Научная статья на тему 'Оптимизация схем энергоснабжения современных сельскохозяйственных предприятий'

Оптимизация схем энергоснабжения современных сельскохозяйственных предприятий Текст научной статьи по специальности «Энергетика»

CC BY
64
14
Поделиться
Ключевые слова
электроснабжение / потребитель / энергообеспечение / котельная.

Аннотация научной статьи по энергетике, автор научной работы — Е. В. Тимофеев, В. Н. Судаченко, А. Ф. Эрк, В. А. Размук

Структура энергообеспечения современных сельскохозяйственных предприятий достаточно сложная. В общей схеме энергопотребления хозяйств потребление электрической энергии составляет 55%, моторного топлива – 40%. Доля тепловой энергии, газа и других видов значительно меньше – до 5 %. Энергетических потребителей сельских территорий можно разделить на сельскохозяйственные предприятия и сельские поселения. В сельских поселениях это жилые дома и социально-бытовые объекты. Потребителей сельскохозяйственных предприятий условно можно разделить на административные здания, мастерские и гаражи, объекты растениеводства, объекты животноводства. В конечном счете, это помещения в составе здания, отдельно стоящие помещения и одиночные наружные потребители. Внутри помещений может располагаться электрическая нагрузка (системы освещения, электропривод, питание систем автоматики) и тепловая нагрузка – системы отопления и горячего водоснабжения. Электроэнергия используется непосредственно на освещение, электропривод и питание систем управления, а также на отопление и горячее водоснабжение (электрокотельные, инфракрасный обогрев, электрокалориферы, ТЭНы и т.п.). Для отопления и горячего водоснабжения может использоваться и тепловая энергия от котельных на угле, на мазуте, на природном газе, на биотопливе (дрова, щепа, пеллеты), от котельных с тепловым насосом («земля», «вода», «воздух»), от гелиоводонагревателей и гелиовоздухонагревателей, рекуператоров. Для одновременного получения электроэнергии и тепла, возможно использование когенерационных установок на биогазе, с двигателем внешнего сгорания Стирлинга или со сжиганием отходов и утилизацией свалочных газов. Совершенствование системы электроснабжения сельских территорий возможно с использованием технологии Microgrid.

Похожие темы научных работ по энергетике , автор научной работы — Е. В. Тимофеев, В. Н. Судаченко, А. Ф. Эрк, В. А. Размук,

OPTIMIZATION OF POWER SUPPLY SCHEMES OF MODERN AGRICULTURAL ENTERPRISES

The structure of energy supply of modern agricultural enterprises is quite complicated. In the general energy consumption pattern of the farms, the electricity consumption amounts to 55% and the motor fuel – to 40%. The share of thermal energy, gas and others is much less – up to 5%. Energy consumers in rural areas can be divided into agricultural enterprises and rural settlements. In rural settlements, these are residential houses and social facilities. Consumers in agricultural enterprises can be conditionally divided into administrative buildings, workshops and garages, plant growing objects, livestock facilities. Eventually, these are premises within a building, stand-alone buildings and single external consumers. Inside the premises, there are electrical loads (lighting systems, electric drives, power supply of automatic systems) and heat loads – heating and hot water supply systems. Electricity is used directly for lighting, electric drive and control system power supply, as well as for heating and hot water supply (electric boilers, IR heating, electric air heaters, heating elements, etc.). Heating and hot water supply systems can also use thermal energy from boilers on coal, fuel oil, natural gas, biofuel (wood, chips, pellets), from boiler houses with a heat pump ("earth", "water", "air"), from solar water heaters and solar-air heaters, and heat exchanges. For the simultaneous production of electricity and heat, it is possible to use cogenerating installations on biogas, with Stirling external combustion engine or with incineration of waste and disposal of landfill gas. Improvement of the power supply system in rural areas is possible using Microgrid technology.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Оптимизация схем энергоснабжения современных сельскохозяйственных предприятий»

УДК 631.152

DOI 10.24411/0131-5226-2018-10008

ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук; А.Ф. Эрк, канд. техн. наук;

В.Н. Судаченко, канд. техн. наук; В.А. Размук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Структура энергообеспечения современных сельскохозяйственных предприятий достаточно сложная. В общей схеме энергопотребления хозяйств потребление электрической энергии составляет 55%, моторного топлива - 40%. Доля тепловой энергии, газа и других видов значительно меньше - до 5 %. Энергетических потребителей сельских территорий можно разделить на сельскохозяйственные предприятия и сельские поселения. В сельских поселениях это жилые дома и социально-бытовые объекты. Потребителей сельскохозяйственных предприятий условно можно разделить на административные здания, мастерские и гаражи, объекты растениеводства, объекты животноводства. В конечном счете, это помещения в составе здания, отдельно стоящие помещения и одиночные наружные потребители. Внутри помещений может располагаться электрическая нагрузка (системы освещения, электропривод, питание систем автоматики) и тепловая нагрузка - системы отопления и горячего водоснабжения. Электроэнергия используется непосредственно на освещение, электропривод и питание систем управления, а также на отопление и горячее водоснабжение (электрокотельные, инфракрасный обогрев, электрокалориферы, ТЭНы и т.п.). Для отопления и горячего водоснабжения может использоваться и тепловая энергия от котельных на угле, на мазуте, на природном газе, на биотопливе (дрова, щепа, пеллеты), от котельных с тепловым насосом («земля», «вода», «воздух»), от гелиоводонагревателей и гелиовоздухонагревателей, рекуператоров. Для одновременного получения электроэнергии и тепла, возможно использование когенерационных установок на биогазе, с двигателем внешнего сгорания Стирлинга или со сжиганием отходов и утилизацией свалочных газов. Совершенствование системы электроснабжения сельских территорий возможно с использованием технологии Microgrid.

Ключевые слова: электроснабжение, потребитель, энергообеспечение, котельная.

Для цитирования: Е.В. Тимофеев, А.Ф. Эрк, В.Н. Судаченко. Оптимизация схем энергоснабжения современных сельскохозяйственных предприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. №

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg, Russia

1 (94). С 63-71.

OPTIMIZATION OF POWER SUPPLY SCHEMES OF MODERN AGRICULTURAL

ENTERPRISES

E.V. Timofeev, Cand. Sc. (Engineering); A.F. Erk, Cand. Sc. (Engineering);

V.N. Sudachenko, Cand. Sc. (Engineering); V.A. Razmuk

The structure of energy supply of modern agricultural enterprises is quite complicated. In the general energy consumption pattern of the farms, the electricity consumption amounts to 55% and the motor fuel - to 40%. The share of thermal energy, gas and others is much less - up to 5%. Energy consumers in rural areas can be divided into agricultural enterprises and rural settlements. In rural settlements, these are residential houses and social facilities. Consumers in agricultural enterprises can be conditionally divided into administrative buildings, workshops and garages, plant growing objects, livestock facilities. Eventually, these are premises within a building, stand-alone buildings and single external consumers. Inside the premises, there are electrical loads (lighting systems, electric drives, power supply of automatic systems) and heat loads - heating and hot water supply systems. Electricity is used directly for lighting, electric drive and control system power supply, as well as for heating and hot water supply (electric boilers, IR heating, electric air heaters, heating elements, etc.). Heating and hot water supply systems can also use thermal energy from boilers on coal, fuel oil, natural gas, biofuel (wood, chips, pellets), from boiler houses with a heat pump ("earth", "water", "air"), from solar water heaters and solar-air heaters, and heat exchanges. For the simultaneous production of electricity and heat, it is possible to use cogenerating installations on biogas, with Stirling external combustion engine or with incineration of waste and disposal of landfill gas. Improvement of the power supply system in rural areas is possible using Microgrid technology.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Введение

Анализируя литературные источники и результаты энергетических обследований, [1,2,3,4] выявлено, что структура энергообеспечения современных

сельскохозяйственных предприятий

достаточно сложная. Сельхозпредприятия характеризуются наличием большого количества мелких объектов

энергопотребления; большинство зданий, не отапливаются от централизованных сетей, но имеют локальный электрический обогрев рабочих мест. Сельские потребители питаются от разветвленных и большой протяженности воздушных линий электропередач с классом напряжения 10 кВ. имеют относительно небольшие, но разные по мощности нагрузки, которые удалены одна от другой на большие расстояния даже в пределах одного хозяйства. К любой точке электрической сети может быть присоединено большое число потребителей с самыми разнообразными характеристиками. В отдельных случаях питание мелких нагрузок осуществляется от маломощных однофазных трансформаторов [5,6]. Для сокращения протяженности сельских распределительных сетей их формируют в разветвленные радиальные сети.

Технологический процесс

сельскохозяйственного производства имеет свои особенности, которые приводят к повышенным нагрузкам в утренние и вечерние часы, резким снижениям их в дневное время и отсутствию нагрузок ночью. Например, на животноводческих фермах во время утренней и вечерней доек раздают корм и кормят животных, убирают навоз, обрабатывают животных, моют посуду и т. п. При этом на производственную (силовую) нагрузку дополнительно добавляется осветительная нагрузка производственных помещений и жилого сектора хозяйств. Неравномерный график потребления электроэнергии в течение суток усложняет проблему получения высокого качества электроэнергии, увеличивает потери энергии в сельских сетях. Однофазная осветительная нагрузка всегда приводит к неравномерности токов по фазам и искажению в них напряжения. Совершенствование системы электроснабжения сельских территорий возможно с использованием технологии microgrid, которая представляет собой систему, оптимизирующую энергозатраты, позволяющую перераспределять

электроэнергию, оперативно менять характеристики электрической сети.

Материал и методы

Структура потребления энергоресурсов в процентном выражении (средние значения по обследованным хозяйствам) представлена на рис.1.

■Моторное топливо ■Элекхрожерпн ВГаэ ■Тсшюши энергия

Рис. 1. Структура потребления энергоресурсов (средние значения по обследованным хозяйствам)

Из рис. 1, следует, что в общей структуре энергопотребления хозяйств в целом электропотребление составляет 55%, потребление моторного топлива 40%. Доля тепловой энергии, газа и др. источников значительно меньше - до 5 %.[7]. Основной энергоресурс стационарных процессов -электроэнергия. Моторное топливо

используется только для обеспечения мобильных работ сельхозтехники.

Результаты и обсуждение

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

На рис.2 представлена классификация энергопотребителей сельских территорий, где энергопотребители сельских территорий разделены на сельскохозяйственные предприятия и сельские поселения. В сельских поселениях потребителями энергоресурсов являются жилые дома и социально-бытовые объекты.

Энергопотребителями сельскохозяйственных предприятий являются административные здания, мастерские и гаражи, объекты растениеводства, объекты животноводства. Условно можно принять, что энергопотребители это помещения с потребляющим электрическую или тепловую энергию оборудованием в составе здания, отдельно стоящие помещения и одиночные наружные потребители. Внутри помещений могут быть смонтированы такие потребители электроэнергии, как системы освещения, электропривод, питание систем автоматики и (или) потребители тепловой энергии -системы отопления и горячего водоснабжения.

Рис. 2. Классификация энергопотребителей сельских территорий

Структура энергоснабжения для любых энергопотребителей представлена на рис.3.

Энергия используется в двух видах:

- непосредственное использование электроэнергии на освещение, электропривод, питание систем управления[8];

- на отопление и горячее водоснабжение -может использоваться, как электроэнергия (электрокотельные, ИК- обогрев, электрокаллориферы, ТЭНы и т.п.), так и тепловая энергия от котельных ( на угле, на мазуте, на природном газе, на биотопливе: дрова, щепа, пилеты пеллеты), от котельных с тепловым насосом («земля», «вода», «воздух»), от гелиоводонагревателей и гелиовоздухонагревателей, рекуператоров[9].

Централизованное энергоснабжение возможно только электричеством от ТЭЦ, ГЭС, АЭС. Теплопроводы от магистральных

котельных в сельском хозяйстве не используются.

Энергоснабжение потребителей

возможно от местных источников энергии. Это электроснабжение систем освещения, электропривод, питание систем управления от дизельных электростанций, солнечных и ветровых электростанций, мини-ГЭС [10]. Теплоснабжение обеспечивается местными котельными на угле, на мазуте, на природном газе, на дровах, пеллетах, на щепе, от котельных с тепловым насосом («земля», «вода», «воздух»), от гелио-водонагревателей и гелиовоздухо-нагревателей. Возможно использование для одновременного получения электроэнергии и тепла когенерационных установок на биогазе, на двигателе внешнего сгорания «Стирлинга» или сжигания отходов и утилизация свалочных газов. Зеленым цветом выделены источники энергии, относящиеся к возобновляемым.

Рис.3. Схема структуры энергообеспечения

Таким образом, в системе энергообеспечения стационарного

технологического оборудования

сельскохозяйственного производства

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

электроснабжение занимает основную позицию. В этих случаях возможно использование технологии microgrid. Система microgrid это уменьшенная версия централизованной системы электроснабжения, созданная для увеличения надежности поставок электроэнергии. Такая система обладает собственными

источниками генерации энергии и способна удовлетворить спрос потребителей при максимуме пиковых нагрузок. Микрогриды широко используют возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер. Также как и большие энергосистемы, микрогриды способны самостоятельно генерировать и осуществлять доставку электроэнергии потребителям, только делают все это на местном уровне.

В нашем случае система мicrogrid включает набор генерирующих источников и набор потребителей (рис. 3). Генерирующие объекты представлены комбинацией традиционных источников, работающих на дизельном топливе (дизель-генераторы) или газе (газо-поршневые энергоустановки), и ВИЭ (в основном ветроустановками, солнечными станциями, микрогэс). Возможна любая комбинация указанных

источников. Основной причиной для использования ВИЭ может являться чисто экономический эффект (субсидии, гарантированный тариф и т. д.) или снижение расхода основного топлива. Замещение традиционного источника «зеленым» также позитивно отразится на экологическом аспекте. Если конечному потребителю важно снизить вредные выбросы от традиционных источников и улучшить уровень жизни, то для владельцев генерации применение ВИЭ еще и снижает налогообложение за вредные выбросы.

Таким образом, выбор генерирующих источников может быть определен как по экономическому критерию, так и по экологическому. Экономический критерий для выбора источника энергоснабжения определяется энергоемкостью производства, отношением объема потребления

энергоресурсов (тыс. руб) к объему производства продукции (тонн).

Величина энергоемкости непосредственно связана со стоимостью кВт*часа энергии (как электрической, так и тепловой). Эту величину руб/кВт*час можно считать экономическим критерием. За экологический критерий принимаем общий удельный выброс загрязняющих веществ от выработки энергии (ЗВ г/кВт*час) на местных генерирующих источниках энергоснабжения (табл. 1).

Таблица 1

Удельный выброс загрязняющих веществ (ЗВ) при выработке электрической и тепловой энергии на местных генерирующих источниках энергии (г./кВт.х ч.)

Источник выбросов СО NO SO3 пыль CO2 Всего

Дизельные электростанции 0,3 2,8 5,3 0,4 5,4 14,2

Котельные на угле 2,0 4,8 10,0 1,0 10,0 27,8

Котельные на мазуте 0,3 2,8 5,3 0,4 5,4 14,2

Котельные на природном газе - 2,1 0,02 0,05 1,29 3,49

Котельные на дровах 4,5 3,8 2,1 0,5 2,0 12,9

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Котельные на пелетах - - - - - 5,8

Котельные на щепе 3,6 3,8 1,2 0,2 1,3 10,1

Когенерация на биогазе - - - - - 4,7

Единый критерий при выборе генерирующих источников энергии может быть представлен как произведение стоимости кВт*часа выработанной энергии на удельный выброс загрязняющих веществ. Этот коэффициент можно назвать «Коэффициент энергоэкологичности»[11,12]. Оптимальное значение этого коэффициента

Коэффициент

при выборе генерирующего источника -наименьшее.

В качестве примера, рассмотрим возможность применения коэффициента «энергоэкологичности» при выборе источника энергоснабжения предприятия имеющего котельные работающие на дизельном топливе, дровах, щепе и пеллетах (табл. 2).

Таблица 2

Вид топлива Стоимость кВт*час Удельные выбросы Коэффициент

(Рубли) грам./кВт*час энергоэкологичности

Дизельное 9,1 14,2 129,2

Щепа 3,0 10,1 30,3

Дрова 5,1 12,9 65,8

Пелеты 7,6 5,8 44,1

Анализируя данные, представленные в таблице 2, видно, что наименьший коэффициент «энергоэкологичности» при генерации энергиит от сжигания щепы. Однако при этом стоимость кВт*часа самая низкая, а удельные выбросы находятся на среднем уровне. Стоимость кВт*час при использовании пеллет пелет выше, а удельные выбросы ниже, чем у котельных на щепе. При этом коэффициент «энергоэкологичности» у котельных на пеллетах и щепе практически одинаковый. Таким образом, коэффициент

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

«энергоэкологичности» может быть критерием при выборе генерирующих источников энергии.

Выводы

1. Потребителей сельскохозяйственных предприятий условно можно разделить на помещения в составе здания, отдельно стоящие помещения и одиночные наружные потребители. В этом случае оптимизация структуры энергетических потоков возможна с учетом структуры ресурсных потоков азота и фосфора.

2. На сельхозпредприятиях в основном используется два энергоресурса: моторное топливо для обеспечения работы мобильной

техники и электроэнергия - для обеспечения функционирования стационарного

технологического оборудования.

3. Структура энергообеспечения современных сельскохозяйственных предприятий достаточно сложная. Совершенствование системы электроснабжения сельских территорий возможно с использованием технологии microgrid, которая представляет собой систему, оптимизирующую энергозатраты, позволяющую перераспределять электроэнергию, оперативно менять характеристики электрической сети.

4. Единый критерий при выборе генерирующих источников энергии может быть представлен как произведение стоимости кВт*часа выработанной энергии на удельный выброс загрязняющих веществ. Этот коэффициент предложено назвать «Коэффициент энергоэкологичности»[ 11, 12]. Оптимальное значение этого коэффициента при выборе генерирующего источника - наименьшее. Коэффициент «энергоэкологичности» может быть критерием при выборе генерирующих источников энергии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., РазмукВ.А., Ковалева О.В. Результаты энергетического обследования сельхозпредприятий //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С.100-105.

2. Бровцин В.Н., Эрк А.Ф, Ковалева О.В. Анализ энергоэффективности предприятий молочного направления // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. №85. С.84-89

3. Бровцин В.Н., Эрк А.Ф., Бычкова О.В. Сравнительный анализ энерго-эффективностисельскохозяйственных предприятий молочного направления // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2014. №5. С. 22-24

4. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция энергосбережения и повышения энергоэффективности

сельскохозяйственного производства

животноводческого направления СевероЗападного региона России // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015г. №87. С.225-233

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бычкова О.В. Структура энергопотребления сельскохозяйственных предприятий // Материалы Международного агропромышленного конгресса «Перспективы инновационного развития агропромышленного комплекса и сельских территорий». СПб, 2014. С. 220-221

6. Судаченко В.Н. Эрк А.Ф. Тимофеев Е.В. Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий животноводческого направления в условиях Северо-Запада РФ // Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводства и животноводства. 2017. № 91. С.5-14.

7. Судаченко В.Н., Эрк А.Ф., Тимофеев Е.В., Выбор варианта энергоснабжения объектов сельхозпроизводства по экономическим критериям // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 43-48.

8. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства 2014. №85. С.93-100

9. Эрк А.Ф., Размук В.А. Автоматизированная система стабилизации температуры воздуха в помещении для откорма телят с применением частотных регуляторов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. №86. С.163-169

10. Бровцин В.Н., Эрк А.Ф. Оптимизация параметров солнечной водонагревательной установки методом вычислительного эксперимента // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2013. № 84. С.112-125

11. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Мишанов А.П., Ракутько Е.Н. Энергоэкология светокультуры - новое междисциплинарное научное направление. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 90. С. 14-28.

12. Ракутько С.А., Бровцин В.Н., Мишанов А.П., Маркова А.Е., Ракутько Е.Н.Оценка экологичности и энергоэффективности предприятия АПК с помощью иерархической модели

69

искусственной биоэнергетической системы 58-66. // Региональная экология. 2015. № 6 (41). С.

REFERENCES

1. Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Kovaleva O.V. Rezul'taty ehnergeticheskogo obsledovaniya sel'hozpredpriyatij [Results of energy survey of agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; 85: 100-105.

2. Brovtsin V.N., Erk A.F., Kovaleva O.V. Analiz ehnergoehffektivnosti predpriyatij molochnogo napravleniya [Analysis of energy efficiency of dairy enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; 85: 84-89.

3. Brovtsin V.N., Erk A.F., Bychkova O.V. Sravnitel'nyj analiz energoehffektivnosti sel'skohozyajstvennyh predpriyatij molochnogo napravleniya [Comparative analysis of energy efficiency of dairy farms]. Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. 2014; 5: 22-24.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

4. Erk A.F., Sudachenko V.N. Koncepciya ehnergosberezheniya i povysheniya ehnergoehffektivnosti sel'skohozyajstvennogo proizvodstva zhivotnovodcheskogo napravleniya Severo-Zapadnogo regiona Rossii [Concept of energy saving and energy efficiency improvement of animal husbandry enterprises under conditions of the North - West region of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; 87: 225-233.

5. Erk A.F., Sudachenko V.N., Bychkova O.V. Struktura ehnergopotrebleniya sel'skohozyajstvennyh predpriyatij. Materialy Mezhdunarodnogo agropromyshlennogo kongressa "Perspektivy innovacionnogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa i sel'skih territorij [Structure of energy

consumption on agricultural enterprises. Proc. Int. Agro-Ind. Cong. "Perspectives for innovative development of agro-industrial complex and rural territories]. Saint Petersburg: 2014: 220-221.

6. Sudachenko V.N. Erk A.F. Timofeev E.V. Metody energosberezheniya i povysheniya energoehffektivnosti predpriyatij zhivotnovodcheskogo napravleniya v usloviyah Severo-Zapada RF [Methods of energy saving and energy efficiency improvement for livestock farms in the North-West of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 91: 514.

7. Sudachenko V.N., Erk A.F., Timofeev E.V., Vybor varianta ehnergosnabzheniya ob"ektov sel'hozproizvodstva po ehkonomicheskim kriteriyam [Selection of power supply options for agricultural production facilities by economic criteria]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92: 43-48.

8. Erk A.F., Razmuk V.A., Efimova A.N. Vybor tipa ehnergosberegayushchih lamp dlya pomeshchenij sel'skohozyajstvennogo proizvodstva. [Choice of energy-saving lamp type for agricultural facilities]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; 85: 93-100.

9. Erk A.F., Razmuk V.A. Avtomatizirovannaya sistema stabilizacii temperatury vozduha v pomeshchenii dlya otkorma telyat s primeneniem chastotnyh regulyatorov [Automated system of air temperature control in the calf fattening house with the use of frequency regulators]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo

proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; 86:163-169.

10. Brovcin V.N., Erk A.F. Optimizaciya parametrov solnechnoj vodonagrevatel'noj ustanovki metodom vychislitel'nogo ehksperimenta [Optimization of parameters of a solar water heating installation through computational experiment]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2013; 84: 112-125.

11. Rakut'ko S.A., Markova A.E., Mishanov A.P., Rakut'ko E.N. Energoehkologiya svetokul'tury - novoe mezhdisciplinarnoe nauchnoe napravlenie [Energy and ecological efficiency of indoor plant lighting as a new

Interdisciplinary research area]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 90: 14-28. 12. Rakut'ko S.A., Brovcin V.N., Mishanov A.P., Markova A.E., Rakut'ko E.N. Ocenka ehkologichnosti i ehnergoehffektivnosti predpriyatiya APK s pomoshch'yu ierarhicheskoj modeli iskusstvennoj bioehnergeticheskoj sistemy [Estimation of ecological compatibility and energy efficiency of enterprises within agro-industrial complex using a hierarchical model of an artificial bioenergetic system]. Regional'naya ehkologiya. 2015; 6 (41): 58-66.

УДК 631.152 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10009

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПАНЕЛЕЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук;

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

B.Н. Судаченко, канд. техн. наук; Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Традиционно солнечная энергия в сельском хозяйстве используется для сушки сена и зерна, подогрева воды и отопления зданий. Для этих целей применяются гелиовоздухонагреватели и плоские или трубчатые вакуумные гелиоводонагреватели. Плоские гелиоводонагреватели работают только в летний период; вакуумные нагреватели возможно эксплуатировать и при отрицательных температурах окружающего воздуха, однако их недостатком является хрупкость трубок. В отечественной и мировой практике получили распространение фотоэлектрические панели (ФЭП), преобразующие солнечную энергию в электрическую, которые могут эффективно функционировать в широком диапазоне положительных и отрицательных температур. Солнечная энергия поступает на землю неравномерно в течение суток и месяцев года, поэтому для получения электроэнергии от ФЭП необходимо устанавливать дорогостоящее оборудование - контроллеры, аккумуляторы, инверторы. В статье предлагается метод использования пары «ФЭП - нагревательный элемент» для непосредственного преобразования электроэнергии от ФЭП в тепло для нагрева воды в баке-аккумуляторе. Для подтверждения возможности реализации предлагаемой схемы проведены исследования ФЭП в условиях Ленинградской области: выполнена оценка мощность приходящей радиации на один квадратный метр площади поверхности земли в течение года, определена зависимость мощности, вырабатываемой одним квадратным метром площади ФЭП от интенсивности солнечной радиации; выявлено изменение коэффициента полезного действия ФЭП в зависимости от температуры нагревательного кабеля. Анализ полученных данных позволил сделать вывод о том, что