Издательский Центр Аква-Терм
gekon17
450podpiska2019

Автономная генерация для теплиц: урожай выше – энергозатраты ниже

Искусственно создавая оптимальные условия роста в теплице, можно круглый год выращивать овощи, домашние растения, цветы и саженцы даже в местах с суровым климатом. Отрасль защищенного грунта является индустриальной и высокотехнологической, но и энергоемкой. В большинстве хозяйств в структуре себестоимости продукции стоимость энергоносителей достигает 50-60%.

Необходимость подогрева воздуха в теплицах, воды для полива высаженных культур, грунта требует колоссального количества тепловой энергии особенно при низких температурах окружающего воздуха. Для получения тепла большинство отечественных тепличных хозяйств используют котельные, в которых первичный энергоноситель (газ, дизтопливо, уголь и др.) сжигают только для того, чтобы получить тепловую энергию для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосное и вентиляционное, холодильное оборудование, транспортеры и т.д.) как правило выступают территориальные энергосбытовые компании  (рис. 1).

Не секрет, что линии электропередачи и коммутационное оборудование за долгое время эксплуатации морально и технически устарели. Но даже высокие тарифы на электроэнергию, которые за последние несколько лет выросли в разы и, судя по всему, будут продолжать расти, не дают гарантии владельцу тепличного комплекса, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие электро- и теплоснабжения и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов, могут привести к гибели урожая и даже к обрушению теплиц.

Известны факты, подтверждающие не совсем взаимовыгодные отношения тепличных хозяйств и энергосбытовых компаний. Так, некоторые ТСО и ЭСК сегодня ставят вопрос о подписании договора на энергоснабжение теплиц на пять лет вперед с учетом почасовых (!) лимитов электроэнергии. Эти требования ставят тепличные хозяйства в затруднительное положение – энергопотребление теплиц в большой степени зависит от температуры окружающего воздуха и погоды, предсказать которую даже на месяц вперед с высокой степенью вероятности невозможно.

Рост растений определяется процессами фотосинтеза, для которого главным источником энергии является свет, а темпы роста и развития растений пропорциональны уровню их освещенности. Поэтому все чаще российские компании отрасли защищенного грунта используют технологии досвечивания, особенно в зимний, весенний и осенний периоды, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем.

Доказано, что использование правильных технологий освещения позволяет вдвое повысить урожайность, продлить сезон, расширить ассортимент культур, улучшить качество продукции и гарантировать поставки. Ограниченное предложение на рынке сельскохозяйственной продукции и относительно высокие цены на нее в период осень-весна делают рентабельными системы электрического досвечивания. Однако эти системы требуют значительного количества электрической энергии (от 70 до 100 Вт на 1 м2 площади), чтобы достичь уровня освещения до 6-7 кЛк. Большая урожайность достигается при освещении 20 кЛк и выше. Соответственно, для этого необходимо устанавливать большее количество светильников и при эксплуатации расходовать большее количество электрической энергии. Несложно подсчитать, что суммарное энергопотребление тепличного хозяйства на досвечивание может достигать до 10 МВт.

В целом эксперты отрасли приводят следующие цифры: энергопотребление 1 га теплицы составляет около 1 МВт электроэнергии и 2 МВт тепла. Принимая во внимание высокую удельную стоимость энергоносителей в цене продукции, существенного снижения себестоимости продукта и увеличения прибыльности, можно достичь лишь уменьшением «энергетической составляющей».

Эксперты при анализе существующих схем энергоснабжения тепличных хозяйств часто отдают предпочтение автономной генерации. Собственная теплоэлектростанция позволит не только исключить или значительно уменьшить платежи в адрес электро- и теплосбытовых компаний, но и значительно поднять урожайность за счет полезного использования (СО2) двуокиси углерода (углекислого газа), который в большом количестве содержится в выхлопных газах.

Технологический процесс выглядит следующим образом: когенерационная установка вырабатывает электроэнергию, в теплообменном оборудовании происходит передача тепла выхлопных газов, систем смазки и охлаждения внешнему контуру потребителя. Параллельно с этим через выхлоп происходит выброс продуктов горения. Далее выхлопные газы проходят процесс очистки и удаления оксидов азота, затем охлаждаются в теплообменном аппарате до допустимой температуры (примерно до +50°С) и удаляется конденсат.

С помощью  лопастных турбовентиляторов газы подаются в систему подачи СО2 на теплицу по трубопроводам (перфорированные трубы ПВХ или перфорированные пленочные рукава)  смешиваются с воздухом в теплице и доставляются непосредственно к основаниям растений. В окружающем воздухе содержится около 350 объемных долей углекислого газа. Для активного роста, в зависимости от вида растений, в атмосфере теплицы должно содержаться от 700 до 800 объемных долей СО2. За один час мини-ТЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой нагрузке 75% вырабатывает 372 м3 углекислого газа нормального давления с содержанием СО2 на уровне 700 ppm. При таком подходе урожайность отдельно взятой теплицы возрастает примерно на 30-40%.

Совместное же использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом приводит к повышению урожайности в 2-2,5 раза – выгода налицо!

Энергоцентры тепличных комбинатов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива (КИТ) системы на уровне 95-97%. Действительно, помимо электрической и тепловой энергии потребитель получает источник углеродного питания растений, что необходимо для интенсивного процесса фотосинтеза. Электрическая энергия расходуется на покрытие собственных нужд и искусственное освещение тепличного хозяйства, а посредством системы утилизации тепла происходит снабжение агрокомплекса тепловой энергией.

Эффективное энергоснабжение агрокомплексов, согласно мнению экспертов, может быть построено на базе газопоршневых генераторных установок, работающих в когенерационном режиме по схеме, представленной на (рис. 2).

Предлагаемая схема позволяет использовать тепло всех контуров охлаждения газопоршневой электростанции, причем, с разным температурным графиком. Организация системы отопления с разделением контуров отопления на практике показывает свою эффективность в плане экономии тепла и улучшения температурных полей теплицы. Подобные схемы получили широкое распространение в европейских государствах –  Бельгии, Дании, Франции, Испании, Великобритании, Португалии, а достигли своей кульминации в тепличных хозяйствах Нидерландов. Именно здесь многолетний опыт культивирования овощей и цветов сделал эту систему уникальной, не имеющей аналогов в мире. В качестве топлива может использоваться как природный магистральный газ, так и биогаз – продукт анаэробного разложения органических отходов. Помимо систем утилизации тепла и комплектных распределительных устройств 6,3 кВ или 0,4 кВ в состав энергоцентра агрокомплекса необходимо включить систему выделения СО2 из дымовых газов.

Результатом проведенной модернизации производства станет существенное увеличение производительности теплиц, повышение надежности и качества электро- и теплоснабжения и, наконец, существенная экономия денежных средств за счет отказа от услуг поставщиков электрической и тепловой энергии. В случае же использования биогаза – независимость от поставщиков топлива и дополнительный источник удобрений.

Статья подготовлена по материалам сайта: http://www.agrimodern.ru




Поделиться:

Опубликовано: 02 ноября 2018 г.

вернуться назад

экватэк2018
AT19275promo
salus