Автономное энергоснабжение тепличных хозяйств

По всей России 8 800 500-92-62 Москва +7 (495) 120-07-78 Санкт-Петербург +7 (812) 318-75-80

Отрасль защищенного грунта является настолько индустриальной и высокотехнологичной, насколько и энергоемкой. В большинстве хозяйств в себестоимости продукции доля затрат на энергоносители доходит до 50-60%.

Необходимость подогрева воды для полива высаженных культур, грунта и воздуха в теплицах требует колоссального количества тепловой энергии, особенно в холодное время года. Для получения тепла отечественные тепличные хозяйства используют котельные, в которых первичный энергоноситель (газ, уголь и др.) сжигается преимущественно именно для получения тепловой энергии для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосное и вентиляционное оборудование, транспортеры и т.д.), как правило, выступают территориальные энергосбытовые компании.

При этом, с учетом износа и устаревания линий электропередач и коммутационного оборудования на фоне растущих тарифов, у владельцев тепличных комплексов нет никаких гарантий от того, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие энергоснабжения и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов может привести к значительному снижению урожая, болезни или даже гибели растений.

Существующие взаимоотношения тепличных хозяйств и энергосбытовых компаний однобоки. 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 крайне тяжелое положение, ведь энергопотребление теплиц сильно 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 главный источник энергии — свет, напрямую влияющий на темпы роста и развития растений.

Поэтому для отечественных компаний жизненно необходимы технологии досвечивания, особенно в зимний, весенний и осенний периоды, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем. Использование правильных технологий освещения позволяет вдвое повысить урожайность, продлить сезон, расширить ассортимент культур и улучшить качество продукции. Стоит заметить, что 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 (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.


Совместное использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом, получаемым из очищенных выхлопных газов генератора, позволяет повысить урожайности в 2 и более раза!


 



Таким образом, суммарное энергопотребление тепличного хозяйства на досвечивание может доходить до десятка 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. Экспертный анализ показывает, что одним из путей решения проблемы может стать автономная энергогенерация.

Собственная теплоэлектростанция позволит значительно уменьшить расходы в виде платежей электро- и теплосбытовым компаниям, но и поднять урожайность за счет полезного использования углекислого газа, в большом количестве содержащегося 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 (до +50°С). С помощью лопастных турбовентиляторов газы 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 кубических метра углекислого газа нормального давления с содержанием СО2 на уровне 700 ppm.

При таком подходе урожайность отдельно взятой теплицы может возрасти на 40%. Совместное же использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом приводит к повышению урожайности в 2 и более раза! Энергоцентры тепличных комбинатов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива 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. Энергоснабжение агрокомплексов может быть построено на базе газопоршневых генераторных установок, работающих в когенерационном режиме. 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 и особенно в тепличных хозяйствах Голландии (именно здесь многолетний опыт культивирования цветов и овощей 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, 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, а в случае использования биогаза — независимость от поставщиков топлива и дополнительный источник удобрений.


Климат России обильному сельскому хозяйству, мягко говоря, не способствует. Поэтому для обеспечения элементарной продовольственной безопасности опыт тепличного растениеводства Голландии крайне необходим.


 

© 1997 — 2017 «ГазТехника»