Теплицы
Когенерация в тепличных хозяйствах
Выращивание овощной и другой сельскохозяйственной продукции в условиях защищенного грунта требует большого количества тепловой и электрической энергии. Традиционно в тепличных хозяйствах устанавливались собственные котельные, электроэнергия поступала из централизованной сети.
Круглогодичное выращивание светокультуры существенно повышает рентабельность тепличных хозяйств. Активное развитие данной технологии потребовало большого количества электроэнергии. Современные теплицы потребляют примерно 1,6..1,8 МВт электрической и 2..2,2 МВт тепловой энергии на один гектар площади — соответственно, при приобретении электроэнергии у сетевой компании процесс выращивания овощей становится практически нерентабельным.
В мировой, а теперь и в отечественной практике работы тепличных хозяйств широко распространено применение когенерации. Сегодня десятки тепличных хозяйств в России активно используют одновременную выработку тепловой и электрической энергии. Практически все современные проекты новых теплиц имеют в своем составе ТЭС, мощность которых доходит до десятков МВт.
С учетом всех преимуществ когенерации урожайность в отдельно взятой теплице возрастает примерно на 40 %. Таким образом, если при определенном уровне урожайности на 1 м2 современных технологий, в том числе и когенерации, урожай достигает 150 кг/м2 теплицы можно выращивать 80 кг овощей, то при использовании .
Мини-ТЭС, установленные в непосредственной близости к теплицам, полностью обеспечивают хозяйства электрической и тепловой энергией, а также и углекислым газом. Углекислый газ, содержащийся в отработавших газах двигателей, очищается с помощью катализаторов и используется для активизации роста растений. Это позволяет достигать полного коэффициента полезного действия — до 95 % и при этом одновременно существенно сокращать вредные выбросы CO2. С помощью специальных лопастных вентиляторов углекислый газ смешивается с воздухом в теплице, а также доставляется непосредственно к основаниям растений.
Также очень важным является вопрос надежного обеспечения тепличных комплексов электроэнергией. Устанавливаемое в них оборудование становится все более энергоемким. В современных комплексах применяются электронные системы управления микроклиматом, очень чувствительные к некачественному электроснабжению. Отсутствие электроснабжения из внешней сети приводит к колоссальным потерям.
Применение современных мини-ТЭС с общим КПД, превышающим 90 %, позволяет сократить сроки окупаемости собственной генерации до пяти лет. Как сказано выше, дополнительным аргументом в пользу строительства собственной электростанции является использование тепловой энергии, вырабатываемой электростанцией попутно с электричеством.
В результате когенерационные установки обеспечивают базовое потребление тепловой энергии. Поэтому они могут эксплуатироваться непрерывно. Ежегодная наработка достигает 8700 эксплуатационных часов. Для полного обеспечения теплиц теплом во время зимних холодов используются водогрейные котлы.
В когенерационных установках можно использовать различные виды газового топлива – природный газ, биогаз и т.д. Причем традиционные хозяйства уже обеспечены природным газом: сегодня вопрос обеспечения газом вопрос успешно решен крупными сельскохозяйственными объединениями. Строительство биогазовых мини-ТЭС является в настоящее время очень затратным, поэтому данные проекты пока нерентабельны в России.
В садоводческих хозяйствах используются как блочные теплоэлектростанции, так и цехового исполнения. Блочное исполнение позволяет в минимальные сроки выполнить поставку и ввести оборудование в эксплуатацию, так как на площадку поступает оборудование максимальной заводской готовности, укомплектованное всеми необходимыми системами – утилизации тепла и т.д. Время строительства собственного энергоисточника не превышает сроки возведения тепличного комплекса в целом.
Развитие сельского хозяйства в России, активно поддерживаемое Правительством РФ и региональными властями, открывает широкие возможности применения когенерации и, в первую очередь, в сфере тепличных хозяйств.
Источник статьи: http://nttenergo.ru/energy/greenhouses/
Энергетика тепличного хозяйства
Текст: А. Куприянов, инженер, менеджер по коммерческим вопросам компании Haifa-Chemicals Ltd. на территории РФ
Из-за высокой цены на энергоносители доля затрат на этот ресурс в производстве тепличной продукции составляет в среднем 50–60 процентов, что вынуждает предпринимателей размещать комплексы в южных регионах России. Однако является ли это решение единственным выходом из ситуации?
В октябре 2015 года Президент РФ Владимир Путин поручил Правительству России разработать механизмы снижения стоимости электроэнергии для аграриев, выращивающих овощи в защищенном грунте. Это говорит о желании государства улучшить ситуацию в тепличном секторе страны и частично решить одну из главных проблем этого направления АПК. Пока сельхозпроизводители старались регулировать ее самостоятельно — искали способы экономии посредством строительства крупных тепличных проектов в Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской области и других южных регионах страны, где за счет высокой среднегодовой температуры и большого количества солнечных дней можно немного экономить на энергетических расходах.
БОЛЬНОЕ МЕСТО
Основным сдерживающим фактором развития тепличных хозяйств служит безудержный рост тарифов на тепловую и электрическую энергию, коммунальные платежи. За пять последних лет стоимость газа выросла почти на 300 процентов, а для того чтобы подвести к тепличному комплексу электричество, приходится платить большие денежные суммы. Закупками по оптовым ценам обеспечиваются лишь около 50 процентов необходимого объема газа и примерно 30 процентов электроэнергии. Недостающее количество приобретается по коммерческой стоимости, между тем как тарифы на газ и электричество повышаются каждый год, перекрывая инфляцию в несколько раз.
Поставщики оказывают значительное влияние на цены, качество и условия поставки, в то время как тепловые ресурсы — важнейшая составляющая в производстве тепличной продукции. Сегодня структура затрат на выращивание овощей неоднородна: на удобрения приходится 5–8 процентов от общего объема, на семенной и посадочный материал — 4–6 процентов, оплату труда — 20–25 процентов, электроэнергию — 14–18 процентов, тепловую энергию и газ — 35–40 процентов, прочие затраты расходуют 10–15 процентов. Очевидно, что суммарные издержки тепличных хозяйств на электричество и тепло составляют в среднем не менее 50 процентов всех расходов. В некоторых теплицах доля затрат на электро- и тепловую энергию может доходить до двух третей от общего объема расходов. Все это предопределяет необходимость поиска альтернативных и более дешевых источников энергии для данных целей.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УГРОЗА
В сложившихся условиях есть один действенный выход: необходимо широко использовать сберегающие технологии при строительстве тепличных комплексов и выращивании овощной продукции, а также применять внутренние ресурсы энергетических станций, создавая тепличные хозяйства на базе АЭС и ТЭС. На подобных предприятиях в результате технологического цикла образуется избыточная тепловая энергия. Она зачастую не используется и при этом служит причиной загрязнения прилегающих к станциям ареалов и нарушения биологического разнообразия в них. Вследствие повышения температуры в водоеме и вызванного этим изменением их естественного гидротермического режима ускоряются процессы цветения воды из-за развития сине-зеленых водорослей; уменьшается растворимость газов в воде, что особенно опасно для гидробионтов — рыб. Также меняются физические свойства жидкости и активизируются все химические и биологические механизмы в ней. В зоне подогрева снижается прозрачность воды, растет уровень рН, убыстряется разложение легко окисляющихся веществ. Скорость фотосинтеза в таком водоеме заметно понижается. Восприимчивость живых организмов к токсичным веществам с возрастанием температуры воды обычно увеличивается.
На атомных электростанциях наряду с выработкой электроэнергии выделяется огромное количество тепла: до 4 кВт ч тепловой энергии на 1 кВт ч электрической. Например, Волгодонская АЭС для охлаждения только одного ядерного реактора использует более 120 тыс. куб. м воды в час, после чего с температурой около 30°С ее направляют в водоем-охладитель. При этом ухудшается экологическая обстановка на обширной территории. С целью снижения теплового загрязнения окружающей природной среды на некоторых АЭС строят гигантские градирни, более 100 м в высоту и стоимостью около миллиарда рублей. Подсчитано, что станция, вырабатывающая в год 3000 МВт электроэнергии, одновременно производит и побочное тепло, для рассеивания которого требуется водоем площадью не менее 1800 га и глубиной 9–10 м. Вода, поглощающая эту избыточную тепловую энергию, поступает в пруд-охладитель. Еще теплая — температура может достигать 35–50°С — она сбрасывается в близлежащие реки или другие водоемы. Это ведет к нарушению естественного теплового баланса, изменяет биоритмы водных обитателей, повышает их восприимчивость к токсинам и радионуклидам, способствует развитию сине-зеленых водорослей. При повышении температуры воды всего на 1°С биологическое потребление кислорода возрастает на 15–20 процентов.
БЛИЗКОЕ РЕШЕНИЕ
Как пример пагубного влияния вторичного тепла АЭС на окружающую среду можно привести гибель в 1988 году озер Посьво и Удомля, куда отводились воды из пруда-охладителя Тверской АЭС. Зимой вода имела температуру 46°С, летом — 25–34°С. Вследствие этого произошло то, о чем предупреждали ученые: бурное развитие бактерий, водорослей, гибель рыбы, а за ней и других гидробионтов.
Аналогичные расчеты для ТЭС показывают, что для электростанции мощностью 1000 МВт требуется водоем площадью 810 га и глубиной около 9 м. Подобные производства в среднем повышают температуру воды по сравнению с окружающей средой на 5–15°С. Если этот показатель в водохранилище составляет 16°С, то вода, отработанная на ТЭС, будет нагрета до 22–28°С, а в летний период — до 30–36°С. Таким количеством энергии можно обогреть значительные площади тепличных хозяйств, которые помимо этого выполнят функцию искусственного радиатора-охладителя — при сбросе в водоем температура воды снизится. Использование данного избыточного тепла на обогрев тепличного хозяйства или даже ряда крупных комплексов, находящихся на соответствующих расстояниях от энерговырабатывающих предприятий, позволит не только значительно уменьшить статью расходов на обогрев, но и существенно снизить негативные последствия загрязнения прилегающих ареалов.
Тепличные хозяйства также сталкиваются со значительными эксплуатационными расходами на освещение в ночное время, в котором остро нуждаются растения. Между тем тепловые и атомные электростанции постоянно имеют дело с проблемой невостребованности «ночной» энергии, которую можно частично реализовывать в рамках близлежащих крупных тепличных комплексов. При этом главное преимущество электростанций — низкая стоимость вырабатываемой энергии. Согласно расчетам, АЭС или крупная ТЭС — угольная либо газовая — за счет использования своих энергетических ресурсов могла бы относительно легко обеспечить потребности в тепле крупного — до 100 га — тепличного хозяйства. Практика показывает, что сотрудничество теплиц и энерговырабатывающих предприятий, прежде всего тепловых электростанций, вполне реально. По данным Минсельхоза, уже около 30 процентов комплексов используют тепло, получаемое от ТЭС и других энерговырабатывающих предприятий.
ВЗАИМНАЯ ВЫГОДА
Избыточное тепло может поставляться и другими энерговырабатывающими предприятиями. Например, в хозяйствах одного московского агропромышленного комбината, получающих тепло от местного нефтеперерабатывающего завода, годовые затраты на обогрев теплиц в 2–2,5 раза ниже, чем в комплексах, теплоснабжение которых ведется от собственных котельных. При утилизации тепловых отходов промышленности расход топлива сокращается в шесть раз. Однако не всегда сотрудничество с ТЭС оказывается выгодным. Многое зависит от расстояния между теплицей и ТЭС, а также состояния трубопровода. Например, тепличный комбинат в Саратовской области столкнулся со следующей проблемой: протяженность трубопровода до городской ТЭЦ составляет 11 км, и его состояние оставляет желать лучшего. Поэтому предприятие пришло к решению о строительстве собственной котельной.
Исходя из практики работы хозяйств с ТЭС, можно констатировать, что затраты на тепло в данном случае уменьшаются в два раза. Себестоимость продукции теплицы сокращается в среднем на 18–20 процентов, что существенно при довольно низкой рентабельности тепличного производства. Данный эффект может значительно усилиться, если крупные тепловые электростанции диверсифицируются. Такое возможно при высокой ликвидности выпускаемой ими продукции. Впоследствии АЭС или ТЭС, претерпевшая частичную диверсификацию, может поставлять на рынок новую для себя, но постоянно востребованную потребителями продукцию, например строительство и обеспечение функционирования хранилища-холодильника, который должно иметь каждое крупное тепличное предприятие. При этом использование внутренних ресурсов сделает электростанцию высококонкурентной, также выиграет и население, покупая относительно дешевые и качественные овощи и фрукты, получит пользу государство за счет снижения затрат на импорт.
Источник статьи: http://agbz.ru/articles/energetika-teplichnogo-hozyaystva/
Рост тарифов на электроэнергию убивает тепличный комплекс России
Задача современного тепличного комплекса — получение высоких урожаев несезонных овощей. Решить ее в масштабах страны можно лишь при помощи строительства энергоемких предприятий, использующих при возделывании овощей защищенного грунта технологию светокультуры. Тарифы на электричество поднимают дважды в год — 1 января и 1 июля, и в первом полугодии 2019 года они выросли на 5,7%. Дальнейший рост грозит вымиранием отрасли: найти инвесторов при долгих средних сроках окупаемости проектов (от трех до шести лет) практически невозможно, а повышение себестоимости продукции сделает ее неконкурентоспособной. Чтобы этого не случилось, государство должно разработать новые программы возмещения энергозатрат.
Для получения урожая несезонных овощей тепличным хозяйствам надо использовать досветку (ассимиляционное освещение). Для этого им, в свою очередь, необходимо присоединяться к энергомощностям сетевых компаний или строить собственные энергоцентры. Сегодня в России досветку растений использует лишь треть действующих тепличных комбинатов. Однако почти все новые производства, вводимые в строй, вынуждены применять досветку ради экономической эффективности.
В сфере выращивания продукции закрытого грунта сэкономить на электричестве, просто снизив его потребление, нельзя. Энергопотребление в тепличных комплексах растет огромными темпами: так, строительство новых тепличных комбинатов, где применяется досветка растений, привело к увеличению энергопотребления более чем на 1 ГВт за последние четыре года.
В настоящее время средняя доходность инвестиций в производство внесезонных овощей закрытого грунта с 1 кг продукции составляет 23–28 руб. Учитывая рост тарифов на энергоносители, с уверенностью можно прогнозировать снижение доходности на 10 руб. на 1 кг произведенной продукции и, как следствие, увеличение сроков окупаемости проектов до 12–14 лет, говорят специалисты.
С 2019 года Минсельхоз отменил возмещение капитальных затрат на строительство теплиц и энергоцентров, а тарифы на электроэнергию постоянно растут — до 2025–2030 года грядет их увеличение в несколько раз. Для тепличных хозяйств страны настают тяжелые времена. Хотя представители отрасли делают все, что в их силах.
Зависимость от цен на энергоносители
Расходы на газо- и теплоснабжение имеют наибольший удельный вес в себестоимости российской овощной продукции защищенного грунта (основные культуры — огурцы и томаты; также выращивают сладкий перец, баклажан, кабачок и патиссон, цветную капусту, салаты, пекинскую капусту, редис, зеленные культуры; высаживают семена на рассаду, а также зелень лука, петрушки, сельдерея, базилика). На энергоснабжение приходится 40% производственных издержек комбинатов, которые используют системы досветки. Это цифра получена при анализе себестоимости продукции лучших инновационных тепличных комбинатов России, поставивших во главу угла энергоэффективность производства.
Источник статьи: http://pro.rbc.ru/demo/5dd68e679a79478d393a6deb
