Энергосбережение в сельском хозяйстве

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

РЕФЕРАТ

по теме: Энергосбережение в сельском хозяйстве

Москва 2010

1. Энергосбережение в сельском хозяйстве

Энергосбережение с каждым годом становится все более актуальной проблемой. Ограниченность энергетических ресурсов, высокая стоимость энергии, негативное влияние на окружающую среду, связанные с её производством, все эти факторы невольно наводят на мысль, что разумней снижать потребление энергии, нежели постоянно увеличивать её производство, а значит, и количество проблем. Во всем мире уже давно не только постоянно ведется поиск путей уменьшения энергопотребления за счет его рационального использования, но и достаточно эффективно применяется. Наглядным примером является опыт Швеции, Германии, Франции, Канады. В нашей стране этому вопросу уделялось недостаточное внимание и носило слабый характер. Тем не менее, несколько лет назад и у нас началось формирование такого понятия, как энергосберегающая политика.

Сохранение энергии — наиболее обещающий путь к решению в ближайшей перспективе проблем нехватки ископаемого топлива для производства и переработки сельскохозяйственной продукции. Здесь хотелось бы отметить, что, с одной стороны, сельское хозяйство не является крупным потребителем ископаемого топлива. С другой стороны для увеличения производства продукции сельское хозяйство должно развиваться, интенсивно используя индустриальные технологии, а этот процесс неразрывно связан с возрастанием потребления энергии. На сегодняшний день прирост продукции на 1% влечет за собой увеличение расхода энерго-ресурсов на 2 — 3%. Затрагивая мировые тенденции энергосбережения, хотелось бы отметить, что сельское хозяйство России значительно отстает в этой области от зарубежных стран. Это объясняется, главным образом тем, что разразившийся в 70-е годы энергетический кризис заставил страны Западной Европы, США, Канады, Японии разработать и внедрить систему технических, технологических, организационных и экономических мероприятий, позволивших обеспечить рост производства продукции сельского хозяйства при уменьшении энергозатрат. Например, удельный вес энергозатрат в объединенной Германии в стоимости продукции составляет порядка 7%, в России же — свыше 20. Причем отмечаются тенденции роста не только общих энергозатрат, но и удельных (на 1 га, на 1 работника, на 1 рубль валовой продукции). В структуре потребления наибольший удельный вес приходится на дизельное топливо — порядка 30%; бензин — 11−16%; природный газ -20%; электроэнергия и уголь — 10−11%. Как видно основное потребление энергии осуществляется за счет использования первичных не возобновляемых источников энергии. Поэтому в современных условиях вопрос экономии топливно-энергетических ресурсов приобретает особую остроту.

К тому же растущий дефицит сельхозмашин и низкий уровень их готовности в сочетании с удорожанием топлива и смазочных материалов привел к тому, что площади посевов и поголовье скота неизменно сокращается. Надежды на то, что это может быть компенсировано ростом урожайности и продуктивности, не подтверждаются. Более того, снижение потребления минеральных и органических удобрений привело к падению плодородия почв. По сути дела, в последние годы сельскохозяйственное производство осуществлялось в «долг», за счет эксплуатации природного потенциала земли, без его восстановления сельское хозяйство становится все более уязвимым к перепадам погодных условий, все более неустойчивым и труднопрогнозируемым. Следовательно, без организации товарного производства на базе энергоресурсосбережения не может быть нормального отечественного рынка продовольствия, сориентированного на массового потребителя.

К вышесказанному хотелось бы добавить, что проблема энергосбережения является комплексной и включает целый ряд задач. Поэтому попытки решать отдельные вопросы обособленно чаще всего не приводят к хорошему результату. Только рассмотрение их оптимальных сочетаний позволит достигнуть необходимого эффекта.

В свете всего вышеуказанного выделяются два пути энергосбережения: использование первичных и вторичных энергоресурсов. Причем при использовании первичных источников энергии, образовавшихся в результате геологического развития Земли, главный упор необходимо сделать на использование первичных возобновляемых источников энергии (использование энергии Солнца, ветра, приливов-отливов, геотермальной энергии и т. д.) иначе альтернативных источников энергии. В данном случае предполагается альтернатива использованию первичных невозобновляемых источников энергии (уголь, нефть, газ, слюда, сланцы и т. д.).

2. Геотеплицы

Теплицы — биолого-теплотехнические устройства, и они могут быть весьма существенно усовершенствованы, если их превратить в солнечные теплицы. Солнечная энергия в обычной теплице используется главным образом для процесса фотосинтеза, при котором растения поглощают и аккумулируют до 10% энергии падающего солнечного излучения. При этом из диоксида углерода и воды под действием солнечного света образуются углеводы и молекулярный кислород. Из молекул углеводов образуются органические вещества, необходимые для жизни и роста растений.

В обычных теплицах из-за большой площади светопрозрачных поверхностей возникают значительные теплопотери, для компенсации которых требуется определенный расход топлива в системе отопления. Теплицы могут обогреваться горячей водой, водяным паром, нагретым воздухом, инфракрасным излучением или продуктами сгорания топлива. При создании солнечной теплицы, прежде всего, нужно позаботиться о существенном снижении теплопотерь за счет применения теплоизоляции. Кроме того, необходимо обеспечить улавливание максимально возможного количества солнечной энергии и аккумулирование избыточной теплоты.

Рис. 1 — Принцип работы гелиотеплицы Сама солнечная теплица служит пассивной солнечной отопительной системой. Для повышения ее эффективности необходимо использовать аккумулятор теплоты. На рис. 1 показана схема солнечной теплицы с двойным остеклением, теплоизолированной северной стенкой, имеющий отражательное покрытие на внутренней поверхности, и грунтовым аккумулятором теплоты. Обычная пленочная солнечная теплица может иметь подпочвенный аккумулятор теплоты (рис. 2). Теплица имеет площадь 500 м², а аккумулятор расположен под теплицей на глубине 0,5 м, выполнен в виде ямы шириной 5,4, длиной 80 и глубиной 1,2 м, которая заполнена кусками гранита размером 150…200 мм. Аккумулятор имеет кирпичные каналы, сообщающиеся с теплицей трубами диаметром 350 мм. В одном канале установлен вентилятор мощностью 0,1 кВт.

Рис. 2 — Пленочная солнечная теплица с грунтовым аккумулятором теплоты: 1 — теплица; 2 — аккумулятор; 3, 4 — каналы; 5, 6 — трубы; 7 — вентилятор Теплый воздух из солнечной теплицы проходит по первому каналу, отдает часть теплоты аккумулятору и затем возвращается через второй канал к вентилятору. Днем аккумулятор заряжается теплотой, а ночью разряжается. Годовая экономия топлива составляет 400…500 т условного топлива на 1 га обрабатываемой площади.

Расход энергии в солнечных теплицах уменьшается при применении двойного остекления, подвижной защитной тепловой изоляции и усовершенствовании солнечных установок. Аккумулирование теплоты наиболее целесообразно осуществлять в грунте под солнечной теплицей. Для этого днем нагретая в солнечном коллекторе вода пропускается по системе пластмассовых труб, уложенных в грунт на небольшой глубине, и при этом происходит зарядка аккумулятора теплоты. Для использования аккумулированной теплоты в ночное время в трубы подается холодная вода; нагреваясь, она направляется на обогрев гелиотеплицы либо непосредственно, либо после дополнительного подогрева.

Различают два типа солнечных теплиц:

пристроенные к южной стене дома;

отдельно стоящие гелиотеплицы.

Рис. 3 — Форма пристроенных к зданию солнечных теплиц: а — с наклонными светопрозрачными стенками; б — с цилиндрическими светопрозрачными стенками; в — с наклонной крышей и вертикальной передней прозрачной стенкой; г — с наклонной передней прозрачной стенкой; д — с теплоизолированной передней стенкой: 1 — светопрозрачная изоляция; 2 — прозрачная крыша; 3 — теплоизолированная стенка На рис. 3 показаны различные геометрические формы пристроенных солнечных теплиц. Они различаются по степени использования солнечного излучения, по возможности наиболее рационального использования внутреннего пространства и, соответственно, по конструкции. Угол наклона южной остекленной поверхности к горизонту зависит от широты местности и для средней полосы России может приниматься равным 50…60°, при этом угол наклона крыши 20…35°. Оптимальное отношение площади поверхности грунта к площади светопрозрачной поверхности составляет 1:1,5. При этом обеспечивается оптимальный энергетический баланс, т. е. разность между улавливаемой солнечной энергией и теплопотерями, и хорошее использование внутреннего пространства. При вертикальном расположении передней стенки не обеспечивается максимальное улавливание солнечной энергии.

Следует иметь в виду, что пристроенная к дому (или встроенная в дом) солнечная теплица является его частью и все сооружение воспринимается как единое целое, поэтому, значение имеет общая архитектура. Одной из наиболее удачных конструкций солнечных домов с гелиотеплицей, является дом Д. Балкомба в Санта Фе (Нью-Мексико, США). Подобную конструкцию имеет весьма интересный дом Чемпионов в Недерланд (Колорадо, США). В обоих случаях для улавливания солнечной энергии использованагелиотеплица в виде двухсветного двустенного атриума.

Рис. 4 — Отдельно стоящая солнечная теплица: 1 — светопрозрачная изоляция; 2 — теплоизолированная передняя стенка; 3 — теплоизолированная северная стенка; 4 — крыша; 5 — теплоизоляция; 6 — теплоизолированный фундамент; 7 — аккумулятор теплоты Конструкция отдельно стоящейгелиотеплицы показана на рис. 4. Южная сторона теплицы имеет прозрачную изоляцию, опирающуюся на стенку. Северная стенка и крыша выполнены из непрозрачных строительных материалов и изнутри покрыты слоем тепловой изоляции. Для уменьшения теплопотерь необходимо теплоизолировать также стенку и наружную поверхность фундамента. У северной стенки в теплице размещается тепловой аккумулятор, например, ряд бочек или канистр с водой. Оптимальные значения углов наклона поверхностей выбираются по максимальному углу высоты Солнца в зимние месяцы для данного района. Солнечная теплица должна иметь оптимальное расположение: ее устанавливают на ровном незатеняемом месте с естественной защитой от ветра, например, с помощью кустарников или забора с северной стороны. Для максимального улавливания солнечной энергии конек крыши необходимо ориентировать вдоль оси восток-запад.

Рис. 5 — Солнечная теплица с галечным аккумулятором теплоты: 1 — светопрозрачная изоляция; 2 — опорная стенка; 3 — северная стена; 4 — теплоизоляция; 5 — галечный аккумулятор; 6 — ящики с рассадой; 7 — защищенный грунт; 8 — теплоизолированный фундамент Вариант гелиотеплицы с галечным аккумулятором теплоты показан на рис. 5. Внутренняя поверхность северной стенки имеет отражательное покрытие, т. е. окрашена белой матовой краской. Это обеспечивает лучшую освещенность теплицы и уменьшает теплопотери. При хорошей теплоизоляции северной стены теплопотребление теплицы снижается в 2 раза. Во избежание неконтролируемого воздухообмена должны быть тщательно уплотнены двери, окна, фрамуги вентиляционных отверстий. Однако кратность воздухообмена не должна быть ниже 0,5…1 ч, т.к. для жизнедеятельности и людей и растений необходим приток свежего воздуха.

Для теплоизоляции непрозрачных поверхностей ограждающих конструкций используются различные материалы: минеральная вата; пенополистирол; прессованная солома; опилки; стружка.

В качестве материала светопрозрачной изоляции используются: стекло; полимерная пленка; листы прозрачной пластмассы.

Для предотвращения запотевания (выпадения конденсата) на светопрозрачной изоляции следует уменьшить коэффициент теплопотерь применением двухслойной светопрозрачной изоляции.

Снижение влажности воздуха и температуры достигается благодаря вентиляции солнечной теплицы, которая обеспечивает также и газообмен. При естественной вентиляции воздухообмен зависит от площади и расположения вентиляционных отверстий с клапанами. Для свободно стоящей гелиотеплицы эти отверстия должны лежать в направлении преобладающих ветров, чтобы с увеличением скорости ветра увеличивался воздухообмен. Площадь отверстий должна составлять приблизительно 1/6 площади теплицы, причем площадь нижних отверстий для входа воздуха должна быть на 1/3 меньше площади выпускных отверстий, а разность их отметок по высоте должна составлять не менее 1,8 м.

Летом в солнечной теплице может возникать непереносимая жара. Для предупреждения перегрева в теплице должна быть достаточная масса теплоаккумулирующего материала, должен быть обеспечен хороший воздухообмен и предусмотрено затенение теплицы, что значительно снижает температуру воздуха и растений и интенсивность лучистого теплообмена.

Объем аккумулятора теплоты (водяного, галечного, грунтового), площадь остекленных поверхностей и толщина теплоизоляции определяются расчетным путем с учетом климатических данных.

В туннельныхгелиотеплицах могут использоваться плоские коллекторы солнечной энергии и грунтовые аккумуляторы теплоты с пластмассовыми трубами, проложенными в грунте для циркуляции нагретого или холодного воздуха. В одном из вариантов может быть предусмотрена система впрыска нагретой воды в теплицу, благодаря чему обеспечивается требуемый температурно-влажностный режим. При сравнении с неотапливаемой теплицей при использовании солнечной отопительной системы температура воздуха на 3…8°С выше.

Эффективность солнечной теплицы значительно возрастает при применении теплового насоса, отбирающего теплоту у грунта, грунтовых вод или наружного воздуха.

3. Вторичные источники энергии

Использование вторичных источников энергии.

Использование вторичных источников энергии — является главным резервом сохранения энергии и главным образом это — применение энергосберегающих технологий, основными из которых являются: — совершенствование конструктивных решений систем вентиляции, средств регулирования микроклимата, эксплуатации теплового оборудования и т. д.; - использование тепловых насосов; - регенерация теплоты на животноводческих фермах; - использование биогаза; - использование естественного холода; - использование отходов (солома, стебли, опилки, ветки деревьев и т. д.) для целей отопления; - использование вторичных энергоресурсов промышленных предприятий;

Конечно же, все мероприятия по энергосбережению должны проводиться на различных уровнях их реализации. И первый уровень включает мероприятия, которые зависят от работников хозяйств, и выражается в поддержании технических параметров машин и оборудования в процессе эксплуатации на уровне их значений в соответствии с ГОСТами на их изготовление. Своевременная замена неисправных деталей системы питания (форсунок, свечей), устранение течей трубопроводов и др. Сюда также относятся и мероприятия по рациональному использованию и обслуживанию машин: повышение загрузки, использования пробега, квалификации, а также обеспечение механизированной доставки, хранения и заправки машин ТСМ.

Развитие второго уровня зависит от работников управленческих структур и отраслей АПК, научно-конструкторских организаций, обслуживающих и снабженческих предприятий. К этому уровню относят в основном мероприятия научно-технического прогресса. Создание новой техники позволит снизить расход или уменьшить потери топлива и электроэнергии, которые возникают из-за несовершенства имеющихся конструкций. Третий уровень зависит от политики государства проводимой в сфере энергосбережения

Получение биотоплива из навоза.

Отходы сельского хозяйства позволяют получать энергию. Энергию из ничего. Такими отходами могут быть навоз скота, свиней, птичий помет, отходы боен, пивная дробина, после спиртовая барда, свекольный жом, канализационные стоки и др.

Переработка отходов на биогазовой установке дает:

— биогаз. В процессе брожения из биоотходов вырабатывается биогаз. Этот газ может использоваться, как и обычный природный газ для обогрева, выработки электроэнергии. Его можно сжимать, использовать для заправки автомобиля, накапливать, перекачивать.

— электроэнергию. Из одного м3 биогаза можно выработать 2 кВт*ч электроэнергии (биогаз, который при сжигании в когенераторе дает электроэнергию)

— тепло. В установке от охлаждения электрогенератора вырабатывается тепло без дополнительного сжигания газа.

— биоудобрения. Переброженная масса — это экологически чистые жидкие и твердые удобрения (биогумус). Урожаи растут на 40−50%.

— утилизацию или очистку. Обычныебиоотходы (например, навоз) нельзя использовать, по крайней мере, 3 года (надо хранить в лагунах). А установка перерабатывает отходы в удобрение (биоудобрение), готовое к использованию.

— топливо для авто. Биогаз после очистки от СО2 — это метан, которым заправляют автомобили.

Использование биогаза.

Биогаз — продукт сбраживания органических отходов (биомассы), включая органическую фракцию твердых бытовых отходов, навоз и фекалии человека, в анаэробных условиях (в метантенках). Представляющийсобой смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов. Этот вариант биоэнергетики самый экологичный, так как для производства топлива не используется продовольственное сырье.

Небольшие установки для получения биогаза широко применяются в теплых странах. Лидер по использованию биогаза — Китай. В этой стране работает более 10 млн небольших биогазовых установок, дающих энергию для нужд сельского населения. Кроме того, 64 тыс. биогазовых станций обеспечивают работу 190 электростанций и более 60% автобусного парка, работающего на сжиженном биогазе.

Также бурно развивается производство биогаза в Индии. При получении биогаза из навоза одновременно решаются две проблемы: получается дешевая энергия и утилизируется бесподстилочный навоз крупных животноводческих комплексов и фекалии птицефабрик.

Как известно, бесподстилочный навоз плохо компостируется, его предварительно нужно смешивать с дополнительной органикой (соломой или опилками), что дорого. А без компостирования вносить его на поля нельзя, так как он токсичен и убивает почвенную микрофлору. Отходы получения биогаза из такого навоза являются хорошим удобрением.

В мире работают сотни больших биогазовых заводов, перерабатывающих навоз. В Германии их 500 (сырьем служит смесь из 70% коровяка и 30% птичьих фекалий), в США создан крупный биогазовый завод, на котором утилизируется навоз от 115 тыс. коров! Этот опыт, несомненно, полезен для России, где вновь начато строительство крупных животноводческих комплексов, навоз которых пока накапливается в хранилищах.

В Швеции, которая сегодня стала лидером по использованию нетрадиционной энергетики в ЕС, биогаз получают из отходов мясокомбинатов (внутренностей животных). Даже курсирует особый поезд, работающий на сжиженном биогазе. Биогаза, полученного при переработке внутренностей одной коровы, достаточно, чтобы поезд проехал 4 км.

В нашем климате для того, чтобы успешно протекал биохимический процесс, метантенк нужно подогревать. В Мурманской области работают две крупных биогазовых установки с реакторами объемом в 50 м³.

Близок к биогазу свалочный газ, который вырабатывается в толщах гигантских «метантенков» — старых городских свалок и добывается оттуда через скважины примерно так же, как природный газ. Биогаз — газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанобразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.

Состав биогаза 50−87% метана, 13−50% CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан. Биометан — полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.

Сырьё для получения биогаза.

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, помет, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха, трава, бытовыеотходы, отходы молокозаводов (соленая и сладкая молочная сыворотка), отходы производства биодизеля (технический глицерин от производства биодизеля из рапса), отходы от производства соков (фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка), водоросли, отходы производства крахмала и патоки, отходы переработки картофеля, производства чипсов, гнилые клубни, кофейная пульпа.

Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50−65 м? биогаза с содержанием метана 60%, 150−500 м? биогаза из различных видов растений с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза — это 1300 м? с содержанием метана до 87% - можно получить из жира.

Различают теоретический (физически возможный) и техническиреализуемый выход газа. В 1950;70-х годах технически возможный выход газа составлял всего 20−30% от теоретического. Сегодня применение энзимов, бустеров для искусственной деградации сырья (например, ультразвуковых или жидкостных кавитаторов) и других приспособлений позволяет увеличивать выход биогаза на самой обычно установке с 60% до 95%. В биогазовых расчётах используется понятие сухого вещества (СВ или английское TS) или сухого остатка (СО). Вода, содержащаяся в биомассе, не даёт газа. На практике из 1 кг сухого вещества получают от 300 до 500 литров биогаза.

Чтобы посчитать выход биогаза из конкретного сырья, необходимо провести лабораторные испытания или посмотреть справочные данные и определить содержание жиров, белков и углеводов. При определении последних важно узнать процентное содержание: быстро разлагаемых (фруктоза, сахар, сахароза, крахмал) и трудно разлагаемых веществ (например, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин). Определив содержание веществ, можно вычислить выход газа для каждого вещества по отдельности и затем сложить.

Ранее, когда не существовало науки о биогазе, и биогаз ассоциировался с навозом, применяли понятие «животной единицы». Сегодня, когда биогаз научились получать из произвольного органического сырья, это понятие отошло и перестало использоваться. Кроме отходов биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например, из силосной кукурузы или сильфия, а также водорослей. Выход газа может достигать до 500 м? из 1 тонны.

Рис. 6 — Главный источник биотоплива в сельском хозяйстве Экологические аспекты.

Производство биогаза позволяет уменьшить выбросы метана в атмосферу. Переработанный навоз, барда и другие отходы применяются в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

4. Прибыль из того, что лежит под ногами

Как извлечь прибыль из навоза крупного рогатого скота, помета кур, свиней и другой живности? Как лучше утилизировать их? Этим вопросом задаются многие владельцы колхозов, фермерских хозяйств, птицефабрик… Во многих странах уже нашли ответ на этот вопрос. Ответ, дающий возможность снизить затраты на утилизацию, отказаться от закупки удобрений, получить прибыль от их продажи, электроэнергию, тепло, газ.

Установка предназначена для безотходной, экологически чистой переработки органических отходов сельскохозяйственного производства (навоза, помета, фекалий, твердых бытовых отходов, пищевых отходов, растительных остатков), имеющего КРС или других домашних животных (свиньи, овцы, козы, лошади, пушные звери и т. д.) и птицу (куры, гуси, утки, индюшки и т. д.) в газообразное топливо — биогаз, конвертируемый далее в электрическую и тепловую энергию, экологически чистые жидкие или твердые органические удобрения, лишенные нитратов и нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов.

Стандартная комплектация включает биореактор объемом 6 куб.м. Это позволяет перерабатывать 0,3 куб.м. навоза в сутки.

Стандартная комплектация объемом 6 куб.м. выпускает в день:

0,6 тонн органического удобрения

24 куб.м. биогаза (эквивалент по электроэнергии — 48 кВт*ч, 17 кг топочного мазута)

432.000 кДж теплоэнергии в сутки (можно использовать для обогрева помещений)

Для размещения установки нужна площадь от 20 кв.м., 5 кВт электроэнергии.

Получаемое удобрение содержит все необходимые компоненты удобрений (азот, фосфат, калий, макро и микроэлементы) в растворенном виде в соотношениях нужных для растений, а также активные биологические стимуляторы класса ауксинов, повышающие выход урожая в два и более раза. Действует на растение сразу по внесению в почву. Не содержит патогенной (болезнетворной) микрофлоры, яиц гельминтов, семян сорняков, нитратов и нитритов, специфических фекальных запахов.

Удобрение нетоксично, пожарои взрывобезопасно, не образует вредных и токсичных соединений при внесении в почву, по воздействию на организм человека в соответствии с ГОСТ 12.2.007 компоненты продукта относятся к 4 классу опасности. Удобрение можно продавать после сертификации.

Об установке.

Предлагаемый комплект оборудования для производства удобрений и биогаза, который снизит затраты на утилизацию органических отходов (коровий, птичий, свиной и др. навоз) и дополнительно позволит выпускать высокоэффективное экологически чистое жидкое органическое удобрение. Установив оборудование, можно забыть о покупке дорогостоящих минеральных удобрений и полностью обеспечить потребности своего хозяйства в подкормке сельхохозяйственных культур.

Кроме этого, оборудование вырабатывает источник энергии — биогаз, который можно использовать для получения электроэнергии, для нагрева воды в технологических целях и т. д.

Установка предназначена для безотходной, экологически чистой переработки органических отходов сельскохозяйственного производства (навоза, помета, фекалий, твердых бытовых отходов, пищевых отходов, растительных остатков), имеющего КРС или других домашних животных (свиньи, овцы, козы, лошади, пушные звери и т. д.) и птицу (куры, гуси, утки, индюшки и т. д.) в газообразное топливо — биогаз, конвертируемый далее в электрическую и тепловую энергию, экологически чистые жидкие или твердые органические удобрения, лишенные нитратов и нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов.

Установка с биореактором на 6 куб.м. осуществляет биотехнологическую переработку всех видов органических отходов (навоза, помета) фермы крупного рогатого скота (КРС) на 15−20 голов, или свинофермы на 150−180 голов, или птицефермы на 1500−1800 голов и позволяет наладить непрерывное производство удобрений.

Производительность:

— количество перерабатываемых отходов при влажности 85% т/сутки — до 0,6

— выход по биогазу с общей теплотворной способностью 480 тыс. кДж/сутки (эквивалент 17 кг топочного мазута) до 24 куб. м. в сутки

— общее количество вырабатываемой тепловой энергии, 432 тыс. кДж в сутки

— эквивалент по электроэнергии 48 кВт*ч в сутки

— количество вырабатываемых органических удобрений до 0,6 тонн в сутки

— расход тепла на собственные нужды не более 30% от вырабатываемого

Продукты:

— биогаз, содержит 60% метана, 40% углекислого газа, не содержит сероводорода, теплотворная способность 20−22 тыс. кДж/куб.м., используется в любых бытовых газовых приборах;

— тепловая энергия — горячая вода (70−90 гр. С) для отопления бытовых и производственных помещений площадью 75−90 кв.м.

— электрическая энергия — переменный ток 220−380 В, 50 Гц;

— жидкие удобрения.

Срок эксплуатации 10 лет. Процесс непрерывный.

Установка может собираться в батареи из 2-х и более блок-модулей и обрабатывать, соответственно, отходы от 30−40 и более голов КРС или другой живности.

В базовую комплектацию входят биореактор и газгольдер.

геотеплица биотопливо навоз биогаз Рис. 7 — Схема и размещение рассматриваемой установки на сельскохозяйственной ферме

Об удобрении.

Экологически чистое высокоэффективное органическое жидкое удобрение является продуктом биотехнической переработки навоза крупного рогатого скота. Оно содержит все необходимые компоненты удобрений (азот, фосфат, калий, макро и микроэлементы) в растворенном виде в соотношениях нужных для растений, а также активные биологические стимуляторы класса ауксинов, повышающие выход урожая в два и более раза.

1 литр концентрированных жидких экологически чистых органических удобрений по своему эффекту и воздействию на рост растений и получению урожая эквивалентен 100 кг коровьего навоза. Жидкое удобрение обеспечивает повышение урожайности культур в 2−3 раза в зависимости от вида культуры, состояния почвы и климатических условий.

Удобрение действует на растение сразу же после применения, снижает кислотность почвы, повышает устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям среды, особенно к засухе. Используется во всех климатических зонах для всех видов почв, повышая их плодородие и улучшая экологическое состояние. Применяется в качестве удобрения для всех видов сельскохозяйственных и декоративных культур в разбавленном водой виде путем поверхностного полива почвы или инъектирования непосредственно в почву.

1 литра концентрированного удобрение достаточно для обработки от 2 до 15 кв. м. почвы.

Хранится при температуре от — 40 гр. С до + 15 гр. С Гарантийный срок хранения 1 год

Органическое удобрение универсальное и применяется не реже 3−4 раз в сезон под все сельхохозяйственные и декоративные культуры путем поверхностного полива почвы или инъектирования непосредственно в почву. Данное удобрение — высококонцентрированное и в зависимости от состояния подкармливаемого растения перед применением требует разведения не менее, чем в 20 раз. Перед подкормкой необходимо почву под растениями смочить водой.

Эффективность удобрений имеет следующее научное обоснование:

При биологической обработке коровьего навоза и птичьего помета специальной культурой экологически чистых микроорганизмов основные составляющие удобрений — азот, фосфор и калий, а также все необходимые биогенные элементы, например сера, кальций и микроэлементы переходят в минерализованное, свободное, растворимое, наиболее доступное для растений состояние. Аммонийный азот, окись фосфора, окись калия и свободные микроэлементы, которые сразу же усваиваются растениями с момента внесения жидких удобрений в почву в отличие от навоза, который дает эффект на второй и третий год после его запашки.

При биологической обработке образуются гуминоподобные соединения, улучшающие структуру почвы, что способствует улучшению влаговоздушного обмена вокруг корневой системы растений.

Удобрения имеют нейтральную или слабощелочную реакцию среды, что при внесении их в почву снижает кислотность почв.

При биологической обработке навоза и птичьего помета в удобрениях накапливаются такие биологически важные и необходимые для ризосферной (околокорневой) микрофлоры и растений соединения, как амнокислоты, в том числе и незаменимые, все витамины группы В и соединения многочисленной группы витамина В-12.

При биологической обработке коровьего навоза и птичьего помета в удобрениях накапливаются высокоактивные высокоактивные биологические соединения класса ауксинов, ускоряющие в растениях образование целого ряда необходимых структур, например хролофилла и биологических катализаторов.

Вывод

Биогаз может быть неплохой альтернативой невозобновляемым источникам энергии. Однако к данной технологии нужно подходить без фанатизма. Ведь она имеет свои недостатки и не может быть исключительной панацеей для решения глобальных энергетических задач. Однако производство биогаза представляет одну из составляющих комплексного подхода по получению альтернативной энергии, наряду светровой, солнечной и др. её видами. Поэтому успех применения биогаза во многом определяется теми условиями, в которых она применяется. Так, в холодных регионах эта технология будет иметь небольшую эффективность, так как значительное количество получаемой энергии будет идти на обогрев самого метантенка.

В регионах с тёплым климатом или в теплое время года, наоборот, данная технология может быть достаточно эффективной. Кстати, в таких странах как Индия и Китай технология получения биогаза применяется уже не первое десятилетие, в том числе и в крестьянских хозяйствах. Нетрудно догадаться, что успешному развитию этой технологии в названных странах способствует жаркий климат. Биогаз по своим качествам уступает природному ископаемому газу в связи с наличием негорючих примесей, того же углекислого газа. Особенно данная проблема присуща биогазу, получаемому с полигонов ТБО. В отличие от регулируемого метантенка, на свалке невозможно создать оптимальные контролируемые условия для разложения органики. Поэтому процент углекислого газа и водяного пара иногда может составлять более половины в получаемом объёме биогаза. Разумеется, в таком случае применяются технологии очистки, однако всё это ведёт к снижению эффективности и рентабельности добычи энергоносителя.

Относительно экологичности можно сказать, что сжигание биогаза приводит к превращению метана в углекислый газ, который, как уже сказано выше, имеет меньшую способность к созданию парникового эффекта, тем более что такой СО2 относится к естественному кругообороту углекислого газа в природе. Но, в то же время, соблазн получения биогаза может приводить не только к росту поголовья скота, но и концентрации животноводческого производства, что и в первом, и во втором случае является негативным экологическим фактором.

Уже сейчас некоторые эксперты высказываются относительно того, что со временем содержание скота для получения навоза и биогаза может оказаться коммерчески более выгодным, чем для получения молока или мяса. Пока это звучит фантастически, однако рынок энергоресурсов способен преподносить разные сюрпризы. Поэтому всегда нужно помнить и учитывать тот факт, что любая альтернативная и экологичная технология без глобального сокращения потребления превращается в монстра, разрушающего природу.

Таким образом, применение энергосбережения в сельском хозяйстве должно решить вопросы не только снижения прямых и совокупных затрат энергии, причем средства сэкономленные благодаря рациональному использованию энергии необходимо направлять на дальнейшие энергосберегающие меры (т.е. работать по принципу реинвестиций), но и увеличения производства.

Список используемой литературы

1. Доктор Экономических наук: Коновалов А. П. Энергосбережение в сельском хозяйстве.

2. http://e-ypok.ru/book/export/html/14Биотопливо плюсы и минусы.

3. http://agroforum.su/viewtopic.php?f=51&t=98 Сельское хозяйство.

4. http://bio.bmpa.ru/ Прибыль из того что лежит под ногами.

5. http://www.the-persons.com.ua/print_v/ekolog/3998/. Ещё одна альтернатива.

6. http://www.mensh.ru/solnechnye_teplicy Конструкции солнечных теплиц.