Энергосбережение АПК: от банального выключателя до биогазовых установок

Объективность современных экономических условий, как в нашей республике, так и за ее пределами,  на первое место ставит рентабельность промышленного и сельскохозяйственного производства.

Агропромышленный комплекс (АПК) в Беларуси – производство с высоким потреблением энергии. Использование на большинстве объектах сельского хозяйства устаревшего оборудования обостряет проблему экономической эффективности производства.

Как в таких условиях можно повысить рентабельность АПК? Каковы резервы эффективности производства?

Повышение рентабельности производства свинины и говядины в стране достигается по нескольким направлениям. Во-первых, развивается селекционная работа, что способствует увеличению поголовья, а также росту среднесуточного привеса стада. Во-вторых, на предприятиях увеличивается доля энергосберегающих технологий. Тем не менее, затраты энергии на производство продукции пока остаются весьма весомыми. Например, для получения 1000 яиц затрачивается: корма – от 4,9 до 6,6 ц. к.ед., воды – 0,3-2,6 м3, электроэнергии – 8,4 – 14 кВт/ч.

Процесс выращивания цыплят-бройлеров сопровождается затратами таких видов энергии как тепло и электричество. Продолжительность оптимального светового дня при выращивании цыплят-бройлеров кросса «Росс» составляет от 23 часов, кросса «Кобб» - от 12 до 23 часов в различные периоды развития бройлера.

Особые требования предъявляются к температурному режиму. Его нарушение повышает себестоимость продукции на 15-20% (снижение прироста, низкая сохранность птицы). Сложные температурные условия Беларуси также сказываются на объеме затрат. В результате все это негативно сказывается на рентабельности сельхозпроизводства. 

На большинстве предприятий АПК энергосбережение осуществляется по упрощенной схеме – за счет уменьшения энергопотребления технологического оборудования. Производится замена устаревшего оборудования на более эффективное, с большим коэффициентом полезного действия. Однако снижение энергопотребления не может идти бесконечно. Наступает уровень потребления энергии, ниже которого нельзя опуститься т.к. это приведет к снижению качественных и количественных показателей производства.

Колебания напряжения в электрических сетях (обрывы на линиях электропередачи, скачки напряжения при грозовых разрядах) также отражаются на эффективной работе предприятий. Поэтому альтернативным решением проблемы энергосбережения является создание на базе предприятия АПК энергетически независимой структуры.

Рассмотрим схему затрат предприятия по выработке сельскохозяйственной продукции на вышеупомянутом примере.

На большинстве предприятий потребление воды осуществляется из артезианских источников. Следовательно, по данному показателю предприятие является независимым. Остаются две статьи, которые взаимосвязаны. Производство тепла за счет электричества (ТЭНы, электронагреватели), либо посредством сжигания разнообразных видов углеродного топлива в котельных хозяйства (мазут, дрова, газ и т.д.). Сбережение энергии по этим статьях на территории Беларуси наиболее актуально, поэтому своевременно и к месту внедрение и использование установок по выпуску биогаза. Это наглядно просматривается на всех этапах сельскохозяйственного производства.

Выращивание всех видов сельскохпродукции сопровождается большим выделением отходов. В зависимости от вида выпускаемой продукции величина ежесуточных отходов может достигать до 26 кг. В большинстве своем эта масса вывозится на поля сельского хозяйства в качестве удобрений либо просто складируются в специально отведенных местах.  Место хранения, как правило,  является источником неприятного запаха, потенциального загрязнения почвенных и подземных вод. Поэтому включение в структуру АПК установки по производству биогаза является оптимальным решением как экономических, так и экологических проблем.

Практически это выглядит следующим образом. В связи со спецификой производственное предприятие зачастую размещено на некотором удалении от жилых построек. Рядом находится опренделенное количество свободных земель, которые не используются в рациональной деятельности.  Установка по производству биогаза размещается на небольшом удалении от точки выхода отходов предприятия. Оптимальным видом, с точки зрения автора, является прямоугольный тип. Преимуществом данного вида является то, что его размеры позволяют поместить установку на минимальном расстоянии от здания и даже совместить точку выгрузки отходов из предприятия и точку загрузки, что позволяет исключить перевозку отходов. Заглубление емкостей в землю снижает температурные колебания на внешней поверхности установки и уменьшает потери энергии во внешнюю среду.

Полученные отходы загружаются в установку, где проходит процесс выделения биогаза. Его количество может значительно колебаться от исходного сырья.

Таблица 1.. Выход метана (биогаза) при метановом сбраживании сельскохозяйственных отходов.

Полученный газ используется для выработки электроэнергии и тепла. Годовая потребность в биогазе для обогрева жилого дома – 47 м2 на 1 м2 жилой площади, суточное потребление при подогреве воды для 100 голов крупного рогатого скота – 5-6 м2. Потребление биогаза при сушке сена (1 т) влажностью 40 % равно 100 м2, 1 т зерна - 15 м2,  для получения 1 кВт.ч электроэнергии – до 1 м2.

Замкнутая система отопления внутренних помещений предприятия прямым током теплоносителя (горячей воды) и возвратный ток через емкость позволит совместить процесс отопления помещений и прогрева смеси.

Процесс метанового брожения требует поддержание температуры смеси от 38 до 42 оС, что позволяет использовать возвратный ток воды от системы отопления.

Использование установок по получению биогаза в других странах показали, что на полное обеспечение внутренних потребностей предприятия по теплу и электроэнергии затрачивается лишь 34 % полученной энергии.

Примечательно, что в результате получения биогаза остаются твердые отходы, которые являются ценным удобрением.

Процесс получения биогаза сопровождается увеличением содержания азота NH4-N в 10-15 %. Полученные удобрения имеют ряд преимуществ перед минеральными и простым вывозом отходов на поля. Например, в 1 тонне свежего навоза КРС содержится до 10 тыс. семян сорняков, которые сохраняют способность к прорастанию. После биогазовой установки  99% семян теряют потенциал всхожести.

Известно, что в навозе также могут содержаться опасные для животных и человека болезни. Удобрения, благодаря специальной технологии переработки в установке, полностью лишены патогенной микрофлоры.

Высокий уровень гумификации органического вещества служит мощным толчком для активации грунтовых микроорганизмов. Азотфиксирующие и другие микробиологические процессы происходят намного быстрее. За сезон из почвы вымывается около 80% минеральных удобрений, потому приходится их ежегодно добавлять в огромных количествах. За это же время из почвы вымывается всего до 15% удобрений. Внесенные удобрения будут работать на 3-5 лет дольше, чем обычные.

Приведенные примеры наглядно показывают преимущества использования биогаза, что позитивно отражается на рентабельности сельскохозяйственного производства.

Карпович А.М.

Белорусский государственный аграрный технический университет.

г. Минск