CC BY
7
Научная статья УДК 631.243.3
Снижение энергоёмкости продукции производства с использованием энергосберегающих мероприятий
Иван Викторович Савчук
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Расчёты за энергетические ресурсы могут осуществляться без анализа данных, полученных при помощи установленных и введённых в эксплуатацию приборов учёта используемых энергетических ресурсов, по договору поставки, договору купли-продажи энергетических ресурсов, включающих в себя условия энергосервисного договора (контракта). В статье показан метод разделения энергии в действующей части на расчётный расход и потери, с переносом этого разделения на потреблённую энергию и на энергоёмкость продукции. Данный метод даёт цифру реального значения энергоэффективности, устранив тем самым неопределённость традиционного расчёта энергоёмкости продукции, что в свою очередь позволяет также осуществлять энергетическую экспертизу технологических решений и получать корректную информацию о спросе на энергию.
Ключевые слова: энергоэффективность, конечные энергии, относительная энергоёмкость процесса, техническое постоянство мощности, разделение (дифференцирование) потоков энергии.
Для цитирования: Савчук И.В. Снижение энергоёмкости продукции производства с использованием энергосберегающих мероприятий // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 154 - 157.
Original article
Reducing the energy intensity of production products using energy-saving measures
Ivan V. Savchuk
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. Calculations for energy resources can be carried out without taking into account the data obtained with the help of installed and commissioned metering devices for used energy resources, under a supply agreement, a contract for the purchase and sale of energy resources, including the terms of an energy service agreement (contract). This article shows the method of dividing energy in the active part into calculated consumption and losses, with the transfer of this division to the energy consumed and the energy intensity of the products. This method gives a figure of the real value of energy efficiency, thereby eliminating the uncertainty of the traditional calculation of the energy intensity of products, which in turn also allows energy expertise of technological solutions and obtaining correct information about energy demand.
Keywords: energy efficiency, final energies, relative energy intensity of the process, technical constancy of power, separation (differentiation) of energy flows.
For citation: Savchuk I.V. Reducing the energy intensity of production products using energy-saving measures. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 98(6): 154-157. (In Russ.).
В настоящее время система энергообеспечения, как и сельское хозяйство в целом, находится в состоянии глубокого системного кризиса. Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами «большой семерки»); высокой энергоёмкостью производимой продукции - в 4 - 6 раз выше, чем в странах Запада; большим набором используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования. Среднегодовой коэффициент использования электрических подстанций в сельской местности, котельных, установленной мощности двигателей внутреннего сгорания не достигает 20 %. Сохраняется сложная структура топливно-энергетического баланса (ТЭБ). Основными его составляющими являются такие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), как дизельное топливо и автобензин (около 1/3),
электроэнергия (12 %), твёрдое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др. Около 90 % оборудования и коммуникаций в сельском хозяйстве устарело и работает за пределами сроков амортизации; системы эксплуатации и сервиса находятся на грани развала, сокращается парк работоспособных машин. Кроме того, сельскохозяйственное производство испытывает острый дефицит работоспособных кадров необходимой квалификации [1, 2].
Положение в сельском хозяйстве непрерывно усложняется стремительным ростом тарифов и цен на ТЭР. Это приводит к увеличению доли ТЭР в себестоимости производимой продукции [3].
Поэтому необходим новый метод, в основу которого следует положить не баланс энергии, а какую-либо другую величину, удобную для расчётов, определяемую из данных практически производимых измерений и связывающую потребляемую и производимую продукцию.
Материал и методы. Независимо от целей энергосбережения для частной оценки эффективности энергосбережения производства в практике применяется понятие энергоёмкости продукции дп, численное значение которой определяется как отношение потреблённой энергии Q к объёму выпуска продукции Пдп = Q / П [4, 5].
Эти значения, образующие отношение, есть результат измерений, а определённая таким образом энергоёмкость связывает входную и выходную величины энергетической цепи производства.
Потенциал энергосбережения - ожидаемый результат снижения затрат от выполнения заданных запланированных энергосберегающих мероприятий. Его величина зависит от технологического состояния, уровня организации и эксплуатации рассматриваемого производства в сравнении с передовыми образцами - образцами-аналогами. Так как общее число исходных параметров (энергия Q, продукция П и время т), исходное состояние производства можно отобразить в виде точек в плоской системе координат с четырьмя квадрантами.
Поскольку особенности процесса прихода производственной системы в исходное для энергосбережения состояние не имеют значения, сами процессы можно считать линейными. На рисунке 1 показана построенная таким образом диаграмма. Зависимость П от т определяется производственной мощностью предприятия Мп = П / т. Её значение также принято постоянным, равным tg р.
Второй квадрант образован осями Q и П, конечные координаты величин Q и П за время т определены на осях их соответствующими мощностями, а линия, соединяющая начало координат с общей конечной координатой, даёт возможность отобразить процесс, связывающий производство продукции и затраты энергии (на приведённой диаграмме - линейный). Положение этой линии относительно оси П определяется как tg у, равный Q / П = дп - энергоёмкости продукции, показывающей затраты энергии на еди-
Рис. 1 - Общая энергетическая диаграмма предприятия
ницу выпускаемой продукции. Для работающего предприятия точками «привязки» диаграммы являются количество потребляемой энергии Q (точка 1), определяемое по счётчикам, и объём произведённой продукции П (точка 2). Масштаб диаграммы выбирается произвольно. Если предприятие работает без проведения системы мероприятий по энергосбережению, то энергоёмкость, показанная на диаграмме, является максимальной по отношению к её значениям при проведении мероприятий по энергосбережению. Величины Р, Мп, дп должны рассматриваться как интенсивные параметры производства, определяющие его темп [3 - 5].
Данная диаграммная техника применима не только в общих расчётах энергосбережения на предприятии, но с помощью этой методики можно рассчитать результаты энергосберегающих мероприятий для технологического процесса [4, 5].
Учёными ГАУ Северного Зауралья с 2007 г. выполнялись научные исследования на тему «Электрофизические методы борьбы с вредителями в АПК (насекомые, грызуны, птицы)». В настоящее время разработана универсальная система защиты объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы). При помощи данной системы исследованы энергосберегающие мероприятия при защите объектов АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы). Работа системы позволяет контролировать энергетические параметры и параметры технологического процесса защиты объектов АПК от вредителей в режиме реального времени, что помогло снять и сохранить, а в дальнейшем обработать энергетические составляющие процесса производства продукции растениеводства [6].
Эксперименты проводились на АО ПЗ «Учхоз ГАУ Северного Зауралья». Рассмотрим данные на примере борьбы с насекомыми.
Результаты и обсуждение. Системы защитных мероприятий на базе электрофизического метода сравнивали с данными, полученными при использовании стандартной системы защитных мероприятий, применяемой на предприятии. Испытания проводились на полях площадью 120 га [6 - 8] (табл. 1, 2).
Коэффициент эффективности капитальных вложений показывает рентабельность проекта. Проект является эффективным, если его коэффициент эффективности не меньше заданного норматива (Ен) [6, 7]. Эо = 3,52 > Ен = 0,15. Выполнение данного условия говорит о рентабельности проекта [8].
Введённые учёными Санкт-Петербургского государственного аграрного университета понятия интенсивного и экстенсивного энергосбережения имеют одинаковый, по сути, потенциал повышения эффективности использования энергии, определяемый снижением энергоёмкости.
1. Последовательность расчёта технико-экономических показателей использования светоловушек
Показатель Вариант
базовый проектируемый
Капиталовложения К, в том числе, руб.: 0 126212
Затраты на комплектующие Сд.св руб. 0 120000
Транспортно-заготовительные расходы ТЗ, руб. 0 6000
Затраты на оплату труда при изготовлении и монтаже установок Сзтр, руб. 0 212
Себестоимость применения Свс, в том числе, руб.: 0 31240
Амортизационные издержки Иа, руб. 0 21077
Издержки на ремонт и обслуживание Ирем, руб. 0 1262
Издержки на заработную плату обслуживающего персонала Изп, руб. 0 7414
Прочие затраты Ипр, руб. 0 1487
Приведённые затраты ПЗ, руб. 0 50172
Количество сохранённой продукции Псохр, кг 223200 268840
2. Экономический эффект проектируемого варианта
Прибыль (условно-годовая экономия) от использования проектируемого варианта светоловушки, Эг руб. 249913
Налог на прибыль Нпр, руб. 49982
Чистая прибыль ПРч, руб. 199931
Срок окупаемости капитальных вложений То, лет 0.63
Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений Э0 1,58
Однако уровень реализации этого потенциала определяется возможностями регулирования (в сторону увеличения производительности) [3 - 5].
Уровень энергопотребления характеризуется значениями энергетических индексов до и после внедрения энергосберегающих мероприятий. Ведётся работа по построению универсальной диаграммы, объединяющей производительность, экономические, доходные и затратные зависимости.
Цель построения универсальной диаграммы -показать возможность наглядной иллюстрации вклада энергосберегающих мероприятий в доходы и прибыль, получаемые от сохранения продукции предприятия, и возможность реализации на этой основе нового расчётного механизма, позволяющего рассматривать энергию не просто как затратный фактор. Этот расчётный механизм может быть положен в основу создания принципов самоокупаемости универсальной системы защиты предприятий АПК от вредителей (насекомые, грызуны, птицы).
Энергетический индекс характеризует уровень эффективности энергообеспечения системы защитных мероприятий: чем меньше значение К, тем выше энергоэкономичность оборудования в данных рыночных условиях.
Расчёт энергетического индекса производится по формуле:
К = = ОС чГ ЦП '
где К - доля затрат на энергию в доходах, полученных от реализации продукции;
дп - энергоёмкость продукции, определяемая техническим уровнем производства; дрын - рыночная энергоёмкость; О - объём потребленной энергии, кВт.ч; Ст - стоимость электроэнергии, руб.; Ц - стоимость 1 кг продукции, руб.; П - объём произведённой продукции, кг. При интенсивном энергосбережении, когда сохраняется объём потребления энергии, но объём производства увеличивается за счёт работоспособности энергии, изменение энергетической части дохода в этом случае составит АД = КнДПЦ.
Увеличение дохода за счёт экстенсивного энергосбережения производится по формуле: АД = СтАО.
Рассмотренные примеры показывают разницу в механизме образования дополнительного дохода.
Предварительное определение начального энергетического индекса необходимо для планирования энергосбережения. Полученные формулы позволяют определить вид энергосбережения, обеспеченную им дополнительную прибыль и, следовательно, срок окупаемости инвестиций в энергосбережение.
Вывод. Анализ результатов экспериментов показал, что чем больше энергетических составляющих процесса, тем меньше энергоёмкость; энергоёмкость технологического процесса для разных направлений защитных мероприятий примерно одинакова и минимальна при интегрированном подходе.
Список источников
1. Широбокова Т. А., Суринский Д.О., Егоров С.В. Моделирование светодиодных светильников с оптимальным температурным режимом работы светодиодов // АгроЭкоИнфо. 2021. № S7.
2. Юдаев И.В., Гордеев А.С., Огородников Д.Д. Энергосбережение в сельском хозяйстве: учеб. пособ. М.: Лань, 2014. С. 221 - 255.
3. Карпов В.Н. Введение в энергосбережение на предприятиях АПК. СПб., 1999.
4. Карпов В.Н. Метод конечных отношений в теории энергосбережения // Энергосбережение в сельском хозяйстве: труды Междунар. науч.-технич. конф. к 70-летию ВИЭСХ. Ч. 1. М.: ВИЭСХ, 2000. С. 73 - 78.
5. Методика расчёта энергосберегающих мероприятий в технологии сушки / В.Н. Карпов, В.В. Касаткин, И.Ш. Шумилова, П.В. Дородов // Энергосбережение и водоподготовка. 2005. № 6 (38). С. 50 - 52.
6. Суринский Д.О., Марандин А.И. Технико-экономическая эффективность использования энергосберегающего светодиодного электрооптического преобразователя ЭСЭП для мониторинга насекомых-вредителей // АгроЭкоИнфо. 2021. № 5 (47).4.
7. Савчук И.В., Суринский Д.О. Энергетический анализ производства продукции растениеводства // Сельский механизатор. 2018. № 12. С. 24 - 25.
8. Суринский Д.О., Савчук И.В., Возмилов А.Г. Методика расчёта основных геометрических параме-
тров светоловушки // Агропродовольственная политика России. 2021. № 3. С. 36 - 40.
References
1. Shirobokova T.A., Surinsky D.O., Egorov S.V. Modeling of LED lamps with optimal temperature regime of LED operation. AgroEcoInfo. 2021; S7.
2. Yudaev I.V., Gordeev A.S., Ogorodnikov D.D. Energy saving in agriculture: textbook. allowance M.: "Lan", 2014. Р. 221-255
3. Karpov V.N. Introduction to energy saving at the enterprises of the agro-industrial complex. SPb., 1999.
4. Karpov V.N. Finite Relations Method in the Theory of Energy Saving // Energy Saving in Agriculture: Proceedings of Intern. scientific and technical conf. to the 70th anniversary of VIESH. Part 1. M.: VIESKh, 2000. Р. 73-78.
5. Methodology for calculating energy-saving measures in drying technology / V.N. Karpov, V.V. Kasatkin, I.Sh. Shumilova, P.V. Dorodov. Energy saving and water treatment. 2005; 38(6): 50-52.
6. Surinsky D.O., Marandin A.I. Technical and economic efficiency of using an energy-saving LED electro-optical converter ESEP for monitoring insect pests. AgroEcoInfo. 2021; 47(5).
7. Savchuk I.V., Surinsky D.O. Energy analysis of crop production. Sel'skii mekhanizator. 2018; 12: 24-25.
8. Surinsky D.O., Savchuk I.V., Vozmilov A.G. Method for calculating the main geometric parameters of the light trap. Agro-food policy of Russia. 2021; 3: 36-40.
Иван Викторович Савчук, кандидат технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3400-8521
Ivan V. Savchuk, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-3400-8521
Статья поступила в редакцию 27.09.2022; одобрена после рецензирования 15.10.2022; принята к публикации 31.10.2022.
The article was submitted 27.09.2022; approved after reviewing 15.10.2022; accepted for publication 31.10.2022. -♦-
Научная статья УДК 621.311
Внедрение современных технологий в работу оперативно-выездных бригад АО «СУЭНКО» по Тюменской области (обзор)
Алексей Владимирович Ставицкий, Наталья Владимировна Сашина
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Современный энергетический комплекс России постоянно развивается, внедряются в работу всё более новые, технологичные и современные способы поставки электроэнергии потребителю. На примере АО «СУЭНКО» Тюменской области для более эффективной работы оперативно-выездных бригад предлагается внедрение индикаторов замыкания линии, которые позволят сократить время на обнаружение и ликвидацию аварий на высоковольтных линиях. Внедрение беспилотных летательных аппаратов позволит оперативно-выездным бригадам более оперативно проводить осмотр линий, оценивать характер повреждений и предотвращать возможные аварии посредством полного осмотра и ремонта необходимых частей.
Ключевые слова: энергетический комплекс, оперативно-выездная бригада, электрические сети, летательные аппараты, электроэнергетика, цифровизация.
Для цитирования: Ставицкий А.В., Сашина Н.В. Внедрение современных технологий в работу оперативно-выездных бригад АО «СУЭНКО» по Тюменской области (обзор) // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 6 (98). С. 157 - 162.
