CC BY
93
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
РАЗДЕЛ I ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭНЕРГОЭКОЛОГИЯ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
УДК 620.92 Б01 10.24411/0131-5226-2019-10181
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ НА
СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЯХ
Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук; В.А. Размук;
A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; А.Н. Ефимова
B.Н. Судаченко, канд. техн. наук;
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
В настоящее время сельскохозяйственные предприятия все больше используют возобновляемые источники энергии. Этому способствует тенденция перехода от централизованных к автономным системам энергообеспечения. Отличием сельскохозяйственного предприятия от промышленного является наличие в его основе биологического объекта - растения, животного. Результативность производства зависит от экологии окружающей среды, почвенно-климатических условий и надежности обеспечения высококачественной энергией на протяжении всего биологического цикла производства. В связи с этим возникает вопрос о целесообразности применения в сельскохозяйственных предприятиях фотоэлектрических электростанций. В качестве первичного материала для анализа использованы результаты энергетических обследований хозяйств. Методом случайной выборки остановились на хозяйстве, у которого потребителями электрической энергии от централизованных сетей являются скотные дворы, мастерские, овощехранилище, навес для сельхозтехники, бойня, гаражи, магазин и пилорама. Оценка целесообразности применения солнечных электростанций осуществлена с применением коэффициента энергоэкологичности; также проанализированы площади, занимаемые источниками генерации энергии. Из полученных результатов следует, что на критерий энергоэкологичности влияет только стоимость строительства и площадь, занимаемая источниками генерации. Стоимость самой генерации мала и сводится только к обслуживанию станции - уборка снега, мойка стекол и т.д. Выброс загрязняющих веществ при генерации отсутствует. Поэтому фотоэлектрические станции отвечают специфике сельхозпроизводства - они экологичны, надежны и просты в эксплуатации. Стоимость строительства будет постепенно снижаться из-за постоянного снижения стоимости фотоэлектрических панелей и других комплектующих. Занимаемая территория под строительство солнечной электростанции - это, как правило, обрабатываемый земельный участок, не имеющий строений и деревьев. Стоимость такого участка высока и будет в перспективе увеличиваться. Решение по строительству солнечной электростанции для сельхозпроизводства будет приниматься из условий охраны окружающей среды на конкретной территории. Если в основу принятия решения будет положена защита окружающей среды, надежность энергоснабжения и простота эксплуатации, то целесообразно строить фотоэлектрическую электростанцию. В остальных случаях следует учитывать, что сроки окупаемости капитальных вложений будут значительно выше нормативных.
Ключевые слова, фотоэлектрическая станция, сельскохозяйственное предприятие, эколого-энергетический критерий.
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 19 Вып. 3(100)_
Для цитирования. Тимофеев Е.В., Эрк А.Ф., Судаченко В Н., Размук В.А., Ефимова АН. Целесообразность использования солнечных электростанций на сельских территориях // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 3(100). С.9-20
FEASIBILITY OF USING SOLAR POWER PLANTS IN RURAL AREAS
E.V. Timofeev, Cand. Sc. (Engineering); V.A. Razmuk;
A.F. Erk, Cand. Sc. (Engineering); A.N. Efimova
V.N. Sudachenko, Cand. Sc. (Engineering);
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Currently, agricultural enterprises are increasingly using renewable energy sources. This is facilitated by the transition trend from centralized to autonomous power supply systems. The difference between an agricultural enterprise and an industrial one is the presence of a biological object (plant, animal) in its basis. The effectiveness of production depends on the environment, soil and climatic conditions and reliable supply of high-quality energy throughout the biological cycle within the farming system. This brings up the question whether it is feasible to use the photovoltaic power plants in agricultural enterprises. The results of energy surveys of farms were used as the primary material for the analysis. A farm was chosen by the random sampling method, where the power consumers from the centralized networks were livestock houses, workshops, vegetable storage, agricultural machinery shed, slaughterhouse, garages, a shop and a sawmill. The feasibility of solar power plants was assessed using the coefficient of energy and environmental compatibility; the area required for the power generation sources was also considered. The results obtained demonstrated that only the construction costs and the required area influenced the criterion of energy and environmental compatibility. The power generation costs were small and were only associated with the maintenance of the power station, such as snow removal, glass washing, etc. These stations do not feature pollutant emissions. As a result, photovoltaic plants meet the specific requirements of agricultural production - they are environmentally friendly, reliable and easy to operate. The construction cost will gradually decrease owing to the constant decline in the cost of photovoltaic panels and other components. The area required for the solar plant construction is mainly a cultivated land without buildings and trees. The cost of such a site is high and will increase in the future. The decision to build a solar power plant for agricultural production will be taken from the environmental conditions in a particular area. If the decision is based on the environmental protection considerations, power supply reliability and user-friendliness, the construction of a photovoltaic power plan seems feasible. In other cases, it should be borne in mind that the payback period of capital investments will be significantly higher than the normative.
Keywords: photovoltaic system, agricultural enterprise, criteria of energy and environmental compatibility.
For citation: Timofeev E.V., Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Efimova A.N. Feasibility of using solar power plants in rural areas. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstvaprodukcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 3(100): 9-20 (In Russian)
Введение технологии которого базируются на
Сельскохозяйственное производство в современных технических средствах. настоящее время - это производство, Отличием его от промышленного
производства является наличие в его основе биологического объекта (растение, животное). Результативность производства зависит от экологии окружающей среды, почвено-климатических условий и надежности обеспечения качественной энергией на протяжении всего биологического цикла производства. В мировой и отечественной практике для бесперебойного круглогодичного
Потенциальная энергия возобновляемых
обеспечения производства качественной энергией от возобновляемых источников проведены и проводятся научные
исследования и создаются системы оборудования. При этом успешно решаются проблемы экологии[1,2,3,4,5], надежности энергоснабжения[6,7,8] и экономической эффективности[9.10]. Потенциал
использования ВИЭ на планете велик (табл.1) [11,12].
Таблица 1
и не возобновляемых источников энергии
Вид источника Потенциальная энергия, трлн. тонн/год
Энергия солнца 131
Энергия ветра 2
Гидроэнергия 7
Энергия биомассы 0,1
Уголь 11
Как видно из таблицы 1 солнечная энергия обладает наибольшим потенциалом использования. Известно, что солнечная энергия используется для получения электрической энергии и тепла [13,14,15,16.17]. Все большее использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в настоящее время происходит на сельскохозяйственных предприятиях. Этому способствует тенденция перехода от централизованных систем
энергообеспечения к автономным[18,19]. В связи с этим возникает вопрос о
целесообразности применения
фотоэлектрических электростанций в сельскохозяйственных предприятиях.
Фотоэлектрическая станция (рис.1) представляет из себя набор следующих устройств [11,20]: солнечных генераторов, устройства отбора мощности, регулятора зарядки-разрядки, инвертора.. Обязательным условием в автономной фотоэлектрической станции, в отличие от сетевых (рис. 1а)[21,22], является наличие блока аккумуляторных батарей (рис.1б).
Рис.1 Схема фотоэлектрической электростанции (1а-сетевая , 1б- автономная )
1 - солнечный генератор, 2 - устройство отбора мощности, 3 - Регулятор зарядки - разрядки, 4 - инвертор, 5 - потребители переменного тока, 6 - аккумуляторная батарея, 7 - потребители
постоянного тока.
Приход солнечной радиации на земную поверхность неравномерен в течение суток и месяцев года. В настоящее время опубликовано много научных исследований и прикладных работ по эффективному использованию всей поступающей на земную поверхность солнечной энергии в течение года[23,24,25,26].
Величина солнечной радиации для города Санкт-Петербург представлена в таблице 2[27], приведенные данные в которой свидетельствуют о потенциальной возможности использования солнечной энергии в Северо-Западном регионе РФ.
Таблица 2
Дневная сумма солнечной радиации, кВт*ч/м2 (горизонтальная площадка)
месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 За год
Санкт-Петербург 0,35 1,08 2,36 3,98 5,46 5,78 5,61 4,31 2,6 1,23 0,5 0,2 33,46
Материалы и методы
В качестве первичного материала для анализа принимаем результаты
энергетических обследований хозяйств [28].Методом случайной выборки остановились на хозяйстве у которого основными потребителями электроэнергии от централизованных сетей являются: скотные дворы (12 шт.), мастерские, овощехранилище, навес для сельхозтехники, бойня, гаражи, магазин и пилорама.
Величина потребления электроэнергии объ
Оценку целесообразности применения солнечных электростанций осуществим с применением коэффициента
энергоэкологичности[29,30], а также проанализируем площади занимаемые источниками генерации. Результаты и обсуждение
Величина потребления электроэнергии объектами сельскохозяйственного производства представлены в таблицеЗ.
Таблица 3
:тами сельскохозяйственного производства
Наименование сельхоз объектов Эл.привод кВт*ч/год Водонагрев кВ*ч/год Освещение кВт*ч/год Общее потребление электроэнергии, кВт*ч/год
Скотные дворы 65850 61280 37960 165090
Мастерские 27631 - 2920 30551
Навес с-х машин - - 70 70
Бойня 40 - 400 440
Овощехранилище 59300 - 1400 60700
Гаражи 150 320 1095 1565
Магазин 26280 - 13140 65700
Пилорама 350 - 80 430
Электроэнергия используется для питания электроприводов, водонагрева и освещения. Величину потребленной мощности определяли по величине установленной мощности с учетом времени работы оборудования и cosф.[31,32,33]
Потребителей электроэнергии условно можно разделить на крупные - скотный двор, средние - мастерские и овощехранилище и мелкие - до 1500 кВт*час/год.[34,35]/
Рассмотрим следующий вариант использования солнечной энергии:
- водоподогрев осуществляем от солнечных коллекторов вакуумного типа;
- электроснабжение мелких и средних потребителей (только электропривод и освещение)
от автономных фотоэлектрических станций.
Результаты расчета и выбора автономной фотоэлектрической
электростанции для электроснабжения потребителей выбранного
сельскохозяйственного предприятия
представлены в таблице 4.
Таблица 4
Результаты расчета и выбора автономной фотоэлектрической электростанции
Наименование сельхоэ объектов Мощность электростанции, кВт Годовая выработка электроэнергии, кВт*час/год Кол-во и емкость аккумуляторов, шт.* ач Стоимость электро -станции, тыс.*руб. Площадь, занимаемая фотоэлектрической станцией, 2 м
Скотные дворы 50 182500 200*200 9600 1700
Мастерские 20 30660 24*200 2800 670
Навес с-х машин 1 730 1*200 58 33
Бойня 1 730 1*200 58 33
Овощехранил ище 30 7300 80*200 3840 1000
Гаражи 3 2960 4*100 129 100
Магазин 30 7300 80*200 3840 1000
Пилорама 1 730 1*200 58 33
Проведем выбор автономной
электростанции также с использованием энергоэкологического критерия оценки [36].
Кээ = /(Сс; СТ; 3 в; Квв; 5 ; 3 ш;) гд е Кээ- эколого-энергетический критерий оценки.
Сс — стоимость строительства
электростанции руб/кВт
стоимость генерации электроэнергии, руб/кВт*час
выброс загрязняющих веществ при генерации электроэнергии кг/кВт*час
величина вредного влияния этих веществ на окружающую среду
- площадь занимаемая генерирующей установкой, м2;
- шумовое загрязнение окружающей среды.
Оценивая возможность использования солнечной фотоэлектрической
электростанции, видно, что на энергоэкологический критерий влияет только стоимость строительства и занимаемая площадь (табл. 4). Стоимость генерации мала и сводится только к
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал.
_ИАЭП. 19 Вып. 3(100)_
обслуживанию станции- уборка снега, мойка Площади занимаемые различными
стекол и т.п. Выброс загрязняющих веществ типами электростанций тесно связаны с их при генерации отсутствует. мощностями (табл. 5)[11].
Таблица 5
Удельные мощности разных типов электростанций с 1км2 площади
Тип электростанции Удельная мощность, МВт/км2
Фотоэлектрические (солнечные) 50.. .100
Ветровые до 15
Гидростанции до 10
Энергия биомассы до 5
Тепловые до 30
Атомные 60.120
Из таблицы 5 следует, что для выработки 50-100 Вт требуется 1м площадей. Однако анализируя данные представленные в таблицах 2 и 4 , видим, что с 1м площади можно получить 30Вт электрической энергии или 280Вт тепловой с учетом к.п.д. фотоэлектрической панели и солнечного коллектора. Для данного конкретного сельхозпредприятия
потребуется почти в 2 раза большая площадь земельного участка под строительство солнечной электростанции. Выводы
1.Оценивая возможность использования фотоэлектрической станции в
сельхозпроизводстве по эколого-
энергетическому критерию следует отметить, что фотоэлектрические станции экологичные, надежные и просты в эксплуатации. Существенное влияние на эколого-энергетический критерий оказывают стоимость строительства фотоэлектрической станции и занимаемая ею площадь
земельного участка. Как правило, это участок обрабатываемой земли не имеющий строений и деревьев. Стоимость такого участка высокая и будет в перспективе увеличиваться. Стоимость строительства будет постепенно снижаться из-за постоянного снижения стоимости фотоэлектрических панелей и других комплектующих.
2.Решение по строительству солнечной электростанции для сельхозпроизводства будет приниматься из условий охраны окружающей среды на конкретной территории. Если в основу принятия решения будет положена защита окружающей среды, надежность
энергоснабжения и простота эксплуатации, то целесообразно строить
фотоэлектрическую электростанцию. В остальных случаях следует учитывать, что сроки окупаемости капитальных вложений будут значительно выше нормативных.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 Виссарионов, В. И., Золотов Л. А. Экологические аспекты возобновляемых источников энергии. М.: Изд. дом «МЭИ». 1996. 76 с.
2 Селищев В. Г. На пути к энергоэффективности российской экономики
// Экономика природопользования. 2013. № 4. С. 45.
3 Голубев С.В. Технические и
экономические аспекты выбора
энергоустановок на базе ВИЭ //
Интеллектуальная электротехника .2018. № 3(3).С. 102-113.
4 Марченко О.В., Соломин С.В., Козлов А.Н. Возможности использования древесных отходов в энергетике России // Экология и промышленность России. 2019. т.23. № 6. С. 17-21
5 Носырев Д.Я., Курманова Л.С., Петухов С.А., Муратов А.В., Ерзамаев М.П. Экологическая эффективность применения альтернативных видов топлива в энергетических установках железнодорожного транспорта // Экология и промышленность России. 2019. т. 23. № 2. С. 19-23.
6 Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция создания демонстрационной зоны высокой энергоэффективности в Ленинградской области. Материалы Международного агропромышленного конгресса «АПК -стратегический ресурс экономического развития государства». СПб: КВЦ ЭКСПОФОРУМ. 2015. С. 6-7
7. Якупов А.М. Исследование методики краткосрочного прогнозирования выработки СЭС // Интеллектуальная электротехника. 2018. № 3(3). С. 44-53.
8 Liu H., Tian H., Li Y. Comparison of two new ARIMA-ANN and ARIMA-Kalman hybrid methods for wind speed prediction // Applied Energy. 2012. No. 98 (C). 415-424.
9 Иванин О.А., Директор Л.Б. Оценка эффективности системы электроснабжения сельского населенного пункта на базе газотурбинной установки // Интеллектуальная электротехника. 2018 № 3(3). С. 34-43
10 Ivanin O.A., Director L.B. The solution of the optimization problem of small energy complexes using linear programming methods // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. vol. 774. No. 1. 1-8.
11 С. Карабанов, Ю. Кухмистров. Фотоэлектрические системы. Перспективы.
Состав. Параметры. [Электронный ресурс] режим доступа:
http://www.solarhome.ru/biblio/pv/kuchmistr.ht m (Дата обращения 15.08.2019г)
12 Мотулевич А.В. Перспективы использования возобновляемой энергетики в России и за рубежом // Надежность и
безопасность_энергетики. 2016.
№3 (34) . С. 2-5.
13 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
14 Фрид С.Е., Лисицкая Н.В. Фотоэлектрические генераторы для горячего водоснабжения // Интеллектуальная электротехника. 2018. № 4(4). С. 52-62
15 Фрид С.Е., Тарасенко А.Б. Использование фотобатарей для горячего водоснабжения -опыт и перспективы // Альтернативная энергетика и экология. 2018. № 16-18. С. 2338.
16 Matuska T., Sourek B. Performance Analysis of Photovoltaic Water Heating System // International Journal of Photoenergy. 2017. Article ID 7540250. 10 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/7540250
17 Даффи Дж., Бекман У. Основы солнечной теплоэнергетики. Долгопрудный: Интеллект, 2013. 888 с.
18 Данилевич, Я. Децентрализованные источники энергии: будущее энергетики в ее прошлом // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». 2003. № 4. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.industry.spx.ru. (Дата обращения 15.08.2019г)
19 Макаров А. А., Митрова Т. А., Кулагин В. А. Долгосрочный прогноз развития
энергетики мира и России // Экономический журнал ВШЭ. 2012.№ 16(2). С. 172-204
20 Lobov B. N., Kolpakhch'yan P. G., Belokopytov S. A., Al Dzhurni Raghad Ali Madzhid. A choice of the structure of the photovoltaic system for power supply // Russian Electrical Engineering. 2015. Vol. 86. Issue 7. 398-402 DOI: https://doi.org/10.3103/S1068371215070093.
21 Агафонов Д.В., Эрк А.Ф. Выбор химического источника тока для буферной батареи возобновляемых источников энергии // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. №2 (95). С.26-33.
22 Kryukov K.V., Baranov N.N., Antonov B.M. Increasing the efficiency of joint operation of a solar-power plant with an industrial alternating-current network // Russian Electrical Engineering 2017. Vol. 88. Issue 7:459-464. DOI:
https://doi.org/10.3103/S1068371217070082
23 Да Роза А. Возобновляемые источники энергии: физико-технические основы: учебное пособие / пер. с англ. под ред.С. П. Малышенко, О. С. Попеля. Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект»; М: Изд. дом «МЭИ», 2010: 704.
24 Бечков А. Е. Гибридные системы электропитания и общий подход к построению стационарных систем питания на солнечных панелях в условиях средней полосы РФ // Электронный журнал Энергосовет. 2009. № 5. Режим доступа: http://www.energosovet.ru/bul stat.php?num=5 (Дата обращения 15.08.2019г)
25 Попель О. С.Возобновляемые источники энергии в регионах Российской Федерации: проблемы и перспективы // Электронный журнал Энергосовет. 2011. № 5 (18). Режим доступа:
http://www.energosovet.ru/bul stat.php?num=1 8 (Дата обращения 15.08.2019г)
26 Kulikova L. V., Evmenchik A. S., Delyagin V. N. Optimization Algorithms to Solve Problems of Comprehensive Electrification Based on Renewable Energy Sources. Russian Electrical Engineering. 2018. Vol. 89. Issue. 12: 689694. D0I:https://doi.org/10.3103/S1068371218 120076.
27 Солнечные ресурсы // ГИС ВИЭ [Электронный ресурс]. URL: http://gisre.ru/maps/sun-radiation (Дата обращения 15.08.2019г).
28 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.
29 Судаченко В.Н., Эрк А.Ф., Тимофеев Е.В., Обоснование критерия экономической эффективности совместного использования традиционных и возобновляемых энергоисточников // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 35-43.
30 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.
31 Вторый В.Ф. Метод выбора наилучшей доступной технологии производства молока для конкретных условий хозяйствования // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. №90. С.151-156
32 Вторый В.Ф, Попов В.Д. Опыт и перспективы использования ресурсосберегающих, инновационных
технологий при реконструкции ферм крупного рогатого скота. Сборник трудов ГНУ ВНИИМЖ. Подольск. 2008. Т. 18. Ч.1. С 30-38
33 Вторый В.Ф., Гордеев В.В., Хазанов В.Е., Мороз А.К. Основные направления технико-технологического обеспечения молочного скотоводства Ленинградской области // Молочное и мясное скотоводство. 2016. №1. С.16-17.
34 Вторый В.Ф., Вторый С.В., Ланцова Е.О. Графическая информационная модель состояния микроклимата в коровнике // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. №89. С.183-189.
35 Вторый В.Ф., Вторый С.В. Перспективы экологического мониторинга сельскохозяйственных объектов с использованием беспилотных летательных аппаратов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 158-165.
36 Тимофеев Е.В., Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А. Оптимизация схем энергоснабжения современных сельскохозяйственных предприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 63-71.
REFERENCES
1 Vissarionov, V. I., Zolotov L. A. Ekologicheskie aspekty vozobnovlyaemykh istochnikov energii [Environmental aspects of renewable energy sources]. M.: MEI Publ. 1996: 76 (In Russian)
2 Selishchev V. G. Na puti k energoeffektivnosti rossiiskoi ekonomiki [On the way to energy efficiency of the Russian economy]. Ekonomika prirodopol'zovaniya. 2013. No.4: 45. (In Russian)
3 Golubev S.V. Tekhnicheskie i ekonomicheskie aspekty vybora energoustanovok na baze VIE [Technical and economic aspects of choosing power plants based on RES]. Intelektual'naya elektrotekhnika. 2018. No. 3(3): 102-113. (In Russian)
4 Marchenko O.V., Solomin S.V., Kozlov A.N. Vozmozhnosti ispol'zovaniya drevesnykh otkhodov v energetike Rossii [Possibilities of use of wood wastes in the power industry of Russia]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2019. Vol. 23. No. 6: 17-21 (In Russian)
5 Nosyrev D.Ya., Kurmanova L.S., Petukhov S.A., Muratov A.V., Erzamaev M.P.
Ekologicheskaya effektivnost' primeneniya al'ternativnykh vidov topliva v energeticheskikh ustanovkakh zheleznodopozhnogo transporta [Environmental efficiency of using alternative types of fuel in power facility of railway transport]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii. 2019. vol. 23. No. 2: 19-23. (In Russian)
6 Erk A.F., Sudachenko V.N. Kontseptsiya sozdaniya demonstratsionnoi zony vysokoi energoeffektivnosti v Leningradskoi oblasti [Concept of creating a demonstration zone of high energy efficiency in Leningrad Region]. Materialy Mezhdunarodnogo agropromyshlennogo kongressa "APK -strategicheskii resurs ekonomicheskogo razvitiya gosudarstva" [Proc. Int. Agro-Ind. Cong. "Agro-Industrial Complex is a strategic resource of the state economic development"]. Saint Petersburg: EXPOFORUM Centre. 2015. 6-7 (In Russian)
7 Yakupov A.M. Issledovanie metodiki kratkosrochnogo prognozirovaniya vyrabotki SES [Method of short-term forecasting of solar power plants production]. Intelektual'naya
elektrotekhnika. 2018. № 3(3): 44-53. (In Russian)
8 Liu H., Tian H., Li Y. Comparison of two new ARIMA-ANN and ARIMA-Kalman hybrid methods for wind speed prediction. Applied Energy. 2012. Vol. 98. Issue C: 415-424.
9 Ivanin O.A., Direktor L.B.Otsenka effektivnosti sistemy elektrosnabzheniya sel'skogo naselennogo punkta na baze gazoturbinnoi ustanovki [Assessment of efficiency of gas-turbine-based electrical supply system for rural settlement]. Intelektual'naya elektrotekhnika. 2018. No. 3(3): 34-43 (In Russian)
10 Ivanin O.A., Director L.B. The solution of the optimization problem of small energy complexes using linear programming methods. J. Phys.: Conf. Ser. 2016. vol. 774. No. 1: 1-8. (In English)
11 Karabanov S., Kukhmistrov Yu.. Fotoelektricheskie sistemy. Perspektivy. Sostav. Parametry [Photovoltaic systems. Prospects. Structure. Options]. Available at: http://www.solarhome.ru/biblio/pv/kuchmistr.ht m (accessed 15.08.2019r) (In Russian)
12 Motulevich A.V. Perspektivy ispol'zovaniya vozobnovlyaemoi energetiki v Rossii i za rubezhom [Prospects for the use of renewable energy in Russia and abroad]. Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki.2016. No. 3 (34): 2-5. (In Russian)
13 Brovtsin V.N., Erk A.F. Optimizatsiya parametrov solnechnoi vodonagrevatel'noi ustanovki metodom vychislitel'nogo eksperimenta [Optimization of parameters of a solar water heating installation through computational experiment]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2013. No. 84: 112-125 (In Russian)
14 Frid S.E., Lisitskaya N.V. Fotoelektricheskie generatory dlya goryachego vodosnabzheniya [Photovoltaic generators for hot water supply].
Intelektual'naya elektrotekhnika. 2018. No. 4(4): 52-62 (In Russian)
15 Frid S.E., Tarasenko A.B. Ispol'zovanie fotobatarei dlya goryachego vodo-snabzheniya - opyt i perspektivy [Experience and prospects of water heating using PV panels]. Al'ternativnaya energetika i ekologiya. 2018. No. 16-18: 23-38. (In Russian)
16 Matuska T., Sourek B. Performance Analysis of Photovoltaic Water Heating System . International Journal of Photoenergy. 2017. Article ID 7540250:10. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/7540250
17 Duffie J.A., Beckman W.A. Solar engineering of thermal processes. Wiley Publ. 2006: 928. (Russ. ed.: Duffie J.A., Beckman W.A. Osnovy solnechnoi teploenergetiki. Dolgoprudny: Intellekt. 2013. 888).
18 Danilevich Ya. Detsentralizovannye istochniki energii: budushcheeenergetiki v ee proshlom [Decentralized energy sources: the future of energy lies in its past]. Elektronnyi zhurnal energoservisnoi kompanii «Ekologicheskie sistemy» [Electronic journal of energy servicing company "Ecological Systems"]. 2003. No. 4. Available at: http://www.industry.spx.ru (accessed 15.08.2019r) (In Russian)
19 Makarov A. A., Mitrova T. A., Kulagin V. A. Dolgosrochnyi prognoz razvitiya energetiki mira i Rossii [Long-term Global and Russian Energy Outlook]. Ekonomicheskii zhurnal VShE [Economic Journal of Higher School of Economy]. 2012. No. 16(2): 172-204 (In Russian)
20 Lobov B. N., Kolpakhch'yan P. G., Belokopytov S. A., Al Dzhurni Raghad Ali Madzhid. A choice of the structure of the photovoltaic system for power supply. Russian Electrical Engineering. 2015. Vol.86. Issue 7: 398-402 (In English) DOI: https://doi.org/10.3103/S1068371215070093
21 Agafonov D.V., Erk A.F. Vybor khimicheskogo istochnika toka dlya bufernoi batarei vozobnovlyaemykh istochnikov energii
[Choice of a chemical cell for the buffer battery within renewable energy sources]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. №2 (95): 26-33. (In Russian)
22 Kryukov K.V., Baranov N.N., Antonov B.M. Increasing the efficiency of joint operation of a solar-power plant with an industrial alternating-current network. Russian Electrical Engineering 2017. Vol. 88. Issue 7:459-464. (In English) DOI:
https://doi.org/10.3103/S1068371217070082
23 Da Rosa A. V. Fundamentals of Renewable Energy Processes. Academic Press. 2005. 712 [Russ. ed. Da Roza, A. V. Vozobnovlyaemye istochniki energii: fiziko_tekhnicheskie osnovy : ucheb.posobie. Eds. Malyshenko S. P., Popel O. S. Dolgoprudny: Intellekt Publ; MEI Publ. 2010. 704.
24 Bechkov A. E. Gibridnye sistemy elektropitaniya i obshchiipodkhodk postroeniyu statsionarnykh sistem pitaniya na solnechnykh panelyakh v usloviyakh srednei polosy RF [Hybrid power systems and a general approach to the construction of stationary power systems on solar panels in central Russia]. Electronic Journal Energosovet. 2009. No. 5. Available at: http://www.energosovet.ru/bul stat.php?num=5 (accessed 15.08.2019r) (In Russian)
25 Popel, O. S.Vozobnovlyaemye istochniki energii v regionakh Rossiiskoi Federatsii: problemy i perspektivy [Renewable energy sources in the regions of the Russian Federation: problems and prospects]. Electronic Journal Energosovet. 2011. No. 5 (18) Available at: http://www.energosovet.ru/bul stat.php?num=1 8 (accessed 15.08.2019r) (In Russian)
26 Kulikova L. V., Evmenchik A. S., Delyagin V. N. Optimization Algorithms to Solve Problems of Comprehensive Electrification Based on Renewable Energy Sources. Russian Electrical Engineering. 2018. Vol. 89. Issue. 12: 689-694. (In English) DOI: https://doi.org/10.3103/S1068371218120076
27 Solnechnye resursy [Solar resources]. GIS renewable energy sources of Russia. Available at: http://gisre.ru/maps/sun-radiation (accessed 15.08.2019r). (In Russian)
28 Sudachenko V.N. Erk A.F. Timofeev E.V.Metody energosberezheniya i povysheniya energoeffektivnosti predpriyatii zhivotnovodcheskogo napravleniya v usloviyakh Severo-Zapada RF [Methods of energy saving and energy efficiency improvement for livestock farms in the NorthWest of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva . 2017. No. 91: 5-14. (In Russian)
29 Sudachenko V.N., Erk A.F., Timofeev E.V., Obosnovanie kriteriya ekonomicheskoi effektivnosti sovmestnogo ispol'zovaniya traditsionnykh i vozobnovlyaemykh energoistochnikov [Justification criterion of economic efficiency of joint use of traditional and renewable energy sources]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. No. 92: 35-43. (In Russian)
30 Sudachenko V.N., Erk A.F., Timofeev E.V., Vybor varianta energosnabzheniya ob"ektov sel'khozproizvodstva po ekonomicheskim kriteriyam [Selection of power supply options for agricultural production facilities by economic criteria]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. No. 92: 43-48. (In Russian)
31 Vtoryi V.F. Metod vybora nailuchshei dostupnoi tekhnologii proizvodstva moloka dlya konkretnykh uslovii khozyaistvovaniya [Method of selection of best available technique for milk production under certain conditions of economic management]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016. No. 90:151-156 (In Russian)
32 Vtoryi V.F, Popov V.D. Opyt i perspektivy ispol'zovaniya resursosberegayushchikh, innovatsionnykh tekhnologii pri rekonstruktsii ferm krupnogo rogatogo skota [Experience and prospects of using resource-saving, innovative technologies in the reconstruction of cattle farms]. Collection of papers of GNU VNIIMZh. Podol'sk: VNIIMZh. 2008. Vol.18. Part 1: 30-38(In Russian)
33 Vtoryi V.F., Gordeev V.V., Khazanov V.E., Moroz A.K. Osnovnye napravleniya tekhniko-tekhnologicheskogo obespecheniya molochnogo skotovodstva Leningradskoi oblasti [The major line of technological and engineering support of dairy cattle breeding in the Leningrad Region]. Molochnoe i myasnoe skotovodstvo. 2016. No.1:16-17. (In Russian)
34 Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Lantsova E.O. Graficheskaya informatsionnaya model' sostoyaniya mikroklimata v korovnike [Graphical information model of the barn indoor climate]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii
rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016. No. 89:183-189. (In Russian)
35 Vtoryi V.F., Vtoryi S.V. Perspektivy ekologicheskogo monitoringa sel'skokhozyaistvennykh ob"ektov s ispol'zovaniem bespilotnykh letatel'nykh apparatov [Prospects for environmental monitoring of agricultural facilities using unmanned aerial vehicles]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. No.92: 158-165. (In Russian)
36 Timofeev E.V., Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A. Optimizatsiya skhem energosnabzheniya sovremennykh sel'skokhozyaistvennykh predpriyatii [Optimisation of power supply schemes of modern agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 1 (94): 63-71. (In Russian)
УДК 631.544.4: 581.1 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10182
ВЛИЯНИЕ УДЛИНЕННОГО ФОТОПЕРИОДА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯ РАСТЕНИЯМИ ТОМАТА (LYCOPERSICUM ESCULENTUM MILL.) В РАССАДНЫЙ ПЕРИОД
С.А. Ракутько, д-р техн. наук; А.П. Мишанов;
Е.Н. Ракутько; А.Е. Маркова, канд. с.-х. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Исследовано влияние удлиненного фотопериода на эффективность использования потока излучения растениями томата (Lycopersicum Esculentum Mill.) в рассадном периоде. Рассмотрены вопросы динамики роста и развития растений и зависимости их биометрических параметров от облученности при двух различных спектрах излучения (только люминесцентных ламп и с добавкой 10% синего излучения). Проводили две последовательных серии экспериментов, с фотопериодом 16 и 22 часа. Фотонную облученность на уровне верхушек растений поддерживали на уровне 100, 170 и
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
_растениеводства и животноводства_
240 мкмольс_1м~2. Выявлено, что использование удлиненного фотопериода в совокупности с высокими уровнями облученности приводит к развитию хлороза листьев растений. При варьировании составляющими дозы зафиксировано отклонение от закона взаимозаместимости. Анализ показал, что деградация хлорофилла является реакцией на длительный фотопериод, а не на дозу. При удлинении фотопериода до 22 ч наблюдалось существенное снижение площади листовой поверхности у растений. Наличие синего излучения дополнительно уменьшало площадь листьев. Схожая закономерность наблюдалась для сырой массы листьев. Величина удельной площади листьев падала при увеличении облученности для обоих типов спектра и величины фотопериода. Наименьшие значения энергоемкости наблюдались при добавке синего излучения 10%, среднем уровне облученности и фотопериоде 16 ч. Отклонение от среднего уровня облученности, снижение доли синего излучения в спектре и удлинение фотопериода вело к увеличению величины энергоемкости.
Ключевые слова: фотопериод, фотосинтетические пигменты, хлорофилл, хлороз
Для цитирования: Ракутько С.А., Ракутько Е.Н., Мишанов А.П., Маркова А.Е. Влияние удлиненного фотопериода на эффективность использования потока излучения растениями томата (LYCOPERSICUM ESCULENTUMMILL.) в рассадный период // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 3(100). С. 20-33
EFFECT OF EXTENDED PHOTOPERIOD ON EFFICIENCY OF LIGHT USE BY TOMATO PLANTS (LYCOPERSICUMESCULENTUM MILL) DURING THE PROPAGATING STAGE
S.A. Rakutko, DSc (Engineering); A.P. Mishanov;
E.N. Rakutko; A.E. Markova, Cand. Sci. (Agriculture)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
The effect of an extended photoperiod on the efficiency of the radiation flux used by the tomato plants (Lycopersicum Esculentum Mill.) in the propagating stage was studied. The problems of plant growth and development dynamics and the relationship between the plant biometric parameters and the irradiation with two different light spectra (fluorescent lamps only and fluorescent lamps with additional 10% blue radiation) were considered. Two consecutive series of experiments were conducted, with the photoperiod being of 16 and 22 hours. Photon irradiation at the top of the plants was maintained at 100, 170 and 240 ^mol . s-1.m-2. It was found that the use of an extended photoperiod in combination with the high levels of irradiation resulted in the development of plant leaf chlorosis. When varying the components of irradiation dose, the deviation from the photographic reciprocity law was recorded. Analysis showed that chlorophyll degradation was a reaction to the extended photoperiod rather than to the irradiation dose. When the photoperiod was extended to 22 h, a significant decrease in the leaf surface area was observed in the plants. The presence of blue radiation further reduced the leaf area. A similar pattern was observed for the wet mass of leaves. The specific leaf area decreased with the increasing irradiation for both types of spectrum and for the photoperiod values. The smallest values of energy intensity were observed under additional 10% blue radiation, the average irradiation level and the photoperiod of 16 h. Deviation from the average irradiation level, the lower share of blue radiation in the spectrum, and the longer photoperiod resulted in the increase in the energy intensity.
