Место и роль электроэнергетики в АПК
Сельское хозяйство является интенсивно развивающейся отраслью народного хозяйства. Развитие сопровождается увеличивающимся потреблением энергии, в общем балансе которой значительную и быстро растущую долю занимает электрическая энергия. Из всех видов энергии она наиболее легко транспортируется, преобразовывается и используется. С каждым годом появляется все больше способов и технологий ее применения. Электровооружеyность труда приобретает все более распространенный характер. Новые машины, механизмы и технологии, порожденные научно-техническим прогрессом, требуют для своего осуществления электроэнергию. Развитие сельской электрификации обусловливает восприимчивость сельскохозяйственного производства к достижениям научно- технического прогресса. Электроэнергия дала жизнь (или изменила их содержание) многим сельским профессиям. Отходит в прошлое профессия доярки - благодаря механизации и электрификации ее заменил оператор машинного доения. Обработка и очистка зерна сегодня просто немыслимы без электроагрегатов, а такой анахронизм, как профессия пастуха, вполне разрешим с помощью электроизгороди. Без электроэнергии немыслимы сушка, электромелиорация и многие другие виды работ.
Трудно отыскать на селе участок, где бы не использовалась электроэнергия. С ее помощью готовят корма для животных и птиц, сушат зерно и сено, создают микроклимат в помещениях и хранилищах, орошают поля и луга, перерабатывают продукты, ее используют для культурно-бытовых целей. Полная электрификация приведет к росту производительности труда, повышению технического оснащения сельского хозяйства, что даст возможность превратить сельскохозяйственный труд в разновидность индустриального и послужит одним из средств преодоление существенных различий между городом и деревней. Электрификация является основой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов и представляет собой важнейший этап индустриализации сельскохозяйственного производства.
Область применения электроэнергии в сельском хозяйстве обширна. Наиболее распространенные и традиционные способы применения, а также некоторые перспективные даны ниже.
Электричество является единственным видом энергии для электрификации птицеводства и растениеводства, электромеханизации животноводства. С его помощью осуществляются водоснабжение, кормоприготовление и раздача кормов, уборка помещений, обогрев и создание микроклимата в помещениях, сушка и переработка зерна и других сельскохозяйственных продуктов, сев и уборка, орошение и мелиорация земель, инкубация и выращивание молодняка, содержание взрослого поголовья. Интенсивно используется электроэнергия в электротепловых установках и установках для создания микроклимата - устройства для обогрева полов помещений, водонагреватели, калориферы и кондиционеры, холодильники, компрессоры, системы вентиляции.
Прогрессивные виды технологии также используют электроэнергию, где с ее помощью работают электрофильтры, в электрических полях окрашиваются различные изделия, осуществляется сепарирование и предпосевная обработка семян, проводятся опыты по электроактивации жидкостей и воды. Сушка, нагрев, дезинсекция, металлизация изделий распылением, осуществляемые с помощью токов высокой частоты и ультразвуком, немыслимы без электроэнергии, как немыслима без нее работа ремонтных и перерабатывающих предприятий, на которых установлено большое количество технологических линий и машин, станков и агрегатов, с помощью которых осуществляется переработка овощей и фруктов, молока, мяса и другой сельскохозяйственной продукции.
Обрабатываются металлы, изготавливаются и ремонтируются узлы, детали, машины. Очевидно, не нужно пояснять, что единственным источником энергии для искусственного освещения является электричество, с помощью которого осуществляются общее, местное и другие специальные виды электроосвещения, создается искусственная световая среда и облучение (ультрафиолетовое и инфракрасное) в теплицах для повышения урожайности, в птице и животноводческих помещениях для повышения продуктивности. Эти виды облучения используются также как бактерицидные, для дезинфекции и дезинсекции, сушки и нагрева.
Почти половина всей электроэнергии, используемой в сельском хозяйстве, расходуется на освещение и облучение. Для освещения используются лампы накаливания и газоразрядные лампы, устанавливаемые в светильники различного исполнения в зависимости от конкретных условий применения. Светильники используются для общего и местного освещения производственных зданий и сооружений, помещений содержания животных и птицы, жилья, культурных, спортивных, бытовых и многих других помещений, а также открытых пространств - улиц и площадей, кормовых и выгульных площадок, стоянок и мест ремонта техники при полевых работах и т.д.
Облучательные установки применяют в зависимости от конкретных целей для: дополнительного облучения рассады овощей в теплицах для ускорения роста и развития растений; облучения растений при выращивании их в помещениях без естественного света; дополнительного облучения растений в теплицах для продления короткого естественного дня; облучения проростков зерновых и бобовых культур при беспочвенном выращивании зеленого корма из семян (гидропоника); облучения семян и клубней перед посевом; уничтожения вредных насекомых с помощью ультрафиолетового облучения (УФО); повышения продуктивности животных и птицы с помощью УФО; обогрева молодняка с помощью инфракрасного обогрева (ИКО); сушки и дезинсекции зерна ИКО, а также овощей и фруктов.
Значительное количество электроэнергии потребляют тепловые процессы на животноводческих фермах, птицефабриках, где электроэнергия используется для приготовления горячей воды, производства пара, тепловой обработки кормов, технологического оборудования и посуды, создания микроклимата, а также на предприятиях закрытого грунта, и др.
Большое значение имеет электрификация быта в сельской местности, поскольку дает огромный социальный эффект. Это использование электроприборов культурного и хозяйственного назначения, применение электроэнергии для приготовления пищи, горячей воды, отопления зданий, электрооборудование предприятий сферы обслуживания населения (общественное питание, прачечные, другие коммунальные, торговые и общественные предприятия).
Совершенно новыми областями использования электроэнергии в сельском хозяйстве являются такие достижения научно - технического прогресса, как сельскохозяйственная робототехника и электроника, содержащие различные электроприводы, электроаппараты, электрические схемы управления и регулирования и имеющие огромные области применения. Практически в настоящее время созданы лишь автоматизированные установки для поточного доения коров.
Основными потребителями электроэнергии в сельском хозяйстве в настоящее время являются электроприводы различных механизмов, машин и поточных линий, а также систем вентиляции и микроклимата. Так, в процессе кормоприготовления на животноводческих фермах используется целая гамма различных машин, осуществляющих свои функции исключительно благодаря применению в них электроприводов. Очистка концентрированных кормов ведется на зерноочистительных машинах. Для измельчения этих кормов применяют молотковые дробилки разных конструкций, жерновые и вальцовые мельницы.
Огромную область применения электроэнергии представляет собой электромеханизация процессов предпосевной и послеуборочной обработки, хранения и переработки зерна. Сюда входят универсальные и специализированные пункты для обработки и хранения семенного, продовольственного и фуражного зерна, заводы для обработки и хранения семян элиты и первой репродукции, цехи и заводы для производства комбикормов. Перечисленные производства оборудованы разнообразными машинами. Это зерноочистительные, сушильные, сортировальные, обеззараживающие, вентилирующие, транспортирующие и другие агрегаты, потребляющие электроэнергию. Количество электроприводов в них достигает нескольких сотен. Единичные мощности достигают сотни киловатт.
Электромеханизация водоснабжения и мелиорации включает электроснабжение и электрооборудование насосных станций, установок для орошения грунта — как открытого, так и в теплицах и парниках. В систему машин входят различные насосы, нагнетатели, оросители, увлажнители, гидропонные установки и т.п., в которых использованы электродвигатели, электроклапаны и распределители, испарители и другое электрооборудование.
Вентиляционные установки и установки микроклимата во всех отраслях агропромышленного комплекса насчитывают большое количество электрифицированного оборудования и систем управления. Сюда относят как отдельно устанавливаемые вентиляторы, так и целые комплексы для приготовления воздуха, общеобменной вентиляции и воздушного отопления.
Перспективную и стремительно развивающуюся сферу интенсивного использования электроэнергии представляет электронагрев. В настоящее время он включает электрический подогрев воды - прямой и косвенный, т.е. с помощью пропускания тока через воду или электронагревателями, электрическое парообразование, осуществляемые с помощью электроводонагревателей, электрокотлов и парообразователей. Электровентиляцию с подогревом воздуха и микроклимат (нагрев воздуха) осуществляют с помощью электронагревателей в электрокалориферах и теплогенераторах. С помощью электронагрева осуществляют обогрев животных и птицы элементными нагревателями, ИКО-нагревателями. Электрообогрев и воздушное электроотопление применяют в инкубаторах для инкубации яиц. Широко используют электрообогреваемые полы и стены в животноводческих помещениях, парниках и теплицах, где для электронагрева используют предварительно заложенные в обогреваемые поверхности нагревательные провода, например марок ПОСХВ, ПОСХП.
Даже беглое перечисление использования электроэнергии в сельском хозяйстве показывает, что благодаря электричеству существует и может функционировать большинство машин, механизмов и агрегатов. Электроэнергия - основа индустриализации и научно-технического прогресса в сельскохозяйственном производстве.
Практическая часть
Рассчитать стоимость электроэнергии вырабатываемой дизель электрической установкой (ДЭУ).
Стоимость электроэнергии включает все затраты за n лет существования проекта (возьмем n=10 лет):
где Сзам – стоимость всех затрат; Cк – капитальные затраты; Э – эксплуатационные расходы; Ст – стоимость дополнительной энергии и топлива; Cзам – стоимость компонентов, срок службы которых менее n лет; Cост – остаточная стоимость электростанции, если срок работы электростанции более n лет.
Капитальные затраты включают разработку, конструирование, изготовление и монтаж электростанции. В общем случае капитальные затраты могут включать строительство завода для производства солнечных фотоэлектрических модулей и других компонентов электростанций.
Эксплуатационные расходы – это сумма всех ежегодных расходов на обслуживание включая зарплату операторов, инспекции, страховку, налоги, небольшой текущий ремонт с заменой мелких деталей. Стоимость энергии и топлива включает суммарные ежегодные затраты на покупку топлива для работы электростанции.
Сзам есть стоимость заменяемых компонентов за время службы электростанции, например, аккумуляторов.
Остаточная стоимость есть балансовая стоимость электростанции в год окончания проекта.
Исходные данные для расчета:
Стоимость генератора с инвертором и аккумуляторной батареей 200 тыс.руб.
Остаточная стоимость 20% 20
Годовые эксплуатационные расходы (Э) 5 тыс.руб.
Стоимость замены АБ через 5 лет 15 тыс.руб.
Номинальная мощность генератора 100 кВт
Среднее потребление 100 кВт/ч
Электростанция в среднем работает (часов в сутки) 8 часов
Расход топлива 24 лит/час
Заявленный производителем ресурс двигателя
(5-60 тысяч моточасов) 20000 часов
Предполагаемый срок работы 10 лет
Стоимость литра дизельного топлива 30 руб.