Энергоснабжение сельскохозяйственного кластера с использованием биогаза Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»



ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО КЛАСТЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОГАЗА

Суслов Денис Юрьевич, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород

E-mail: suslov1687@mail.ru

Аннотация. Рассмотрена возможность энергоснабжения

сельскохозяйственных предприятий с использованием альтернативного источника энергии - биогаза. Установлено, что объединение производственных предприятий агропромышленного комплекса и биогазовых технологий в единый кластер способствует повышению эффективности работы всех объектов.

Ключевые слова: энергоснабжение, биогаз, сельскохозяйственные

предприятия.

Работа выполнена в рамках реализации стипендии Президента Российской Федерации СП -1716.2015.1.

В настоящее время в РФ наблюдается увеличение объемов производства сельскохозяйственной продукции, что может привести к экологической проблеме утилизации отходов предприятий агропромышленного комплекса. Для сокращения числа негативных факторов экологического и экономического характера, вызванных увеличением объемов отходов, необходимо применение в сельскохозяйственном секторе инновационных технологий [1].

Для решения данных задач рассмотрим современный сельскохозяйственный кластер, объединяющий наиболее важные объекты продовольственного производства и средств альтернативной энергетики. В состав кластера входят свиноводческий комплекс, тепличное хозяйство и биогазовая установка.

Первоначально необходимо определить количество отходов свиноводческого комплекса, которые необходимо подвергнуть переработке. Количество отходов зависит от поголовья животных, их группы и массы. Учитывая суточные нормы выхода навоза на одну особь [2], можно определить

756

о

Щ SCIENCE TIME Щ

объем ежесуточно получаемых отходов (табл.1).

Следует учесть, что кроме навоза в канализационную систему в равном объеме поступает вода, предназначенная для технологических нужд. Влажность свиного навоза составляет около 88%, а конечная влажность стоков составляет около 94%. При таких физических параметрах стоки свиноводческого комплекса подаются в биогазовую установку с целью получения биогаза. В биогазовой установке происходит процесс анаэробной ферментации органических веществ, входящих в состав стоков. Известно, что при переработке 1 кг сухого свиного навоза методом анаэробного брожения выделяется 0,45 м3 биогаза [3]. Таким образом, биогазовая станция, входящая в состав сельскохозяйственного кластера, позволяет получать источник энергии - биогаз, состоящий на 60-70% из метана.

Таблица 1

Норма выхода навоза

Группа животных Норма выхода навоза, кг/сут

Поросята 1

Свиньи 5,75

Всего 6,75

Производимый биогаз используется в качестве топлива на мини-ТЭЦ, работающей на базе когенерационной установки и расположенной на площадке биогазовой станции. При сжигании биогаза образуется тепловая и электрическая энергия, используемая на нужды сельскохозяйственного кластера, в частности на обогрев и освещение теплиц.

Количество тепловой и электрической энергии на нужды теплиц определяется в основном климатическими условиями и зависит от времени года. Так, технология выращивания овощных культур предусматривает использование искусственного освещения в объеме 80 Вт/м2 производственной площади при недостатке естественного. Зная среднюю продолжительность светового дня по месяцам, можно определить среднесуточное время использования искусственного освещения. Далее, зная среднюю продолжительность использования искусственного освещения по месяцам и производственную площадь тепличного хозяйства, можно определить объем электроэнергии, потребляемый тепличным комплексом.

Объем тепловой энергии, получаемой при сжигании 1 м биогаза, составляет 2,75 кВт [3]. Технология выращивания овощей предусматривает поддержание температуры на уровне 20 °С. Зная средние значения температур, общую площадь остекления, а также значение коэффициента сопротивления

о

Щ SCIENCE TIME Щ

теплопередаче, можно определить средние суточные тепловые потери теплиц.

Таким образом, использование биогаза в сельскохозяйственном кластере позволяет решить ряд проблем, связанных с утилизацией отходов крупных животноводческих ферм, значительно снижая вред, наносимый экологии, а также способствует сокращению энергетических расходов. Объединение производственных предприятий АПК и средств альтернативной энергетики в единое целое способствует повышению эффективности работы всех объектов.

Литература:

1. Суслов Д.Ю. Разработка системы газоснабжения сельскохозяйственного предприятия с использованием биогаза // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. №24. С.183-186.

2. НТП 17-99 «Нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета».

6 3. Эдер Б., Шульц Х. Биогазовые установки / перевод с нем. компании «Zorg Q Biogas»: 2008. 268 с.

758

а