Технически решения за енергийна ефективност

За оптимизация на изразходваната енергия може да се мисли във всеки един сегмент от селскостопанската дейност. Постигането на добра енергийна ефективност е един от най-бързите и най-ефективни начини за снижаване себестойността на продукцията и осигуряване на добра рентабилност на производството.
Разбира се енергийната ефективност може да се разглежда като съвкупност от различни организационни, икономически, технически, строителни и административни и други мерки насочени към най-доброто използване на биологичния потенциал на растенията и животните. Като техническо списание в този брой АгроБио Техника отново ще направи кратък обзор на основните технически възможности за осигуряване на висока енергийна ефективност в селското стопанство.

Енергийната ефективност е особено актуална тема на фона на увеличаващия се риск от недостатък и поскъпване на енергията. Поради необходимостта от осигуряване на повече храна за населението селското стопанство се натоварва с очаквания за по-голяма продуктивност, което е свързано и с нарастване консумацията на енергия. За рентабилността на съвременното селско стопанство всички мерки за икономия и рационално използване на енергия се оказват важна необходимост.

Съществуват редица възможности за постигане на ефективно използване на енергията в агросектора. Те могат да бъдат свързани например със запазването на необходимата топлина или охлаждане в селскостопанските сгради, постигано с правилна изолация и режими на проветряване. Друга алтернатива е обратното оползотворяване на отпадъците във фермата, например във вид на биогорива или биомаса, което също така решава и проблема с тяхното изхвърляне. Използването на слънчевата и вятърната, също е добра възможност, особено при отдалечени селскостопански обекти.

Топлоизолация и вентилация
Ефективната топлоизолация е много важна за изграждането или реконструкцията на селскостопанските сгради. Модерното животновъдство има нужда от енергоспестяващи помещения, в които температурата и влажността да могат да се контролират. Ефективната топлоизолация намалява загубата на топлина и така се спестяват разходите за отопление или охлаждане, допринася за поддържане на здравето и прираста на животните, намаляват разходите за лекарства и смъртност, гарантира защита на стоманените конструкции от агресивните изпарения във фермата, подобрява качеството на производителност и рентабилност на фермата.

Вентилацията е сред най-сериозните причинители на загуба на топлинна енергия в животновъдни ферми. В същото време механичната вентилация и комбинациите от естествена с механична вентилация са консуматори на енергия. За да поддържате въздуха във фермата си в добро качество, е необходимо да се осигури подходящия вентилируем минимум, но също така за рентабилността на производството е важно да се избегне прекомерна консумация на енергия и загуба на топлина. За да се постигне всичко това е необходима автоматизирана система за управление, която свързва вентилацията с други операции.

Възобновяеми енергийни източници
Разнообразните възобновяеми енергийни източници като слънце, вятър, геотермални находища, вода и други предоставят възможност чрез подходящи технологии и инсталации земеделието и животновъдството да се захранват с чиста енергия, дори на места без връзка с електроразпределителната мрежа. На такива места те намират все по-голяма популярност, като дългосрочна алтернатива на дизеловите агрегати. Инвестирайки в такива решения, фермерите могат да се възползват от редица предимства в продължение на десетилетия. Те ще имат по-малко разходи за електричество, отопление и горива, по-голяма рентабилност на производството, повече независимост и редуциране на отпадъците.

Покривите на ферми и земеделски сгради, както и откритите площи в стопанствата имат отличен достъп до необходимата слънчева светлина за работа на фотоволтаичните панели. Затоплянето на вода в животновъдството може да се направи с термосоларна система, с което да спестят значителни разходи. Освен за топла вода, тя може да се използва и за отопление. При определени обстоятелства, вятърните енергийни системи с хоризонтална или вертикална ос също могат да бъдат рентабилен избор.

Пелети и брикети от агро-отпадъци
Всяка година фермерите генерират тонове селскостопански отпадъци. Все повече от тях вече гледат на това, не като на тежест, с която трябва да се справят, а като възможност за потенциална печалба, извлечена от продажбата на биогорива и намаляване на разходите за отопление и електричество на местно ниво. Един от начините да се извлекат ползите от тези отпадъци е от тях да се произведат горивни пелети и брикети.

Агрогранулите са относително нов продукт на пазара на твърди биогорива. Повишеното съдържание на пепел и намалената калоричност се отразява на цената им, която е средно 15-25% по-ниска от тази на дървесните пелети. Въпреки това, разходите за производство на пелети от селскостопански отпадъци са значително по-ниски от разходите за производство на дървесни пелети, така че рентабилността на едно такова производството е достатъчно висока.

На българския пазар вече може да бъде намерено качествено оборудване за преработка на отпадъци от селскостопанско производство. Сламата, отпадъци от слънчоглед, рапица, царевица и всякакви други култури представляват огромен ресурс от биомаса, подходяща за преработка и употреба във вид на гранулирани горива и могат да направят селскостопанския бизнес безотпаден и в пъти да увеличат рентабилността му.

Дървесна биомаса
Не е изненадващо все по-голямото използване на дървесна биомаса. Земеделските производители, които отглеждат дървесни култури за собствените си отоплителни системи, постигат висока добавена стойност, като от един хектар гори те могат да произведат енергия, еквивалентна на около 5000 литра гориво. Освен това, когато се използват съвременни когенерационни системи на дървесина/газ, използването на дървени стърготини или пелети става още по-ефективно, благодарение на способността да се произвежда електричество и топлина едновременно.

Специфичните енергийни култури са друг интересен източник на дървесна биомаса. Тези култури са бързорастящи дървета, които се отглеждат специално за производството на енергия. Това са култури, устойчиви на вредители, които могат да бъдат отглеждани на необработваемите места във фермата. Растителните енергийни култури се режат ежегодно след първите няколко години, необходими за постигане на пълна продуктивност. Дървесните култури с бърз растеж включват топола, върба, клен, канадска топола, зелен ясен, черен кестен, амброво дърво, чинар, както и специалния енергиен вид – пауловния.

Инсталации за изгаряне на твърда биомаса
Инсталациите за изгаряне на биомаса, придобиват икономическо значение за все по-голям брой земеделски производители. В допълнение към дървените стърготини, модерните компютърно контролирани системи дават възможност също така за изгаряне и на дървени пелети и други биогенни твърди горива като слама, кюспе или остатъчно зърно. Най-малките инсталации с мощност до 800 киловата, работещи със стърготини и пелети са предпочитани от земеделските производители, които нямат необходимото пространство в своите сгради. По-големите инсталации, базирани на подвижни решетъчни системи за стърготини и пелети се намират в диапазона на производителност от 500 до 1000 киловата. Големите инсталации за изгаряне на дървени стърготини могат да генерират мощност до 5000 киловата, с които да покриват енергийните нужди на по-големите стопанства.

Съвременните инсталации за изгаряне на биомаса са оборудвани с напълно автоматична система за подаване на гориво, премахване на пепелта и почистване на топлообменника. Експлоатацията на пелетна отоплителна система е не само по-малко трудоемка от една пещ на дърва, но е и не толкова скъпа екологична алтернатива на гориво за отопление за земеделските производители.

Биодизел за селскостопански машини
Биодизелът е основно гориво от растителни масла - рапица, камелина и слънчоглед, близко по състав до конвенционалното дизелово гориво, което може да се използва в конвенционални дизелови двигатели, без да е необходимо да се модифицират. След модификация на двигателя и горивната система, растителните масла също могат да се използват в дизелови двигатели.

На европейския пазар има добри решения за използване на биодизел до 100%. Например, всички трактори от брандовете John Deere, New Holland, Case IH, Massey Ferguson, Fendt, Valtra, Deutz-Fahr, Same, Lamborghini, Hurlimann могат да работят с горивни смеси, съдържащи до 100% биодизел. При тях такова гориво не засяга производителността, надеждността и работата на двигателя в съответствие с действащата нормативна уредба за емисии на отработени газове. Ключът е в системи за впръскване на горивото, които използват инжектори, захранвани от отделни помпи.

Друга алтернатива е биоетанолът, който се получава от ферментация на въглехидрати от житни култури. Той изгаря по-чисто от бензина и дизела, но може да бъде използван само в специално разработени за етанол двигатели.

Когенерационни системи
Характерно за селскостопанския сектор, е че електрическата и топлинната енергия често се консумират едновременно. Снабдяването с тези два типа енергия от различни места не е особено ефективно. Алтернатива за това са когенерационните системи за комбинирано производство на електро- и топлинна енергия от един източник. Това е една от най-ефективно управляваните енергийни технологии, която позволява по-рационално и пълно използване на енергията. Потреблението на енергия от източник за комбинирано производство може да се разглежда като по-ефективна и екологосъобразна консумация, с по-пълно използване на първичната енергия (горивото), по-малко замърсяване и намаляване разходите за енергийни доставки.

Все повече когенерационни системи предлагат възможност за директна работа с биогаз. Така полученият метан от биогазовия реактор във фермата може да бъде насочен към генераторен модул и да послужи за производството на електрическа или топлинна енергия, като топлинната може да бъде използвана за отопляване, охлаждане или и за двете.

Допълнителна полза от използването на когенерация в оранжерии е генерирането на електричеството и топлината едновременно с въглеродния диоксид, които е продукт от изгарянето на горивото. Той се използва в оранжериите за стимулиране растежа на растенията чрез поддържане на фотосинтезата. Подобен метод се използва в много европейски страни като Белгия, Дания, Франция, Испания, Англия, Португалия , Холандия и други.

Биогаз от и за селското стопанство
Една от възможностите за третиране на органични отпадъци от селското стопанство е чрез тяхното анаеробно разлагане. Това е естествен процес, който е бил използван от човечеството в продължение на десетилетия. При него група бактерии последователно разграждат органичната материя и отделят биогаз в условия на липса на кислород. Основните предимства на този процес са производство на биогаз и значително намаляване на обема на отпадъците. Ферментацията най-често се осъществява в затворени и по този начин контролира системи. Това води също до контрол и премахване на миризма, която идва от органични отпадъци.

Големината на инсталацията зависи както от вида и количеството на преработвания отпадък, така и от типа на използваната система. Изборът за изграждане на такава инсталация, нейният капацитет и начин на работа трябва да бъде направен внимателно. Тъй като преработването на отпадъците не е основна дейност за земеделските производители, инсталациите подходящи за тях трябва да са с минимална или дори без нужда от поддръжка. С напредването на технологиите и научните достижения, на българския пазар започнаха да се предлагат и напълно автоматизирани инсталации.

Както вече споменахме, произведеният от реактора биогаз може да бъде използван за осигуряване на топлинна и електрическа енергия за покриване на нуждите на стопанството. Друга очертаваща се възможност е използване на биогаз, като гориво за селскостопанска техника. На пазара вече се появяват трактори с възможност за директно използване на биогаз, като например този, представен от New Holland по време на тазгодишното World Biogas EXPO.