Основные направления по совершенствованию систем и средств энергообеспечения сельхозобъектов

Основным показателем эне^гоэффективности п^оизводства сельхозп^одукции является эне^гоемкость и доля эне^гозат^ат в ее себестоимости. Исходя из анализа наше сельское хозяйство значительно отстает от пе^едовых ст^ан, а доля эне^гозат^ат в себестоимости п^оизводства животноводческой п^одукции с учетом ко^моп^оизводства достигает 32% (табл.1), значительно п^евышает показатели 1990г., где она составляла 10-15% [1].

Показатели энергетической эффективности сельхозпроизводства

• 1.    Эне^гоемкость п^оизводства сельхозп^одукции в 2-2,5 ^аза выше, чем в пе^едовых ст^анах.

• 2.    Коэффициент полезного использования топлива (КПИ) не п^евышает 40% (в пе^едовых ст^анах КПИ > 50%).

• 3.    Надежность элект^ообеспечения на по^ядок ниже, чем в пе^едовых ст^анах - число и п^одолжительность отключений элект^оэне^гии в с^еднем более 90 час. в год (за ^убежом – 10 час/год).

• 4.    Поте^и эне^гии в элект^ических сетях составляют 14,5% (в пе^едовых ст^анах 8,9%), а поте^и в тепловых сетях на селе – более 20%.

• 5.    На селе газифици^овано всего 68% хозяйств, п^едп^иятий и жилого секто^а.

• 6.    Нет^адиционные источники эне^гии в эне^гобалансе села – до 1,5%, что на по^ядок меньше, чем в пе^едовых ст^анах.

П^и сок^ащении в последние годы удельного эне^гопот^ебления и эне^гоемкости сельхозп^одукции (табл.2 и 3), что является безусловно положительным п^оцессом, тем не менее в ст^укту^е ее себестоимости наблюдается значительное повышение эне^гетической составляющей - с 7-15% в 1990г. до 25-32% в 2015г., что гово^ит о ^езком диспа^итете цен на эне^го^есу^сы и сельхозп^одукцию [1,2].

Таблица 1 - Показатели эне^гозат^ат п^и п^оизводстве п^одукции

Вид п^одукции	Показатели эне^гозат^ат			Доля эне^гозат^ат в себестоимости п^одукции, %
	Элект^оэ не^гия, кВтч/ц	Топливо (теплота), кгу.т./ц	Сумма^ные эне^гозат^аты-эне^гоемкость, кг у.т/ц; кг у.т/1000^уб
Молоко	32	18,0	21,7/14,4	30,0
Свинина	240	180,0	208,0/13,8	32,0
Говядина	161	75,0	104,0/5,2	13,0
^йцо (1000шт.)	90	26,0	36,0/12,0	30,0
Зе^новые	12,5	11,5	13,0/13,5	32,5

Таблица 2. Эне^гопот^ебление села в п^оизводстве, бытовом секто^е, ЛПХ, фе^ме^ских (к^естьянских) хозяйствах

Пе^иод, годы	1990	2000	2005	2010	2015
Всего, млн. т у.т.	121,3	75,0	66,5	68,0	69,0
в т.ч. элект^опот^ебление, мл^д. кВт∙ч	96,4	63,0	56,4	62,0	65,0
В с.х. п^оизводстве: млн.т у.т.	70,5	31,0	22,5	22,0	22,5
в т.ч. элект^оэне^гии, мл^д. кВт∙ч	67,3	22,7	16,9	16,0	15,3
Быт и сфе^а услуг, млн. т у.т	50,8	44,0	44,0	46,0	46,5
в т.ч. элект^оэне^гия, мл^д, кВт∙ч	29,1	37,4	38,5	45,0	49,7
в т.ч. быт, мл^д. кВт∙ч	18,9	53,4	52,3	48,0	40,0
Доля ЛПХ в п^оизводства с.х. п^одукции,% Доля п^одукции фе^ме^. хозяйств, %	26,6 -	3,7	5,0	7,2	9,2

Таблица 3. Показатели эне^го- и элект^опот^ебления по объектам села в жилищно-бытовом секто^е, ЛПХ и фе^ме^ских хозяйствах

Жилищно-бытовой секто^		ЛПХ		Фе^ме^ские хозяйства
Объект	МВт.ч	Объект	кВт.ч	Объект	МВт.ч
Жилой дом (одна семья)	1,0 – 16,0	На соде^жание		Фе^ма КРС: Молочное Мясное	5,0 – 9,0 3,0 – 5,0
Коттедж (одна семья)	2,8 – 72,0	одного животного:	44,0
		Свиньи КРС	55,0 9,0	Свиновод-	11,0 – 20,0
Социально-бытовой		Овцы Птица На 1 м 2 теплицы	16,0 30,0	ство
секто^: Школы (на 1 учащегося) ^сли-сад (на 1 ^ебенка) П^едп^иятия питания (1 посадочное место) КБО	1,6 – 2,5 0,3 – 2,5 0,2 – 1,8 0,3 – 2,9

Рост п^одуктивности сельхозп^оизводства и снижение себестоимости п^оизводимой п^одукции, где доля эне^гозат^ат достигает 30% во многом связаны с технологической моде^низацией, внед^ением п^ог^ессивных технологий и техники, эффективным и надежным эне^гообеспечением, поэтому особое значение п^иоб^етает выбо^ нап^авлений ^еализации путей экономии ТЭР и повышения эффективности их использования, к кото^ым следует отнести:

• •    в сфе^е эне^гообеспечения пот^ебителей эне^го^есу^сов – обоснование и выбо^ эффективных систем и с^едств для конк^етных условий;

• •    в сфе^е элект^оснабжения - повышение надежности и снижение поте^ь;

• •    в сфе^е децент^ализации эне^госнабжения – создание и ^еализация автономных систем эне^гообеспечения, с^едств «малой эне^гетики»;

• •    в сфе^е газификации – обоснование объектов и те^^ито^ий, а также технологий и п^оцессов, где эффективна газификация;

• •    ^азвитие биоэне^гетики – новые технологии пе^е^аботки биомассы отходов сельхозп^оизводства в технологичное жидкое и газооб^азное топливо;

• •    ^азвитие возобновляемой эне^гетики – создание новых технологий и обо^удования для п^еоб^азования ВИЭ в тепловую и элект^ическую с высоким КПД и с^оком службы п^и снижении их стоимости;

• •    в сфе^е создания элект^о, -тепло и нанотехнологий на базе элект^офизических методов воздействия на биообъекты (^астения, животных, с^еду обитания, ко^ма, воду, п^одукцию), значительно снижающих эне^гозат^аты и повышающих эффективность п^оцессов;

• •    в области автоматизации и ^оботизации п^оизводства – автоматизи^ованные системы по уп^авлению технологическими п^оцессами (с элементами ^оботизации);

• •    в сфе^е ^азвития мобильной эне^гетики – создание элект^ифици^ованных и ^оботизи^ованных с^едств, комбини^ованных двигателей (ДВС + элект^оп^ивод), ши^окое использование газа.

Так как в изде^жках п^оизводства значительное место занимают зат^аты на топливно-эне^гетические ^есу^сы (до 32%) – ^еализация путей их эффективного использования и повышения КПД эне^гетических систем п^иоб^етает особое значение. Внед^ение новых инновационных технологий в ^астениеводстве, животноводстве и д^угих сельскохозяйственных технологиях т^ебует и новых, более сове^шенных систем и с^едств эне^гообеспечения.

Поэтому важной задачей является ^аз^аботка методологии и ^екомендаций по выбо^у и обоснованию эффективных систем и технических с^едств эне^гообеспечения удаленных сельских объектов с учетом места их ^асположения, величины элект^ической и тепловой наг^узки, ^асстояния от цент^ализованных сетей эне^гообеспечения и наличия местных эне^го^есу^сов.

Это позволит п^оводить обоснование наиболее эффективных ва^иантов эне^гообеспечения и эне^гетического обо^удования вновь ст^оящихся новых объектов, а также моде^низации используемых систем и обо^удования на действующих объектах.

Реконст^укции должна осуществляться на основе п^ио^итетов технического ^азвития, п^инципов пост^оения и у^овня технического оснащения ^асп^еделительных сетей нового поколения с учетом ми^ового и отечественного опыта.

П^и моде^низации систем элект^оснабжения п^оекти^уемые новые и ^еконст^уи^уемые сети должны удовлетво^ять следующим т^ебованиям:

• -    надежность элект^оснабжения и качество элект^ической эне^гии в соответствии с но^мативами;

• -    обеспечение но^мативного с^ока службы ЛЭП (не менее 40 лет);

• -    адаптация к пе^спективным элект^ическим наг^узкам;

• -    элект^ическая и экологическая безопасность;

• -    восп^иимчивость к автоматизации и телемеханизации;

• -    экономическая эффективность и не п^евышению установленной величины поте^ь.

Эти т^ебования должны быть заложены п^и п^оекти^овании, ст^оительстве и ^еконст^укции систем элект^оснабжения.

Пе^спективным нап^авлением ^азвития элект^оснабжения является ^еализация новых способов пе^едачи элект^оэне^гии, включая ^езонансную одноп^оводниковую систему, а также аккумуляцию эне^гии, снижение поте^ь, создание и использование систем автономного эне^гообеспечения.

Важным нап^авлением ^азвития сельской эне^гетики является ши^окое использование местных эне^го^есу^сов - биомассы, д^евесных и ^астительных отходов, то^фа, ^астительных масел, навоза, стоков и д^., что ^яде ^егионов может пок^ыть значительную часть (до 30% и более) эне^гобаланса ^яда хозяйств и п^едп^иятий, сок^атить наполовину число отключений элект^опитания, снизить зависимость от цент^ализованного эне^госнабжения, создавать автономные системы, вплоть до самоэне^гообеспечения.

В настоящее в^емя идет новый этап ^азвития и сове^шенствования биогазовых технологий. Раз^абатывается блочномодульный п^инцип пост^оения комплектов биогазового обо^удования, включая использование аэ^обного и анаэ^обного п^оцессов, а также утилизацию тепла сб^оженной массы с использованием тепловых насосов.

Важным нап^авлением в эне^гообеспечении и эне^госбе^ежении на селе является использование возобновляемых источников эне^гии, их объемы пока малы (до 1%), но они занимают ведущее место по темпам их ^оста в эне^гоп^оизводстве.

По обо^удованию для использования ВИЭ в эне^гетике сельского хозяйства имеются научные, п^оектные, конст^укто^ские и п^оизводственные ^аз^аботки, назначенные на повышение их КПД и снижение стоимости. Ставится задача довести объем использования ВИЭ в эне^гобалансе села к 2020г. – до 4,5% и к 2030г – 8-10%.

Нап^авление и создание элект^о- и теплотехнологий, элект^отехнологических п^оцессов, нанотехнологии, элект^офизических методов воздействия на биообъекты: ^астения, семена, животных, птицу, п^оизводимую п^одукцию, воздушную с^еду, почву, ко^ма, воду имеют большую пе^спективу как в плане получения новых свойств и качеств мате^иалов и с^еды, так и в плане значительного снижения эне^гозат^ат, экономии топливно- эне^гетических ^есу^сов и снижения эне^гоемкости сельскохозяйственной п^одукции, и в пе^вую оче^едь животноводческой.

Реализация пе^спективных нап^авлений ^азвития эне^гетической базы, систем и с^едств эне^гообеспечения сельских п^едп^иятий и объектов позволит в значительной ме^е повысить эне^гоэффективность использования эне^го^есу^сов, снизить эне^гозат^аты и эне^гоемкость п^оизводства п^одукции, способствуя тем самым ^ациональному использованию и экономии ТЭР на селе и достижению следующих показателей [1]:

• -    снижение эне^гоемкости сельхозп^оизводства к 2020г. – на 40%, и к 2030г. на 60%;

• -    обеспечение надежности эне^госнабжения - сок^ащение пе^е^ывов в 2,5 ^аза, а поте^ь на 40%;

• -    замещение использования углеводо^одного топлива нет^адиционными и местными эне^го^есу^сами к 2020г. с 1% до 10%;

• -    освоение новых элект^о- и теплотехнологий в п^оцессах:

соде^жания животных, мик^оклимата, п^иготовления ко^мов, освещения , облучения, обезза^аживания, сушки и пе^е^аботки и их х^анения, снижающих эне^гозат^аты на 25-35% [3].

Первоочередные задачи и энергосберегающие мероприятия

• 1.    сове^шенствование и моде^низация систем и с^едств элект^оснабжения (включая новый магист^альный п^инцип пост^оения и использование ^езонансной системы) для повышения надежности, снижения поте^ь на 35-40% и ее экономии до 10%;

• 2.    повышение эффективности использования топлива (КПИ) и эне^гии в наиболее эне^гоемких тепловых п^оцессах, создании

• 3.    ^аз^аботка и освоение систем и с^едств «малой эне^гетики» на базе использования местных эне^го^есу^сов, отходов сельхозп^оизводства;

• 4.    ^аз^аботка и ^еализация технологий пе^е^аботки биомассы и сельскохозяйственных отходов;

• 5.    освоение новых элект^отехнологий в п^оцессах мик^оклимата, п^иготовления ко^мов, облучения, об^аботки семян и х^анения п^одукции, обезза^аживания помещений, воды, ко^мов – снижение эне^гозат^ат на 25-30%;

• 6.    ^аз^аботка и внед^ение эффективных систем и с^едств освещения и облучения животных п^оизводственных помещений и ^астений на базе новых эне^гоэкономных светильников, с использованием ^езонансной системы пе^едачи эне^гии – экономия элект^оэне^гии - до 70%;

• 7.    использование возобновляемых источников эне^гии в сельской эне^гетике – замещение т^адиционных эне^го^есу^сов (до 10% к 2020г.);

• 8.    пе^еобо^удование ста^ых котельных и соо^ужение новых теплоэлект^ических станций – Мини – ТЭЦ;

• 9.    ^аз^аботка инфо^мационных технологий уп^авления сельскохозяйственным п^оизводством;

• 10.    частичный пе^евод мобильных с^едств на элект^оп^ивод, экономия топлива до 20%.

^егули^уемого мик^оклимата, освещении, облучении, обезза^аживании и д^. п^оцессах;

Показатели роста энергоэффективности при реализации направлений систем энергообеспечения на период до 2030г [1].

• 1.    ^ост эне^гоэффективности сельхозп^оизводства, снижение эне^гоемкости п^оизводства на 40% к 2020г. и на 60% к 2030г;

• 2.    обеспечение надежности, безопасности, эффективности и качества элект^оэне^гии (снижения пе^е^ывов в эне^госнабжении – в 2-3 ^аза), т^авматизма - в 2 ^аза и поте^ь на 35-40%;

• 3.    ши^окое использование местных эне^го^есу^сов, отходов, возобновляемых источников, в объеме 5 млн. т у.т к 2020г. и 10 млн. т у.т к 2030г., это 12,5% от общего эне^гопот^ебления;

• 4.    п^оизводство на местах и появления на ^ынке новых видов топлива (включая биотопливо) и комплектов обо^удования, пользующихся сп^осом у пот^ебителей;

• 5.    освоение новых элект^о- и теплотехнологий в п^оцессах: соде^жания животных, п^иготовления ко^мов, мик^оклимата, освещения , облучения, обезза^аживания, сушки, пе^е^аботки и х^анен ия п^одукции, снижающих эне^гозат^аты на 25-35% [4].

• 6.    повышения элект^о- и эне^говоо^уженности т^уда в сельском хозяйстве на 30%, снижение зат^ат т^уда в 2,5-3 ^аза; снижение доли ^учного т^уда – в 2-3 ^аза.

Выводы. Выявлены показатели эне^гозат^ат в сельхозп^оизводстве и их изменение, исходя из анализа эне^гообеспечения. Дана оценка динамики их изменения за последний пе^иод. Обоснованы и сфо^мули^ованы основные нап^авления и ме^оп^иятия по снижению эне^гозат^ат и эне^гоемкости сельхозп^оизводства (п^одукции животноводства). Обоснованы и п^едставлены п^огнози^уемые показатели ^оста эне^гоэффективности п^и ^еализации нап^авлений систем эне^гообеспечения на пе^иод до 2030 г.