ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ПРИМЕНЕНИЕМ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Повышение стоимости традиционных энергоносителей, загрязнение окружающей среды при их производстве и использовании в народном хозяйстве приводит к поиску новых и более экологичных источников энергии для обеспечения производственных процессов не только в промышленности, но и в сельском хозяйстве. В связи с климатической зависимостью наличия альтернативных источников энергии в той или иной области есть возможность применения комбинированных систем, в которой несколько установок по преобразованию возобновляемых источников энергии работают над выработкой одного рода энергоносителя (электрической энергии, тепловой энергии и т.д.). К тому же применение комбинированных систем на основе альтернативных источников энергии может расширить области их применения, компенсировать увеличение выработки одного альтернативного энергоносителя отсутствием другого.

Повышение эффективности электрифицированных процессов является важным аспектом развития современного сельского хозяйства, позволяющим получить снижение себестоимости продукции, увеличить выход продукции животноводства и растениеводства, улучшить условия труда работников предприятий. Применение установок по преобразованию альтернативных источников энергии в электрическую энергию для электрификации технологических процессов в сельском хозяйстве в настоящее время носит актуальный характер. Наиболее эффективными в этом плане устройствами можно считать ветроэнергетические установки и солнечные батареи, а также комбинацию данных установок, работающих на общую нагрузку.

Ветроэнергетические установки это устройства по преобразованию энергии ветра в электрическую энергию. Данный вид устройств имеет в своем составе лопасти, головку ветроагрегата, в котором расположен горизонтальный вал агрегата, редуктор и генератор, и основание в виде башни [3].

Ветроэнергетические установки могут быть соединены с сетью и передавать энергию в местную электросеть или могут быть автономными, где потребитель находится в непосредственной близости от ветроагрегата. Для рассредоточено расположенных автономных объектов сельского хозяйства наиболее перспективными являются независимые ветроэнергетические установки. В этих условиях данные установки могут функционировать самостоятельно или использоваться как компонент комбинированной системы энергоснабжения. Автономные ветроагрегаты, в основном, снабжаются генераторами постоянного тока [3]. Поэтому для подключения потребителей необходим инвертор – устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное напряжение заданной величины и частоты. Включение инвертора в схему по преобразованию энергии в некоторой степени повысит стоимость установки в целом, но требования к качеству электрической энергии требуют использования данного устройства. Если же потребителем не будут предъявляться необходимые требования к параметрам электрической энергии, то возможно исключение инвертора их схемы [1].

Применение ветроэнергетических установок позволит снизить объем потребляемой электрической энергии из централизованной системы. При наличии аккумуляторных батарей есть возможность накопления электрической энергии и использование ее при необходимости. Возможно также использование вырабатываемой электрической энергии на нагрев воды с помощью трубчатых электронагревательных элементов. Данные нагреватели не требовательны к параметрам электрической энергии, поэтому возможно их подключение напрямую от генератора ветроагрегата без промежуточных преобразователей. Накопленную энергию в аккумуляторных батареях возможно использовать для освещения автономно расположенных объектов сельского хозяйства или в качестве источника для аварийного освещения в помещениях.

Установки по преобразованию энергии солнца в электрическую или тепловую энергию также возможно использовать как дополнительный источник энергии для повышения эффективности процессов в сельскохозяйственном производстве.

Солнечные панели используются для преобразования энергии солнца в электрическую энергию. Конструктивно они состоят из небольших полупроводниковых пластин, собранных в общую панель. Принцип их работы основывается на процессах, проходящих в кристалле полупроводника при облучении его солнечным светом. В результате этого на выводах платины наводится ЭДС. При определенном соединении таких пластин получают солнечную панель как источник постоянного напряжения. Для дальнейшего использования этой энергии необходимо использовать инвертор для получения переменного напряжения с определенными параметрами, требуемыми потребителю. Коэффициент полезного действия солнечных панелей недостаточно велик и составляет примерно для разных конструктивных исполнений от 9 до 24% [3]. Поэтому эффективность применения их будет сопровождаться с увеличением их количества и, следовательно, с повышением капитальных вложений при их использовании. Тем не менее, использование солнечных панелей для освещения, а также для маломощной нагрузки, находит все более широкое применение. Кроме этого использование современных светодиодных светильников снижает энергопотребление на освещение  и позволяет использовать солнечные панели даже без промежуточных преобразователей постоянного напряжения в переменное [1].

Использование энергии солнца возможно также при получении тепловой энергии при использовании солнечных коллекторов. Данный вид установок позволяет нагревать от солнца теплоноситель, циркулирующий в контуре коллектора, и направлять его для нагрева воды, используемой для нужд работников, для подогрева питьевой воды для сельскохозяйственных животных, а также для отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений [2].

По конструкции солнечные коллекторы бывают плоскими, вакуумными, с параболическими и параболоцилиндрическими концентраторами солнечной энергии. В настоящее время данный тип преобразователей находит все более широкое применение в различных сферах народного хозяйства, как в России, так и за рубежом [2].

Таким образом, использование альтернативных источников энергии и установок по их преобразованию в другие виды энергии позволит существенно снизить потребление традиционных энергоносителей. Особенно такое использование будет эффективно на сельскохозяйственных объектах, где общее энергопотребление не столь велико, поэтому возможно применение установок средней мощности, которые не столь дороги.

Список литературы:

1. Федоренко, И.Я. Ресурсосберегающие технологии и оборудование в животноводстве [Текст]: учебное пособие / И.Я. Федоренко, В.В. Садов. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 304 с.
2. Григораш, О.В. Возобновляемые источники электроэнергии: состояние и перспективы / О.В. Григораш, Ю.Г. Пугачев, Д.В. Военцов // Механизация и электрификация с.х., №8. – 2007. – с. 24-25.
3. Земсков В.И. Возобновляемые источники энергии в АПК: Учебное пособие – СПб.: Издательство «Лань» – 2014. – 368 с.