авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЦЕНТР РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ ЕВРО-АЗИАТСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ...»

-- [ Страница 5 ] --

Е.Е. Хазанов, д-р техн. наук ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург АНАЛИЗ СПОСОБОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВЫБРОСОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ ДЛЯ ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ Дан краткий анализ трех способов утилизации в прифермской теплице углеки слого газа и аммиака, содержащихся в вентиляционных выбросах животноводческих помещений. Лабораторные опыты показали, что внекорневая подкормка рассады цве тов тагетиса углекислым газом способствует их росту и развитию. Лучшие показатели получены при концентрации углекислого газа 0,2%. Высота растений была на 12%, ко личество стеблей - на 23%, бутонов - на 36,5% и цветков – на 40% больше, чем в кон троле. В ходе производственных опытов на рассаде цветов агератума получены сле дующие результаты: общая высота и количество стеблей растений, выращенных в ат мосфере доильного зала, увеличились соответственно на 76,18%, 308%, в лаборатории на 65,18%, 110%. Масса растений, выращенных в атмосфере доильного зала, превысила массу растений, выращенных в лаборатории, на 67%.

ВВЕДЕНИЕ Вентиляционные выбросы животноводческих помещений содержат углекислый газ, тепло, влагу, а также образующиеся в помещениях аммиак, сероводород и другие вредности, которые в настоящее время выбрасываются в атмосферу, загрязняя окру жающую среду. Согласно [1] корова массой 600 кг при удое 20 л/сутки выделяет 145 л/ч углекислого газа, 400 г/ч пара и 800 Вт тепла. В то же время СО2, аммиак и сера являются элементами минерального питания растений.

Проблему охраны атмосферы от вентиляционных выбросов животноводческих помещений и сокращения нерациональных потерь тепловой энергии можно решить, если в качестве очистного сооружения использовать прифермскую оранжерею [2].

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

МЕТОДЫ В сооружениях защищенного грунта возможны три основных способа утилиза ции углекислоты, аммиака и сероводорода, содержащихся в вентиляционных выбросах коровника (рис. 1) [3].

Первый самый простой способ представляет собой подкормку растений углеки слотой путем замыкания воздухообмена коровника и теплицы. При этом вентиляцион ные выбросы подаются непосредственно в воздушное пространство теплицы. Но воз духообмен в коровнике должен осуществляться круглосуточно, а подкормка растений углекислотой - только в течение 75% светового периода суток. Поэтому для полного использования образовавшегося в течение суток в коровнике углекислого газа необхо димо либо предпринимать дополнительные меры для его хранения, либо только час тично использовать этот газ в течение 4 - 6 часов. В остальное время суток вентиляци онные выбросы должны выводиться из животноводческих помещений через устройства вентиляции.

Второй способ предусматривает абсорбцию углекислоты, аммиака и сероводо рода водой, которая в дальнейшем используется для удобрительного полива растений в почвенных или гидропонных теплицах для приготовления питательного раствора. Для абсорбции примесей можно применить водяной скруббер. Растворенная в воде углеки слота частично испаряется, и таким образом обогащает воздушное пространство угле кислым газом. Отработанный после водяного скруббера воздух можно выбрасывать наружу. Но для растворения всего количества выделяемого углекислого газа при нор мальных условиях требуется большое количество воды [4]. Чтобы реализовать эту воду требуется значительные площади теплиц. При этом растворенные в таком количестве воды углекислый газ и аммиак будут вноситься в почву при поливе слишком малыми дозами, недостаточными для питания растений. Повысить эффективность метода мож но путем использования воды, обогащенной углекислотой и аммиаком для подпочвен ного полива растений в теплицах, или в качестве питательных растворов гидропонных теплиц.

Третий способ представляет собой комбинацию первых двух и предусматривает использование содержащихся в вентиляционных выбросах веществ, как для внекорне вой, так и корневой подкормки. В этом случае воздух из животноводческого помеще ния подается в систему аэрационного дренажа теплицы. Происходит фильтрация газов через почву, которая представляет собой в данном случае абсорбирующий слой. Обла дая высокой растворимостью, содержащиеся в воздухе коровника примеси углекислого газа, аммиака и сероводорода растворяются в почвенной влаге, вступают в химические соединения с почвенными компонентами и частично поглощаются почвой [5]. Часть углекислого газа выделяется почвой и поступает в воздушное пространство теплиц, обеспечивая тем самым подкормку растений не только из воздуха, но и из почвы при помощи корневой системы в газообразном, растворенном состоянии или в виде углеки слой соли. Применение данного способа способствует усилению аэрации почвенного слоя, насыщению почвы кислородом, и, следовательно, усилению микробиологических процессов.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Рис. 1. Схема возможных способов утилизации CO2, NH3, H2S, содержащихся в вентиляционных выбросах животноводческих помещений РЕЗУЛЬТАТЫ В целях экспериментальной проверки использования СО2 для подкормки расте ний по первому способу, определения оптимальной его концентрации и отработки ме тодики производственных экспериментов, провели лабораторные исследования на ус тановке, используемой для выращивания зеленого корма – «Зеленя». Установка пред ставляет собой конструкцию стеллажного типа в четыре яруса, на каждом из которых размещено по три лотка, изготовленных из пластмассы. Дно лотков имеет уклон для облегчения стока питательного раствора и в нижней части перфорировано. Над яруса ми расположены светильники с люминесцентными лампами. Каждый ярус (опытный и контрольный) закрыли газонепроницаемыми экранами из светопрозрачного материала, внутри которых контролировали температуру, влажность и газовый состав воздуха.

Опыты проводили в период с 21 апреля по 24 июня 2004 г. при выращивании рассады цветов тагетиса. При одинаковых внешних условиях изучали рост и развитие растений при концентрациях углекислого газа 0,03% (контроль), 0,1%, 0,2% и 0,3%.

Подкормку растений проводили по 2 ч. в течение светлого периода суток. Освещен ность на уровне растений составляла 5000 лк. Температура воздуха в помещении коле балась в диапазоне 21-25оС.

Оценку роста и развития растений производили по биометрическим показате лям: высота растений, количество бутонов, цветков, стеблей.

Лучшие показатели (табл. 1) получены при концентрации углекислого газа в камерах 0,2%, что несколько ниже допустимой концентрации этого газа в воздухе ко ровника. Высота растений была на 12%, количество стеблей - на 23%, бутонов – на 36,5% и цветков – на 40% больше, чем в контроле. С увеличением концентрации СО до 0,3% биометрические показатели растений снижаются.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Таблица 1.

Учет урожайности бархатцев № Концентрация Средняя вы- Количество (всего), шт.

яруса СО2 сота, м. бутонов цветков стеблей 1 0,3% 0,129 66 15 2 0,2% 0,144 86 21 3 0,1% 0,136 75 15 контроль 4 0,129 63 15 При проведении производственных опытов первая установка «Зеленя» с расте ниями была установлена в доильном зале СХПК «Тельмана» (опыт), вторая - в лабора торном помещении СЗНИИМЭСХ (контроль). Опыты проводили с 1 июля по 27 сен тября. В исследованиях использовали рассаду цветочных культур тагетиса и агератума.

В течение всего опыта регистрировали параметры микроклимата: в лаборатории - тем пературу, освещенность и влажность воздуха, а на ферме – кроме того, концентрацию в воздухе доильного зала углекислого газа и аммиака. Освещенность в коровнике состав ляла 5000 лк.

Параметры микроклимата в лабораторном помещении составили: температура 20-29С, влажность 60-70%, освещенность 4000-5500 лк.

Установлено, что параметры микроклимата доильного зала: температура, влаж ность, концентрация углекислого газа и аммиака меняются в течение дня и зависят от продолжительности доения коров и внешних погодных условий. Первое доение начи налось в 4 ч. утра и заканчивалось в 12 ч., второе – в 16 ч. и заканчивалось в 24 ч. Во время доения установившиеся параметры микроклимата доильного зала изменялись в диапазоне: температура воздуха 20-31°С, влажность 74-80%, концентрация углекислого газа 0,1-0,15%, аммиака 0-5 мг/м. Самые высокие показатели микроклимата были от мечены при температуре наружного воздуха 29С, самые низкие – при температуре 9С.

В перерыве между доениями температура, влажность, концентрация углекислого газа, аммиака составили соответственно: 18-29С;

64-76%;

0,04-0,06%;

0-1 мг/м.

В ходе исследований было отмечено, что круглосуточная подкормка на растения тагетиса действует угнетающе. Вместе с тем, растения агератума, находясь в среде до ильного зала круглосуточно, развивались лучше, чем растения в лабораторном поме щении (табл.2).

Таблица Результаты производственных опытов при выращивании рассады агератума Доильный зал Лаборатория Показатели Начало опыта Конец опыта Начало опыта Конец опыта Средняя высота рас- 0,21 0,38 0,22 0, тений, м.

Количество стеблей, 264 1078 264 шт.

Масса, кг. - 0,92 - 0, ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Общая высота, количество стеблей растений в доильном зале увеличились соот ветственно на 76,18%, 308%, в лаборатории - на 65,18%, 110%. Масса растений, выра щенных в доильном зале, превысила массу растений, выращенных в лаборатории, на 67%. Листья растений, находящихся в доильном зале, были больше по размерам, окра ска их ярче, диаметр стеблей больше, чем в лаборатории.

ВЫВОДЫ Из рассмотренных трех способов утилизации углекислого газа в теплице наибо лее перспективным является способ, предусматривающий использование содержащих ся в вентиляционных выбросах веществ, как для внекорневой, так и корневой подкорм ки. В этом случае воздух из животноводческого помещения подается в систему аэраци онного дренажа теплицы. Применение данного способа способствует усилению аэрации почвенного слоя, насыщению почвы кислородом, и, следовательно, усилению микробиологических процессов.

Результаты лабораторных опытов показали, что подкормка рассады цветов таге тиса углекислым газом способствует их росту и развитию. Лучшие показатели получе ны при концентрации углекислого газа в камерах 0,2%, что несколько ниже допусти мой концентрации этого газа в воздухе коровника. Высота растений была на 12%, ко личество стеблей - на 23%, бутонов – на 36,5% и цветков – на 40% больше, чем в контроле. С увеличением концентрации СО2 до 0,3% биометрические показатели рас тений снижаются.

В ходе производственных исследований отмечено, что круглосуточная подкорм ка на растения тагетиса действует угнетающе. Растения агератума, находясь в воздуш ной среде доильного зала круглосуточно, развивались лучше, чем в лабораторном по мещении. Общая высота, количество стеблей растений выращенных в доильном зале увеличились соответственно на 76,18%, 308%, в лаборатории - на 65,18%, 110%. Масса растений, выращенных в доильном зале, превысила массу растений, выращенных в ла боратории, на 67%. Листья растений, находящихся в доильном зале, были больше по размерам, окраска их ярче, диаметр стеблей больше, чем в лаборатории.

ЛИТЕРАТУРА 1.Нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота НТП1 –99, МСХиП РФ. – М., 1999. – 149 с.

2.Хазанов Е.Е. Технологические параметры, технические и объемно планировочные решения безотходной молочной фермы. /Сб. науч. тр. – СПб.:

НИПТИМЭСХ НЗ, 1994.- Вып. 64. - С. 76 – 84.

3.Хазанов Е.Е. Ферма-теплица. // Механизация и электрификация сельского хо зяйства. - 1999. - № 1. - С. 15- 4. Н. С. Торошников, А. И. Родионов, Н. В. Кельцев, В. Н. Клумин. Техника за щиты окружающей среды. – М.: Химия, 1981. – 272 с.

5. Внесение углекислоты с поливной водой для подкормки овощных культур в теплицах (ФРГ). СО2 – Dungung – uber das Giesswasser. – Dt. Gartenbau, 1984, 38, 6: (нем.).

Получено 07.02.2005.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

V.L. Krasnova;

A.Ye. Markova, Cand. Sc. (Agr);

E.E. Khazanov, DSc (Eng) North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia THE WAYS TO UTILIZE EMISSIONS FROM LIVESTOCK HOUSES Summary Emissions from livestock houses contain carbon dioxide, heat and moisture, as well as ammonia, hydrogen sulphide and other hazardous substances, which pollute the outdoor envi ronment when emitted through ventilation systems.

One of the ways to reduce atmospheric pollution with livestock house emissions and to lower the heat waste is to use a greenhouse as a kind of waste treatment facility.

There are three major methods to utilize carbon dioxide, ammonia and hydrogen sul phide, which are emitted from a barn, in protected horticulture. The first method is additional fertilizing of plants with carbon dioxide through the common, barn-greenhouse air exchange system. The second method includes water absorption of carbon dioxide, ammonia and hy drogen sulphide with the further application of the solution for fertilizing watering of plants in the greenhouse. The third method, found the most effective, is a combination of the first two.

It makes use of the substances present in the ventilation emissions for both top and soil dress ing of plants. In this case the air from a livestock house is fed to the aeration drainage system of the greenhouse.

For experimental validation of the first method of CO2 plant fertilizing application, laboratory research was carried out on “Zelenia” installation from April 21 to June 24, 2004, when growing marigold (Tagetes erectus) seedlings. Under similar external conditions, the growth and development of plants was studied for 0,03% (reference), 0,1%, 0,2%, and 0,3% CO2 concentrations in the chambers. The best results were obtained for 0,2% CO2 concentra tion in the chambers, that is somewhat lower than permissible CO2 concentration inside the livestock house. The plant height exceeded the reference by 12%, the number of stems – by 23%, the number of buds – by 36,5%, the number of flowers – by 40-plus %. But with the in crease of CO2 concentration up to 0,3% the biometric indices of plants became lower (worse).

In the field tests two “Zelenia” installations were used. One installation was placed in the milking parlor in the agricultural company named after Telmann (trial), the other – in the laboratory of North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification (reference). The trails were performed from July 1 to September 27, 2004 when growing marigold and ageratum flowers. During the experiment microclimate parameters were regis tered: in the laboratory – air temperature, humidity, and light;

in the barn – additionally, CO and ammonia air concentration.

The field tests have shown that round-the-clock CO2 dressing of plants had an inhibi tory effect on marigold flowers. On the contrary, ageratum plants developed better in the barn microclimate than in the laboratory. The overall height of plants placed in the milking parlor has increased by 76,18%, while in the laboratory – only by 65,18%. The number of stems has increased by 308% (milking parlor) and by 110% (laboratory). The plant mass in the milking parlor exceeded the plant mass in the laboratory by 67%. The plants placed in the milking par lor had bigger leaves with brighter color and bigger stem diameter compared to the plants in the laboratory.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

И.Г. Бойко, канд. техн. наук, профессор;

В.И. Гридасов, канд. техн. наук, доц.

Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства (ХНТУСХ), Харьков, Украина НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ИЗ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Предложена новая технология получения кормовой добавки из птичьего помета, путем разбавления помета с водой и последующего отстоя с последующим разделением массы на отдельные фракции. При этом возникает возможность выделить ее кормовую часть и очистить ее от токсичных запахов и антипитательных веществ. Питательные ценности такой добавки составят 0,45 к.ед/кг. Затраты средств на получение кормовой добавки методом промывания птичьего помета по сравнению с сушкой уменьшается в 10 раз.

ВВЕДЕНИЕ Перевод птицеводства на промышленную основу влечет за собой резкое увели чение выхода помета, который по одной птицефабрике может составлять от 20 до более 100 т в сутки, а затраты средств на строительство систем удаления и утилизации помета достигают 30% от общих капитальных вложений на строительство комплекса. Помет ные стоки оказывают негативное влияние на живую природу.

Поэтому удаление, переработка и утилизация помета является не только слож ной народнохозяйственной, но и актуальной экологической проблемой. Вместе с тем из помета при их соответствующей переработке можно получить ценные исходные про дукты: органические удобрения, биогаз, кормовые добавки.

Широкое распространение получил способ утилизации помета путем его суш ки[1] и в дальнейшем использовании его как кормовую добавку или эффективное орга ническое удобрение. При этом энергозатраты на сушку 1 тонны помета (до влажности 12-14%) составляют от 200 до 450 кг дизельного топлива. Сухой помет легко транспор тировать, хранить и вносить в почву, а также можно включать в кормовые рационы жи вотным и птице, как кормовую добавку[2].

Сушка птичьего помета не эффективный, дорогостоящий способ, а главное не дает возможности выделить из общей массы помета не переваренные не усвоенные птицей вещества, которые в дальнейшем можно применить как кормовую добавку.

После сушки в массе остаются все переваренные не усвоенные вещества в смеси вместе с цельными не усвоенными элементами. В дальнейшем при попадании в пище вод животного или птицы помет увлажняется, раскисает и принимает вид, вкус и каче ства сырого помета. Поэтому сухой помет не всегда эффективен как кормовая добавка и практически не получил широкого применения не только по энергетическим затратам но и по вкусовым и качественным показателям получаемой кормовой добавки.

МЕТОД ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА Наиболее перспективным с точки зрения максимально полного использования не переваренных веществ корма, сохраняющихся в птичьем помете, максимального ос вобождения помета от токсичных запахов и антипитальных веществ, экономного рас ходования затрат энергии является следующая технология переработки птичьего поме та (рис.1).

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Рис. 1. Технология переработки птичьего помета Сущность предлагаемой технологии переработки птичьего помета с целью по лучения кормовой добавки состоит в следующем. К одной объемной части птичьего помета (группа кур-молодок) добавляют 2-4 части технологической воды и интенсивно перемешивают в течение 10-15 минут со скоростью вращения мешалки 1-3 оборота в минуту. Полученную таким образом смесь оставляют отстаиваться в течение 30 минут.

После отстаивания в емкости образуются заметные невооруженным глазом три резко очерченных слоя. Первый, верхний слой воды, в котором находится незначительное количество механических примесей, куда входят пух, перья и другие частицы которые легче воды, переваримые части корма, слизь, пена, маслянистые соединения. На наш взгляд этот слой практического значения не имеет, и мы в данных наших исследовани ях не проводили изучения его химического состава.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Второй слой мутной жидкости и третий слой включает в себя остатки неперева ренного но отмытого корма, частицы ракушки, известняка, песок, непереваримые эле менты, которые тяжелее воды и они оседают на дне емкости. Некоторые элементы рас творены в воде и находятся во взвешенном состоянии.

После удаления верхнего слоя раствора и частично второго слоя нижний слой раствора обезвоживается. Затем высушенный до содержания сухого вещества в 40-50% веса осадок досушивают в лотках на электронагревательных приборах до содержания сухого вещества 85-88% веса.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ На основании проведенных исследований можно заключить, что наиболее опти мальным является растворение одной части помета, влажностью 70-80%, тремя четырьмя частями технологической воды, тогда происходит свободное осаждение час тиц уже через 15-20 минут. Дальнейшее увеличение расхода технологической воды ве дет к нецелесообразному ее использованию (табл.1).

Таблица 1.

Соотношение частей воды и куриного помета № Соотн. час- Слои Кол-во Кол-во курино- Время отстаи п/п тей помета и воды, мл го помета вания, мин 1 мл 2 мл 3 мл воды 1 30 30 40 1:1 1 5 2 60 30 30 1:2 1 19 3 90 30 30 1-3 2 18 4 120 30 20 1:4 3 73 5 150 30 15 1:5 2 92 6 180 30 10 1:6 3 115 7 210 30 10 1:7 2 140 8 240 30 9 1:8 2 180 9 270 30 9 1:9 2 180 10 300 30 7 1:10 2 200 При этом, по протеину, особенно устойчивы к вымыванию наименее физиологи чески доступные белки растений, не подвергающиеся воздействию пищеварительных ферментов пищеварительного тракта птицы, а также пигменты Мейладзе, являющиеся продуктами реакций между моносахаринами и аминокислотами при подготовке кормов к скармливанию или при воздействии пищеварительных ферментов и устойчивые как к вымыванию, так и к дальнейшему действию пищеварительных ферментов. Потеряны для использования в качестве компонентов кормовой добавки полностью или частично небелковые азотные вещества (кроме нерастворимых солей мочевой кислоты), амино кислоты и олигопептициды, а также частично денатурированные белки бактериального происхождения. Причем особенно заметны потери незаменимых аминокислот - лизина, метионина и цистита (так, содержание лизина в высушенном помете достигает 0,4-0,5%).

Сопоставление химического состава кормовой добавки, полученной промывани ем куриного помета и высушенного куриного помета, представлено в табл. 2.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Таблица. 2.

Химический состав кормовой добавки № Помет куриный Помет куриный Показатели п/п промытый высушенный Общая влага, % 1 34,48 12, Гигровлага, % 2 30,40 – Сухое вещество, % 3 65,52 88, Азот общий, % 4 2,19 6, Сырой протеин, % 5 13,71 37, Зола, % 6 9,17 11, Сырая клетчатка, % 7 14,64 7, Жир, % 8 2,42 2, БЭВ, % 9 25,58 – В 1 кг содержится кормовых единиц, кг 10 0,45 0, Переваримого протеина, г 11 112,4 – Кальция, % 12 2,42 – Фосфора, % 13 1,21 – Каротина, мг 14 – – Сопоставление данных зоохимических анализов показало, что в промытом птичьем помете по сравнению с высушенным значительно снижается процент сухого вещества, общего азота, сырого и особенно переваримого протеина и в меньшей степе ни золы;

несколько повышается процент влаги и сырой клетчатки. Питательная цен ность снижается с 0,70 до 0,45 к.ед/кг.

По золе отмечается вымывание растворимых солей натрия и калия, менее это относится к кальцию, фосфору, микро и макроэлементам. Растворимые уреаты (калия и натрия) вымываются полностью или частично, в то время как в высушенном помете они сохраняются и могут быть использованы в рационах КРС как альтернатива карба миду, не имеющая его вредных последствий.

По сырой клетчатке отмечается тенденция к повышению содержания лингина к вымыванию бактериального гликогена и замене его малорастворимыми полисахарида ми слизистого характера. По жиру картина без существенных изменений.

Токсичные и антипитательные вещества птичьего помета (индолы, скатолы, са нонины и т.д.) устраняются промывкой так же интенсивно, как и термообработкой, од нако для окончательного устранения неприятного запаха в дальнейшем требуется либо сушка, либо вкусовые добавки.

Таким образом, стоимость производства 1т кормовой добавки из птичьего поме та составит $5. Для сравнения: при производстве кормовой добавки из птичьего помета методом высушивания в сушильных агрегатах 1т сырого помета (220кг сухого помета) уходит в среднем от 300-600 кг дизтоплива ($50).

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

ВЫВОДЫ 1. Применение технологии разбавления птичьего помета водой дает возмож ность выделить из помета непереваренные кормовые элементы, которые могут исполь зоваться как кормовые добавки животным.

2. Затраты средств на получение кормовых добавок предложенным методом по зволит уменьшить эти затраты в 10 раз.

ЛИТЕРАТУРА 1. Малофеев В.И. Технология термической переработки помета. – М.: Колос, 1981.- 117с.

2. Богданов Г.А. Кормление сельскохозяйственных животных. – М.: Колос, 1981. -432с.

Получено 17.02.2005.

I.G. Boiko, Cand. Sc. (Eng);

V.I. Gridasov, Cand. Sc. (Eng) Kharkov National Technical University of Agriculture, Kharkov, Ukraine NOVEL TECHNOLOGY OF FEED SUPPLEMENT PRODUCTION FROM POULTRY MANURE Summary The transfer of poultry farming on industrial production scale has created the problem of poultry manure utilization. Daily poultry manure output may vary from 20 to 100 tons.

Construction costs for poultry manure management account for 30% of the overall capital in vestments.

Poultry manure drying and further use as a feed supplement or effective organic fertil izer is not widely applied because of high energy input – 200 to 450 kg of diesel fuel are re quired to dry one ton of manure to 12-14% moisture content.

A novel technology is offered for poultry manure utilization to produce a feed sup plement by mixing the manure with water, settling the mix and fractionation. The technique allows obtaining a nutritive fraction without toxic substances and odor. This fraction meets all the zoo-technical, veterinary and sanitary requirements.

The process runs as follows: the wet poultry manure is rigorously mixed with water in the 1:2-3-4 ratio for 10-15 minutes. Then after 30 minutes settling the three clearly distin guished layers appear: the top layer, which contains some mechanical foreign material (feather, digested feed particles, oily substances, etc.) – this layer is removed since it has no practical value;

the second and the third layers contain the undigested feed residues and other material, which settles on the tank bottom.

The results of numerous investigations prove that the optimal proportion is one part of poultry manure with 70 to 80% moisture content and three or four parts of recycled water, in which case the unhindered particles settling takes place within 15 to 20 minutes. Bigger vol ume of recycled water is inexpedient.

Two bottom layers are dehydrated by centrifugation up to 40% moisture content and dried. To form a compact briquette 40% moisture content is enough. To produce feed sup plements the thermal drying is required.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

The produced feed supplement has a nutritive value of 0,45 fodder units per kilogram.

This supplement differs from the crude dried poultry manure by all parameters and is well consumed by animals and poultry both in the mix with other feed and alone.

The production of the new feed supplement from poultry manure is less power intensive by a factor 10 compared to the drying of crude manure. Besides, it offers waste-free poultry manure management.

The cost of one ton of feed supplement from poultry manure is five US dollars, while the drying cost of one ton of crude poultry manure in a special drier to produce 220 kg of dried matter requires about 300 to 600 kg of diesel fuel which costs 50 US dollars.

В.Г. Ермохин, канд. техн. наук;

С.Г. Щукин, канд. техн. наук ГНУ СибИМЭ, Новосибирск МАШИННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕНСИВНОГО МЯСНОГО ОТКОРМА СВИНЕЙ ЗЕРНОФУРАЖОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА Работа направлена на разработку машинной технологии мясного откорма свиней зернофуражной смесью (необогащённой высокобелковыми кормовыми компонентами) при содержании в свинарниках упрощенной конструкции, обогреваемых на период сильных морозов в условиях типично низких температур воздуха Сибирского региона.

Для скармливания зернофуражная кормосмесь из цельных зёрен ячменя, пшеницы и овса насыщается влагой по технологии производства солода и после обогащёния -амилазой, деформированная активатором-нагнетателем до однородной желеобразной массы по трубопроводам подается в кормушки. За счёт «сжигания» дисбалансирующе го излишка энергии зернофуражного рациона на «самообогрев» животных при содер жании в условиях низких температур, и тем самым предотвращения их чрезмерного осаливания, предлагаемая машинная технология обеспечивает полную реализацию ге нетического потенциала животных и высокое потребительское качество производимой свинины.

ВВЕДЕНИЕ Философский вопрос, что выгоднее, содержать в зимний период откорма свиней в капитальных строениях, балансируя высокобелковыми компонентами зернофураж ные корма, либо, в условиях низких температур кормить животных внутри лёгких строений, используя специальный рацион из зернофуража и таким приёмом достигая выхода высококачественного мяса путём «сжигания» излишек энергии корма на «обог рев их тел», не нашёл научного и, следовательно, практического решения. Преодоле вать негативное влияние типично низких температур воздуха Сибирского региона на условия мясного откорма свиней традиционно принято путём содержания животных в специализированных капитальных помещениях с поддержанием микроклимата путём отопления. Такое содержание делает производство свинины в Сибирском регионе ма лорентабельным из-за стабильно высокого роста тарифов на энергоносители и сущест венного удорожания содержания основных фондов. В тоже время рыночные условия ограничивают сбыт основной части урожая зерновых, которые по качественным пока зателям может быть использован только в виде фуража. Однако в общем случае из зер ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

нофуражных компонентов невозможно сформировать полнорационный комбикорм для интенсивного мясного откорма свиней. Это обусловлено относительно низким содер жанием в зернах злаков белка. Поэтому комбикорм на основе зернофуража, для обес печения эффективного откорма, традиционно принято обогащать высокобелковыми добавками. Свиноводческие предприятия обычно используют зернофураж собственно го производства, а высокобелковые добавки вынуждены, как правило, закупать. Такая схема кормообеспечения производства свинины ставит ее производителей в хрониче скую зависимость от поставщиков кормовых добавок. Разрабатываемая машинная тех нология мясного откорма свиней зернофуражом при использовании естественного хо лода, способствуя обеспечению большей экономической независимости свиноводче ских хозяйств, потенциально позволяет решить народнохозяйственную проблему роста объёмов высококачественного мяса, социально-медицинская потребность народонасе ления, в котором превосходит в настоящее время потребность в хлебобулочных изде лиях.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Под оболочками зернофуражной зерновки располагается богатый витаминами и белком алейроновый слой, состоящий из одного клеточного слоя для пшеницы и от до 6 клеточных слоев для ячменя. Алейроновые клетки устойчивы к внешним механи ческим воздействиям и при измельчении сухого зерна не разрушаются. Более того, эти клетки обычно не расщепляются в пищеварительном тракте животных, проходя орга низм транзитом. Вместе с тем по данным В.Л. Кретовича в клетках алейронового слоя зерна пшеницы в среднем содержится белка 15%, витамина В1 – 32%, В2 – 37%, а В5 – 82% от их общего объема в зерне в целом [1]. Следует отметить, что в пшеничных от рубях содержание лизина 0,57% против 0,39% в целом зерне [2]. Недостаток лизина в составе корма не позволяет выполнить интенсивный мясной откорм в условиях норма тивных температур 18…200С: при нормированном кормлении привесы ниже генетиче ски возможных, а при кормлении вволю снижается потребительское качество свинины от чрезмерного ожирения туши [3]. Расчеты, выполненные на основе данных справоч ной литературы [2, 4, 5, 6], показывают, что, например свиней живой массой 70 кг потребным количеством лизина (16,1 грамма лизина в сутки для обеспечения суточного привеса 650 гр.) обеспечивает зерносмесь из ячменя 70%, пшеницы и овса по 15% в количестве 3,8 кг сухого вещества. Такой суточный рацион содержит обменной энергии 43 МДж в предлагаемом рационе против 36 МДж по нормативу, что даёт пре вышение почти на 20%. «Излишки» энергии корма используются на обеспечение жиз недеятельности откормочного молодняка свиней при их содержании в свинарниках с отрицательной температурой воздуха.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Срез образца зерновки пшеницы рассматривался нами под 200 кратным увели чением через оптический микроскоп. Средний размер клетки алейронового слоя сухой зерновки составлял в длину порядка 50 мкм (т.е. равнялся 1/20 части миллиметра) и 25 мкм в ширину. Исследуемый образец смачивался водой. При этом обеспечивался режим непрерывного воздействия на него как воды, так и воздуха. Наблюдения прово дились при комнатной температуре. Внешние изменения алейроновой клетки пшеницы схематично показаны на рисунке 1. По истечению 2 часов после начала опыта клетки приходили в состояние «возбуждения», внешне характеризующееся их «вздутием»: при прежней длине (50 мкм) их ширина увеличивалась до 30 мкм, а доступная для наблю ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

дения поверхность клетки принимала шарообразную форму и начинала «лосниться».

Затем, через 3 ч после этого (т.е. через 5 ч после начала опыта) алейроновые клетки на чинали «лопаться» так, что их ширина скачкообразно уменьшалась вдвое (до 15 мкм).

Аналогичные явления происходят при влагонасыщении зерен ячменя и овса. Обобщая эти результаты можно констатировать, что по истечению нескольких часов режима проращивания зерен фуражных злаков нарушается целостность алейроновых клеток и в следствии этого их содержимое очевидно становиться легко усвояемым животными, поедающими корм из таких зерен.

Рис. 1. Изменения алейроновой клетки пшеницы под действием воды и воздуха МАШИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМА Технологические исследования по увеличению переваримости питательных ве ществ зернофуража моногастричными животными доказали целесообразность подго товки злаков к скармливанию на основе процесса проращивания, т.к. привесы свиней при откорме комбикормом с пророщенными (в течение суток) зерновыми компонента ми повышались до 15% [7]. Влагонасыщение зернофуража осуществлялось методом его замачивания в воде в течение 24 часов по схеме применяемой при производстве со лода [8], т.е. с плановым чередованием «водных» и «воздушных» циклов, после чего влажное зерно лабораторной установкой (рис. 2) деформируется до состояния одно родной массы и подается в трубопровод.

Лабораторная установка функционирует следующим образом. Зерносмесь из цельных зерен пшеницы, ячменя и овса загружается в накопительную емкость (распо ложенную отдельно) и заливалась водой, до достижения общей влажности смеси 70%.

Через 6 часов осуществляется первый «воздушный» цикл, а затем и последующие. По истечению 24 часов с начала замачивания свободная вода сливается и подаётся в бун кер-накопитель активатора-нагнетателя (АНКор). Активатор-нагнетатель включается и перекачивает воду по кольцевой схеме. Затем равномерно в непрерывный водяной по ток в бункер-накопитель подаётся влагонасыщенная зерносмесь. Процесс загрузки сме си по такой схеме проходит устойчиво, без сбоев. По завершению процесса загрузки движение по кольцу ограничивалось (перекрытием кольцевого трубопровода шаровой задвижкой) и приоткрывалась шаровая задвижка трубопровода линии нагнетания. Воз действие гидродинамического характера рабочих органов модернизированного актива тора-нагнетателя на влагонасыщенную зерносмесь осуществляло ее деформирование так, что первоначальная смесь «вода-зерно» превращалась в однородную коктелеоб разную массу, практически с минимальным количеством визуально выделяемых фраг ментов разрушенных злаковых зерен. Такой эффект достигается благодаря использова ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

нию особой конструкции АНКор. Активаторы-нагнетатели ранее были использованы нами для трубопроводной подачи стандартной кормосмеси пониженной влажности. В текущих исследованиях с целью расширения их функционального назначения была произведена конструктивная модернизация, так что появилась возможность плющения рабочими органами модернизированного АНКор влагонасыщенных зерен фуражных злаков.

Рис. 2. Технологическая схема лабораторной установки:

1 – модернизированный АНКор;

2 – задвижки шаровые МАШИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТКОРМА Однородно деформированная и увлажненная зерносмесь из ячменя, пшеницы и овса, имеющая общую влажность 70%, нагнетается АНКор в кормопровод и дозирова но (через клапаны-дозаторы) подается в кормушки. Примененный метод приготовления зернофуража к скармливанию обеспечивает наиболее полную усвояемость его белка организмом свиньи. Однако реализация предлагаемого метода откорма свиней допол нительно требует решения технологической задачи по обеспечению поедаемости жи вотными суточного рациона в полном объеме. Это обусловлено тем, что при холодном содержании свиней их суточный нормативно-расчетный рацион по объему увеличива ется против обычного на 30…50%. Естественно, что не полная поедаемость суточного рациона корма животными не допустима, т.к. при наличии объедьев расчетно заданное количество лимитирующих аминокислот не поступит в организм животного, привесы которого поэтому будут ниже плановых. Ограниченность объема желудка свиньи, при повышенных порциях питания, требует создания условий для его ускоренного опорож нения от пищи. Период «кормостоянки» в желудке свиньи, задан временем от поступ ления пищи в желудок до открытия его привратного клапана, обуславливающего по ступление пищи в кишечник животного, и составляет в общем случае 3…10 часов. С ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

целью минимизации этого периода, обеспечения большей поедаемости корма, предла гается улучшить его вкусовые качества методом частичного преобразования крахмала из состава зерна в сахара. Расщепление крахмальных зёрен поступивших вместе с кор мом в желудок свиньи происходит за счёт ферментов, «стартовое» место в составе ко торых занимает -амилаза. В естественных условиях -амилаза поступает в желудок со слюной, которой из-за ограниченности времени на поедание корма, свойственную групповому содержанию откормочного молодняка, вырабатывается обычно в недоста точном количестве. Заглатывание корма происходит быстро и слюна в достаточном ко личестве не успевает вырабатываться, поэтому корм предварительно (перед скармли ванием) обогащается -амилазой, изначально отсутствующей в зерне. Такой корм при обретает элементы сладковатого вкуса и охотно поедается. Улучшая вкусовые качества корма и достигая скорого пищеварения увеличенного объема поедаемого откормочным молодняком зернофуражного корма исключается наличие объедьев в кормушках, кото рые в условиях низких температурах могут способствовать причинам технологических и технических неполадок при подаче новых порций корма.

ВЫВОДЫ Схема предлагаемой машинной технологии мясного откорма свиней зернофура жом с использованием естественного холода достигает высокой эффективности совме щением следующих технологических приёмов:

- замачивание зерносмеси (в обогреваемой кормокухне свинарника);

- первичное осахаривание зерносмеси (методом ее обогащения -амилазой);

- плющение гидродинамическим методом влагонасыщенной, ферментно обога щенной зерносмеси;

- трубопроводной подачи кормосмеси и ее дозированную раздачу в свинарник где содержат животных в условиях отрицательных температур воздуха. Кормопровод, дозирующие клапаны и водопровод свинарника должны иметь теплоизоляцию и ло кальный обогрев.

ЛИТЕРАТУРА 1. Кретович В.Л. Биохимия зерна и хлеба. – М.: Наука, 1991. – 136 с.

2. Комбикорма, кормовые добавки и ЗЦМ для животных. Справочник. – М.: Аг ропромиздат, 1990. – 304 с.

3. Справочник сибирского животновода / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИПТИЖ. Новосибирск, 2000. – 220 с.

4. Богданов Г.А. Кормление сельскохозяйственных животных. – М.: Агропром издат, 1990. – 624 с.

5. Практикум по кормлению сельскохозяйственных животных. – М.: Агропром издат, 1990. – 253 с.

6. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. / Под ред. А.П.Калашникова и др.- М., 2003. – 456 с.

7. Лях А.А., Хрупов А.А. Подготовка фуражного зерна к скармливанию живот ным биоактивацией // Кормпроизводство - 2000 - №4. – С. 20-22.

8. Кунце В., Мит Г. Технология солода и пива: пер. с нем. – СПб., Изд-во «Про фессия», 2001. – 912 с.

Получено 21.01.2005.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

V. G. Ermokhin, Cand. Sc. (Eng);

S.G. Schukin, Cand. Sc. (Eng) Siberian Research Institute for Mechanization and Electrification in Agriculture (SibIME), Novosibirsk MACHINE-BASED TECHNIQUE FOR INTENSIVE SWINE FATTENING ON GRAIN FODDER WITH THE USE OF NATURAL COLD Summary A philosophic question is what is more profitable: to keep the fattening swine during the winter period in hard-wall houses, adding high-protein components to grain fodder mixes, or under low winter temperatures to feed animals inside light constructions using a special diet from specially prepared grain, which, when digested, is utilized for “self-heating” of ani mals. So far this question has no scientific and, consequently, practical solution.

A machine-based technique for swine fattening on grain fodder mix (rich in fiber) is being developed, with the animals being kept in pigsties of the simplified design, which are heated only during the strong frosts under the typically low air temperatures in Siberian Re gion. Prior to being distributed, the fodder grain mix consisting of the whole barley, wheat and oat grain is saturated with moisture following the technique of malt making, and is en riched with -amylase. Then the mix is flattened to homogenous jelly-like mass by a special activating pump and transferred to feeding troughs via pipeline. The out-of-balance surplus of energy in the fodder grain diet is utilized for the “self-heating” of animals being kept under low temperatures, thus avoiding their excess fatness. The offered machine-based technique ensures complete realization of genetic potential of animals and high quality of produced pork.

The swine-fattening pattern with a special grain mix and the use of natural cold is made efficient through the combination of the following technological operations:

- watering of a fodder grain mix in a heated feed processing room of a pigsty;

- primary saccharification of the grain mix by adding -amylase;

- flattening of wet and enriched with enzymes grain mix by a hydrodynamic method;

- pipeline pumping of the mix to feeding troughs and its metered distribution for feed ing the animals who are kept under negative air temperatures. The feeding pipeline, metering valves and water supply line in the pigsty should be provided with heat insulation and local heating.

The low price of fodder makes the feeding of animals in cold weather more economic.

The heat saving results in lower power expenditure.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

УДК 621.31:551. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ В. Н. Карпов, д-р техн. наук, профессор ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗНИИМЭСХ), Санкт-Петербург ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ В РЕШЕНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ Статья посвящена обоснованию возможности решения проблемы экономика энергетика-экология с помощью единого научного метода.

Автором разработаны основы теории энергосбережения, основанные на положе ниях теории векторного поля. Обоснована унифицированная схема энергетической системы потребителя. Введено понятие относительной энергоемкости элемента. Пока зана зависимость энергоемкости продукции от состояния системы.

Разработан и запатентован метод контроля и управления энергоемкостью. Уста новлено, что экологическая опасность, возникающая при выработке энергии из топли ва, может быть оценена значением относительной энергоемкости продукции у потреби теля энергии.

Введено понятие частной доходности энергии и ее нелинейная возрастающая за висимость от снижающейся энергоемкости. Изложенный в статье материал подтвер ждает возможность формирования общей теоретической основы для решения указан ной многофакторной проблемы.

ВВЕДЕНИЕ Необходимость создания условий не только выживаемости, но и устойчивого развития человечества предопределяет поиск критериев, связывающих развитие мате риального производства, т.е. техники и технологий, с параметрами, характеризующими уровень сохранения природы в локальном и глобальном масштабах. Именно эти крите рии позволят создать научную базу для контроля и управления устойчивостью взаимо связи и развитием человечества и природы. Указанная проблема стала основной в XXI веке и подлежит разрешению в форме триады экономика-энергетика-экология [1]. Вто рая составляющая триады представляет в проблеме технический прогресс человечест ва, поскольку его энергообеспечение тесно связано с состоянием природы. Более того, установлено, что энергетика страны является одновременно и стержнем экономики и основным источником загрязнения окружающей среды [1]. Цель статьи – обосновать критерий, связывающий эффективность использования энергии с экологическим ущербом. Наличие такого критерия можно рассматривать в качестве первого шага к постановке и решению задачи оптимального сочетания темпов роста технического про гресса с воздействием на окружающую среду.

МЕТОД ТЕОРИИ ЭНЕГОСБЕРЕЖЕНИЯ Прежде всего, необходимо иметь параметр, характеризующий эффективность использования энергии у потребителя. В [2] в качестве такого параметра предложена относительная энергоёмкость процесса QЭ в любом элементе (единице оборудования) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

энергетической системы потребителя, получаемая как отношение подведённой к эле менту энергии QН к отведённой, т.е.:

QЭ = QН / QК (1) На основании этого параметра последующими исследованиями создан метод ко нечных отношений (МКО), позволяющий контролировать статику и динамику состоя ния энергетической системы потребителя как пространственно-временной структуры.

Установлено, в частности, что из пространственной упорядоченности элементов следу ет математическая линейность конечных параметров, что, в свою очередь переводит вычисление потерь с операции поверхностного интегрирования на алгебраическую операцию умножения, а значение относительных потерь (в смысле МКО) является ли нейным коэффициентом при QК в выражении для расчёта потерь. Это следует из вы ражения сохранения:

Q Q Н Q К = Q, Q Э 1 = = Q *, Q = Q *Q К (2) QК Именно это позволяет отнести МКО к методам, основанным (при указанных ус ловиях) на теории скалярных и векторных полей. Линейность процессов дает возмож ность при наличии пространственных параметров энергии QН и QК (они могут быть измерены) перейти к оценке и прогнозу временных параметров, т.е. определять ста бильность состояния или направление эволюции системы во времени с помощью си нергетических соотношений вида:

/ QН QН = Q /K QK (3) Построение теории энергосбережения с использованием МКО привело к унифи кации схемного представления энергетических систем в виде элементов и линий, за вершающихся одним из видов энерготехнологических процессов (ЭТП) – производст венным, вспомогательным или обеспечивающим условия жизнедеятельности в поме щениях (рис. 1).

Результатом R каждого ЭТП в общем случае может быть продукция, необходи мый качественный параметр какой-либо среды или параметр, определяющий условия жизнедеятельности. Принципиальной особенностью результата ЭТП является извест ность теоретического или экспериментального значения удельного расхода энергии Qуд на единицу результата, которое может рассматриваться как минимальное потребное количество энергии. Поэтому цель энергосбережения должна рассматриваться как при ближение к этому значению фактической энергоёмкости, а параметр QЭ в МКО позво ляет определить уровень этого приближения, что следует из очевидного выражения:

Q = QЭQуд R (4) Если фактическую энергоёмкость результата обозначить QR=Qпотр/R, то QR QЭ = Q уд (5) ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Рис. 1. Схема энерготехнологии потребителя Наивысшая эффективность использования энергии в МКО соответствует QЭ =1.

МКО В ЭКОЛОГИИ Рассмотрим возможность использования этого параметра для связи с экологиче ской эффективностью. Обратимся к однолинейной схеме энергетической системы, включающей производителя энергии (ПЭ) и энерготехнологический процесс (рис. 2).

Рис. 2. Однолинейная схема энергетической системы Процесс в ПЭ характеризуется количеством выработанной энергии Q и удель ным выбросом в атмосферу mуд определяемым качеством топлива.

Количество потреблённой за определённое время энергии в ЭТП определяется интегральным значением результата R:

Qпотр =Qуд R (6) Количество востребованной энергии от ПЭ на это количество результата опре делится энергоёмкостью связывающей линии в соответствии с выражением (4). Выра ботка этого количества энергии сопровождалась интегральным выбросом, равным m = mудQ (7) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Введем понятие фактического выброса на единицу результата mR = m /R (8) Минимальное значение этого параметра может быть определено произведением удельного расхода энергии и удельного выброса на выработанную из топлива энергию, т.е.

m R = m уд Q уд уд (9) Тогда выражение (4) преобразуется в вид:

m = RQ Э m R уд (10) Отсюда следует m mR QЭ = = уд = Q экол (11) уд Rm R m R mR = Q экол может быть определено как уровень относительной Отношение уд mR экологической опасности результата, производимого в данной конкретной энергетиче ской системе. Отметим, что в МКО этот параметр равен относительной энергоёмкости, т.е. избыточность выбросов полностью определяется значением относительных потерь в системе. Это является дополнительным обоснованием необходимости энергосбере жения. Однако более существенным следует считать вывод о том, появляется количе ственный параметр для экологической экспертизы производственных систем потреби телей энергии.


В связи с тем, что потребитель энергии может находиться на значительном рас стоянии от производителя энергии, полученное равенство (11) можно рассматривать как дистанционное управление выбросами с помощью регулирования эффективности энергоиспользования у потребителя. Это служит дополнительной иллюстрацией поло жения, вызванного в [1] о решающей роли энергосбережения в решении проблемы эко логической безопасности. Однако, практическое энергосбережение в системе потреби теля возможно только в том случае, когда в энергетической системе потребителя (см.

рис. 1) известна доля каждого элемента в общих потерях. Метод конечных отношений, реализуемый в общем случае через конечные измерения на каждом i-ом элементе, дает возможность определить сначала энергоемкость элемента Qэi, а затем и общую энерго емкость линии в виде произведения n Q Э = Q Эi.

i = Превышение значения Qэi над единицей представляет собой долю потерь в эле менте относительно конечного значения энергии. По значению Qэi и определяется вклад каждого элемента в общие потери, что дает основание для решения о замене эле мента или регулировании с целью минимизации потерь [3]. Свойство элементов, осо бенно преобразователей энергии, изменять относительные потери при переменных ре жимах энергопотребления может быть выражено в его энергетической характеристике, которая позволяет в свою очередь, управлять энергетической эффективностью по ре шенным параметрам.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

МКО В АНАЛИТИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ ТЕХНОЛОГИИ Важным элементом потребительной системе является ЭТП. Ранее показано, что существует минимальное (при определенном виде первичного топлива) значение вы броса на единицу полученного результата (9). Однако фактическое его значение зави сит от того, насколько энергоемкость результата в ЭТП близка к единице. Метод ко нечных отношений применительно к ЭТП должен учитывать известность удельного расхода энергии Qуд, постоянное значение которого при анализе потребного количества энергии автоматически приводит в соответствие интегральному количеству энергии требующую энергию, а производственный мощности – мощность потребления. Эта особенность ЭТП означает линейную зависимость минимальной энергии, необходимой для ЭТП, от результата с постоянным коэффициентом, равным, Qуд сохраняющимся и для мощности. Поэтому, для ЭТП возможны аналитический синтез технических схем не только в статике, но и в динамике, в отличие от других энергетических элементов которые рассчитывают на статический режим с максимальной мощностью. Примеры успешного аналитического синтеза технологических схем ЭТП приведены в [2, 4]. Лю бопытно отметить, что способ, запатентованный в России в 1997 году, интенсивно об растает в последние годы патентами на устройства в США и абсолютно не востребован в России.

Подводя промежуточный итог, следует отметить, что МКО является научной основой не только энергосбережения, но и оценки экологически опасных технических систем потребителей энергии и может быть использован для контроля собственно эко логических параметров на объектах, производящих энергию.

МКО В ЭКОНОМИКЕ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.

В [2] обоснованы методы оценки эффективности энергосбережения в денежных параметрах для условий рыночных отношений и отражены на рис. 1. Дальнейшее раз витие этих методов привело к введению понятия частной доходности энергии, расту щей при энергосбережении значительно быстрее, чем общая доходность предприятия.

Это понятие в свою очередь привело к понятию опосредованной стоимости энергии, возникающей при реализации продукции, произведенной с участием энергии. Установ лено [5], что эта цена находиться в гиперболической зависимости от энергоемкости продукции, что является стимулом ее снижения при энергосбережении до предельного низкого значения, определяемого термодинамическими ограничениями и теоретиче скими константами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, есть основания полагать, что все чаще упоминаемая триада про блем экономика-энергетика-экология может решаться на основе единого научного ме тода.

ЛИТЕРАТУРА 1. Экологические аспекты устойчивого развития теплоэнергетики России. Под общей редакцией Р.И.Вяхирева. Часть 1. - М.: Издательский дом «Ноосфера», 2001. – 240 с.

2. Карпов В.Н. Введение в энергосбережение на предприятиях АПК. СПбГАУ, СПб, 1999. –72с.

3. Карпов В. Н. Способ контроля и управления энергопотреблением. Пат. РФ № 22127446. Опубл. 20.09.2003. Бюлл. № 26.

ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

4. Карпов В. Н. Способ объемного электромагнитного облучения поглощаю щих сред. Пат. РФ. № 2073527. Опубл. 20.02.97. Бюлл. № 5.

5. Карпов В. Н. Энергия как валютная компонента в производственном процес се при энергосбережении. //Энергосбережение. Энергетическая и социальная безопас ность сельских регионов. Сб. науч. тр. – СПб.: СПбГАУ, 2000. - С. 18-24.

Получено 03.03.2005.

V.N. Karpov, DSc (Eng) North-West Research Institute of Agricultural Engineering and Electrification, St-Petersburg, Russia ENGINEERING SCIENCE IN TACKLING ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL PROBLEMS Summary The paper substantiates the possibilities of tackling the “economy-power-ecology” problem with an integrated scientific approach.

The author has developed the fundamentals of energy saving theory, which are based on the vector field theory. A unified pattern of user power system is substantiated. A concept of relative energy intensity of an element is introduced. The dependence of the energy inten sity of a product on the system status is shown.

Monitoring and control method of energy intensity has been developed and patented.

It was established that environmental risk arising from power generation from fossil fuels might be estimated by the value of relative energy intensity of the products at the end power user.

The concept of energy profitability and its non-linear growing dependence on the low ering energy intensity is introduced. The presented material proves the possibility to formulate the integrated theoretical basis to solve the multiple-factor problem.

A. Munack Federal Agricultural Research Centre (FAL), Braunschweig, Germany J. Krahl University of Applied Sciences Coburg, Germany POTENTIAL CONTRIBUTIONS OF BIOFUELS TO SUSTAINABLE MOBILITY AT THE EXAMPLE OF GERMANY ABSTRACT Utilization of plants as energy sources is an important contribution to reduce emissions of greenhouse gases. Worth mentioning for Germany is today only the use of biodiesel (rape seed oil methyl ester). Further classical pathways for energy production from biological sources are burning of wood and straw, and production of bio-ethanol or biogas. Future fuels for combustion engines need a special composition in order to meet the more stringent regu ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

lated exhaust gas limits. An opportunity to produce such fuels is opened by the so-called Fischer-Tropsch synthesis, which enables to produce such fuels from synthesis gas (CO and H2). Starting from natural gas, this leads into the pathway that Shell has established through its Shell Middle Distillate Synthesis (SMDS). Alternatively, synthesis gas can also be generated by utilization of whole plants. Thus the farmer becomes an energy producer. In the paper the potentials and limits of the above mentioned biogenic energy sources are discussed in principle and, in detail, at the example of Germany resp. the European Union.

INTRODUCTION The fossil crude oil resources will be available for a limited time only. Most experts predict that the depletion mid point – this is the date at which approximately half of the oil resources are exploited – will be reached within the next 10 to 20 years, cf. Fig. [Kehrer, 2002]. After having passed this point, one can expect diminishing exploitation rates and drastically rising prices, if no alternatives are developed until then.

Renewable raw materials can be used to substitute fossil energy carriers to a certain amount and they can reduce a country's dependence on imported energy. Moreover, they offer the advantages of neutrality with respect to CO2 formation, protection or generation of em ployment also in rural areas, and maintenance of cultivated landscape. The European Union has formulated the goal to reach a market share for alternative fuels of approximately 23 % until the year 2020. However, with 10 % share, the non-regenerative natural gas has gained the dominating part within these alternatives. The part of bio-fuels is assigned to 8 % [European Union, 2001]. An indicative goal (that means: no obligation) for the year 2010 lies at 5.75 % share for bio-fuels [European Union, 2003]. This can be reached through applica tion of neat fuels like biodiesel;

just like that, blending of biogenic fuels to fossil ones is pos sible.

Gt/a 2010 - 2020: expected 4 expected maximum of production depletion mid-point 1930 1950 2000 Fig. 1. Worldwide mineral oil production 1930 – ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

UTILIZATION OF BIOMASS FOR PRODUCTION OF FUELS AND FUEL ADDITIVES Today's main ways for usage of biomass as energy source are compiled in Table 1.

Table Today’s pathways for use of biomass as energy source Biomass Conversion Energy Carrier Main Utilization vegetable oil physical/ electricity, heat, fuel oil plants vegetable oil chemical fuel, electricity, heat methyl ester wood, residuals physical pellets heat, electricity energy plants, liquid manure, organic biochemical biogas heat, electricity residues sugar, starch, ethanol, lignocelluloses, ethyl tertiary butyl biochemical fuel, additive organic residues ether (ETBE) In the area of biodiesel, in Germany mainly consisting of neat rapeseed oil methyl es ter (RME), some early research was done in the Federal Agricultural Research Centre of Germany (FAL) in Braunschweig at the end of the 70's of the last century. In the light of 1,200,000 t sold (2004) this energy carrier is today the only one – out of the whole bundle of renewable energy sources – that contributes a certain measurable part to the German fuel market. Its share is almost 4.5 % of the German diesel fuel consumption. Due to restrictions by location and crop rotation the national potential substitution of fossil diesel fuel by RME is limited to a maximum of 6 % in Germany. At present, biodiesel can be bought at more than 1,900 filling stations in Germany. Its cost is about 10 to 20 €-cents less than fossil diesel fuel.


Examination of the trend in Europe shows a rapid increase in production of biodiesel since 1998, cf. figure 2 [Observ’ER, 2004]. At the same time the German utilization of the alterna tive fuel increased rapidly, too. This is also demonstrated in figure 2 [Bockey, 2003/04 and Evers, 2004]. The figure also shows clearly that the German share of the European market is more than 50%. This high amount may be due to the fact that fuel prices in Germany are higher than in other European countries. More than half of the biodiesel is not sold by the fill ing stations but is directly used by companies, mainly carriers.

3 to 4 kg seed per hectare are used to grow a yield of 3,600 kg rapeseed, which give 1,400 kg or 1,600 L of biodiesel. The energy balance of RME is clearly positive, cf. figure 3.

An energy input of about 25 GJ/ha is needed to get a fuel with nearly 50 GJ/ha. The bruised rape contains more than 25 GJ/ha;

they must also enter the balance since they substitute bruised soy. The – usually – energetically unused rape straw contains 78 GJ/ha. A further positive effect is the diminishing of the greenhouse gases by reduction of CO2 emissions ver sus fossil diesel fuel. However, it must also be mentioned that some negative effects result, like acidification of soils, nutrient entries into other ecosystems and ground waters as well as a relatively high contribution to ozone depletion. An eco-balance concerning comparison be tween rape seed oil and rapeseed oil methyl ester with respect to the above cited criteria shows more positive results for RME in each respect [Grtner and Reinhardt, 2001].

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Amount [kt] Europe Germany 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Year Fig. 2. European (EU-15) production of biodiesel and its utilization in Germany fixed solar rape straw energy 78. 156 GJ/ha GJ/ha phosphatides etc.

1.5 GJ/ha farming rape seed meal glycerol 28.2 GJ/ha 2.2 GJ/ha technical rape seed oil mill transesterif.

means 77. refining rape seed rape oil;

17.7 GJ/ha RME GJ/ha oil;

raw partly refined 47. 49.6 GJ/ha 48.1 GJ/ha GJ/ha process energy factory (0.3 GJ/ha) 4.6 GJ/ha transesterification (0.4 GJ/ha) unconvertible energy 23.1 GJ/ha methanol degumming (0.5 GJ/ha) 2.7 GJ/ha Fig. 3. Energy balance of the production of rape seed oil methyl ester (RME) For technical reasons it cannot be recommended to use refined vegetable oils in mod ern unmodified diesel engines since severe damages are to be expected after a very short time.

However, also biodiesel must be developed further in order to be used in future engine gen ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

erations. Already today's Euro IV exhaust gas standard requires for some engines a switching to another engine management (injection timing), which can be realized by software. In order to let the engine management unit know which fuel or blend is actually used, a relatively sim ple fuel sensor was developed in the FAL. It provides a fuel blend and a fuel temperature sig nal and will be available from summer 2005 for diesel passenger cars of the Volkswagen AG [Bantzhaff et al., 2004;

Munack et al., 2004].

Biogas plants show rapidly growing interest during the recent years;

in Germany, their number increased from about 1,000 in the year 2000 to approx. 2,200 in 2004. An assessment of the potential of liquid manure and residues from agricultural production, of bio-waste from industry and municipalities, and of the cultivation of renewable resources results in a potential of about 23 TWh/a of electric energy. The generation of electricity from biogas in the year 2000 amounted to only 2 % of this potential. However, the German consumption of electric energy is that high (2002: 580 TWh), that even after realization of the quoted amount only a share of 4 % can be reached.

Bio-ethanol is a further alternative;

in recent years big progress has been achieved in the production processes, which leads to a higher profitability of the production plants. Sugar beet is the crop with the highest ethanol yield, cf. Table 2 [Vorlop et al., 2002].

Agriculture Industry, Municipalities Renewable Raw Materials (liquid manure, (by-products, bio waste, (root crops, cereals, residues) grass) green plants) 205 Mt/a 24 Mt/a 60 Mt/a 5.5 109 m3/a 2.7 109 m3/a 8.5 109 m3/a Technically Usable: 60 % 10 109 m3/a 234 PJ Heat Electrical Energy 35.8 TWh/a 22.8 TWh/a 128.9 PJ 82.1 PJ Fig. 4. Biogas: potentials in Germany A comparison with Fig. 2 shows that ethanol has by far not reached the importance of biodiesel. However, large ethanol plants are under construction, such that the production ca pacity will heavily increase during the near future. Moreover, Spanish researchers have de veloped a bio-ethanol production process using cereal straw making it possible to reduce raw material product costs by half. This process can be used to produce one litre of ethanol with kg of straw for 18 €-cent, while 3 kg of wheat or barley, i.e. at a cost of 36 €-cent, are needed to produce the same amount. This price drop would make bio-ethanol competitive to petrol.

This research project should soon lead to a production plant in Salamanca [Observ’ER, 2004].

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

Table Bio-ethanol production;

comparison of different farm produces Yield of Ethanol Calorific Plant Material Yield Crop Conversion Yield Value [t/(ha•a)] [L/t] [L/(ha•a)] [GJ/(ha•a)] sugar cane 80 70 5600 sugar beet 55 110 6050 maize 8 400 3200 cereals 7.5 380 2850 Amount [kt] 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Year Fig. 5. Production of bio-ethanol in Europe (EU-15) [Observ’ER, 2004] Further ways to use biomass as energy carrier are shown in table 3.

Table Further pathways for use of biomass as energy source Biomass Conversion Energy Carrier Possible Utilization Fischer fuel Tropsch fuels (FTF) methanol fuel (maybe via fuel cells) (solid) thermo biomass chemical dimethyl ether (DME) fuel hydrogen fuel (maybe via fuel cells) ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

Methanol, dimethyl ether (DME), and hydrogen need expensive new logistic meas ures. On the contrary, Fischer-Tropsch fuels (FTF) can be distributed through the existing in frastructure and can be used in common engines, since their hydrocarbon pattern can be var ied on demand. By using these fuels, only small adaptations in the distribution chain and the diesel engines may be necessary. Fisher Tropsch synthesis is known since the 20s of last cen tury;

synthesis gas (H2 und CO) is used to form C1 to C35 hydrocarbons. The synthesis gas can be provided by using natural gas or biomass. After processing, a fuel with well-defined com position is obtained. By joint optimisation of engine and fuel one can expect a "cleaner" com bustion with less harmful components in the exhaust gas. Engine specialists expect a great contribution of FTF for a fulfilment of future exhaust gas legal limits without costly exhaust gas after treatment. In Germany, two pilot plants for production of FTF are currently running, respectively being further developed. In addition to the improved knowledge about the variety of the possible fuel composition these plants can also serve for the assessment of the energetic efficiency and economical performance of different processes. The Shell Middle Distillate (SMDS) Process is based on an improved Fischer-Tropsch synthesis and a special hydro conversion process [Clark et al., 2003]. It converts natural gas into various distillate products, such as naphta, diesel, or kerosene, hence being a GTL (gas-to-liquid) process. A production plant is running in Bintulu Malaysia, further plants are under construction in Quatar.

CONCLUSIONS If one summarizes all the above discussed measures while having in mind that the ag ricultural area can only be used once, then - by using the actual set aside land area of about million ha and the residues currently available - in Germany only a contribution of 25 % of the actually used fuel can be produced by agriculture, cf. table 4 ([Kaltschmitt et al., 2002] and own calculations). In the future, fuels from biogenic sources will play a bigger role in providing mobility of the world's population;

a complete substitution of fossil fuels, however, is not to be expected. Nevertheless, the possible substitution potential increases with growing fuel efficiency of vehicles, and plant genetics will also contribute. The hydrogen technology will have a great impact;

however, the authors of this contribution expect a broad application of this technology not earlier than in the year 2025.

Table German potentials and actual utilization as fuel for different biogenic materials Utilization Raw Material Calorific Value, [PJ/a] Fuel Yield, [PJ/a] [PJ/a] Lignocelluloses wood, straw 752 - 803 FTF 188 - containing energy plants 333 - 422 FTF 83 - biomass RME winter rape FTF 26 - oil, sugar, or RM bio-ethanol starch contain- winter wheat rape seed oil FTF 36 - ing biomass 0. sugar beet 195 bio-ethanol organic residues 222 - 288 biogas 110 - residues energy plants* 236 biogas 118 - Cultivation on 2 million ha;

only one of the alternatives is realizable.

ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

REFERENCES 1. Bantzhaff R, Marto A, Krahl J, Munack A (2004) Verfahren und Schaltungsanord nung zum Erfasen und/oder Bestimmen der Beschaffenheit eines Mediums. Mnchen:

Deutsches Patent und Markenamt, 7 S., Patent Nr. 10258417.

2. Bockey D (2003/04) Biodieselproduktion und Vermarktung in Deutschland – Situation und Perspektive. 19 p, UFOP, Berlin.

3. Clark RH, Battersby NS, Louis JJJ, Palmer AP, Stradling RJ, Whale GF (2003) The Environmental Benefits of Shell GTL Diesel. Proc. 4th Int. Fuels Colloquium, Technical Academy Esslingen, Ostfildern, Germany.

4. Evers D (2004) Wie sieht die weitere Marktentwicklung fr Biodiesel aus? Welche Strategien und welche Zukunftsmrkte zeichnen sich ab? Kraftstoffe der Zukunft, 2.

Fachkongress, 29./30. Nov. 2004, Berlin.

5. European Union (2001) Green Book “Security of the energy supply” and White Book “Traffic policy until 2010”.

6. European Union (2003) Information Note 6795/03 of the Council of the EU dated 2003/02/25.7. Grtner S O, Reinhardt G A (2001) kologischer Vergleich von RME und Rapsl. Gutachten im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V., FKZ: 01 NR 045, 25 p.

8. Kaltschmitt M, Zander F, Nill M (2002) Potenziale biogener Kraftstoffe in Deutschland. Kraftstoffe der Zukunft 2002. Manuscript of oral presentation, 13 p 9. Kehrer P (2002) Die knftige Verfgbarkeit von Erdl – Chancen und Risiken.

Landbauforschung Vlkenrode, SH 239: p 9-16.

10. Munack A, Krahl J, Speckmann H, Marto A, Bantzhaff R (2004) Development of a sensor for determination of biodiesel, fossil diesel fuel, and their blends. In: Jasinski, B. (ed) V International Scientific Conference on Microprocessor Systems in Agriculture, Conference Proceedings, Pock, Poland, 25.-26.05.2004, p 113-119.

11. Observ’ER (2004) Biofuels Barometer / Le Baromtre des Biocarburants.

Systmes Solaires 161, p 53-65.

12. Vorlop K-D, Weiland P, Ahlgrimm H-J, Schlieker M, Willke T (2002) Ethanol und Biogas aus nachwachsenden Rohstoffen: neuere Entwicklungen. SchrR Thringer Lande sanstalt fr Landwirtschaft 2002/09: p 16-32.

Аксель Мюнак Федеральный сельскохозяйственный научно-исследовательский центр (FAL), Брауншвейг, Германия Юрген Краль Университет прикладных наук, Кобург, Германия ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВКЛАД БИОТОПЛИВА В УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ НА ПРИМЕРЕ ГЕРМАНИИ Применение растений в качестве источников энергии вносит важный вклад в снижение выбросов тепличных газов. Для Германии заслуживает упоминания только использование в настоящее время биодизельного топлива (чистое рапсовое масло и сложный метиловый эфир), которое можно приобрести на более чем 1900 заправочных станциях. В 2004 г. было реализовано приблизительно 1 200 000 т этого топлива, что составило почти 4,5% от общего потребления дизельного топлива в Германии. Евро ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.

пейский Союз предполагает достичь 5,75% доли использования биотоплива к 2010 го ду. Другими традиционными путями производства энергии из биологических источни ков является сжигание древесины и соломы, и выработка био-этанола и его производ ных, таких как ETBE (этило-трибутиловый эфир) или биогаз.

Виды топлива, которые будут применяться в будущем для двигателей внутрен него сгорания, должны иметь специальный состав, чтобы отвечать все более строго ре гулируемым ограничениям по выхлопным газам. Возможности производить такие виды топлива открывает так называемый синтез Фишера-Тропша (Fischer-Tropsch), который позволяет получать такие топлива из синтез-газа (СО и Н2). Будучи основан на природ ном газе, этот способ приводит на путь, который «Шелл» открыла посредством Shell Middle Distillate Synthesis (SMDS). Это синтез средних дистиллятов, в процессе которо го природный газ преобразуется в нафту, дизельное топливо или керосин, т.е. происхо дит перегонка газа в жидкость. C другой стороны, синтез-газ можно также генериро вать путем утилизации целых растений. Таким образом, фермер становится производи телем энергии. В докладе рассматривается потенциал и ограничения возможностей вышеуказанных источников биогенной энергии в целом, и более подробно на примере Германии по сравнению с Европейским Союзом.

Суммируя различные возможные пути, при этом не забывая о том, что сельско хозяйственные площади можно использовать только один раз, и имея около 2 млн. га реальных неиспользуемых земель, а также доступные в настоящее время растительные отходы – в Германии только 25% от реально потребляемого топлива может быть про изведено в сельском хозяйстве. Таким образом, можно предположить, что в будущем виды топлива, полученные из биогенных источников, будут играть все возрастающую роль в обеспечении мобильности населения планеты;

однако, полного замещения иско паемого топлива ожидать не следует. Несмотря на это перспективы возможного заме щения возрастают по мере повышения топливной экономичности мобильных средств.

Свой вклад в этот процесс внесет и генетика растений.

Большое значение будет иметь применение водорода в этих целях. Однако авто ры данной работы ожидают широкого внедрения этой технологии не ранее 2025 года.

Получено 21.01.2005.

А.В. Тихомиров, канд. техн. наук Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), Москва РАЗВИТИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БАЗЫ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ СЕЛЬСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В статье приведены показатели потребления энергоресурсов и структуры энер гоносителей в сельском хозяйстве России и его отраслях с 1990 г. и на перспективу.

Обоснованы перспективные направления развития энергетической базы и со вершенствования систем энергообеспечения сельских объектов, включая системы и средства малой энергетики.

Представлены результаты исследований по разработке нового метода перера ботки биомассы (древесных и растительных отходов) в жидкое и газообразное топливо, ISBN 5-88890-036-2. Том 3.

а также экономичного резонансного способа передачи электрической энергии по одно проводной линии, что может быть эффективным для электроснабжения ряда сельских объектов. Приведены перспективные направления по разработке электротехнологий и средств «малой энергетики».

Основной целью развития энергетической базы сельского хозяйства является обеспечение надежного, устойчивого и эффективного энергообеспечения отрасли при снижении энергоемкости производства продукции, а следовательно и себестоимости, повышения ее качества и снижения потерь.

Энергетическая политика на селе предопределяет совершенствование структуры топливно-энергетического баланса, освоение новых видов энергии, разработку и вне дрение энергосберегающих технологий и техники, рационализацию системы обеспече ния топливом и электроэнергией, включая более широкое освоение децентрализован ных систем. Структура потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на селе представлена ниже (см. таблицу).

Важным является восстановление и дальнейшее развитие систем энергоснабже ния сельскохозяйственных товаропроизводителей за счет нового строительства, рекон струкции и технического перевооружения электрических, газовых и тепловых сетей централизованного энергоснабжения. Наряду с этим получают развитие вопросы фор мирования систем и средств «малой энергетики» для автономного энергообеспечения ряда сельскохозяйственных предприятий и объектов за счет использования местных энергоресурсов, возобновляемых источников энергии, растительных и древесных отхо дов, освоения новых способов переработки биомассы, торфа, растительных и древес ных отходов с целью получения качественного жидкого и газообразного топлива для использования в сельхозпроизводстве, включая энергообеспечение животноводческих предприятий.

Развитие энергетической базы сельского хозяйства, обеспечивающей удовлетво рение энергетических потребностей села и эффективность энергообеспечения, включает:

- совершенствование, реконструкцию и техническое перевооружение систем энергоснабжения сельскохозяйственных предприятий (ферм, комплексов птицефабрик, тепличных комбинатов, других объектов) электроэнергией, теплом, топливом при ши роком использовании местных видов топлива (биомассы, древесных и растительных отходов, торфа) и децентрализованных систем;

- создание и освоение новых энергоэкономных технологий, автоматизированных электротехнологий и электрофизических методов воздействия на биообъекты (живот ных, корма, растения, продукцию, а также воду, почву, воздушную среду), адаптиро ванных в перспективные технологии производства сельхозпродукции;

- разработку и освоение систем и средств «малой энергетики» преимущественно на базе использования местных энергоресурсов, возобновляемых источников энергии, комбинированных систем и оборудования;

- создание комплектов оборудования для электроснабжения сельских объектов с использованием новых методов передачи электрической энергии, включая однопро водные линии;

- разработку и создание гибридных энергетических систем для мобильной тех ники с использованием ДВС и электропривода рабочих органов;

- энергетическую оценку технологий сельхозпроизводства и новой техники.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.