WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Российская академия сельскохозяйственных наук

Государственное научное учреждение

Всероссийский

научно-исследовательский институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт

механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Посвящается 140-летию со дня рождения выдающегося ученого-энергетика, основоположника электрификации России, председателя Комиссии ГОЭЛРО, академика АН СССР Г.М. КРЖИЖАНОВСКОГО ТРУДЫ 8-й Международной научно-технической конференции (16 - 17 мая 2012 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть

ПРОБЛЕМЫ

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Москва УДК 631.371:621.

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 8-й Международной научно-технической конференции (16 – 17 мая 2012 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 1. ПРОБЛЕ

МЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ. –

М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012. – 384 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук А.И. Некрасов, доктор техн. наук Д.С. Стребков, академик Россельхозакадемии, доктор техн. наук А.В. Тихомиров, канд. техн. наук А.Н. Васильев, доктор техн. наук, профессор Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISВN 978-5-85941-446- Проводится при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). Грант № 12-08-06014-г © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии),

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Академик Россельхозакадемии Д.С. Стребков (ГНУ ВИЭСХ) Введение Менее чем через 25 лет после Чернобыльской катастрофы мир стал свидетелем аварии на АЭС «Фукусима» в Японии с зоной отчуждения и последствиями, близкими к Чернобыльской катастро фе. Если из четырех блоков Чернобыльской АЭС был разрушен один, а остальные три проработали еще десять лет, то на «Фокуси ме-1» четыре блока полностью разрушены и уже никогда не будут работать. Сто тысяч человек были вынуждены покинуть свои дома.

Фабрика по производству чая, расположенная в 300 км от АЭС «Фу кусима», остановлена из-за заражения чайных плантаций радиоак тивным цезием. Авария на «Фукусиме» снова показала, что ядерная энергетика неконтролируема и опасна [1]. В результате Германия решила до 2022 года закрыть все свои атомные станции. Китай, Ита лия, Венесуэла и ряд других стран решили остановить новое строи тельство АЭС на своей территории.

Президент Барак Обама заявил 26 мая 2010 г. во время посе щения фабрики по производству фотоэлектрических систем в Кали форнии: «Нация, которая лидирует в экономике чистой энергетики, возможно, будет лидером в глобальной экономике» [2]. Правитель ство США выделило из бюджета 2,36 млрд. долл. на повышение эф фективности использования возобновляемых энергоресурсов, в том числе 500 млн. долл. на гарантии по кредитам на развитие ВИЭ в объеме до 3-5 млрд. долл. Будет продолжено финансирование трех инновационных энергетических центров по солнечной энергетике, проектам домов с нулевым потреблением и по проблемам аккуму лирования электроэнергии.

А что же Россия? Президент Д.А. Медведев заявил, что «у атомной энергетики нет альтернативы», и, по-видимому, это заявле ние подготовлено Росатомом.

На самом деле альтернатива у атомной энергетики есть. Раз личие между Чернобылем и Фукусимой состоит в том, что сегодня мы имеем развитые альтернативные энергетические технологии бес топливной возобновляемой энергетики.

Установленная мощность электростанций, использующих возобновляемые источники энергии (ВИЭ) (ветровая, солнечная, геотермальная и морская энергетика, биоэнергетика и малая гидро энергетика) превысила в 2010 г. установленную мощность АЭС в мире и составила 388 ГВт (рост на 60 ГВт по сравнению с 2009 г.).

Объем инвестиций в мировую возобновляемую энергетику составил в 2010 г. 243 млрд. долл., рост инвестиций 630% с 2004 г.[3]. КНР занимает первое место в мире с 25% долей инвестиций (54,4 млрд.

долл.), Германия на втором месте (41,2 млрд. долл.) и США на третьем месте (34 млрд. долл.). Ветровая энергетика лидирует среди других видов ВИЭ по объемам инвестиций – 95 млрд. долл. США.

По темпам роста первое место занимает солнечная энергети ка. В 2010 г. в мире построено 27,2 ГВт солнечных электростанций (СЭС), в том числе Германия 7 ГВт, Италия 5,6 ГВт, Чехия 1,2 ГВт, Япония 1 ГВт. Темпы роста производства СЭС составили 118% по сравнению с 2009 г. В конце 2011 г. установленная мощность СЭС в мире достигнет 60 ГВт [4]. Ни одна отрасль промышленности в ми ре, включая телекоммуникации и производство компьютеров, не имела таких темпов роста. Для сравнения, в 2010 г. в мире заверше но строительство трех АЭС общей мощностью 3 ГВт, которое про должалось более 5 лет.

Диверсификация гражданского сектора Росатома, который имеет высокий технологический, научный и производственный по тенциал, заключается в преобразовании его в Российское Агентство по чистой энергетике (clean energy, по терминологии Б. Обамы), или Российское Агентство по возобновляемой энергетике (РосВЭ), или Российское Агентство по солнечной энергетике (РОССЭ). Основной задачей нового агентства является коммерциализация инновацион ных российских солнечных технологий и создание экспортно ориен тированной отрасли промышленности по производству и строитель ству экологически чистых бестопливных электростанций в объеме 10-20 ГВт в год, 15-30% от мирового уровня производства.

Наличие уникальных запасов углеводородного сырья не яв ляется препятствием для развития использования ВИЭ. Большие ре сурсы энергоносителей позволяют России не делать стратегических ошибок в выборе оптимальных технологий и направлений развития ВИЭ и создать с учетом опыта западных стран, Китая и Японии соб ственные инновационные технологии и крупномасштабные проекты использования ВИЭ. Масштабное развитие использования ВИЭ в России должно базироваться на оригинальных инновационных рос сийских технологиях 1. Российские инновационные технологии солнечной 1.1. Солнечный кремний 95% всех СЭС в мире изготавливаются из кремния. Содер жание кремния в земной коре 29,5% массы – второе место после ки слорода, содержание урана 0,0003%. Несмотря на то, что кремния в земной коре больше, чем урана в 98300 раз, стоимость монокристал лического кремния лишь немного уступает стоимости урана, что связано с устаревшей грязной хлорной технологией производства (Сименс-процесс). В ГНУ ВИЭСХ разработаны уникальные бес хлорные технологии получения кремния с низкими энергетическими затратами, на которые получено 8 патентов РФ и США.

Другой подход заключается в снижении расхода кремния на один мегаватт мощности с 6-8 т в настоящее время в 100-1000 раз за счет использования новых типов концентраторов и матричных кремниевых солнечных элементов (МСЭ), разработанных в России.

1.2. Солнечные концентраторы В ГНУ ВИЭСХ разработаны и запатентованы солнечные концентраторы со слежением за Солнцем с концентрацией 100- и без слежения за Солнцем – стационарные неследящие концентра торы с концентрацией 3-5 [5, 6]. Оба типа концентраторов обеспечи вают равномерное освещение солнечных фотоэлектрических моду лей, что исключительно важно при эксплуатации СЭС с концентра торами. Неследящие концентраторы концентрируют не только пря мую, но и большую часть диффузной (рассеянной) радиации в пре делах апертурного угла, что увеличивает установленную мощность СЭС и производство электроэнергии.

1.3. Солнечные элементы Созданные в ГНУ ВИЭСХ МСЭ из кремния имеют КПД 20% при 50-1000-кратной концентрации солнечного излучения [5]. Запа тентованные в России двухсторонние планарные СЭ и МСЭ про зрачны для неактивной инфракрасной области спектра, что снижает нагрев фотоприемника и затраты на его охлаждение. Преимущест вом МСЭ является генерация высокого напряжения 15-20 В на 1 по гонный сантиметр рабочей поверхности.

В испанской солнечной электростанции проекта «Эвклид» с концентратором пиковой мощностью 480 кВт для получения рабочего напряжения 750 В, необходимого для присоединения к бестрансфор маторному инвертору, использовались последовательно соединенные планарные солнечные кремниевые модули общей длиной 84 м [7].

МСЭ напряжением 750 В имеют длину в 191 раз меньше – 0,44 м, при этом МСЭ имеет рабочий ток в сотни раз меньше, чем планарные СЭ одинаковой мощности и, как следствие, низкие коммутационные по тери. Приемник на основе МСЭ длиной 84 м будет иметь напряжение 150 кВ и в этом случае СЭС может быть подключена к высоковольт ной ЛЭП постоянного тока без промежуточных трансформаторов, вы прямителей и других преобразующих устройств.

МСЭ из кремния в сотни раз дешевле солнечных элементов на основе каскадных гетероструктур на единицу площади, техноло гия МСЭ не требует применения серебра, многостадийной диффу зии, фотолитографии, сеткографии, эпитаксии, текстурирования и других трудоемких операций, используемых на зарубежных заводах.

1.4. Солнечные фотоэлектрические модули Все существующие в мире конструкции, материалы и техно логии изготовления солнечных модулей обеспечивают срок службы модулей 20 лет в тропическом климате и 25 лет в умеренном клима те с потерей до 20% мощности к концу срока службы. Причина – ультрафиолетовая и температурная деградация оптических поли мерных герметизирующих материалов – этиленвинилацетата и дру гих пластиков. Используемая технология ламинирования модулей включает вакуумирование, нагрев до 150о и прессование с затратами электроэнергии 80 000 кВтч на изготовление 1 МВт солнечных мо дулей. В новой технологии, разработанной в ГНУ ВИЭСХ, этилен винилацетат и технология ламинирования заменены на заливку си ликоновой композиции с последующим отверждением жидкой ком поненты в полисилоксановые гели. При этом срок эксплуатации солнечных модулей увеличивается в два раза до 40-50 лет, возраста ет электрическая мощность модулей благодаря более высокой про зрачности геля и снижению рабочей температуры СЭ, снижаются энергозатраты на изготовление модулей на 70 000 кВтч/МВт. Кроме того, удвоение срока службы увеличивает производство электро энергии на 20 млн. кВтч на 1 МВт пиковой мощности.

1.5. Стоимость солнечного электричества Минимальная стоимость солнечных модулей из кремния на оптовом европейском рынке составляет 1250 евро/кВт, на американ ском рынке 1700 долл./кВт. Стоимость изготовления СЭС под ключ составляет для сетевых компаний 3400 долл./кВт, для владельцев домов 6500 долл./кВт [4]. Министерство энергетики США в августе 2010 г. объявило о программе снижения к 2012 г. стоимости произ водства сетевых СЭС до 1000 долл./кВт, а солнечных модулей до 500 долл./кВт. Стоимость изготовления солнечных модулей состав ляет 50% от стоимости СЭС, еще 50% стоимости включает закупку сетевого инвертора, металлоконструкций, кабелей и строительно монтажные работы.

На региональном уровне в Италии и других странах мира и в ряде регионов России достигнут паритет цен между тарифами на электроэнергию от сети и ценой электрической энергии от СЭС. На пример, в Калмыкии, Курской области, в ряде районов Якутии, Чу котки стоимость электроэнергии для юридических лиц составляет 9 руб./кВтч (0,25-0,32 долл/кВтч), что соизмеримо с существующей ценой электроэнергии от СЭС. Везде, где используются дизельные электростанции, тарифы на электроэнергию выше, чем стоимость электроэнергии от СЭС.

В ближайшие годы КПД МСЭ из кремния будет увеличен до 25-30% при работе с концентратором. Однако уже сейчас использо вание новых технологий кремния, концентраторов и МСЭ позволяет создавать солнечные электростанции, конкурентоспособные с элек тростанциями, работающими на угле.

1.6. Круглосуточное производство солнечной электро энергии Проблема непрерывного круглосуточного и круглогодичного производства электроэнергии солнечными электростанциями явля ется основной в развитии глобальной бестопливной энергетики и обеспечения ее конкурентоспособности с топливной энергетикой. В ГНУ ВИЭСХ разработаны и запатентованы региональные и гло бальные солнечные энергетические системы, позволяющие выраба тывать и доставлять электроэнергию потребителям независимо от времени суток и времён года [5, 8].

1.6.1. Российская солнечная энергосистема Проведено компьютерное моделирование российской сол нечной энергосистемы из двух СЭС, установленных на Чукотке и в Калининграде (РФ) или г. Пинске (Республика Беларусь) и соеди ненных с объединенной энергосистемой России. Фотоактивная площадь СЭС с КПД 20% составляет квадрат со стороной 25 км.

Пиковая мощность каждой СЭС 125 млн. кВт. В качестве исходных данных для расчета использованы средние многолетние значения инсоляции в местах расположения СЭС. Солнечная энергосистема позволяет круглосуточно в течение 5 месяцев с 1 апреля по 1 сен тября поставлять электроэнергию в энергосистему России в объеме 500 ТВтч и удовлетворить все потребности России в электроэнер гии за этот период. Еще в течение двух месяцев в марте и в сентябре продолжительность электроснабжения составляет 22 часа в сутки.

При этом все топливные электростанции в течение 5 месяцев будут переведены в разряд резервных, а сэкономленные газ, нефть и уголь могут быть поставлены на экспорт.

Если включить в эту энергосистему СЭС в пустыне Каракум в Туркменистане, то объемы круглосуточного производства элек троэнергии будут достаточны для электроснабжения всех стран СНГ в течение 6 месяцев.

1.6.2. Евро-азиатская солнечная энергосистема Евро-азиатская солнечная энергосистема Чукотка-Лиссабон позволит обеспечить все страны Европы и СНГ электроэнергией круглосуточно в течение 7 месяцев с 1 марта по 1 октября.

Евро-азиатская энергосистема состоит из двух СЭС пиковой мощностью 1,5 ТВт. Если включить в эту энергосистему СЭС в Ти бете (Монголия, Китай) и СЭС в Мавритании (Африка), то кругло суточное производство электроэнергии в объеме 6000 ТВтч в год будет достаточно для электроснабжения Европы, СНГ, северных стран Азиатского и Африканского континентов в течение 7 месяцев.

1.6.3. Глобальная солнечная энергосистема Глобальная солнечная энергосистема соединена с нацио нальными энергосистемами и состоит из трех СЭС, установленных в Австралии, Северной Африке и Латинской Америке. КПД СЭС ра вен 25%, пиковая электрическая мощность каждой СЭС 2,5 ТВт, размеры 190190 км2. Глобальная солнечная энергосистема генери рует электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течение года в объеме 17 300 ТВтч/год на уровне, соответствующем миро вому потреблению. Это позволит перевести все угольные, газовые и атомные станции в мире в разряд резервных электростанций, уменьшить перегрев атмосферы и остановить изменение климата.

В качестве источника электрической энергии в резонансной глобальной солнечной энергосистеме может быть использована не только СЭС, но и другие возобновляемые источники энергии (ГЭС, ВЭС, ГЕоТЭС и др.).

Россия отстает от Западных стран в технологии ветровых лопастных турбин мегаваттного уровня. Однако в области малой ветроэнергетики инженер ГНУ ВИЭСХ С.А. Болотов разработал и организовал первое в мире производство бесшумных ВЭС без лопа стей мощностью 1-5 кВт, которые удовлетворяют всем требованиям экологической безопасности и, в отличие от лопастных турбин, мо гут работать в диапазоне скоростей ветра от 3 до 50 м/с.

Для создания региональных и глобальной солнечной энерге тической системы в России созданы новые технологии, обеспечи вающие конкурентоспособность солнечной энергетики по следую щим критериям:

• КПД солнечных электростанций должен быть не менее 25%;

• Срок службы солнечной электростанции должен составлять 50 лет;

• Стоимость установленного киловатта пиковой мощности солнечной электростанции не должна превышать 2000 долл.;

• Объем производства солнечных электростанций должен быть 100 ГВт в год;

• Производство полупроводникового материала для СЭС должно превышать 1 млн. т в год при цене не более 25 долл./кг;

• Круглосуточное производство электрической энергии сол нечной энергосистемой;

• Материалы и технологии производства солнечных элемен тов и модулей должны быть экологически чистыми и безопасными.

Создание региональных и глобальной солнечных энергосис тем уже началось. Консорциум компаний и Дойче Банк в Германии планируют создать СЭС 100 ГВт в пустыне Сахара стоимостью млрд. евро для электроснабжения Европы. Создаются СЭС мощно стью сотни мегаватт в Испании, Германии, Италии, Китае, США и Австралии.

Начало функционирования глобальной солнечной энергети ческой системы прогнозируется в 2050 г., выход на полную мощность в 2090 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии составит 75-90%, а выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз.

1.7. Обеспечение экологических характеристик производ ства энергии Человечеству не грозит энергетический кризис, связанный с истощением запасов нефти, газа, угля, если оно освоит технологии использования возобновляемой энергии. В этом случае будут также решены проблемы загрязнения среды обитания выбросами электро станций и транспорта, обеспечения качественными продуктами пита ния, получения образования, медицинской помощи, увеличения про должительности и качества жизни. СЭС создают новые рабочие места, улучшают качество жизни и повышают энергетическую безо пасность и независимость владельцев СЭС за счет бестопливного и распределенного производства энергии.

Разрабатываются технологические процессы производства компонентов СЭС, в которых экологически неприемлемые химиче ские процессы травления и переработки заменяются на вакуумные, плазмохимические, электронно-лучевые и лазерные процессы. Серь езное внимание уделяется утилизации отходов производства, а также переработке компонентов СЭС после окончания срока службы.

При использовании СЭС органически сочетаются природные ландшафты и среда обитания с энергетическими установками. СЭС образуют пространственно-архитектурные композиции, которые яв ляются солнечными фасадами или солнечными крышами зданий, ферм, торговых центров, складов, крытых автостоянок, теплиц. На территории СЭС можно размещать виноградники, розарии и выра щивать экологически чистые сельскохозяйственные культуры.

1.8. Волноводные методы передачи электрической энер гии В связи с развитием объединенных энергосистем в Европе, Северной и Южной Америке и предложениями по созданию гло бальной солнечной энергосистемы появились задачи по созданию технологии передачи тераваттных трансконтинентальных потоков электрической энергии. В конкуренцию между системами передачи на переменном и постоянном токе может вступить третий метод:

резонансный волноводный метод передачи электрической энергии на повышенной частоте, впервые предложенный Н.Тесла в 1897 г и разработанный в ГНУ ВИЭСХ в 1995-2010 годах [8].

Крупные энергетические компании во многих странах мира вкладывают гигантские средства и научные ресурсы в создание тех нологии высокотемпературной сверхпроводимости для снижения джоулевых потерь в линии.

Существует другой, вероятно, более эффективный способ снижения потерь в магистральных и межконтинентальных линиях электропередач: разработать регулируемые резонансные волновод ные системы передачи электрической энергии на повышенной час тоте 1-100 кГц, которые не используют активный ток проводимости в замкнутой цепи. В волноводной однопроводниковой линии нет замк нутого контура, нет бегущих волн тока и напряжения, а есть стоячие (стационарные) волны реактивного емкостного тока и напряжения со сдвигом фаз 90°. За счет настройки резонансных режимов, выбора частоты тока в зависимости от длины линии можно создать в линии режим пучности напряжения и узла тока (например, для полуволно вой линии). При этом из-за отсутствия активного тока, сдвига фаз между стоячими волнами реактивного тока и напряжения 90° и на личия узла тока в линии отпадает необходимость и потребность в создании в такой линии режима высокотемпературной проводимо сти, а джоулевы потери становятся незначительными в связи с от сутствием замкнутых активных токов проводимости в линии и не значительными величинами незамкнутого емкостного тока вблизи узлов стационарных волн тока в линии [9-10].

Новая физика электрических процессов, связанная с исполь зованием не активного, а реактивного тока, позволит решить три главных проблемы современной электроэнергетики:

- создание сверхдальних линий передач с низкими потерями без использования технологии сверхпроводимости;

- увеличение пропускной способности линий;

- замена воздушных линий на кабельные однопроводниковые волноводные линии и снижение сечения токонесущей жилы кабеля в 20-50 раз.

В экспериментальной резонансной однопроводниковой сис теме передачи электрической энергии, установленной в эксперимен тальном зале ВИЭСХ, мы передавали электрическую мощность кВт при напряжении 6,8 кВ на расстояние 6 м по медному провод нику диаметром 80 мкм при комнатной температуре, при этом эф фективная плотность тока в проводнике составила 600 А/мм2, а эф фективная плотность мощности - 4 МВт/мм2.

Из других применений резонансной электроэнергетики, ос нованной на незамкнутых токах, следует выделить бесконтактный высокочастотный электротранспорт, создание местных энергетиче ских систем с использованием возобновляемых источников энергии, соединение оффшорных морских ВЭС с береговыми подстанциями, электроснабжение потребителей на островах и в зонах вечной мерз лоты, пожаробезопасные однопроводниковые системы уличного ос вещения и освещения зданий и пожароопасных производств.

Для сомневающихся в существовании незамкнутых электри ческих токов приводим высказывания двух выдающихся ученых в области электротехники и электроэнергетики.

"Исключительная трудность согласования законов электро магнетизма с существованием незамкнутых электрических токов одна из причин среди многих, почему мы должны допустить суще ствование токов, создаваемых изменением смещения". Д. Максвелл.

"В 1893 г. я показал, что нет необходимости использовать два проводника для передачи электрической энергии... Передача энергии через одиночный проводник без возврата была обоснована практи чески" Н.Тесла, 1927 г.

"Эффективность передачи может быть 96 или 97 процентов, и практически нет потерь... Когда нет приемника, нет нигде потреб ления энергии" Н. Тесла, 1917г.

"Мои эксперименты показали, что на поддержание электри ческих колебаний по всей планете потребуются несколько лошади ных сил". Н.Тесла, 1905 г.

Н. Тесла ответил и на вопрос, который часто задают нам: по чему электроэнергетика не восприняла его идеи? "Мой проект сдер живался законами природы. Мир не был готов к нему. Он слишком обогнал время. Но те же самые законы восторжествуют в конце и осуществят его с великим триумфом". Н.Тесла, 1919 г.

Солнечная электроэнергетика нуждается в поддержке госу дарства для законодательного и нормативно правового обеспечения реализации пилотных и демонстрационных проектов, ждет частный капитал и нового Моргана, банкира, который 100 лет назад финан сировал работы Н.Тесла.

Динамично развивающаяся солнечная энергетика, основан ная на инновационных российских и мировых технологиях, является альтернативой топливной энергетике и в 2050 г. будет доминировать на рынке энергетически чистых технологий, а к концу 21 века обес печит 75-90% всех потребностей Земли в электрической энергии.

1. Photon International, April 2011, p. 3.

2. Sun and Wind Energy, 7/2010, p. 8.

3. Renewable Energy Focus, March/April 2011, p. 1, 4. 52-54.

4. Photon International, March 2011, p. 1. 186.

5. Стребков Д.С. Матричные солнечные элементы. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2009. Т. 1. - 118 с. Т. 2. - 227 с. Т. 3. - 310 с.

6. Стребков Д.С., Тверьянович Э.В. Концентраторы солнечного излуче ния. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. - 315 с.

7. Sala G., Arboiro J.C., Luque A., Anton I. et al. 480 kW peak Concentrator Power Plant using EUCLIDESTM Paralolic Trough Technology, 1998, 2nd WC PV SEC, Vienna.

8. Стребков Д.С., Некрасов А.И., Резонансные методы передачи и приме нения электрической энергии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. - 351 с.

9. Стребков Д.С. Об электроэнергетике, основанной на незамкнутых электрических токах. // Проблемы использования альтернативных ис точников энергии в Туркменистане. Материалы Международной науч ной конференции (24-25 февраля 2010 г.). Ашгабад: Изд-во «Ылым», 2010, с. 26-30.

10. Уроки Фукусимы: есть ли альтернатива атомной энергии. // Энергетика и промышленность России, июнь 2011, №12(176), с.46-47.

ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В АПК

Академик Россельхозакадемии Б.А. Рунов (ГНУ ЦНСХБ), асп. Н.В. Пильникова (МГАУ им. В.П. Горячкина) Тенденциями дальнейшего развития мирового сельского хозяйства продолжают быть: концентрация и специализация произ водства, все шире используются достижения науки и практики, осо бенно в области генной инженерии, информационных технологий, применения электроники.

В мире ухудшается экологическая обстановка. Происходит истощение природных ресурсов, загрязнение атмосферы, истощение озона, изменение климата, загрязнение воды и почвы, деградация земель и лесов опустынивание и обезлесивание, потеря биоразнооб разия, накапливаются опасные отходы, происходят экологические риски. В той или иной мере эти явления присущи и России. В связи с этим и при росте населения значимость производства продоволь ствия с каждым годом возрастает.

Население в мире продолжает увеличиваться - если в году было 7 млрд.чел., то в 2020 - по прогнозу может быть около 8 и в 2050 - 9,0 млрд.чел. Ежегодно в мире появляется около ста млн.

новых едоков, и один из шести в мире голодный. Та страна, которая обладает продовольствием, не только обеспечивает безопасность своей страны, но подчас использует продовольствие в экономиче ских и в политических целях.

Одной их мировых проблем является недостаток пресной во ды и ее загрязненность. Водная поверхность планеты занимает 70%, но только 2,5% пресной воды на земле, да и то в виде ледников. Ме нее 1% пресной воды в озерах, реках и в подземных источниках. Две трети пресной воды расходуется на орошение для получения около 40 % мировой сельскохозяйственной продукции. Пресная вода стала дороже нефти.

Энергоресурсы России составляют порядка 12% мировых за пасов нефти, 35% - газа, 16% - угля и 14% - урана при населении 2,0% от мирового. Россия продолжает оставаться сырьевой базой для ряда стран мира. Многие же страны мира инвестируют капитал в развитие новых технологий, используя энергию солнца, ветра, биотопливо. сокращая затраты на импорт углеводородного топлива.

Ряд стран намного ушли вперед от РФ по использованию альтерна тивных источников энергии.

АПК РФ имеет высокие энергозатраты на единицу произ водимой продукции. Причинами можно считать: низкое плодоро дие почв на больших площадях, большие зоны рискованного зем леделия низкие урожаи и низкая продуктивность животных, во мно гих случаях несоблюдение специализации производства продук ции в зависимости от почвенно-климатических условий. Недос таточное выращивание зернобобовых, что позволяло бы эконoмить средства на покупках азотных удобрениях, редкое сравнение дос тигнутых результатов с мировым уровнем. Требуется повысить эф фективность информационно-консультационной службы - ИКС.

Сокращение или энергосбережение зависит от применения новых технологий, системы управления, специализация и концентрация производства.

Земля, вода, информация и время не имеют еще должной оценки в России, как это имеет место в других странах мира.

Где, когда, сколько и от чего создаются высокие энергозатраты на производство продукции, и каковы меры по их снижению? Кто, где и когда это считает? Отсутствует постоянный учет энергозатрат в отраслях АПК и в коммунальном секторе. Не всегда рассматрива ются альтернативные варианты технологических процессов для принятия окончательного решения. Если почвенно-климатические условия позволяют возделывать несколько сельскохозяйственных культур с разным содержанием протеина, то определяющим факто ром для выбора культуры может быть затраты на производство ки лограмма протеина или сухого вещества.

В земледелии энергозатраты резко сокращаются при совме щении операций за один проход агрегата, применения нулевой и минимальной обработки почвы, при интеграции производства с переработкой и сбытом продукции, при повышении сервисного обслуживания ИТП.

В животноводстве продуктивность, а значит и энергозатраты зависят от породы животного или птицы, среды их содержания, корма и его качества, способов кормления, ветеринарного обслужи вания и других факторов.

Ученым и практикам РФ необходимо тщательнее изучать и использовать мировые достижения и применять в своей практике все новые технологии. Европейские страны, США Япония и КНР быстро наращивают использование восполняемых источников энергии (ВИЭ), практикуют строительство пилотных установок, поощряют сотрудничество между электрокомпаниями и фирмами, производящими электроустановки, оказывают финансовую под держку НИОКР, производят налоговые скидки и предоставляют субсидии. Биомасса растительного и животного мира, все больше находит применение для получения энергии в мире. Отходы перера батывающей промышленности, городские бытовые отходы исполь зуют для получения тепла и электричества. Этанол широко исполь зуют уже десяток и более лет.

Большие перспективы рационального использования энергоресурсов открывают новейшие технологии для управле ния производством - это точное сельское хозяйство (ТСХ-РА), технологии точного земледелия с использованием глобальных пози ционных и информационных систем (GPS, GIS) и техники с автома тическими исполнительными органами, работающими в точно за данном пространстве и в определенное время.

“ТСХ – это применение стратегического управления с ис пользованием информационных технологий для принятия решений, связанных с сельскохозяйственным производством, рынком, финан сами и людьми “ Рост или развитие производства. Надо признать, что дли тельное время в России занимались, да и продолжают заниматься сейчас ростом, а не развитием производства. Рост производства - это краткосрочные цели, создающие неустойчивую систему управления.

Развитие же производства - это устойчивая система управления, при которой происходит рациональный расход и сбережение ресурсов.

Важную роль во всех делах играет обратная связь. При под готовке и переподготовки специалистов тематика - рациональное использование ПР в АПК должна быть первейшей среди других предметов обучения.

О тенденциях развития производства сельскохозяйст венной техники в мире можно судить по Ганноверской выстав ке, проведенной в ноябре 2011 г., а именно:

1. Широкое применение новых материалов.

2. Стремление создать комфортабельные условия работы в кабинах машин.

3. Продолжает иметь место, как увеличение мощности и ши рины захвата рабочих органов ряда производимых машин, так и соз дание маломощных агрегатов с автоматическим управлением.

4. Фирмы расширяют сферу своей деятельности, предлагая покупателю сенсоры, электронику, технику с автоматическим регу лированием работы рабочих органов.

5. На большинстве выпускаемых машин устанавливается электронная аппаратура по контролю и управлению.

6. Продолжается расширение деятельности фирм по произ водству, продажам и сервису техники и оборудования для Техноло гий Точного земледелия (ТТЗ).

7. Наблюдается перевод ходовой части тракторов и машин с колес на гусеницы.

8. Набирает темпы промышленность по изготовлению и применению робототехнических средств сельскохозяйственного на значения.

9. Многообразие выпускаемой техники и агрегатов для фер мерских хозяйств и сельских жителей.

10. Наряду с интеграцией и объединением ряда машино строительных фирм, просматривается устойчивая работа фирм уз кой специализации.

11. Высокими темпами развивается выпуск оборудования и машин для практического применения ВИЭ (солнечной,ветра, био топлива, гидроэнергии и подземного тепла).

Создания устойчивого развития АПК при рациональном ис пользовании энергозатрат можно добиться только когда использует ся отечественный и мировой опыт применения новейших техноло гий.

Производство новых машин и применение новых технологий в АПК позволит выдерживать конкуренцию на мировом рынке, как по техники, так и по продовольствию, создавая продовольственную безопасность своей страны.

Рациональное использование ПР и методы сбережения энер гозатрат при производстве сельхозпродукции может быть если:

1) При выращивании сельхозкультур рассматривать не сколько технологий, выбирая наиболее рациональную по энергоза тратам и экономической эффективности;

QUATRAK с электронным управ- робот-платформа лением и приводом на все четыре колеса. Используется для сеноко шения на крутых склонах, в пар ках и придорожных кюветах 2) Постоянно проводить подготовку и переподготовку спе циалистов по рациональному использованию ПР и энергосбереже нию, применению новейших технологий, особенно в части ведения точного сельского хозяйства (ТСХ) и технологий по восполняемым источникам энергии (ВИЭ);

3) На базе учебных, научных учреждений и МИСов в каждой области создать или улучшить научно-учебные производственные центры, оснащенные техникой и оборудованием для испытания и применения новейших отечественных и зарубежных технологий в АПК. При этих центрах иметь профессиональную информационно консультативную службу.

1. Технологии Точного Земледелия при возделывании сельскохозяйст венных культур в экстремальных условиях // Материалы всесоюзной научн. конф. “Методы оценки сельскохозяйственных рисков и техно логий смягчения последствий изменения климата в земледелии”. С-Пб, 2011, с.157-159.

2. Использование обратных связей для определения эффективности и выгод применения ТТЗ // Труды конф. «Инновационные технологии и техника нового поколения – основа модернизации сельского хозяйст ва», 5-6 октября 2011 г. М.: ГНУ ВИМ, 2011.

3. Технологии Точного Земледелия - эффективный инструмент развития сельхозпроизводства // Труды конф. «Задачи МИС в технической и тех нологической модернизации сельхозпроизводства», ВВЦ, 6 окт. 2011г.

4. http://www. agritechnica. com/932. html

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Академик Россельхозакадемии Н.М. Морозов Энергетика является важнейшей составляющей материально технической базы сельского хозяйства, ее сердцевиной, определяющей эффективность развития производства, уровень производительности труда, качество производимой продукции, социальные условия жизни населения, быт и стабильность функционирования сельских поселе ний. Развитие экономики каждой из страны мира сопряжены с увели чением потребления энергетических ресурсов используемых для со вершенствования технологий и объемов производства промышленной и сельскохозяйственной продукции, улучшение бытовых и социаль ных условий жизни, замещения ручного труда машинным.

В настоящее время мировое потребление первичных энерго ресурсов составляет 11 млрд. т нефтяного эквивалента (н.э.) и по оценкам мирового энергетического совета в 2010 г. рост составил 50-55%. За 1973-2005 гг. объемы производства электрической энер гии возрос по данным международного энергетического агентства более чем в 2,5 раза – с 6111 до 15882 млрд. кВт·ч. В мировой эко номике в 2005 г. 40,3% электрической энергии производилось за счет переработки угля, 19,7% - газа, 16,0% - гидроресурсов, 15,2% ядерного топлива, 6,2% - нефти и 2,5% других источников. К 2025 г.

прогнозируется увеличение производства электроэнергии в два раза – до 26018 млрд. кВт·ч. Сельское хозяйство России в настоящее время занимает незначительную долю в потреблении энергетических ре сурсов страны, составляющих 4-6%.

В то же время надежность, устойчивость и эффективность энергообеспечения влияет на качественные и количественные по казатели эффективности сельскохозяйственного производства. В советском союзе в 1987 г. из производимых всеми видами элек тростанций 1665 млрд. кВт·ч электрической энергии (в т.ч. гидро электростанциями 220 млрд. кВт·ч – 13,2%, атомными электро станциями 187 млрд. кВт·ч – 11,2% и более 75,0 % - тепловыми электростанциями) в сельском хозяйстве потреблялось млн. кВт·ч или 9,6%, в том числе на производственные цели 119392 млн. кВт·ч или более 74,4% от общего потребления. В Рос сии в сельскохозяйственных организациях в 1987 г. потреблялось 482775 млн. кВт·ч электроэнергии и на освещение и бытовое по требление сельским населением – 3656,1 млн. кВт·ч электроэнер гии, а всего электровооруженность труда в сельском хозяйстве (колхозах, совхозах, межхозяйственных сельскохозяйственных предприятиях) возросла с 808 кВт·ч в 1970 г. до 4121 кВт·ч, а в России – 5851 кВт·ч на человека в год – в 5,1 раза, электрическая энергия стала основной энергетической базой развития механиза ции и автоматизации в животноводстве, условием создания спе циализированных автоматизированных предприятий по откорму свиней и крупного рогатого скота, производству яиц и мяса пти цы, тепличных комбинатов с круглогодовым равномерным произ водством продукции. В 1987 г. уровень механизации доения коров был доведен до 96% против 56% в 1970 г. соответственно раздачи кормов на фермах и комплексах крупного рогатого скота с 12 до 64%, свиноводческих с 28 до 74%, птицеводческих с 38 до 94%,а уровень комплексной механизации ферм КРС повысился с 9 до 64%, свиноводческих с 23 до 66%, птицеводческих с 23 до 89%.

В комплексах промышленного типа электровооруженность труда при производстве молока превышала средние показатели обыч ных ферм в 1,5-2,0 раза, достигнув уровня 13,2-20,6 тыс. кВт·ч в год на работника, при производстве свинины - 47-50 тыс. кВт·ч, в птицевод стве – 37-96 тыс. кВт·ч. Интенсивный рост энерговооруженности на промышленных комплексах в сочетании с использованием инноваци онной техники и ресурсосберегающих технологий обеспечили повы шение производительности труда в 3-5 раз. Количество обслуживае мых коров одним работником комплексов возросло до 27-32 голов, свиней на откорме до 1,0-2,0 тыс., кур до 9,0-14,0 тыс.

В то же время из-за разрозненности в механизации отдель ных процессов в животноводстве сохраняется высокий уровень руч ного труда, а количество работников, занятых выполнением ручных операций сохранялось на уровне 4,2-4,3 млн человек или 70-75% от общей их численности - работников отрасли. Допущенные ошибки при реформировании аграрного сектора экономики и прежде всего, разрушение специализированных крупных товаропроизводителей по производству продукции растениеводства и животноводства, ориен тация на мелкие типы хозяйств, что противоречит мировому опыту ведения сельского хозяйства, глубокий и длительный диспаритет цен и отсутствие регулирования производства, развал базы произ водства отечественной техники и сферы технического обслужива ния, крайне недостаточные объемы господдержки этой специфиче ской отрасли в 5-10 раз, меньше чем в развитых странах, привели не только к резкому сокращению объемов производства, зависимости страны от импорта продукции животноводства, картофеля и овощей и обвалу материально-технической базы, снижению потреблению энергетических ресурсов и прежде всего электрической энергии. Все это вместе взятое отразилось на устойчивости развития сельского хозяйства, сохранению численности сельского населения, ликвида ции десятков тысяч сельских населенных пунктов и обезлюдиванию огромных территорий страны.

Безудержный и необоснованный рост цен на энергоносители приводят к повышению издержек производства продукции, в кото рых удельный вес прямых затрат на энергоносители достигает 30%, а совокупных превышает 50%. Мировой многолетний опыт США, стан Европейского союза, Китая подтверждает, что одним из глав ных условий эффективного устойчивого ведения сельского хозяйст ва, возрождения традиций сельского уклада жизни, закрепление на селения является стабильное устойчивое и надежное энергообеспе чение и, прежде всего, устойчивое обеспечение сельских жителей электрической энергией по экономически льготным (разумным) це нам от магистральных энергосистем.

Только при этом условии можно создать благоприятные со циальные условия для жизни и деятельности сельских граждан. Все остальные виды энергии, основанные на использовании возобнов ляемых энергетических ресурсов должны быть дополнительными к централизованному электроснабжению. Устойчивое электроснабже ние является и основой стабильного и эффективного развития жи вотноводства, условием снижения издержек производства, автома тизации выполнения технологических процессов, роста производи тельности труда, его привлекательности эффективности снижения физической напряженности.

Опытом многих хозяйств доказано, что комплексная механи зация, электрификация и автоматизация в животноводстве не только позволяет на основе совершенствования технологии ведения отрас ли поднять продуктивность животных, рационально использовать материальные, трудовые, финансовые и энергетические ресурсы, но и улучшить качество производимой продукции, а через нее обеспе чить рост реализации и экономические результаты, а также много кратно снизить физическую напряженность труда, т.е. будет способ ствовать улучшению качества жизни. Исследованиями акад. РАСХН Кормановский Л.П. доказал, что даже при применении высокого уровня механизации молочных ферм при привязном содержании работник для обслуживания закрепленной группы животных выпол няет в сутки работу равную 6,4 тыс. кг·м. При низком уровне меха низации напряженность труда возрастет до 38 тыс. кг·м, а пройден ный путь на выполнение технологических операций колеблется от 1,2 до 3,2 тыс. м в сутки. Совершенствование технологий содержа ния и доения коров, автоматизации технологических операций, осо бенно доения, беспривязное содержание скота, при котором широко применяется принцип самообслуживания, позволяет в 2-3 раза сни зить затраты труда и в 4-5 раз напряженность работы.

Необходимость экономного и по существу рационального использования энергоресурсов обуславливается рядом причин - эко номического, социального экологического, демографического ха рактера. Из-за низкой продуктивности растениеводства и животно водства, уступающих показателям западных стран в 1,5-2,5 раза и более, возросли удельные затраты всех видов ресурсов, что делает нашу продукцию неконкурентоспособной. В структуре издержек производства продукции удельный вес прямых затрат на энергоре сурсы в сельском хозяйстве составляют 12-13%, т.е. они возросли за последние 10-15 лет в связи с ростом тарифов на энергоносители и увеличением энергоемкости из-за применения устаревших энергоза тратных технологий в 3-5 раз.

В животноводстве затраты на оплату прямых энергоресурсов возросли с 2,5-3,5 до 8-11%, а в птицеводстве и в репродукторных цехах свиноводства до 15-18%. По данным исследований ряда авто ров (Шахов А.В.) доля прямых и косвенных затрат энергии в струк туре затрат на производство продукции сельского хозяйства состав ляет 50%. Совершенствование технологии производства и рост про изводительности труда, что возможно только на основе повышения энерговооруженности труда, коренной модернизации объектов и применения принципиально новой инновационной техники, обеспе чат создание оптимальных условий для животных с учетом физио логических требований и увеличение их продуктивности при одно временном снижении удельной энергоемкости, стоимости, а значит и конкурентоспособности продукции.

Создание и применение принципиально новой инновационной техники.

Повышение технической оснащенности объектов, обеспечивает:

Рис. 1. Влияние технической оснащенности объектов животноводства, прогрессивных технологий на энерговооруженность труда, энергоемкость продукции, производительность труда В этом состоит основная экономическая сущность и рост ра ционального энергосбережения. В настоящее время при низкой про дуктивности растениеводства – урожайность зерновых 18-23 ц/га и животноводства – привесы скота в сельхозорганизациях составляют менее 500 г в сутки, свиней 340-380 г, продуктивность коров 4500 л в год, что в 1,5-2,5 раза ниже чем в странах ЕЭС, удельные затраты кормов, рабочего времени и энергии также во столько же раз превышают показатели стран Западной Европы. Отмеченное приводит к снижению рентабельности, уровень которой в последние годы при производстве молока и свинины не превышает 9-16%, производство говядины почти повсеместно остается убыточным.

Неконкурентоспособность, особенно продукции животно водства, является главным препятствием увеличения производства, особенно молока и говядины, роста поголовья крупного рогатого скота. Предусмотренные Госпрограммой показатели по увеличению производства говядины и молока, поголовья коров выполняются с существенным отставанием от заданий. Только в 2011 г. поголовье коров возросло на 44 тыс., а предусмотренное программой произ водство молока на 2010 г. в количестве 35,0 млн. т выполнено на 91,1% - 31,09 млн. т, индекс производства продукции животноводст ва в сопоставимых ценах по программе на 2010 г. – 105,1%, факти чески – 102,6%.

Из-за низкого обновления хозяйств новой техникой – факти ческий коэффициент обновления по тракторам составляет 2,0-3,8%, комбайнам зерноуборочным – 3,5-4,3%, кормоуборочным – 3, 4,1%, машинам для животноводства – 2-3% планируемые показатели энергоообеспеченности сельского хозяйства и роста производитель ности труда не выполнены – 2010 г. на 100 га посевной площади, энергообеспеченность соответственно 152,0 и 147,0 л.с., индексы производительности труда соответственно – 105,2 и 91,0%.

По экспертным оценкам потери от несоблюдения технологи ческих регламентов, обусловленных недостаточной технической оснащенностью, применением несовершенных технологий состав ляют по зерну 10 млн. т в год и по молоку не менее 3,0 млн. т, при весу животных – 1,3-1,5 млн. т, т.е. 10-15% валового производства.

При этом существенно снижается качество и цена реализуемой про дукции, возрастает падеж молодняка.

Показателем, отражающим снижение эффективности и уров ня развития технологий в животноводстве, особенно при производ стве молока и говядины, является устойчивое снижение объемов производства грубых кормов и прежде всего сена, сенажа и силоса и использования пастбищ, сокращение сроков продуктивного исполь зования коров. С 1990 по 2010 гг. объемы заготовки сена в сельхо зорганизациях снижены с 40,36 до 7,95 млн. т, более чем в 5,0 раз, силоса со 159,9 до 16,1 млн. т – в 9,9 раза, сенажа с 21,48 (2000 г.) до 16,47 млн. т – в 1,3 раза. В то же время грубые корма являются ма лоэнергоемкими и для крупного рогатого скота и всех видов жвач ных животных более физиологичными кормами. Сельхозорганиза ции в дореформенный период являлись и основными поставщиками грубых кормов для скота, находящегося в хозяйствах населения.

Показатель тыс. кВт·ч обслужи- продук Фермы при частичной (разрозненной) механизации:

- производство мо- 6,3-9,6 12-15 48,0- 131,2-160, Комплексы промышленного типа с высоким уровнем автоматизации:

- производство мо- 13,1-20,6 30-35 120-140 109,1-147, лока - откорм скота 12,0-16,0 170-300 43,3- 277,1-209, - откорм свиней 47,4-150,0 1000- 219,0- 216,4-527, Исследования показывают, что между показателями энерго вооруженности труда, производительности труда, энергоемкости продукции и эффективности производства в целом имеет устойчивая взаимосвязь и взаимозависимость. Рост энерговооруженности труда практически всегда является следствием совершенствования техно логии производства на основе использования новой техники и роста технической оснащенности, приводящих к повышению производи тельности труда, увеличению урожайности культур и продуктивно сти животных, улучшению качества продукции. При этом энергоем кость получаемого совокупного продукта имеет неуклонную тен денцию к снижению. Поэтому когда в специальной экономической и энергетической литературе отмечается, что энергоемкость произ водства продукции сельского хозяйства в Росси или энергоемкость внутреннего валового продукта в 2,5-3,5 раза выше, чем в развитых странах, это означает, что в России существенно ниже уровень энер говооруженности труда и его производительность, низкий уровень технического оснащения, применяются устаревшие далеко не пре цизионные технологии, не обеспечивающие достойный рост про дуктивности животных и урожайности растений. Особенно наглядно прослеживается эта зависимость на показателях электровооружен ности, производительности и электроемкости продукции животно водства.

Энерговооруженность труда, энергоемкость производства и эффективность продукции животноводства являются взаимосвязан ными и взаимообусловленными показателями. С развитием и со вершенствованием технологии производства, ростом технического оснащения объектов происходит повышение энерговооруженности труда и рост его производительности - повышается количество об служиваемых животных и птицы одним работником, снижаются удельные затраты труда на получение продукции, создаются усло вия для более полного использования генетического потенциала жи вотных - возрастают привесы скота, продуктивность коров. Все это влияет на снижение удельной энергоемкости продукции, издержек производства и рост рентабельности.

Актуальность и необходимость энергосбережения обуслав ливается также и тем, что электроемкость ВВП в России составляет 0,59 кВт·ч/долл. по паритету покупательной способности, что суще ственно выше, чем в экономически развитых странах. Соответст венно в США – 0,32, Японии – 0,27, Германии, Франции – 0,22-0,25, Канаде – 0,52 кВт·ч/долл. При этом потребление электроэнергии на душу населения в России значительно ниже, чем в отмеченных странах, что сдерживает рост продуктивности труда и составляет в 2005 г. в России – 5,4 тыс. кВт·ч в год, США – 12,0, Японии – 7,6, Германии – 6,1, Франции – 7,0 и Канаде – 15,9 кВт·ч.

Развитие экономики по инновационному типу будет неизбеж но сопровождаться ростом потребления энергетических ресурсов и прежде всего электрической энергии. Ресурсосбережение и снижение удельных затрат энергии в растениеводстве и в животноводстве явля ется необходимым условием роста эффективности производства, ко торое должно осуществляться на основе роста технического и техно логического уровня и применения техники нового поколения, 2-х - х кратного роста энерговооруженности труда (рис. 1).

1. Кормановский Л.П.. Морозов Н.М., Цой Л.М. Обоснование системы технологий и машин для животноводства. М.: ИК Родник, 1999. С.-372.

2. Стребков Д.С., Тихомиров А.В. Пути повышения эффективности и на дежности энергообеспечения объектов животноводства. С. 396-405.

3. Стребков Д.С., Тихомиров А.В. // Машинно-технологическое обеспе чение повышения производительности труда в растениеводстве и жи вотноводстве. Том 2. Сборник научных докладов XII Международной научно-практической конференции (5-6 октября 2005 г.). М.: ГНУ 4. Стребков Д.С., Тихомиров А.В. Сельское хозяйство СССР. Статисти ческий сборник. – М.: Финансы и статистика, 1988. - 535с.

5. Назаренко В.И. Продовольственная безопасность (В мире и в России).

М., 2011. - 286с.

6. Шахов А.В. Организационно-экономические основы реализации био энергетического потенциала аграрного производства. Автореферат диссертации доктора экономических наук. М.: МГАУ им. В.П. Горяч кина, 2011.

7. Федоренко В.Ф. Ресурсосбережение в АПК. М.: ФГБНУ «Росин формпгротех», 2012. - 384с.

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

МЕХАТРОНИКИ, РОБОТИЗИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ

В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ

МОЛОЧНЫХ ФЕРМ

Член-корр. Россельхозакадемии Ю.А. Цой Работы по технологиям мехатроники, системам идентифика ции и роботизированным системам включены Правительством РФ в перечень критических технологий ХХI века. Применительно к мо лочному животноводству интеграция и конвергация этих трех ком понентов технологической платформы составляют по существу ин струментальную технологическую базу для реализации концепции точного животноводства. В свою очередь интегрированные локаль ные цифровые системы контроля и управления в сочетании с систе мами идентификации являются в свою очередь неотъемлемой ча стью роботизированных систем обслуживания животных. Первое направление – технология мехатроники остается достаточно спор ным понятием, хотя есть стандартное определение. Для нас более привычен термин электромеханика. Однако во избежание недоразу мений мы в дальнейшей работе будем использовать термин меха троника указанный в решении правительства.

Конкуренция за инновационное лидерство в этой сфере яв ляется только частью более общей глобальной борьбы передовых стран в области так называемой НБИК-технологий от начальных букв Н - нано, Б - био, И - инфо, К - когно (лат. Cognitio – познание, познавание, познавательные функции). Последняя составляющая это то к чему нас неоднократно призывал академик Н.В. Краснощеков получение новых актуальных знаний и разработка на их основе спо собов и алгоритмов оптимизации и управления процессами.

В своем докладе я хотел бы остановиться на состоянии, опы те ВИЭСХ и основных направления развития работ по технологиям мехатроники, системам идентификации и роботизированным систе мам в области молочного скотоводства.

Хронологически первой работой нашего отдела в этой об ласти, доведенной до стадии бизнес-продукта, был программируе мый многофункциональный блок управления «Фематроник-С». Тео ретической основой предложенного устройства явились результаты исследований и моделирования импульсного преобразователя слу чайного потока молока на доильных установках. Была установлена связь между интегралом случайного потока и параметрами им пульсной модуляцию. Кроме того, В.В. Кирсановым была установ лена возможность и разработаны алгоритмы технической диагно стики молочной линии на основе анализа характеристик импульсной модуляции на основе Фематроника–С была разработана и испытана установка для учета молока в отделениях миницехов по переработке молока.

Всего на фермы поставлено более 300 штук Фематроников.

Северо-Западная МИС в сравнительных испытаниях доильной уста новки с молокопроводом УДМ-200 отметила Фематроник как одно из главных конкурентных преимуществ.

Для группового учета был разработан учетно-транспортный блок с электронной системой управления УТБ-50. Для повышения точности измерения был предложен новый способ - измерительная камера с виртуальными объемами, что позволило за счет относи тельного сокращения переходных процессов существенно повысить точность.

В настоящее время технологии бесконтактной идентифика ции получили широкое распространение в России и мире в различ ных отраслях: контроль доступа в здания, транспортная и складская логистика, медицина, библиотеки, банковское дело, электронные паспорта, животноводство и другое. Только для упорядочения работ по радиочастотной идентификации созданы и функционируют две международные организации по разработке стандартов и радиочас тотной идентификации RFID. Свою задачу по этому направлению мы видим в следующем:

- Обеспечение постоянного контроля за ситуацией на рынке систем идентификации и выбор оптимального по массогабаритным и ценовым показателям, расстоянию и надежности считывания, воз можности адаптации к условиям ферм.

- Повышение надежности функционирования системы и идентификации за счет их взаимной адаптации с технологическим оборудованием и программным обеспечением.

Сейчас в отделе разрабатывается программный метод поиска и восстановления данных по доению при потере транспондера или выходе его из строя. А это случается у всех. Суть срабатываемого алгоритма заключается в следующем. На любую корову в компью тер вносится следующая информация: электронный и доильный но мера, номер технологической группы, показатели молокоотдачи, промежутов времени суток, когда группа находится на дойке в до ильном зале. Путем последовательного сканирования массива дан ных определяют номер технологической группы, где находится ко рова с неисправным пли потерянным транспондером, затем опреде ляется визуальный номер коровы и на последнем этапе осуществля ется трансфер индивидуальных данных по доению в нужный файл.

Информационные технологии в машинном доении могут на ходить неожиданные применения. Из теории лактации известно, что для возникновения полноценного рефлекса молокоотдачи необхо дим энергичный массаж вымени сосков. Качественное выполнение этой важнейшей операции зависит только от «человеческого факто ра». Фирмой Bou Matic для оценки качества выполнения этой опе рации предложен тест построенный на основных положениях фи зиологии лактации. Если оператор добросовестно выполнил преддо ильную подготовку вымени и вызвал полноценный рефлекс молоко отдачи, в первые 5 с скорость доения должна быть не менее 1,5 л в мин., а за первые две минуты должно быть выдоено не менее 75% молока. Такие показатели рекомендуются стандартом ISO 5707- и легко проверяются менеджером после дойки, так как в компьютере есть соответствующие записи.

Накопленный опыт использования транспондеров и опыт создания установок для содержания телят, приготовления и раздачи им молока позволяет перевести в практическую плоскость работу по созданию робота для выпойки. Эту работу планируется провести с нашими давними коллегами из Ярославского НИИЖКа. От них мы ждем программу выпойки телят молоком в зависимости от их инди видуальных особенностей.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.