18.05.2012 16:43
Осадчий Г.Б., инженер
Общеизвестным критерием, оценивающим социально-экономическое, и политическое положение страны, а значит качество жизни и благосостояние людей, служит количество зерна, произведенного на душу населения в год.
Сбор 1000 кг зерна на одного человека в год и выше; — обеспечивает такой уровень жизни, как в странах Западной Европы и США.
Сбор 700 кг — обеспечивает средний уровень жизни (какой был у нас в стране в 80 – 90-е годы прошлого века).
Сбор 450 кг — порог, при котором ещё сохраняется промышленное животноводство (это уровень, например, Индии, 2000 г.), 250 кг — не обеспечивает биологическую норму потребления населения (уровень жизни в Эфиопии).
Анализ, рациона питания населения регионов России свидетельствует о том, что около 75 – 80 % его объема составляют зерномучные продукты.
В России в отдельные годы с неблагоприятными погодными условиями уборка зерновых культур продолжается 40 дней и более, а ведь озимая рожь через 15 дней восковой спелости теряет 42 % урожая. Кроме того, сезонная нагрузка на зерноуборочный комбайн у нас составляет более 260 га, при нормативе 131 га. Из-за этого приходится, начинать уборку как можно раньше, а заканчивать в поздние агротехнические сроки. В такой ситуации только при наличии в хозяйстве зерносушилки уборку зерновых можно оптимизировать, начав в фазе восковой спелости зерна, при влажности 30 – 40 %.
Сегодня, выполнение полевых работы в крайне растянутые агротехнические сроки приводит к значительным потерям зерна, мяса и молока, превышающим соответственно 20 млн, 1 млн и 7 млн т ежегодно.
Этому способствует в значительной мере разброс по влажности собираемого зерна (таблица 1).
Таблица 1 – Влажность зерновых в России
Практикуемое сегодня активное вентилирование холодным воздухом не обеспечивает эффективную сушку зерна, если относительная влажность воздуха свыше 65 – 70 %. В этом случае для качественной сушки необходим подогрев воздуха.
А серийные зерносушильные машины, использующие органическое топливо:
Во-первых — дороги.
Во-вторых — имеют отрицательные качества, ограничивающие их применение:
• взрывоопасность топочного пространства;
• попадание дизельного топлива в почву и водоемы из-за плохого качества изготовления и монтажа топливопровода;
• загрязнение зерна и воздушной среды отработавшими газами при сгорании дизельного топлива в топочном устройстве;
• для охлаждения зерна после таких «энергонасыщенных» сушилок используют шахтные, колонковые, барабанные охладительные устройства, которые достигают ≈ 45 % общей массы сушилки, а кроме того эти охладительные устройства очень энергоемки.
Дополнительно, в связи с нерегулярностью поступления зерна на сушку (в том числе из-за частых дождей, разбитых дорог, поломок техники), для существующих технологий сушки предусматриваются оперативные ёмкости, имеющие, системы активного вентилирования с подачей наружного воздуха, что позволяет хранить сырой материал с влажностью 24 % в течение 48 часов. Это связано с тем, что запуск в работу зерносушилки, работающей на органическом топливе, на короткий промежуток времени, экономически не выгоден. Т.к. при кратковременной работе сушилки всегда присутствуют огромные потери тепла на её прогрев и при её остывании.
Это отражается также на оперативной переработке зерна, т.к. влажность существенно влияет на процесс выделения из зерна мелких сорных и зерновых примесей. Так на отдельных видах машин для сепарации зерна, полнота выделения мелких сорных примесей снижается с 95 – 97 до 15 % при соответствующем росте влажности с 10 до 30 %. Полнота выделения из зернового материала зерновых примесей при увеличении влажности с 10 до 30 % снижается в среднем на 65 – 70 %.
Как видно, сушка является обязательным условием всепогодной производственной деятельности сельскохозяйственного предприятия, поскольку, кроме всего прочего около 60 % фуражного зерна перерабатывается в самих хозяйствах и скармливается животным и птице или в чистом виде, или в виде кормовых смесей. Так, при производстве говядины затраты на корма составляют 50 – 60 % (энергию 10 – 15 %). А основным мероприятием, обеспечивающим сохранность в процессе хранения семян рапса, является снижение их влажности, уровень которой не должен превышать 7 %.
Исходя из такой влажности убираемых зерновых, погодных условий, требований по обеспечению экологической чистоты зерна, периодичности поступления зерна на сушку использование солнечной сушилки, как в ясную погоду, так и в дождь, ночью актуально. Это решает проблему занятости, в том числе, механизаторов во время дождя.
Проблема обеспечения продовольственной безопасности населения России на фоне общих проблем социально-экономического развития страны выступает наиболее ярко. Однако до настоящего времени она трактовалась преимущественно как элемент аграрной политики государства. При этом человек всегда рассматривался как трудовой ресурс и важнейший производственный фактор. Совершенствование человека, удовлетворение его потребностей не было основной целью общественного производства, и отрасли производства, создающие непосредственные блага для человека (пищевая, легкая промышленность и др.), становились второстепенными.
Такое теоретико-методологическое видение человека сформировало определенный образ жизни и оказало решающее влияние на экономическую, и социальную политику государства, когда конкурентоспособность страны обеспечивалась не за счет повышения благосостояния человека, а за счет эфемерных объемов производства металла, нефти, газа, угля, цемента, шин и др.
В настоящее время во всем развитом мире конкурентоспособность страны складывается из следующих показателей: качества жизни; её средней продолжительности; качества производимых товаров и услуг, оказываемых населению; эффективности использования нетрудовых ресурсов; степени интеграции страны в мировое экономическое сообщество; зрелости политической и экономической системы.
Для России вопросы обеспечения населения зерновой и плодоовощной продукцией особенно актуальны, поскольку большая часть территории не имеет благоприятных почвенно-климатических условий для выращивания зерна и овощей.
В силу того что в России преобладают территории с недостатком тепла, сельскохозяйственные товаропроизводители выращивают в основном не требовательные к теплу овощные культуры. В структуре производства овощей наибольшая доля приходится на капусту (42 %) и столовые корнеплоды (30 %). Помидоры и огурцы занимают соответственно 17 и 10 %.
Поэтому к рациональному комплексному использованию потенциала Природы средней полосы России, самого широкого применения, может быть отнесен и интегрированный комплекс по сушке и производству сельскохозяйственной продукции на базе солнечного соляного пруда (рисунок 1). Этот комплекс состоит из отдельных на первый взгляд разноплановых производств (технологических переделов), связанных между собой при этом таким образом, что аккумулированная прудом солнечная энергия используется, по мере её деградации, с максимальной эффективностью [1].
Рисунок 1 – Схема интегрированного комплекса по сушке и производству сельскохозяйственной продукции на базе солнечного соляного пруда
Комплекс, изображенный на рисунке 1 включает в себя:
• гелиосушилку (солнечный соляной пруд и тепловой коллектор);
• теплицу;
• солнечную биогазовую установку.
В предлагаемом комплексе первоначально, аккумулированная солнечным соляным прудом солнечная энергия, обладающая наибольшим потенциалом (температурой), используется для сушки растительного сырья, т.к. для российской действительности это особенно актуально.
В солнечной сушилке процесс сушки и охлаждения можно объединить за счет охлаждения зерна воздухом, поступающим в тепловой коллектор из зоны выгрузки.
Зерно и семена колосовых, крупяных и зернобобовых культур, кукурузы, сорго, подсолнечника, могут поступать от комбайна, влажностью до 35 %. В этом случае низкотемпературная сушка зерна при температуре 35 – 40 ⁰С возможна до ноября.
Кроме того, при очистке зерна на пневмосортировочных машинах, основанной, на разности скоростей витания в воздушном потоке зерна основной культуры и примесей, можно применять воздух, подогретый от энергии солнечного соляного пруда. Это кроме очистки и сортировки зерна будет обеспечивать его подсушивание.
Другие области использования гелиосушилки (камеры) комплекса.
Одним из базисов высокой молочной продуктивности является высокое качество основных кормов. При заготовке сенажа особенно из бобовых трав практикуется заготовка сенажа из подвяленных трав. Очень важным звеном в цепи заготовки является ворошение. Первое ворошение производят при влажности верхнего слоя валка 60 – 65 %, но не ранее 2 – 4 часов после скашивания.
Второе ворошение производят при достижении сенажом влажности 40 – 45 %.
Затем массу сгребают в валки и просушивают, до влажности 15 – 20 %.
Поскольку ворошение травяной массы влажностью менее 40 % не рекомендуется из-за больших потерь ценных листиков соцветий и бутонов, то в непогоду, необходимо, в ряде случаев, высушивать сенаж до требуемой влажности искусственным путем. В этом случае желательна сушка без изменения биохимических свойств сенажа.
В связи с тем, что с целью снижения потерь питательных веществ, скашивание необходимо производить с 5 – 6 до 9 часов утра, то после дневной сушки на солнце, сенаж, начиная с вечера можно досушивать в гелиосушилке в течение суток.
При уборке льна, льноворох имеет высокую влажность (35 – 65 %), что требует также его быстрой активной сушки. Искусственная сушка льновороха требует строгого выполнения режимов (температура 40 ⁰С), элементарное отклонение от которых, как и саморазогрев льновороха, приводит к снижению посевных качеств семян.
Для сушки вегетативных частей облепихи и жома с семенами при приготовлении экстракта, облепихового масла и лечебных бальзамов, как и для сушки морепродуктов, ягод актуально использование солнечной энергии, аккумулированной прудом.
После теплового коллектора влажный теплый воздух поступает в теплицу комплекса, что имеет свои плюсы весной, летней ночью и осенью:
• стоимость обогрева 1 м2 теплицы водяным отоплением или мазутом около 100 рублей в месяц (масштаб цен 2001 г.). Удельная сметная стоимость гелиоустановки с плоским солнечным коллектором 10 – 18 тыс. руб. за 1 м2;
• из влажного воздуха в теплице будет конденсироваться вода, что уменьшает расход воды на полив. Известно, что если всю воду, участвующую в жизни растения, принять за 100 %, то на построение органического вещества, в том числе и урожая, расходуется всего 0,2 % воды (речь идет о растениях, растущих в средних широтах);
• в теплице, за счет продления вегетативного сезона до 7 – 9 месяцев (для Сибири) продукцию можно снимать даже тогда, когда, вокруг уже выпал первый снег. Два урожая огурцов за сезон;
• вначале сушки, например, зерна кукурузы при влажности 19 % в процессе его дыхания будет выделяться на 100 г зерна 73,6 г СО2 (за 24 часа), а в конце сушки, в процессе дыхания сухого зерна кукурузы (влажностью 14 %) — выделяться 37,6 г СО2.
А при сушке зерна пшеницы, соответственно, будет, выделяться 19,0 и 2,49 г СО2.
Однако, поскольку теплый влажный воздух с повышенным содержанием СО2 будет поступать в теплицу, то это будет способствовать росту огуречной массы, без выделения СО2 в окружающую среду. После сушки зерна уменьшаются «выбросы» СО2, при его дыхании, однако это происходит уже за пределами гелиосушилки.
При развитии таких комплексов обеспечивается создание новых рабочих мест, сохранение и поддержание существующих, т.к. отходы одних производств (технологических переделов), становятся сырьем для других с новыми рабочими местами.
Наиболее существенное влияние на структуру энергетики ВИЭ должна оказывать тенденция развития агротехнологий, к которым относятся:
• повышение эффективности использования биологических возможностей сельскохозяйственных культур;
• экологическая безвредность производства;
• минимизация затрат при заданных объемах производства;
• энергообеспеченность труда.
Новаторством данной концепции является модульность. За основу взят солнечный соляной пруд, который за счет «навесного» оборудования расширяет границы применения солнечной энергии. Эти «кубики» обеспечивают гибкость в наращивании функций — быстро, просто, недорого. Проектирует ли пользователь свой комплекс с самого начала или будет модернизировать его со временем, солнечный соляной пруд — это всегда самое экономичное решение возникающих задач (таблица 2).
Таблица 2 – Особенности комплекса
Основное же отличие этого комплекса перед традиционными сооружениями с такими же функциями — небольшие размеры. Он может эффективно применяться на малоконтурных земельных участках, заболоченных, холмистых, на неудобьях.
Данный комплекс при относительно высокой стоимости киловатта установленной мощности, по отношению к установкам, использующим органическое топливо, обеспечивает улучшение качества жизни по следующим критериям:
• экологические за счет размещения комплекса как на склоне, так и на неудобъях, при сохранении наиболее пригодных земель для сельскохозяйственного производства (в России только условно пригодные для сельскохозяйственного производства склоны имеют площадь около 8 млн га, а неудобъя около 12 млн га).
Уменьшается поступление в атмосферу СО2, из-за снижения после сушки дыхания сухого зерна по сравнению с влажным.
Работа пруда происходит в широком диапазоне тепловых мощностей от 0 до максимально востребованных расчетных величин, что обеспечивает рациональное использование аккумулированной солнечной энергии.
Товаропроизводитель обеспечивается энергией без загрязнения окружающей среды, и по своему желанию может очень быстро, как начать пользоваться энергий, так и прекратить её использование;
• экономические за счет того, что в силу своего технологического статуса и особенностей эксплуатации каждый такой комплекс на селе будет служить первичным, как минимум для летнего периода, звеном для создания 2 – 3 рабочих мест. Каждое из этих рабочих мест, в свою очередь, через произведенную продукцию, и необходимость создания новых комплексов, даст 3 – 4 рабочих места в городе. Подобные комплексы, как составная часть инновационной энергетики ВИЭ, предназначены для повышения производительности труда сельского работника, до уровня обеспечения продовольствием 15 – 18 человек (за счет выпуска промышленностью необходимых видов инновационного оборудования и машин один работающий в сельскохозяйственной отрасли Франции «кормит» до 70, а в Нидерландах до 125 человек). Для сравнения: в России эта цифра в последние годы не превышает 7 человек.
Из поступающего в теплицу влажного пара конденсируется вода. Вследствие этого уменьшается расход вода на полив.
При строительстве пруда все земляные работы могут выполняться местной техникой и специалистами, что способствует занятости населения не только летом.
Снижается уровень безработицы, стабилизируется производство продуктов питания и их качество;
• психологические за счет того, что комплекс может оказаться эффективным как для малых и начинающих производств, так и для крупномасштабных производств.
Рост цен на энергоносители ставит под угрозу развитие отдаленных территорий, осложняет борьбу с эрозией почв, исключает из севооборота пустынные районы юга России. Все эти проблемы, пусть и частично, можно решать при помощи подобных комплексов, путем исключения из повседневной жизни: неустроенности быта, и невозможности развития производства.
При наличии надежных источников энергии повышается удовлетворенность людей их работой, можно строить планы на будущее. Человеком движет стремление добиться независимости, чтобы получить возможность все делать по-своему. В рамках территории такую возможность, в ограниченных пределах, предоставляют либо высокая должность, либо авторитет и заслуги, с которыми все вынуждены считаться, либо экономическая или энергетическая независимости;
• социальные за счет того, что повышается продовольственная безопасность. Переход на полномасштабное развитие энергетики ВИЭ позволяет решать не только энергетические и экологические, но и проблемы социального характера — создание рабочих мест, пополнение регионального и местного бюджетов, оживление местных промыслов, обеспечение рационального лесопользования.
Комплекс в сочетании с другими подобными производствами поможет нивелировать негативный фактор, связанный с разрушением системы, надежного энергоснабжения на селе. Отсутствие гарантированного энергоснабжения села негативно отразилась на социальной сфере и выразилась крайне высоким официальным уровнем безработицы, в 1,5 раза выше, чем в городе (без учета, так называемого экономически не активного населения, которое не учитывается как безработные).
За счет развития энергетики ВИЭ повышается уровень развития образования и здравоохранения, защиты прав потребителей, степень безопасности людей и т. д.
Весь предыдущий опыт развития солнечной энергетики показал, что ни в одном из её типов (СЭС, ФЭП, солнечные коллекторы) спроса на низкопотенциальную тепловую энергию летом нет. Но зато сколь угодно много потребителей в ней, например, при сельскохозяйственном и промышленном производствах. Очевидно, здесь и надо искать, решение проблемы — в единении энергоустановок (систем) в комплексы. Они нужны друг другу. В этом случае теплый и влажный воздух рассматривается уже не как тепловые отходы, на «создание» которых у СЭС, ФЭП уходит до 70 % их мощности, а такой же полноценный продукт, как и электроэнергия.
Список литературы
1 Осадчий Г.Б. Солнечная энергия, её производные и технологии их использования (Введение в энергетику ВИЭ) / Г.Б. Осадчий. Омск: ИПК Макшеевой Е.А., 2010. 572 с.
Автор:Осадчий Геннадий Борисович, инженер, автор 140 изобретений СССР.
Тел дом. (3812) 60-50-84, моб. 8(962)0434819,
E-mail: genboosad@mail.ru
Для писем: 644053, Омск-53, ул. Магистральная, 60, кв.17.
Средний iPhone "съедает" больше энергии, чем холодильник
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.