CC BY
355
3. Mashiny dlja mehanizacii tehnologicheskih processov v ovoshhevodstve i bahchevodstve [Tekst] : uchebnoe posobie /A.S. Ovchinnikov, V.G. Abezin, A.N. Cepljaev, M.N. Shaprov. - Volgograd : FGAU VPO Volgogradskaja GSHA, 2009. - 232 p.
4. Mashinnye tehnologii i tehnika dlja proizvodstva kartofelja [Tekst] / S.S. Tubolev, S.I. Shelomencev, K.A. Pshechenkov, V.N. Zejruk. - M.: Agropras, 2010. - 316 p.
5. Petrov G.D. Kartofeleuborochnye mashiny [Tekst] / G.D. Petrov. - 2-e izd., pere-rab. i dop.
- M.: Mashinostroenie, 1984. - 320 p., il.
6. Pshechenkov K.A. Mashiny dlja vozdelyvanija i uborki kartofelja [Tekst] / K.A. Pshechenkov (B-uka «Novoe v mehanizacii rastenievodstva»). - M.: Rossel'hozizdat, 1984. - 45 p., il.
7. Sel'skohozjajstvennye i meliorativnye mashiny [Tekst] / G.E. Listopad, G.K. Demidov, B.D. Zonov i dr.; Pod obshh. Red. G.E. Listopada. -M.: Agropromizdat, 1986. - 688 p., il. - (ucheb-niki i ucheb. poso-bija dlja vyssh. ucheb. zavedenij).
8. Transportirujushhie mashiny [Tekst] / A.O. Spivakovskij i V.N. D'jachkov. - Izd. 2-e, pererabot. i dop. - M.: Izd-vo «Mashinostroenie», 1968. - 504 p.
9. Halanskij, V.M. Sel'skohozjajstvennye mashiny» [Tekst] / V.M. Halanskij, I.V. Gorbachev. - M.: Kolos S, 2004. - 624 p.: il. - (uchebniki i uchebnye posobija dlja studentov vysshih uchebnyh zavedenij).
10.Peters, R. Trends in der Kartoffeltechnik [Tekst] / R. Peters // Landtechnik, 2003. - Jg. 58.
- H.8. - Р. 367.
11.Potato production and innovation technologies [Tekst]. Edited by Anton J. Haverkort, Boris V. Anisimov. The Netherlands. Wageningen Academic Pablishers. 2007. - 422 p.
E-mail: [email protected]
УДК 620.91
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ Г. ВОЛГОГРАДА
EVALUATION OF APPLYING POWER INSTALLATIONS BASED ON SOLAR ENERGY CONVERSION POTENTIAL ON THE EXAMPLE OF VOLGOGRAD
Ю.В. Даус, магистр1 С.А. Ракитов, аспирант2 И.В. Юдаев, доктор технических наук 2
J.V. Daus, S.A. Rakitov, I.V. Yudaev
1Азово-Черноморский инженерный институт (филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»), г. Зерноград 2Волгоградский государственный аграрный университет
1Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don state agrarian university in Zernograd
2Volgograd State Agricultural University
Системы энергоснабжения городов и поселений Российской Федерации характеризуются высокой степенью централизации их функционирования и управления. Основными потребителями энергии являются объекты жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), учреждения культуры и социальной направленности, торговые предприятия и производственные мощности. С учетом существующих проблем городской инфраструктуры (недостаточное развитие коммунальных сетей и систем, высокий износ энергооборудования; неэффективное использование природных ресурсов; низкая эффективность системы управления распределением и потреблением энергии) для маломощных объектов социальной направленности, баз отдыхов, профилакториев, предприятий малого и среднего бизнеса, жилого сектора в условиях плотной городской застройки и уже существующих разветвленных инженерных сетей становится важным вопрос поиска дополнительных источников энергии особенно в периоды внеплановых и профилактических ремонтов энергетического оборудования и инфраструктур ЖКХ, а также аварийных ситуаций. Нижнее Поволжье является одним из наиболее привлекательных регионов для использования возобновляемой энергетики, в том числе и солнечной энергии. Целью работы является определение уровня солнечного излучения для города
261
Волгограда для предварительной оценки его потенциала для использования энергоустановок на основе преобразования солнечной энергии в условиях городской застройки. Город Волгоград обладает высоким потенциалом солнечной энергии: 1276,7 кВт-ч/м2 для горизонтальной поверхности. Удельный резерв использования энергии Солнца можно увеличить путем различного ориентирования приемной поверхности энергоустановок, а именно для угла наклона 15° и 30° эта величина возрастает соответственно на 9 % и 14 % относительно горизонтальной ориентации.
Energy supply systems of cities and settlements of the Russian Federation are characterized by a high degree of centralization of their operations and management. The main energy consumers are the items of housing and communal services (HCS), cultural institutions and establishments of social purposes, trading companies and manufacturing facilities. Taking into account the existing urban infrastructure problems (insufficient development of utility networks and systems, high wear of power equipment; inefficient use of natural resources; low efficiency of the management system of energy consumption and distribution) for low-power objects of social orientation, recreation centers, preventive clinics, small and medium-sized businesses, residential areas in conditions of dense urban areas and existing ramified engineering networks there is live issue of finding additional energy sources especially during periods of unscheduled and preventive repairs of power equipment and HCS infrastructure, as well as emergency situations. Lower Volga region is one of the most attractive regions for using renewable energy, including solar energy. The purpose of the work is to determine the solar radiation level for the city of Volgograd for a preliminary evaluation of its potential of applying power plants, based on the solar energy conversion in urban areas. The city of Volgograd possesses high potential of solar energy: 1276.7 kW-h/m2 for horizontal surface. Specific reserve of solar energy utilization can be increased by a different orientation of the power plant receiving surface, i.e. at tilt angle of 15° and 30°, respectively, this value increases on 9% to 14% relatively to the horizontal orientation.
Ключевые слова: солнечная энергия, угол наклона, городская инфраструктура, оценка потенциала.
Key words: solar energy, tilt angle, urban infrastructure, evaluation of potential.
Введение. Системы энергоснабжения городов и поселений Российской Федерации характеризуются высокой степенью централизации их функционирования и управления [4]. Сами эти системы должны иметь высокую надежность, что в первую очередь объясняется необходимостью бесперебойного обеспечения энергией потребителей, а также быть эффективными, обеспечивая тем самым качество предоставляемых услуг. Основными потребителями энергии в городских поселениях являются объекты жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), учреждения культуры и социальной направленности, торговые предприятия и производственные мощности. Наиболее качественное энергоснабжение организовано для выполнения технологических процессов на заводах и фабриках, поэтому более внимательно при рассмотрении вопросов энергоснабжения городских потребителей следует уделять коммунальному, жилому и социальному секторам. Анализ имеющейся информации показывает, что для нормального функционирования обозначенных объектов городской инфраструктуры необходимо учитывать ряд существующих проблем: недостаточное развитие коммунальных сетей и систем, обеспечивающих все возрастающие потребности в тепловой и электрической энергии; неравномерное распределение по потребителям мощностей; высокий уровень износа энергооборудования объектов и сооружений; неэффективное использование имеющихся на территории природных ресурсов; низкая эффективность системы управления распределением и потреблением энергии [2].
Для маломощных объектов социальной направленности, баз отдыхов, профилакториев, предприятий малого и среднего бизнеса, жилого сектора в условиях плотной городской застройки и уже существующих разветвленных инженерных сетей становится важным вопрос поиска дополнительных источников энергии особенно в периоды внеплановых и профилактических ремонтов энергетического оборудования и инфраструктур ЖКХ, а также аварийных ситуаций - периоды перерыва в энергоснабжении.
В условиях реализации Программ сокращения бюджетных расходов на коммунальные нужды социальной сферы актуальным является внедрение в практику их энергоснабжения возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Однако, при всем их многообразии не все конструкции ВИЭ могут быть использованы в условиях городской застройки. Эффективным в этих случаях, на наш взгляд, следует считать универсальный источник, который мог бы, используя первичную возобновляемую энергию, преобразовывать ее как в электрическую, так и в тепловую энергию, а его энергооборудование могло было быть расположено и смонтировано на уже существующих строительных конструкциях. Обозначенным требованиям наиболее всего удовлетворяют имеющиеся генерирующие установки, работающие на энергии солнца [7, 8, 10].
Нижнее Поволжье является одним из наиболее привлекательных регионов для использования оборудования возобновляемой энергетики, в том числе и использующие потенциал солнечной энергии [5]. Но, изменчивый характер прихода солнечного излучения на поверхность Земли требует точных прогнозов и расчетов его интенсивности. Точная оценка солнечного потенциала района предполагаемого размещения ВИЭ позволяет на стадии проектирования не только обосновать параметры генерирующей установки, но и спрогнозировать ее режим работы и оценить её технико-экономическую эффективность [6, 9].
Цель работы - определение уровня солнечного излучения для города Волгограда для предварительной оценки его потенциала для использования энергоустановок на основе преобразования солнечной энергии.
Материалы и методы. Для точной оценки потенциала солнечной энергии необходимо рассматривать все составляющие солнечного излучения - прямую, рассеянную и отраженную [1]. Определить почасовые значения суммарной солнечной радиации можно, используя программу «Оценка потенциала солнечной энергии в заданной точке Южного федерального округа» [3]. Исходными данными для расчета являются географические координаты города Волгограда: 48,7° северной широты, 44,5° восточной долготы.
Результаты. Результатом расчета являются часовые суммы прямой, рассеянной и отраженной солнечной радиации на приемную поверхность, находящуюся под заданным углом наклона, по заданным географическим координатам. На рисунке 1 представлены часовые значения прямой и рассеянной инсоляции на горизонтальную поверхность, отраженная составляющая радиации в данном случае равна нулю.
(а) (б)
Рисунок 1 - Часовые суммы прямой (а) и рассеянной (б) солнечной радиации на горизонтальную поверхность (г. Волгоград)
263
ИЗВЕСТИЯ'
№ 2 (42), 2016
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Обсуждение. Известно, что солнечные энергоустановки чаще всего подключают к уже имеющимся внутренним сетям и коммуникациям на объекте и монтируют на крышах, конструкция которых может варьироваться от плоских до скатных с различными углами наклона. Поэтому данные об интенсивности солнечной радиации, приходящей только на горизонтальную поверхность, не являются исчерпывающими.
На рисунке 2 приведены суточные суммы суммарной солнечной радиации, падающей на приемные поверхности с углом наклона от 0° до 45°.
Из рисунка 2 видно, что максимум интенсивности инсоляции достигается летом, в июле, при угле наклона принимающей поверхности энергоустановки 15°. Однако, при анализе поведения кривой видно, что уже в августе эта зависимость опускается ниже кривой угла 30°, а в сентябре - 45°. Зависимость интенсивности радиации по дням для горизонтального положения приемной площадки лежит ниже всех кривых - то есть при расположении энергоустановок на плоских крышах целесообразно использовать дополнительную монтажную арматуру для создания угла наклона фотопанелей или солнечных коллекторов.
. 200
Н ев
150
«
ев . Он
о за н
Я О т
й М
Н
М <и
К з
100
и
о
50
0
у Ч •• \ V
/V / л* / / ' * ✓ » .......1........ \ : % 'л \ \ > к ч •
/ а у''\ • < / // • / / / / ч ч ч \ ч . . ч . ч • ¿4. . ^
■ ✓ * ч >
-----0
15 30
-■-45
1 2345 67 89 10 11 12
месяц
Рисунок 2 - Суточные суммы суммарной солнечной радиации на различно ориентированные поверхности для г. Волгограда
Так как профилактические ремонты имеют сезонный характер, то при планировании графика отключений выбор угла наклона для получения максимальной интенсивности солнечной радиации осуществляется на основе расчета сумм интенсивности суммарной солиечиой радиации по сезонам. Результаты расчетов представлены на рисунке 3. 1600
>к о х
ЕГ и Ж
4 О о
Л
н о о к и К о К и н ж
5
н ВД
и
к" а ж
ев Я
Оч
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
н
0
Н зима И весна В лето 0 осень ■ год
0
15
30
45
60
угол наклона
Рисунок 3 - Суммы интенсивности суммарной солнечной радиации по сезонам на наклонную поверхность для г. Волгограда
ИЗВЕСТИЯ'
№ 2 (42), 2016
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Анализируя данные, представленные на диаграммах рисунка 3, видно, что максимум прихода суммарной радиации осенью и зимой, когда Солнце ниже над горизонтом, достигается при больших углах (45° и 60° соответственно). В то же время летом наибольшее количество излучения падает на приемную поверхность при угле ее наклона 15°. Максимальное же значение инсоляции, приходящей на приемную поверхность энергоустановки, за год соответствует углу ее наклона 30°.
При выборе системы преобразования солнечной энергии в любой другой вид важно знать состав радиации, а именной долю прямой, рассеянной и отраженной радиации. Такое соотношение для годовых сумм инсоляции на различные наклонные поверхности представлено на рисунке 4.
; прямая и рассеянная ■ отраженная
Рисунок 4 - Составляющие суммарной солнечной радиации, падающей на наклонные поверхности
Анализ представленных на рисунке 4 диаграмм позволяет отметить, что с увеличением угла наклона принимающей поверхности рассеянная составляющая падает, а отраженная - растет. При этом можно заметить, что максимальное значение прямой радиации не гарантирует максимум суммарной инсоляции. Так, при угле наклона приемной поверхности 45° интенсивность прямого излучения на 16,2 кВт-ч/м2 больше, чем при 30°. Однако, максимум суммарной радиации достигается так же, как и для данных рисунка 3 при угле наклона 30°, и его значение больше соответствующего значения при угле в 45° на 17,1 кВт-ч/м2. Это связано с тем, что при увеличении угла наклона с 30° до 45° рассеянная составляющая уменьшилась на 48,4, а отраженная увеличилась на 15 кВт-ч/м2.
Заключение. Город Волгоград обладает высоким потенциалом солнечной энергии: так например, для горизонтальной поверхности этот потенциал составляет 1276,7 кВт-ч/м2. Однако, анализ изменения величины инсоляции при увеличении угла наклона принимающей поверхности от 0° до 45° показал, что удельный резерв использования энергии Солнца можно увеличить путем различного ориентирования приемной поверхности энергоустановок. При этом следует учитывать, что при расположении энергоустановок на плоских крышах придется использовать дополнительную монтажную арматуру для придания оптимального угла наклона фотопанелей или солнечных коллекторов. Так, применение панелей или коллекторов с углом наклона принимающей поверхности 30°-45°, при неизменном его значении в течение года, позволяет увеличить преобразуемый энергетический поток солнечного излучения на 12-13,5 %. Летом целесообразно использовать угол наклона принимающей поверхности фотопанелей или коллекторов от 15 до 30°, так как уже при 45° значение инсоляции снижается, по сравнению с 15° в летний период, с 539,8 до 503,4
кВт-ч/м2 Зимой же максимум интенсивности инсоляции достигается при больших углах наклона принимающей поверхности энергоустановки (30°-45°), так как Солнце находится низко относительно горизонта. Посезонное регулирование угла наклона принимающей поверхности фотопанелей или коллекторов позволяет увеличить используемый потенциал солнечной энергии на 16,8 %.
Библиографический список
1. Аронова, Е.С. Оценка целесообразности использования технологий солнечной энергетики в исторической застройке Санкт-Петербурга и климатических условиях Северо-Запада [Текст]/ Е.С. Аронова, В.А. Мургул // Архитектура и современные информационные технологии. - 2013. - № 2(23). - С. 1-20.
2. «Комплексная программа модернизации и реформирования жилищно-коммунального хозяйства на 2010-2020 годы» Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 2 февраля 2010 г. № 102-р [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_97439/ (Дата доступа 28.03.2016).
3. Оценка потенциала солнечной энергии в заданной точке Южного федерального округа [Текст]: свидетельство № 2016612047 Российская Федерация. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / Ю.В. Даус, В.В. Харченко, И.В. Юдаев; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО «Донской ГАУ». - № 2015662511; заявл. 18.12.2015; зарегистр. 18.02.2016. - 1 с.
4. Современные способы модернизации существующих систем теплоснабжения [Текст]/ А.Г. Батухтин, М.В. Кобылкин, А.В. Миткус, В.В. Петин // Международный научно-исследовательский журнал. - 2013. -№7 (14), Часть 2. - С. 40-45.
5. Юдаев, И.В. Опыт использования ВИЭ на сельских территориях и в рекреационных зонах в регионах ЮФО [Текст]// И.В. Юдаев // Вестник аграрной науки Дона. - 2015. - № 1 (29). - С. 82-92.
6. Miklos Horvath Solar energy potential of roofs on urban level based on building typology [Tekst]/ Miklos Horvath, Dominika Kassai-Szoo, Tamas Csoknyai // Energy and Buildings. - 2016. -Vol. 111. - P. 278-289.
7. Haokun Wei Cost-benefit comparison between Domestic Solar Water Heater (DSHW) and Building Integrated Photovoltaic (BIPV) systems for households in urban China [Tekst]/ Haokun Wei, Jian Liu, Biao Yang // Applied Energy. - 2014. - Vol. 126. - P. 47-55.
8. isis Portolan dos Santos Limitations in solar module azimuth and tilt angles in building integrated photovoltaics at low latitude tropical sites in Brazil [Tekst]/ isis Portolan dos Santos, Ricardo Rüther // Renewable Energy. - 2014. - Vol. 63. - P. 116-124.
9. Habtamu B. Madessa Performance Analysis of Roof-mounted Photovoltaic Systems - The Case of a Norwegian Residential Building [Tekst]/ Habtamu B. Madessa // Energy Procedia. - 2015. -Vol. 83. - P. 474-483.
10. Bidur Raj Gautam Assessment of urban roof top solar photovoltaic potential to solve power shortage problem in Nepal [Tekst]/ Bidur Raj Gautam, Fengting Li, Guo Ru // Energy and Buildings. - 2015. - Vol. 86. - P. 735-744.
Reference
1. Aronova, E.S. Ocenka celesoobraznosti ispol'zovanija tehnologij solnechnoj jenergetiki v is-toricheskoj zastrojke Sankt-Peterburga i klimaticheskih uslovijah Severo-Zapada [Tekst]/ E.S. Aronova, V.A. Murgul // Arhitektura i sovremennye informacionnye tehnologii. - 2013. - №. 2(23). - P. 1-20.
2. «Kompleksnaja programma modernizacii i reformirovanija zhi-lishhno-kommunal'nogo hozjajstva na 2010 - 2020 gody» Utverzhdena raspo-rjazheniem Pravitel'stva Rossijskoj Federacii ot 2 fevralja 2010 g. № 102-r [Jelektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_97439/ (Data dostupa 28.03.2016).
3. Ocenka po-tenciala solnechnoj jenergii v zadannoj tochke Juzhnogo federal'nogo okruga: svidetel'stvo ob oficial'noj registracii programmy dlja JeVM [Tekst]: svidetel'stvo No. 2016612047 Rossijskaja Federacija. / Ju.V. Daus, V.V. Harchenko, I.V. Judaev; zajavitel' i pravoobladatel' FGBOU VO «Donskoj GAU». - No. 2015662511; zajavl. 18.12.2015; zare-gistr. 18.02.2016. - 1 p.
4. Sovremennye sposoby modemizacii sushhestvuju-shhih sistem teplosnabzhenija [Tekst]/ A.G. Batuhtin, M.V. Kobylkin, A.V. Mitkus, V.V. Petin // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. - 2013. - No.7 (14), Part 2. - P. 40-45.
5. Judaev, I.V. Opyt ispol'zovanija VIJe na sel'skih territorijah i v rekreacionnyh zonah v re-gionah JuFO [Tekst]/ I.V. Judaev // Vestnik agrarnoj nauki Dona. - 2015. - №. 1 (29). - P. 82-92.
6. Miklos Horvath Solar energy potential of roofs on urban level based on building typology / Miklos Horvath, Dominika Kassai-Szoo, Tamas Csoknyai // Energy and Buildings. - 2016. - Vol. 111. - Pp. 278-289.
7. Haokun Wei Cost-benefit comparison between Domestic Solar Water Heater (DSHW) and Building Integrated Photovoltaic (BIPV) systems for households in urban China [Tekst]/ Haokun Wei, Jian Liu, Biao Yang // Applied Energy. - 2014. - Vol. 126. - Pp. 47-55.
8. isis Portolan dos Santos Limitations in solar module azimuth and tilt angles in building integrated photovoltaics at low latitude tropical sites in Brazil [Tekst]/ isis Portolan dos Santos, Ricardo Rüther // Renewable Energy. - 2014. - Vol. 63. - Pp. 116-124.
9. Habtamu B. Madessa Performance Analysis of Roof-mounted Photovoltaic Systems - The Case of a Norwegian Residential Building [Tekst]/ Habtamu B. Madessa // Energy Procedia. - 2015. -Vol. 83. - Pp. 474-483.
10. Bidur Raj Gautam Assessment of urban roof top solar photovoltaic potential to solve power shortage problem in Nepal [Tekst]/ Bidur Raj Gautam, Fengting Li, Guo Ru // Energy and Buildings. - 2015. - Vol. 86. - P. 735-744.
E-mail: [email protected].
УДК 637.524.2.04
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ ГОВЯДИНЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВАРЕНО-КОПЧЕНЫХ КОЛБАС С ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТЬЮ
WAYS TO REDUCE COSTS BEEF PRODUCTION BOILED-SMOKED SAUSAGE
WITH FUNCTIONAL ORIENTATION
И.М. Волохов1, профессор Д.О. Полоротова1, магистр, А.В. Бирюков1, магистр Г.В. Волколупов2, кандидат сельскохозяйственных наук
I.M. Volohov, D.O. Polorotova, A.V. Biryukov, G.V. Volkolupov
1 Волгоградский государственный технический университет 2Волгоградский государственный аграрный университет
1 Volgograd State Technical University
2Volgograd State Agrarian University
В статье изложены материалы по снижению затрат говядины при производстве варено-копченых колбас с функциональной направленностью. Описаны способы снижения затрат говядины и приведены результаты исследований. Производство варено-копченых колбас является главным направлением в мясной промышленности. В связи с непростой сложившейся ситуацией в стране с мясным обеспечением мясоперерабатывающих предприятий, предлагается использование регионального мясного сырья, а именно говядины пород местной селекции. Выбранными породами для производства варено-копченых колбасных изделий являются «Русская комолая» и «Казахская белоголовая». Использование мяса данных пород удовлетворяет многим факторам качества мяса, а именно мраморность, высокое содержание полноценных фракций и аминокислотный индекс. Для увеличения уже имеющегося ассортимента и для улучшения функционально-технологических свойств фаршевой эмульсии для получения продукта заданного химического состава предлагается использовать семена пророщенного экструдированного нута, семена пророщенной экструдированной кукурузы и тыквенного порошка. Внесение в фаршевую эмульсию данных биологически активных веществ позволяет снизить себестоимость готового продукта, сбалансировать аминокислотный состав, улучшить органолептиче-ские показатели готовых изделий.
