4.1.9. Оборудование
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ФЕРМЫ КРС НА 100 ГОЛОВ С БЕСПРИВЯЗНО-БОКСОВЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
Разработчик проекта: ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии, лаборатория автоматизированного проектирования в сельскохозяйственном производстве
Координатор проекта к.т.н. Иродионов А.Е.
Адресные данные: 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, Телефоны: (499) 171-03-13,171–19–20, 171–02–74. Телефакс: (499) 170–51–01. E-mail: viesh@dol.ru
Назначение проекта
Установка предназначена для круглогодичного автономного электроснабжения фермы КРС на 100 голов с беспривязно-боксовым содержанием. Приведены параметры типовой установки для территории Краснодарского края.
Предлагаемый проект фотоэлектрической установки не имеет жесткой привязки к определенному региону и после некоторой корректировки параметров может без ограничений тиражироваться как внутри страны, так и за ее пределами.
Цель и задачи проекта
Снижение эксплуатационных (текущих) затрат на электроснабжение фермы КРС за счет использования в системе солнечной энергии. Мощная фотоэлектрическая установка позволяет бо́льшую часть нагрузки обеспечивать за счет энергии Солнца, что приводит к сокращению времени работы резервного дизель-электрического генератора с соответствующим снижением потребления дизельного топлива и сопутствующим улучшением экологической обстановки в районе фермы.
Описание проекта
Работа фотоэлектрической установки основана на эффекте прямого преобразования солнечной энергии, поступающей на поверхность солнечных элементов, в электрическую энергию постоянного тока. Использование в схеме инвертора позволяет получить на выходе генератора переменный ток с заданными характеристиками.
Текущая мощность на выходе фотоэлектрического генератора зависит от условий освещения и без использования буферного накопителя энергии может достаточно резко меняться от номинального значения практически до нуля. Использование буферных аккумуляторов позволяет некоторое время (зависит от емкости аккумуляторов) поддерживать номинальный уровень мощности вне зависимости от освещенности.
Для повышения надежности электроснабжения в системе используют резервный дизель-электрический генератор, который включается при разряженных аккумуляторах и низком уровне солнечной радиации.
Технико-экономическое обоснование
Фотоэлектрическая установка автономного электроснабжения состоит из фотоэлектрических модулей суммарной мощностью 40 кВт, блока аккумуляторных батарей общей энергоемкостью 125 кВт·ч, резервного дизель-электрического генератора мощностью 25 кВт, контроллера заряда и инвертора.
В качестве варианта для сравнения экономических характеристик выбрана установка электроснабжения в составе дизель-электрического генератора мощностью 25 кВт, блока аккумуляторных батарей общей энергоемкостью 125 кВт·ч, контроллера заряда и инвертора.
В рамках экономического анализа сравниваемые варианты отличаются только наличием или отсутствием в составе фотоэлектрических модулей. Включение в дизельную электроустановку аккумуляторов с устройством управления зарядом и инвертора позво-ляет запускать дизель-электрический генератор только для заряда аккумуляторных батарей на сравнительно короткие промежутки времени. При этом дизельный агрегат используется максимально эффективно, поскольку работает в номинальном режиме вне зависимости от мощности нагрузки в данный момент.
|
Характеристика |
Вариант |
|||
|
Дизельная установка |
Фотоэлектричес-кая установка |
|
||
|
Стоимость комплекта оборудования, млн. руб. |
2,68 |
7,89 |
||
|
Расход топлива, л/год |
5475 |
535 |
||
|
Экономия топлива в первый год, руб. |
- |
133390 |
||
|
Полные приведенные затраты за 25 лет, млн. руб. |
26,45 |
11,74 |
||
Ежегодные расходы на эксплуатацию фотоэлектрической установки значительно ниже расходов на эксплуатацию дизельного варианта электроснабжения за счет снижения объемов потребляемого топлива – для резервного дизельного агрегата требуется в 10 раз меньше топлива. Поэтому, несмотря на высокие капитальные вложения, полные приведенные затраты на эксплуатацию фотоэлектрической установки в течение 25 лет в 2,2 раза ниже аналогичных затрат по дизельному варианту электроснабжения.
Дисконтированный период окупаемости солнечной фотоэлектрической установки электроснабжения 14 лет.
Сроки выполнения работ - 9 месяцев со дня подписания контракта.
Материал подготовлен Шиловой Е.П.
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Разработчики и исполнители проекта:ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии, ФГУП ЭЗ «Александровский»
Адресные данные: 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, Телефоны: (499) 171–19–20, 171–02–74. Телефакс: (499) 170–51–01. E-mail: viesh@dol.ru ; 601600, г. Александров Владимирской обл., ул. Гагарина, д. 6; тел./факс: (09244) 625–34, 616–73.
Координатор проекта Зав. лабораторией комплексной электрификации тепловых процессов и микроклимата ГНУ ВИЭСХ, к.т.н. Тихомиров Д.А. Тел.: (499) 174-88-61.
Рекомендуемая область применения
Сельскохозяйственные производственные объекты: животноводческие и птицеводческие фермы по выращиванию телят, поросят, птицы (бройлеров).
Назначение, цели и задачи проекта
Система микроклимата, выполняемая в виде электрической вентиляционно-отопительной установки модульного типа с утилизацией теплоты выбросного воздуха и озонированием приточного воздуха, предназначена для обеспечения требуемых параметров микроклимата (температуры, влажности и газового состава воздуха) в животноводческих помещениях.
Цель проекта
Разработать энергосберегающую электрическую систему обеспечения микроклимата модульного типа, обеспечивающую требуемые параметры микроклимата в животноводческих помещениях, экономию годовых энергозатрат до 50%, повышение сохранности и продуктивности животных, снижение себестоимости производства продукции и улучшение экологии внутри и вне животноводческих зданий за счет очистки и обеззараживания вентиляционного воздуха.
Задачи
Обосновать энергетические и конструктивные параметры системы вентиляционно-отопительной установки с утилизацией теплоты и озонированием воздуха, провести их технико-экономическое обоснование.
Создать высокоэффективный энергосберегающий опытный образец системы обеспечения микроклимата (СОМ) в виде установки модульного типа, как основного базового элемента системы, провести его приемочные испытания и внедрение на животноводческой ферме в одном из хозяйств Московской области.
Краткое описание заменяемого процесса
В существующих технологических процессах обеспечения микроклимата используются различные виды оборудования: элект-рокалориферные установки, тепловентиляторы и теплогенераторы, работающие на жидком, твердом и газообразном видах топлива. Применяемое оборудование является весьма энергоемким и не обеспечивает утилизации теплоты выбросного вентиляционного воздуха, его очистки и обеззараживания, что снижает эффективность его применения. Поэтому предлагается более эффективная система и оборудование по обеспечению микроклимата с новыми потребительскими свойствами.
Описание предлагаемого технологического процесса
Предлагается использовать технологический процесс обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях на базе новой энергосберегающей системы (СОМ) в виде вентиляционно-отопительной установки с утилизацией теплоты и озонированием вентиляционного воздуха.
Разработанная функционально-технологическая схема сис-темы СОМ и ее структурные элементы представлены на рисунке. Она включает в себя следующие основные устройства: малогаба-ритный теплоутилизатор (2) из полимерных материалов, два фильт-ра (9 и 11), установленные на всасывающих сторонах теплоутилиза-тора, электровентиляторы удаляемого (1) и приточного воздуха (4), электрокалорифер (5), регулятор подачи воздуха (6), распределитель приточного воздуха (7), отводчик
Функционально-технологическая схема СОМ с озонированием
и утилизацией теплоты выбросного воздуха модульного типа
конденсата (10), приточный воздуховод (12), рециркуляционный воздуховод с камерой смешения (13), воздушная заслонка с приводом (14), озонатор воздуха (3) с трубопроводом подачи озона (8).
Озонатор воздуха коронного разряда вырабатывает озон, ко-торый используется для обеззараживания и очистки рециркуляционного и приточного воздуха, улучшая микроклимат содержания животных и экологию.
В холодный период года, при значительном снижении температуры наружного воздуха и при условии, что теплоты, возвращаемой утилизатором, недостаточно для поддержания требуемой температуры в помещении, применяется и частичная рециркуляция (10–30%) внутреннего воздуха и подогрев приточного воздуха с помощью электрокалорифера.
Система должна иметь возможность согласованной работы с дополнительными устройствами обогрева и вентиляции помещений.
Регулирование работы устройств очистки и обеззараживания воздуха, электротеплового и вентиляционного оборудования должно осуществляться автоматически по сигналам первичных преобразователей температуры (датчиков) с использованием щита автомати-ческого управления.
Технико-экономическое обоснование проекта
Проведено предварительное технико-экономическое обоснование применения энергосберегающей системы обеспечения микроклимата на примере конкретного объекта – телятника на 150 голов. Расчет экономической эффективности от применения новой СОМ показал, что за счет экономии энергозатрат до 50% и повышения продуктивности животных годовой экономический эффект составит более 20 тыс. рублей.
Показатели трудоэнергосбережения нового процесса:
– производительность по воздуху – 1500 м3/час и озону – 0,5–1,5 г/час;
– мощность по теплу с учетом вентиляторов до 15 кВт;
– снижение энергозатрат до 50%;
– себестоимость изделия (установки) около 500 тыс. руб;
– повышение сохранности и продуктивности молодняка животных при снижении удельных затрат корма до 10%;
– использование отечественных материалов;
– более точное и качественное обеспечение требуемых параметров микроклимата (по температуре, влажности, очистке и обеззараживанию воздуха);
– снижение затрат на проведение дезинфекционных меро-приятий и улучшение экологической чистоты технологического процесса.
Новые потребительские свойства продукции:
– значительное снижение металлоемкости (более 50%), за счет применения полимерных материалов для изготовления корпуса теплоутилизатора;
– применение специальной пленки полимерного типа толщиной около 35 мкм для улучшения теплопередачи в теплообменном аппарате теплоутилизатора;
– легкость и компактность установки, удобства монтажа;
– впервые предложено использовать озонирование вентиляционного воздуха при его непрерывной подаче.
Стадия и уровень разработки
Разработана функционально-технологическая схема модульной СОМ.
Разработан и изготовлен действующий экспериментальный образец вентиляционно-отопительной установки с утилизацией теплоты и озонированием воздуха. Впервые применен непрерывный способ озонирования воздуха при вентиляции животноводческих помещений.
По своим техническим и технологическим параметрам установка соответствует мировому уровню.
Предполагаемый объем инвестиций – 10 млн. руб.
Срок исполнения – 2 года.
Организация, модернизирующая производство
Освоение производства может быть в ФГУП ЭЗ «Александровский»: 601600, г. Александров Владимирской обл., ул. Гагарина, д. 6; тел./факс: (09244) 625–34, 616–73.
Организации-исполнители инновационного проекта:
– ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии;
– ФГУП ЭЗ «Александровский».
Срок окупаемости проекта - 2 года.
Материал подготовлен Шиловой Е.П.
