribution pattern for implementation at a greenhouse facility
Одним из самых экономически эффективных видов топлива для собственных энергоцентров является природный газ. Газопоршневые энергоустановки минимизируют энергопотребление, обеспечивают бесперебойную работу энергоцентра и, как показывает расчет окупаемости в конечном счете обходятся значительно дешевле, чем их дизельные аналоги.
Это энергетическое решение впервые было разработано в Северной Европе, где зимой световой день имеет очень малую продолжительность, а рынки придают первостепенное значение свежести продукта. Сотни тепличных хозяйств в Нидерландах, Бельгии, Дании, США, Канаде и других странах внедрили эту технологию [6].
технологический процесс генерации электроэнергии и получения тепловой энергии в тепличных хозяйствах
Стандартизированное эффективное решение энергоснабжения тепличных комплексов включает в себя (рис. 6):
• газопоршневую когенегенерирующую установку;
• аварийную дизельную электростанцию;
• теплообменники и радиаторные установки, которые способствуют сбору и переработке тепла, поступающего от системы охлаждения двигателя;
• системы утилизации тепла отработанных газов;
• аккумуляторы тепла (накопители);
• системы очистки и преобразования СО выхлопных газов в С02 (системы очистки от NOx на основе селективного каталитического конвертора и катализатора);
• систему управления производства энергии и тепла, а также контроля за работой всего оборудования и энергоцентра в целом;
• распределительные устройства высокого и низкого напряжений.
Рис. 6. Общая схема процесса работы когенерационной установки тепличного комплекса с производством электроэнергии, тепла и СО2 из выхлопных газов газопоршневого агрегата
Fig. 6. General flowchart of a go-generation power unit of a greenhouse facility, capable of producing electric power, heat and СО2 from exhaust gases emitted by the gas piston unit
Когенерация (от англ. co + generation — совместная генерация) — это процесс совместного производства электрической и тепловой энергии внутри одного устройства, как правило, теплового двигателя. Электрическая энергия производится в результате преобразования тепловой энергии топлива в механическую работу — вращение ротора электрогенератора. Тепловая энергия получается за счет эффективной утилизации попутного тепла (утилизация тепла охлаждающих жидкостей и уходящих газов), которое затем преобразуется в теплоносители: горячую воду и пар. В результате практически полного использования термодинамического потенциала топлива достигаются наивысшие показатели суммарного КПД, которые не доступны технологиям раздельного производства энергии [7].
Тепличный энергоцентр работает по следующей схеме (см. рис. 6). Когенерационная газопоршневая установка производит электроэнергию и утилизирует тепло систем смазки и охлаждения. При установке кулера и конденсатора тепло также извлекается из дымовых газов, в результате чего повышается эффективность системы. При добавлении в систему теплообменного накопителя (или буфера) энергоцентр может работать в течение дня, когда цены на электроэнергию высоки, и избытки тепла аккумулируются в буфере и могут быть использованы в теплице ночью.
Параллельно с этим при работе ГПУ происходит выброс продуктов горения. Продукты сгорания то-
плива малых когенерационных установок в больших количествах содержат углекислый газ. Но, помимо CO2, в них входят также оксиды азота NOx, углеводороды CH, монооксиды углерода CO. С целью уменьшения содержания вредных примесей применяется специальная система на основе селективного каталитического конвертора и катализатора, которые можно установить между газовыми двигателями и системой охлаждения выхлопных газов (примерно до 50 °С). За счет использования аммиачной воды (мочевины), которая впрыскивается в выхлопной газ, содержание оксидов азота в этой системе уменьшается почти на 90 %. При взаимодействии с продуктами горения мочевина начинает разлагаться до аммиака, который, вступая в реакцию с оксидами азота, превращает их в нейтральный азот N2 [8].
С помощью специальных лопастных турбовентиляторов очищенные газы, содержащие диоксид углерода (CO2), смешиваются с воздухом в теплице, а также доставляются непосредственно к основаниям растений. Диоксид углерода, использующийся в замкнутых пространствах теплиц, стимулирует рост растений посредством интенсификации процесса фотосинтеза.
Таким образом, собственные энергоцентры тепличных хозяйств представляют собой самостоятельное, полностью автоматизированное инженерное сооружение, работающее в автономном режиме когене-рации:
• обеспечивают достижение оптимизации потребления электроэнергии теплицей (освещение, поддержание температуры в теплице и уровня CO2);
• используют в качестве топлива природный газ, вырабатывая CO2, который применяется для стимулирования процессов фотосинтеза растений;
• вырабатывают холод, направляемый в летний период в сервисную зону для охлаждения готовой продукции;
• беспечивают снижение потребления электроэнергии во время пикового спроса, при этом излишки генерирующих мощностей, появляющиеся в определенные время суток и время года, могут быть проданы местным или региональным коммунальным предприятиям.
результаты и обсуждения
Преимущества когенерационных установок
Преимущества применения ГПУ с когенерацией и производством CO2 в тепличных комплексах представлены в табл. 1.
Особенности получения CO2 в тепличном комплексе
Преимущества добавления углекислого газа в процесс выращивания растений в тепличной среде хорошо известны на протяжении многих лет. Информационный бюллетень, опубликованный Министерством сельского хозяйства и продовольствия Онтарио, описывает ключевую роль, которую играет CO2: «Углекислый газ является важнейшим компонентом фотосинтеза. Фотосинтез — это химический процесс, использующий энергию света для превращения CO2 и воды в сахара в зеленых растениях. Эти сахара затем используются для роста внутри растения через дыхание» [9].
Растения существуют за счет преобразования CO2 в углерод посредством фотосинтеза. Воздух обычно содержит приблизительно 350 объемных долей углекислого газа (ppm). Оптимальные уровни CO2, обеспечивающие активный рост тепличных культур, зависят от типа растения и обычно лежат выше 700 ppm. Урожайность может быть значительно увеличена, если тепличную атмосферу не только обогатить CO2, но и поддерживать температуру воздуха на постоянном необходимом уровне, а также обеспечить достаточное освещение. При сжигании природного газа в газовых двигателях вырабатывается около 0,2 кг CO2 на 1 кВтч энергии. Этот CO2 присутствует в выхлопных газах газовых двигателей в концентрации примерно 5.. .6 % от общего объема. Для примера за 1 ч энергоцентр мощностью 1 МВт при среднегодовой нагрузке 75 % вырабатывает 372 м3 углекислого газа нормального давления с содержанием CO2 на уровне 700 ppm. При достижении данных значений урожайность отдельно взятой теплицы возрастает примерно на 30.40 % [9].
По результатам исследований овощные культуры показали такие характеристики при удобрении углекислым газом [10]:
• огурцы — повышение урожайности и качества плодов на 25.30 % при 1500.2000 ppm CO2;
• помидоры — повышение урожайности на 30 %, созревание на 2 недели раньше при 1000 ppm CO2;
Табл. 1. Преимущества применения ГПУ с когенерацией и выработкой CO2 в тепличных комплексах
Table 1. Strengths provided by gas engine generators capable of co-generating electricity and producing CO2 for greenhouse facilities
Экономические преимущества / Economic benefits
1 Инвестиции в приобретение энергоцентра способствуют повышению капитализации всего бизнеса (в отличие от оплаты за присоединение к внешним энергосетям в соответствии с техническими условиями) / Investments made into the purchase of an energy generation centre boost business capitalization (unlike any connection to independent power grids pursuant to technical specifications)
2 Повышение надежности бизнеса за счет роста основных средств и снижения себестоимости продукции / Business reliability improvement due to the growth of fixed assets and product cost reduction
3 Использование природного газа в качестве основного топлива, темп роста тарифов на который ниже темпа роста тарифов на электричество / Consumption of natural gas as the principal type of fuel, as the growth pace of its rates is behind that of electricity
4 Снижение зависимости от «произвола» региональных тарифов на электроэнергию / Loosened dependence on "arbitrary" regional power rates
5 Снижение потребления электроэнергии во время пикового спроса / Electric power consumption reduction during peak demand hours
6 Более низкие затраты на электроэнергию по сравнению с отдельными системами выработки тепла и электроэнергии / Lower electric power expenses versus independent systems of heat and electric power generation
7 Дополнительные выгоды за счет сэкономленных средств на подкормку растений / Supplementary benefits brought by the cash saved for plant nutrition
8 Возможности увеличения доходов за счет перепродажи электроэнергии другим потребителям / Potential revenue growth due to the resale of electric energy to other consumers
Технологические и технические преимущества / Technical and technological benefits
9 Энергоэффективность (КПД) установки — более 90 % / Unit efficiency — over 90 %
10 Возможность использования побочных продуктов сгорания потребляемого природного газа для стимулирования роста растений и увеличения урожайности / Potential use of natural gas combustion by-products that may stimulate plant growth and boost crop yield
11 Более низкие выбросы по сравнению с отдельными системами производства тепла и электроэнергии / Lower emissions if compared to independent systems of heat and electric power generation
12 Полная интеграция установки в существующую тепличную систему при использовании главного контроллера / Full integration of the unit into a greenhouse facility in operation if the main controller is in use
13 В случае применения установки с тригенерацией — отсутствие вредных химических загрязнителей благодаря использованию воды в качестве хладагента / If the tri-generation unit is employed, the process will be free from any hazardous chemical pollutants due to the use of water as a cooling agent
Эксплуатационные преимущества / Operational benefits
14 Эксплуатационная гибкость обеспечивает независимость от изменения потребности в тепловой и электрической энергии / Operational flexibility converts into independence from any variable consumption of thermal and electric energy
15 Бесперебойное снабжение теплицы углекислым газом, теплом и электроэнергией для освещения растений / Continuous supply of carbon dioxide, heat and electric energy into greenhouses
16 Короткие сроки строительства объекта, включая строительно-монтажные и пусконаладочные работы / Fast construction process, including construction work and pre-commissioning
17 Безопасность эксплуатации / Safe operation
18 Отсутствие специфических требований к фундаменту / Absence of any particular requirements applicable to the foundation
19 Простая интеграция в систему электро- и теплоснабжения тепличного хозяйства / Simple integration into systems of electric power and heat supply to greenhouses
20 Компактность, т.е. возможность размещения на ограниченной территории / Small dimensions enabling installation on a small site
21 Легкая масштабируемость / Simple scalability
22 Высокая степень автоматизации, позволяющая системе работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала / High automation extent enable system operation without any permanent presence of the maintenance staff
• баклажаны — повышение урожайности на 35 %, созревание на 2 недели раньше при 1000.1500 ррт С02;
• капуста — повышение урожайности на 40 % при 800.1000 ррт С02;
• клубника — повышение урожайности на 40 %, созревание на 2 недели раньше, ягоды слаще при 1000.1500 ррт С02;
• салат — повышение урожайности на 30.40 %, раннее созревание при 1000.1500 ррт С02;
• спаржа — повышение урожайности на 30 %, созревание на 2 недели раньше при 800.1200 ррт С02;
• дыня — повышение урожайности на 70 %, улучшение качества плодов при 800.1000 ррт С02;
• цветочные культуры (диффенбахия, розы и хризантемы) — раннее цветение и повышение его качества на 20 % при 1000 ррт С02;
• зерновые — повышение урожайности риса, пшеницы, сои на 13 %, кукурузы на 20 % при повышении уровня С02 до 600 ррт.
заключение
Автономные энергоцентры тепличных комплексов позволяют максимально эффективно использовать первичный источник энергии (газовое топливо) и снижать затраты на электроэнергию в общей себестоимости выпускаемой продукции за счет производства двух форм энергии — электрической и тепловой. Как было отмечено ранее, такие системы обладают рядом преимуществ: способностью вырабатывать дешевую электрическую и тепловую энергию, отсутствием необходимости в дорогостоящих линиях электропередачи и подстанциях, возможностью получения охлажденного воздуха для хранения тепличных культур, экологической безопасностью и др. Вложения в такие когенерационные установки экономически целесообразны, так как стоимость получаемой энергии ниже рыночной более чем в 2 раза, при этом использование в качестве генератора именно газопоршневых электростанций позволяет достичь максимального экономического эффекта за счет невысокой стоимости газового топлива. Дополнительным важным преимуществом является возможность параллельного получения СО2, необходимого для повышения урожайности тепличных культур, путем обработки выхлопных газов газопоршневого агрегата, являющегося ключевым элементом автономного энергоцентра тепличного комплекса.
литература
1. Good agricultural practices for greenhouse vegetable production in the South East European countries for greenhouse vegetable. Rome : Food and Agriculture Organization of The United Nations, 2017. URL: http://www.fao.org/3Za-i6787e.pdf
2. Wang H., Xiao W., Niu Y., Jin C., Chai R., Tang C. et al. Nitric oxide enhances development of lateral roots in tomato (Solanum lycopersicum L.) under elevated carbon dioxide // Planta. 2013. Vol. 237. No. 1. Pp. 137-144. DOI: 10.1007/ s00425-012-1763-2
3. Tripp K.E., PeetM.M., Pharr D.M., Willits D.H., Nelson P. V. CO(2)-enhanced yield and foliar deformation among tomato genotypes in elevated CO(2) environments // Plant Physiol. 1991. Vol. 96. No. 3. Pp. 713-719. DOI: 10.1104/pp.96.3.713
4. Автономная генерация для теплиц: урожай выше — энергозатраты ниже. URL: https://aqua-therm.ru/articles/ articles_561.html
5. Нуруллина Л.А. Анализ влияния факторов объема потребления и цены энергетических ресурсов на изменение себестоимости выпускаемой продукции на примере ООО «Тепличный Комбинат "Майский"» // Вектор экономики. 2017. № 4. С. 54. URL: http://www.vectoreconomy.ru/images/publications/2017/4/economicsmanagement/Nurullina.pdf
6. Compernolle T., Witters N., Van Passel S., Thewys T. Analyzing a self-managed CHP system for greenhouse cultivation as a profitable way to reduce CO2-emissions // Energy. 2011. Vol. 36. No. 4. Pp. 1940-1947. DOI: 10.1016/j.energy.2010.02.045
7. Астапова Ю.О., Шульга К.С., Бубенчиков А.А. Когенеративные установки // Потенциал современной науки. 2014. № 8. С. 6-13. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22751907
8. Беляков В., Сазонов Д. Когенерация... для теплиц // Энергетика и промышленность России. 2008. № 07 (99). URL: https://www.eprussia.ru/epr/99/7420.htm
9. CHP helps growth in the greenhouse // Plant Engineering. 2017. August 25. URL: https://www.plantengineering.com/ articles/chp-helps-growth-in-the-greenhouse/
10. Подача CO2 в теплицу. URL: https://fermer.blog/bok/ogorod/teplicy/teplicy-svoimi-rukami/obustroystvo-teplicy/8798-generator-uglekislogo-gaza.html
reference
Gnezdova O.E., Chugunkova E.S.
Thermal/electric energy generation and CO2 production POWER GENERATING UNITS
for greenhouse facilities
1. Good agricultural practices for greenhouse vegetable production in the South East European countries for greenhouse vegetable. Rome, Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2017. URL: http://www.fao.Org/3/a-i6787e.pdf
2. Wang H., Xiao W., Niu Y., Jin C., Chai R., Tang C. et al. Nitric oxide enhances development of lateral roots in tomato (Solanum lycopersicum L.) under elevated carbon dioxide. Planta. 2013; 237:1:137-144. DOI: 10.1007 / s00425-012-1763-2
3. Tripp K.E., Peet M.M., Pharr D.M., Willits D.H., Nelson P.V CO(2)-enhanced yield and foliar deformation among tomato genotypes in elevated CO (2) environments. Plant Physiol. 1991; 96:3:713-719. DOI: 10.1104 / pp.96.3.713
4. Autonomous generation for greenhouses: crop is higher — energy consumption is lower. URL: https://aqua-therm.ru/ articles/articles_561.html (rus.).
5. Nurullina L.A. Analysis of influence factors scope consumption and prices energy resources to change costs products the example Ltg. "Greenhouse «Maysky»". Vector Economy. 2017; 4:54. URL: http://www.vectoreconomy.ru/images/publi-cations/2017/4/economicsmanagement/Nurullina.pdf (rus.).
6. Compernolle T., Witters N., Van Passel S., Thewys T. Analyzing a self-managed CHP system for greenhouse cultivation as a profitable way to reduce CO2-emissions. Energy. 2011; 36:4:1940-1947. DOI: 10.1016 / j.energy.2010.02.045
7. Astapova Yu.O., Shulga KS, Bubenchikov A.A. Cogeneration plants. Potential of modern science. 2014; 8:6-13. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22751907 (rus.).
8. Belyakov V., Sazonov D. Cogeneration ... for greenhouses. Energy and Industry of Russia. 2008; 07(99). URL: https:// www.eprussia.ru/epr/99/7420.htm (rus.).
9. CHP helps growth in the greenhouse. Plant Engineering. 2017. August 25. URL: https://www.plantengineering.com/ articles/chp-helps-growth-in-the-greenhouse/ (rus.).
10. CO2 supply to the greenhouse. URL: https://fermer.blog/bok/ogorod/teplicy/teplicy-svoimi-rukami/obustroystvo-teplicy/8798-generator-uglekislogo-gaza.html (rus.).
Поступила в редакцию 18 февраля 2019 г. Принята в доработанном виде 28 февраля 2019 г. Одобрена для публикации 2 апреля 2019 г.
Received February 18, 2019.
Adopted in final form on February 28, 2019.
Approved for publication April 2, 2019.
Об авторах: Гнездова Ольга Евгеньевна — магистр делового администрирования, директор по маркетингу, департамент маркетинга, ООО «АМП Комплект», 127299, г. Москва, ул. Большая Академическая, д. 7, ognezdova@generator.ru;
Чугункова Екатерина Сергеевна — магистр делового администрирования, ведущий специалист, департамент маркетинга, ООО «АМП Комплект», 127299, г. Москва, ул. Большая Академическая, д. 7, echugunkova@ generator.ru.
About the authors: Olga Evgenievna Gnezdova — Master of Business Administration, Marketing Director, Marketing Department, "AMP KOMPLEKT" LLC, 7 Bol'shaya Akademicheskaya st., Moscow, 127299, Russian Federation, ognezdova@generator.ru;
Ekaterina Sergeevna Chugunkova — Master of Business Administration, Leading Specialist, Marketing Department, "AMP KOMPLEKT" LLC, 7 Bol'shaya Akademicheskaya st., Moscow, 127299, Russian Federation, echugunko-va@generator.ru.
