Теоритические основы энергосберегающих технологий

Энергосбережение в сельском хозяйстве

сельский теплоэнергетический диверсификация аграрий 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.

Постепенно набирающий силу в России процесс реализации политики энергосбережения крайне необходим в составе комплекса мер по преодолению кризиса национальной экономики. Эффективность энергосбережения значительно возрастает в тех отраслях экономики, где кризисные явления проявляются особенно сильно. К числу таких отраслей относится и сельское хозяйство.

Сельское хозяйство в России традиционно является наиболее трудной отраслью. Это подтверждается всем процессом развития нашей страны в закончившемся XX веке. В течение этого века страна была преобразована из земледельческой в индустриальную. Были созданы новые современные отрасли экономики. Однако сельское хозяйство, несмотря на многочисленные усилия, оставалось дотационной неэффективной отраслью.

Заседание Президиума Государственного совета, состоявшееся 30 сентября 2004 г. в г. Саратове, было посвящено развитию сельского хозяйства, особенно внедрению ресурсосберегающих технологий в растениеводство. Эта проблема крайне важна и для развития агропромышленного комплекса, и для социально-экономического подъема России в целом.

Объем рынка сельхозпродукции в России оценивается приблизительно в 15 млрд долл. В 2003 г. объем валовой продукции агропрома составил 69,6% к уровню 1990 г. Рентабельность сельхозпредприятий в 2003 г. с учетом бюджетных субсидий составила 6%, около 50% хозяйств являются убыточными. Доля АПК в общем объеме инвестиций не превышает 2,7%. В России в 2004 г. собрано 76 млн т зерна (на 9 млн т больше, чем в 2003 г.).

Сельское хозяйство является весьма сложным и своеобразным объектом с точки зрения энергообеспечения. Но при создании системы энергообеспечения сельского хозяйства эти особенности учтены не были. В результате была создана громоздкая и неэффективная система энергообеспечения, которую составляют десятки тысяч километров линий электропередач, множество котельных, громоздкий металлоемкий машинный парк и многое другое. За последние десятилетия к этим недостаткам добавилась предельная их изношенность.

Особенности функционирования сельскохозяйственной отрасли связаны с тем, что в качестве объекта воздействия машинных технологий чаще всего выступают биологические объекты: почва, растение, животное. Это накладывает отпечатки на особенности потребления и распределения энергии, а также возможные энергетические источники. Структура теплоэнергетических ресурсов для сельского хозяйства помимо традиционных источников энергии — нефти, газа, электроэнергии; включает также солнечную энергию, энергию биологической массы, вторичные энергоресурсы. Функционирование российского сельского хозяйства происходит в более неблагоприятных климатических условиях, чем в развитых капиталистических странах. Это приводит к тому, что 30−40% энергетических ресурсов, потребляемых в сельском хозяйстве, тратится на обогрев помещений. Совокупные энергетические затраты на производство 1 т условной зерновой единицы в России в сравнении с США выше более, чем в 5 раз. В настоящее время энергоемкость производимой продукции выступает как фактор конкурентоспособности произведенной продукции. Это тем более важно в связи с предстоящим вступлением России в ВТО.

При плановой модели хозяйствования отмечалась устойчивая тенденция к повышению энергоемкости сельскохозяйственного производства. Увеличение прироста валовой продукции сельского хозяйства на 1% достигалось повышением на 1,8−2,7% используемых энергетических мощностей. Анализ показывает, что за последние три пятилетки повышалась энергоемкость средств производства. Потребление овеществленной энергии возросло на 350%. За указанный период прирост растениеводческой и животноводческой продукции составил соответственно 25% и 35%.

Проблема энергосбережения в сельском хозяйстве включает последовательное решение трех задач: принятие и постепенная реализация организационно-экономических и нормативно-правовых мероприятий; внедрение энергосберегающих технологий широким использованием вторичных энергоресурсов; изменение машинных технологий с кардинальным снижением энергетических затрат.

В животноводстве потребляется 18−22% жидкого топлива и 19−20% электрической энергии от всех энергоресурсов, используемых на производственные цели в сельском хозяйстве. Энергоемкость производства продукции животноводства в России превосходит США и другие ведущие страны Запада в 2,0−3,5 раза. Одна из основных причин состоит в том, что реализация генетического потенциала животных, по данным ВИЖа, не превышает 60%. Животноводческая отрасль недостаточно обеспечена кормами, они не сбалансированы по белку и микроэлементам. В плане ресурсосбережения в животноводстве перспективна разработка комплекса мероприятий по совершенствованию структуры кормопроизводства. Замена зерновых кормов травяными, на производство которых затрачивается меньше энергии, ведет к значительной экономии энергетических ресурсов. Системы содержания и кормления, животных с организацией многолетних культурных пастбищ и загонной пастьбы животных ведет к снижению энергоемкости животноводческой продукции в 2−3 раза в сравнении со стойловым содержанием животных.

В растениеводстве также происходит коренная переоценка применяемых технологий возделывания культур с целью существенного сокращения энергетических затрат. Для того чтобы снизить энергетические затраты, при основной обработке почвы применяются ресурсосберегающие приемы обработки почвы. В качестве, последних, выступают плоскорезная обработка почвы, мелкое лемешное лущение, дискование. Исследования показывают, что на оструктуренных плодородных почвах ресурсосберегающие обработки в сравнении со вспашкой не снижают урожайность зерновых культур. При этом расход горючего при основной обработке почвы снижается на 1 л при уменьшении глубины обработки на 1 см. В сельском хозяйстве Свердловской области активно внедряются посевные комбинированные агрегаты. Данные сельскохозяйственные машины за один проход по полю осуществляют до восьми операций: боронование, внесение удобрений, культивация, выравнивание почвы, посев, прикатывание посевов и т. д. Комбинированные посевные агрегаты в сравнении с раздельным применением приемов предпосевной обработки почвы обеспечивают сокращение энергетических затрат при посеве. Так, расход топлива в среднем при посеве комбинированным посевным агрегатом «Виктория» на стерневом фоне в ПСХК «Новосельский» Красноуфимкого района сократился на 8,1 кг/га. Одной из энергоемких операций применяемых при возделывании зерновых культур является сушка зерна. Установлено, что для того чтобы снизить влажность зерна с 30% до 14%, необходимо сжечь горючего от 15 до 20 кг на 1 т зерновой массы. Использование в кормопроизводстве зерносенажа и плющеного зерна в сельском хозяйстве позволяет значительно снизить расход горючего благодаря исключению операции с сушкой зерна.

В настоящее время система энергообеспечения, как и сельское хозяйство в целом, находится в состоянии глубокого системного кризиса.

Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется:

• — низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами большой семерки). В настоящее время она составляет лишь около 10% от американского уровня [I];
• — высокая энергоемкость производимой продукции в 4−6 раз выше, чем в странах Запада;
• — большой набор используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования. Среднегодовой коэффициент использования электрических подстанций, котельных, установленной мощности двигателей внутреннего сгорания не достигает 20%;
• — сложная структура топливно-энергетического баланса (ТЭБ). Основными его составляющими являются следующие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): дизельное топливо и автобензин (около 1/3), электроэнергия (12%), твердое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др.;
• — устаревшее оборудование и коммуникации — около 90% их работает за пределами сроков амортизации;
• — развал системы эксплуатации и сервиса, сокращающийся парк работоспособных машин;
• — дефицит работоспособных кадров необходимой квалификации.

Положение в сельском хозяйстве непрерывно усложняется стремительным ростом тарифов и цен на ТЭР. Это приводит к увеличению доли ТЭР в себестоимости производимой продукции.

В относительно благополучном 1999 году сельское хозяйство Челябинской и Свердловской областей имело следующие показатели реализации продукции и потребления ТЭР.

Показатели, приведенные в таблице, говорят о том, что уже в 1999 году топливно-энергетическая составляющая затрат (ТЭСЗ) себестоимости сельхозпродукции приблизилась к 50%. Для сравнения отметим, что аналогичный показатель стран Запада, как правило, не превышает 10%. За прошедшее после 1999 года время цены на ТЭР и тарифы увеличились в 2−2,5 раза. Производство сельхозпродукции в связи с неблагоприятными условиями 2000 года сократилось в 1,2−1,3 раза при практически неизменном расходе ТЭР. Следовательно, ТЭСЗ достигло уровня 55−57%.

К сожалению, ожидать стабилизации цен на ТЭР и тем более их снижения — основания нет. Также не предвидится в обозримом будущем резкого увеличения сельхозпродукции. Эти обстоятельства говорят о том, что тенденция роста ТЭСЗ в себестоимости сельхозпродукции сохранится и далее. Сохранение этой тревожной тенденции приведет к падению объема механизированных работ, а следовательно, дальнейшему снижению производительности труда и общему снижению производства сельхозпродукции.

Создается реальная угроза продовольственной безопасности.

Таблица1- Энергообеспечение производства продукции.

Предотвратить такую мрачную перспективу возможно только активной реализацией политики энергосбережения на основе единой энергетической стратегии на ближайшие 15−20 лет.

Таким образом, в современных условиях энергосбережение объективно должно стать базовой технологией приостановления разрушительных тенденций в сельском хозяйстве. Откладывать активную работу по энергосбережению — это значит приближать катастрофические явления в сельском хозяйстве.

В процессе реализации энергосбережения используется метод системной интеграции, передового опыта и научных достижений в энергетике, технологии сельскохозяйственного производства, а также экономических, организационно-правовых аспектов и социальной политики села.

Эффективность работы по энергосбережению должна оцениваться конкретными показателями. Основные термины и показатели вытекают из закона РФ «Об энергосбережении» [2]. Были приняты основополагающими следующие понятия и термины.

Эффективность использования ТЭР — это объем полезного производства продукции и услуг, выполненных оборудованием, технологическим процессом, предприятием или организацией, полученных в расчете на единицу ТЭР, использованных для производства выше объема продукции и услуг. Таким образом, эффективность определяется отношением:

Э = суммарный П /суммарный Т = [руб./к.у.т.] (1).

где суммарный Побъем полученной продукции или услуг, руб.;

суммарный Т — объем израсходованных ТЭР, в к.у.т.

Энергоемкость выпускаемой продукции — это отношение объема израсходованных ТЭР к объему произведенной продукции и услуг, т. е.

Еэ = суммарный Т /суммарный П = [к.у.т./руб.] (2).

Энергоемкость продукции есть величина, обратная величине эффективности использования ТЭР.

Эффективность использования затрат на ТЭР — это отношение полезного производства продукции и услуг к объему затрат на приобретение ТЭР, израсходованных на производство данного объема продукции, т. е.

Эз = суммарный П / [Ц*суммарный Т] (3).

где Ц — цена единицы массы ТЭР.

Потенциал энергосбережения — ожидаемый результат (в %) снижения затрат от выполнения заданных запланированных энергосберегающих мероприятий. Его величина зависит от технологического состояния, уровня организации и эксплуатации рассматриваемого производства в сравнении с передовыми образцами — образцами-аналогами.

Количественно потенциал энергосбережения нашего сельского хозяйства следует оценивать возможным снижением энергоемкости продукции (выражение 2), уровнем повышения эффективности использования ТЭР (выражение 1) и затрат на ТЭР (выражение 3), а также возможным снижением ТЭСЗ в себестоимости производимой продукции и услуг.

Размеры отставания нашего сельского хозяйства от стран-аналогов по этим показателям нельзя рассматривать как потенциал энергосбережения. Существует комплекс объективных факторов, которые не позволят нашему сельскому хозяйству достичь показателей стран Запада. В число таких факторов входят:

своеобразие географического положения и размеров России. Россия занимает 1/7 часть земной суши в Северном полушарии, ориентированной на Арктику. Среднегодовая температура колеблется по территории от плюс 10−15°С до минус 10−15°С. Около половины сельхозугодий находится в зонах рискованного земледелия, зонах систематического переувлажнения, зонах с коротким летним периодом;

различная густота населения в сельскохозяйственных районах и с различными расстояниями между сельскими населенными пунктами. Это является причиной появления протяженных энергокоммуникаций: ЛЭП, газопроводов, дорог;

различные структуры ТЭБ в хозяйствах, организациях, населенных пунктах в связи с нахождением в различных температурных условиях и сельскохозяйственных зонах (лесных, степных, полустепных) и зонах с различными природными запасами ТЭР.