CC BY
48
УДК 621.311.16.
, к. т.н., доцент, Галкша Н.С., Максисько О.Р., асистенти ©
Льв1вський нацюнальний утверситет ветеринарног медицины та бютехнологт
iмет СЗ.Гжицького
ПЕРСПЕКТИВИ ВПРОВАДЖЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕР1ГАЮЧИХ ТЕХНОЛОГ1Й НА ПЩПРИеМСТВАХ ХАРЧОВО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
Анотащя: розглянуто можливостi зниження споживання енергiя шляхом ттенсивного впровадження енергоощадних технологт та використання вiдновлюваних джерел енергп.
Ключовi слова: стратегiя виходу з енергетичног кризи, оптимiзацiя споживання електричног енергп, вiдновлювальнi джерела енергп, енергоощадшсть.
Вступ. Сучасш системи енергопостачання базуються на використанш викопних вуглеводiв (вугшля, нафта, газ), атомно! енерги, енергп води, частково Biipy. HeroMip^ зростання споживання енерги привели з одного боку, до виснаження запаЫв викопних вуглеводiв та уранових руд. Так, за ощнками фахiвцiв, св^ових запасiв нафти вистачить на 50-60 роюв, газу на 10 роюв, вугiлля на 300 роюв, ядерного палива також небагато.
З другого боку, спалення пгантсько! кiлькостi вуглеводiв привело до порушення озонового прошарку земно! кулi. Надпотужш атомнi, тепловi та гщроелектростанци е постiйним потенцiйним джерелом непоправних техногенних катастроф. Суттево зростае вщстань транспортування енергп до споживачiв електроенергп. Останшм часом, через конфлiкти, зросла загроза терористичних актiв, самовiдключень, тощо. Bri вище пеpелiченi фактори привели до piзкого зростання цiн на електроноси, а також стpiмко знизилася надшшсть системи електропостачання.
Стpатегiчно вихiд iз даного становища фахiвцi вбачають тшьки за умови зниження споживання енерги шляхом штенсивного (на всiх piвнях) впровадження енергоощадних технологiй та використання вщновлювальних джерел енергп'. Bиpiшення тако! стратепчно! задачi вимагае залучення значних катталовкладень та наукового потенцiалу. На жаль, таю роботи в Укра!ш тшьки починають розгортатися. Хоча Укра!на е лiдеpом серед СНД за досягненнями в галузi нетрадицшно! (вщновлювально!) енергетики, проте ми суттево вщстаемо в практичних аспектах вiд кра!н Заходу. Так тiльки три роки тому на базi iнституту електродинамжи створений окремий науково-дослiдний iнститут вщновлювально! енергетики, в якому функцiонують вщдши: вiддiл енергп сонця, вiтpоенеpгетики, геотермально! енергп, мало! гщроенергетики, використання сонячно! енергп i бiомаси, комплексний вщдш, що розглядае
Шегедин О.1
© Шегедин О.1., Галкiна Н.С., Максисько О.Р., 2008
228
сумюне використання рiзних джерел. В Нащональному ушверситет «Ки!вський пол^ехшчний шститут» створена кафедра вщновлювально! енергетики. В Криму був збудований гелюенергетичний центр (iнститут) iз високотехнолопчним устаткуванням. В мiстах Укра!ни розробляються комплекснi програми енергозбереження. Проте темпи та обсяги проведення робiт по використанню потенцiала як вщновлювально! енерги так i енергоощадних технологiй не вщповщають потребам сьогодення.
Матер1али 1 методи. Було поставлено завдання провести ан^з властивостей (технiко-економiчних параметрiв) нетрадицшних джерел енергп, стосовно !х перспективного використання пщприемствами харчово! промисловостi.
Проан^зувати можливостi адаптаци вiдомих в шших галузях промисловостi органiзацiйно-технiчних заходiв, щодо пiдвищення електро- та теплоощадностi споживання енергп.
За результатами проведених дослщжень розробити структурну комплексну програму по енергозбереженню на пiдприeмствах харчово! промисловоси.
Результати дослщжень. Технiко-економiчна характеристика вщновлювальних джерел енергп.
Сонячна енергiя безпосередньо використовуеться в двох напрямках: для отримання електрики за допомогою сонячних батарей, та для отримання тепла використовуючи сонячнi колектори. Основним елементом сонячно! батаре! е фотоелектричний генератор (ФГ), який виготовляеться на базi кристалiв кремнiю. Промисловий випуск ФГ налагоджений на Ки!вському заводi «Квазар». Потужшсть ФГ сягае 5кВт, питома потужшсть до (200-300) Вт/м2, к.к.д. вже сьогодш складае (10-30)%. Значна частина ще! продукци експортуеться в кра!ни заходу. Одше! батаре! ФГ достатньо для осв^лення одного примщення iз оргтехнiкою та комп' ютерами .
Сонячний колектор - це тепловий акумулятор, в якому накопичуеться теплова енергiя внаслiдок рiзницi кшькост енергi!, що поступае та випромшюеться iз камери. Ця рiзниця обумовлена змшою променя, що проходить через стшку камери - так званий парниковий ефект. Нагр^ий в камерi теплоносiй (вода) використовуеться для теплопостачання. Термiн окупностi пристро!в був 6 роюв, а зараз, пiсля зростання щн на енергоносi! буде складати 4 i менше рокiв.
Широко починають використовуватись сонячнi технологiчнi пристро!, нагрiвним елементом якого е гелюконцентратор, що концентруе сонячну енергiю в певну область - камеру на^ву. Випуск таких пристро!в налагоджений на Запорiзькому алюмiнiевому комбiнатi, продукцiею якого е сонячш печi, сонячнi кухш, сонячнi котли, тощо. Доречi в сонячнш камерi температура може досягати до 3500-38000 С. Термш окупност до 3 рокiв.
Сонячна енергiя - як основний чинник для утворення бюмаси внаслiдок фотосинтезу. Бюмаса - джерело енергi! плюс рослинна нафта - це синтетичне рщке паливо. Основним параметром якого е швидюсть нагромадження бiомаси.
229
Використовуються поширеш на територп Укра!ни рослини: молочай, рапс, кукурудза, цукровий буряк, редька, олшш, тощо. Це екологiчно чистий продукт, можна вирощувати на непридатних грунтах, в тому чи^ на радюактивно забруднених територiях.
Отримання дизельного пального, зокрема бiогазу, iз вiдходiв рослинництва, тваринництва, вiдходiв деревини - дае можлившть отримати теплову чи електричну енергiю на мiсцi. Це дуже важливо для пiдприемств мало! потужност та вiддалених вiд промислових центрiв. Отримуючи енергiю таким чином можна покрити до 15-20% власних потреб. А ще, бюгаз може використовуватися в двигунах внутршнього згорання. Термш окупностi до 5 рокiв.
Вiтроенергетика - найбшьш практично вiдпрацьована галузь вiдновлювально! енергетики. Вiтрова устава складаеться iз вiтродвигуна, електричного генератора та автоматично! системи керування (АСК). Таю устави ефективно використовувати в зонах з активним в^ровим режимом та вщдалених вщ мереж централiзованого електропостачання. Потужшсть цих установок вiд 10 до 1000 кВт. 1снують рiзнi модифiкацi! таких устав. На даному етапi працюе державна програма розвитку вiтроенергетики.
Мала гiдроенергетика. В деяких регюнах Укра!ни (Закарпаття, Прикарпаття, Крим, Черкаська обл. та ш) юнують природнi умови для використання енерги малих рiчок, так звана мала гщроенергетика. Вона не потребуе значних катталовкладень на будiвництво i е еколопчно безпечною, на вiдмiну вщ великих гiдроелектростанцiй. В Укра!нi у свш час працювало сотнi водяних млишв, а в Захiдному регюш значна кiлькiсть малопотужних гiдроелектростанцiй (сотш кВт) iз невеликими греблями, яю мали ще додаткове призначення - боротьба з паводками. Згодом, пщ впливом гiгантоманi!, були практично зруйноваш. Враховуючи комплексне призначення таких споруд - в ефективност джерел енерги сумшву немае. Проведений аналiз дозволяе прийти до принципових висновкiв:
1. Одним iз прiоритетних напрямкiв енергозбереження е комплексне використання природних ресурав - як основи вiдновлювально! енергетики.
2. Вибiр мiсця розташування пщприемств харчово! промисловостi обовязково повязувати iз можливiстю використовування вiдновлювальих джерел енергп.
3. Потужшсть вщновлювальних джерел енерги повинна забезпечити потребу неперервних ци^в технолопчного процесу, зокрема освiтлення, компютерно! технiки, автоматично! системи керування.
Другим важливим напрямком енергозбереження е впровадження ряду оргашзацшно-техшчних заходiв, що дозволяють суттево зменшити втрати енергi! в процесi виробництва продукцп. Розглянемо деякi з них: 1. Радикальна модершзащя системи осв^лення, що включае в себе: повне вилучення ламп розжарювання i перехщ на новi свiтильники iз св^лодюдами, запровадження автоматично! системи керування осв^ленням. За даними /джерел 2,3/ це дозволяе на 60% зменшити споживання енерги на осв^лення при одночасному покращенш надшноси та якостi осв^лення.
230
2. Радикальш заходи, щодо зменшення (утилiзацiя) розсшвання теплово! енергп, як безпосередньо в технолопчному процесi, так i збереження тепла в примщеннях, теплотрасах - це встановлення якiсних дверей, прохiдних, вшон, тощо. Практикуеться встановлення утилiзаторiв на вихщних каналах (трубах), де температура продукту досягае 200-2500 С. Ц заходи дозволяють зменшити втрати на 10-15%.
3. Важливим напрямом електрозбереження е забезпечення пщприемством техшчних умов споживання енерги з оптимальним коефщентом потужностi (соб^). Вiдомо, що коефщент потужностi залежить вiд номiнального завантаження асинхронних двигушв [6]. Це вимагае при проектуванш та при експлуатаци технологiчного устаткування працювати на проектних потужностях. Як правило, для оптимiзацп коефiцiенту потужностi обовязково необхiдно встановлювати компенсуючи пристро!. Ефективнiсть таких заходiв давно доведена.
4. Енергоощаднiсть в значнiй мiрi залежить вiд рiвня автоматизацп та мехашзаци технологiчних процесiв, вiд рiвня впровадження автоматичних систем керування (АСК), надшност систем енергопостачання, системи контролю параметрiв та облiку продукцп.
Очевидно, що вс вище перелiченi фактори безпосередньо впливають як на якють продукцп, так i И собiвартiсть i, як наслiдок, конкурентоспроможнiсть.
Проведет дослщження дали можливiсть запропонувати типову структурну програму енергозбереження для тдприемства харчово! промисловостi розташованого на територп, де е екологiчнообrрунтованi пiдстави для використання ВДЕ. Одночасно програма передбачае необхщшсть проведення ряду органiзацiйно техшчних заходiв щодо енергозбереження та енергоощадноси.
Функцiональнi призначення деяких блокiв ще! програми.
Програма енергозбереження пiдприемства - це основний блок, який координуе ус процеси, що забезпечують оптимальне при даних умовах енергоспоживання тдприемства. Два блоки характеризують джерела живлення традицшш та нетрадицiйнi. Основне енергопостачання тдприемства здшснюеться вiд традицiйних джерел, а саме: електрична енергiя подаеться вщ трансформаторно! пщстанцп, а теплова вщ котельно! (центральне теплопостачання), яка працюе на дизпаливi частково на вугшш, а найчастiше на газ1 Одночасно частина енергопостачання здiйснюеться вщ ВДЕ, наприклад, електрична енергiя може поступати безпосередньо вiд сонячно! батаре!, генератори вiтряка, гiдрогенератори, або вiд генератора власних потреб, встановленого у котельш при спаленi бiопалива. Теплова енерпя може поступати безпосередньо вщ сонячного колектора, або вiд котельш при спалеш бiопалива. Важливим блоком е блок збагачення надшним живленням найбшьш вiдповiдальних ланок технологiчного процесу. Важливим е також блоки, що забезпечують оптимiзацiю випромшювання як електрично! так i теплово! енергi!.
231
Таблиця 1. Структура програма енергозбереження пщприемства.
ю
UJ
ю
Тр ансформаторна гадстангця
Вугшя^газ, дизпальне
Центр альне теплопостач анн
Традицшш джерела енерги
Програма енергозбереження пщприемства
Нетрадищйш джерела eHepriï
Програма утитзацИ енерг] в дополпжному jCEKTOpi
Ьиробницгва
Програма оптилпзацИ використання електро енергп
Програма огтптпзацц використання технолопчног о устаткування
Програма контролк napaMeipiB, обшку АСКТП
Програма надшност! та ефективносп технолопчног о процесу
Hobí технологи □свгглення включно АСК осв
Утитзагця розсиовання тегшово1 енергп Termoi3., BiKHa, двер1, утилкот.тв
Покращення cos (р
та 1НШИХ параметр1в електро енергп
BHÖip ел. двигушв ¡3 покращеними техн. економ. параметрами
Резервне живлення □рг. та компютернш гехшки АСК ТП спец. технапопчного устаткування
BiTpoBa стангця
1нонячний колектор, сонячна батарея
Бюпаливо
Мала ri дро енерг етик а
Висновки. 1. Сучасний кризовий стан i3 енергопостачанням вимагае негайно приступити до комплексного використання природних ресурав i, в першу чергу, на базi вiдновлювальних джерел енерги, про що засвщчуе створення окремого науково-дослщного iнституту вiдновлювальноï енергетики.
2. Пщприемства харчовоï промисловостi (особливо з переробки с/г продукцп) е доцшьно розмщувати в мiсцях можливого отримування вiдновлювальноï енергiï. Оскiльки на пщприемствах з переробки с/г продукцп та виготовленню продуктiв харчування е сприятливi умови для комплексного використання як традицшних так i нетрадицшних джерел енергiï.
3. Вiдновлювальна енергетика на найближче майбутне не зможе замшити традицшну, але вже сьогодш повинна суттево ïï доповнювати. Особливо це стосуеться пщприемств вiддалених вщ централiзованого енергопостачання та в районах iз сприятливими умовами до розвитку вiдновлювальноï енергетики.
4. Як втизняний так i зарубiжний досвiд розвинутих краш в областi енергетики показуе, що реалiзацiя комплексно!' системи енергопостачання можлива тiльки при скоординованiй сшвпращ трьох сторiн: користувачiв енергоносив, зокрема пщприемств харчовоï промисловостi, з одного боку, i виробниюв енергоносив - пщприемств електро i теплоенергетики - з другого боку, третя сторона - заводи iз виготовлення сучасного, конкурентноспроможного устаткування для вiдновлювальноï енергетики.
Лггература
1.Вiдновлювальна енергетика //Журнал 1нституту вiдновлювальноï енергетики.-2006.
2.Мак-Венг Д. Применение солнечной энергии.-М. 1981.-147с.
3.Гредзинський Д. Фотосинтез. Бiомаса i проблеми енергетики// Вюник АНУ-1996.- №1.С.18-25.
4.Яковчук П. та iн. Сонячна енергетика. Електроенергетичш та електромеханiчнi системи// Вкник НУ "Львiвська полггехшка".-2006.-.№503. 5.Зарвовський С. Вiчнi проблеми нового шституту (1нституту вiдновлювальноï енергетики) //Держава.-№4.- 2007.
б.Коруд В.1.та iн. Електротехнiка.-Львiв.: «Магнолiя 2006», 2007.-445с.
Summary
The paper deals with the possibilities of energy consumption reduction by means of intensive introduction of energy saving technology and renewable energy sources implementation.
Стаття надшшла до редакци 14.03.2008
233
