По
Заданию 03
Задание
03. Разработать систему эффективного
энергообеспечения сельских потребителей, интегрированного использования
различных энергоресурсов и электрофизических методов воздействия на
биообъекты выполняли 6 НИУ Отделения:
ВИЭСХ, ВНИИМЖ, ВНИПТИМЭСХ, СЗ НИИМЭСХ, ДальНИПТИМЭСХ, ВИИТиН и СибИМЭ.
В результате проведенных исследований по заданию получена следующая
основная научно-техническая продукция.
По электрификации и энергообеспечению
сельского хозяйства разработаны
предложения по созданию и рациональному использованию систем и средств
децентрализованного и комбинированного энергоснабжения на базе
использования местных энергоресурсов, нетрадиционных источников энергии,
дизельных электроагрегатов (наряду с совершенствованием централизованных
систем). Наиболее эффективной по реализации децентрализованного
энергоснабжения является комбинированная система и комплект оборудования с
использованием нетрадиционных источников и дизельных агрегатов, работающих
на жидком или газообразном топливе, получаемом посредством переработки
древесных, растительных отходов и другой биомассы.
Реализация перспективных направлений по совершенствованию существующих
систем энергосбережения, внедрение новых комбинированных систем и
мероприятий по энергосбережению позволит снизить энергоемкость продукции
(на 15-20%); сократить потребление традиционных видов топлива и энергии
(газа, угля, нефти) к 2010 г. на 4-5 млн. т у.т.; вовлечь в энергобаланс
предприятий местные энергоресурсы, новые преобразованные виды топлива,
возобновляемые энергоресурсы взамен традиционных в размере 2,5-3,5 млн. т
у.т.
Завершены поисковые исследования по решению проблем равновесной
термодинамики на единой методической основе. Доказано, что эти проблемы
обусловлены неправомочным распространением приложения начал термодинамики к
явлениям неравновесной самоорганизующейся природы, которые подчиняются
закону выживания, диаметрально противоположному по своей сущности второму
началу термодинамики. Последний приложим только к равновесным не
самоорганизующимся структурам и процессам. Закон выживания и принцип
энергетической экстремальности самоорганизации позволяет разработать
теоретические начала аграрного производства, экологии, а также
высокоэффективные нетрадиционные преобразователи энергии, основанные на
использовании самоорганизующихся процессов.
Результаты исследований по этой теме доложены и обсуждены на Всероссийском
симпозиуме «Современные проблемы неравновесной термодинамики и эволюции
сложных систем» и 1-ой Международной научно-производственной конференции
«Стратегии динамического развития России:
единство самоорганизации и управления».
Продолжены исследования резонансного метода передачи электрической энергии
по однопроводным воздушным и подземным кабельным линиям. Проанализированы
энергетические характеристики и особенности работы комплекта оборудования
с линиями разной длины при различной величине и характере нагрузки.
Затраты на сооружение 1 км однопроводной линии на 81,2 тыс. рублей меньше,
по сравнению с ВЛ-10 кВ.
Разработаны рекомендации и технические средства по защите от
электропоражений упавшими на землю проводами воздушных линий
электропередачи напряжением до 1000 В. Экономический эффект составляет не
менее 5 тыс. руб. на каждом километре ВЛ за счет сокращения ремонтных
послеаварийных работ. Обеспечивается социальный эффект за счет
существенного повышения уровня электробезопасности при эксплуатации ВЛ
напряжением до 1000В в сельской местности.
По энергосберегающим системам применения
электрической энергии в технологических процессах и электротехнологиям
разработаны методика расчёта и
функционально-структурная схема систем охлаждения сельскохозяйственной
продукции с использованием приёмников-аккумуляторов естественного холода,
адаптированных к различным регионам страны.
Имитационное моделирование и производственные испытания разработанных
охлаждающих систем показали, что использование природного холода наружного
воздуха и грунта позволяет сократить затраты электроэнергии на охлаждение
сельскохозяйственной продукции на 55-60 %, уменьшить капитальные и
эксплуатационные затраты на 40-50 %.
Проведен комплексный анализ эффективности известных электрофизических
методов и технологий обработки сельскохозяйственных материалов при
производстве продукции, сделана классификация применяемых методов
повышения эффективности использования энергоресурсов при тепловой
обработке сельскохозяйственных материалов, определены перспективные
направления совершенствования способов применения в технологических
процессах электрофизических методов и электротехнологий в агропромышленном
комплексе.
Проведен анализ работы люминесцентных ламп, который показал, что их срок
службы можно довести до 16 тыс. ч. с электромагнитным пускорегулирующим
аппаратом (ПРА) и до 18 тыс. ч. - с электронным ПРА. Снижение светового
потока к концу срока службы всего до 5% стало возможным благодаря освоению
технологии нанесения защитной пленки между люминофором и стеклом колбы.
Сокращение диаметра колбы люминисцентных ламп на 40% (16 мм вместо 26 мм.)
обеспечивает более эффективное их использование с зеркальными
отражателями, снижение расхода всех исходных материалов.
Проведены приемочные испытания энергосберегающего светильника с компактной
лампой СКЛЭН мощностью 20 Вт. Установлено, что энергосберегающий
светильник соответствует требованиям ТУ по показателям назначения,
надежности и безопасности. Он рекомендован к серийному производству.
Проведены хозяйственные испытания УФ облучательно-озонирующей установки в
теплице. По результатам испытаний проведена корректировка конструкторской
документации, где отражено снижение энергоемкости модуля на 20 Вт (33%) и
материалоемкости на 11% без изменения выходных параметров.
Обоснованы оптимальные параметры озонатора для использования в системе
трубопроводов и воздуховодов для обеззараживания вентиляционного воздуха.
Предлагаемая система позволит исключить занос и разнос возбудителей
инфекционных заболеваний, значительно сократить затраты энергии на
подогрев приточного воздуха в осенне-зимний
период, тем самым снизить себестоимость и повысить рентабельность
производства животноводческой продукции. С учетом выше изложенного
разработан и изготовлен озонатор для очистки воздушной среды
животноводческих помещений, который предназначен для помещений объемом до
1000 м3.
По использованию возобновляемых и
нетрадиционных источников энергии
разработана инженерная методика расчёта стационарных
параболо-цилиндрических симметричных концентраторов солнечной энергии.
Разработан, изготовлен и испытан экспериментальный образец гибридной
установки для получения теплоты и электроэнергии на базе фацетного
стационарного параболоцилиндрического концентратора. Проведены испытания,
по результатам которых установлена электрическая мощность при стандартных
условиях - 50,5 Вт, тепловая мощность - 160 - 240 Вт для дней
равноденствия и солнцестояния соответственно при расходе горячего
теплоносителя 5,8 л/ч, при этом температура перегрева солнечных элементов
не превысила 19°С.
Предложена конструкция параболоцилиндрического концентратора с системой
микрожалюзи, представляющая собой стационарный концентратор с системой
гелиостатов (зеркальных поверхностей) в виде жалюзей, обеспечивающая
снижение стоимости солнечного модуля на 38% за счет снижения в 5 раз
потребности в полупроводниковых материалах. Разрабатываемые системы, в
отличие от традиционных концентраторов, эффективно используют рассеянный
свет, не требуют сложных устройств охлаждения и дорогостоящих прецизионных
механических систем слежения за солнцем, отличаются компактностью, высокой
надежностью, низкой стоимостью обслуживания.
Проведен анализ развития в мире за последнее десятилетие возобновляемых
источников автономного энергоснабжения небольших (порядка нескольких кВт)
потребителей тепловой и электрической энергии в сельскохозяйственном
производстве и быту населения. Найдены технические решения, которые можно
считать аналогами для разрабатываемой системы.
По получению жидкого и газообразного
топлива из биомассы растительных и древесных отходов
разработаны технико-экономическое обоснование и исходные технические
требования на комплекты оборудования для получения жидкого топлива из
биомассы, отходов сельскохозяйственного производства и низкокалорийных
горючих ископаемых к пиролизной установке производительностью 1 т/сутки по
древесным опилкам влажностью 15-20%. Определен экономический эффект при
использовании в качестве сырья древесных опилок, загружаемых и
перерабатываемых в жидкое и газообразное топливо, составивший 2200 руб./т
при сроке окупаемости оборудования 4 года. На экспериментальной установке
получено жидкое и газообразное биотопливо, анализы которых показали, что
их теплотворная способность почти в два раза превышает этот показатель по
генераторному газу и составляет 5500 Ккал/кг.
Проведены экспериментальные исследования по использованию получаемого
топлива в дизель-генераторной установке для получения электроэнергии.
Дизельный двигатель работал с добавлением к основному топливу до 30%
биотоплива из древесных опилок. При нормальной работе двигателя
зафиксировано снижение расхода топлива на 15% и его дымности.
Разработан усовершенствованный технологический процесс производства
биогаза и новых экологически чистых удобрений из жидкого навоза КРС,
который реализован на опытно-промышленной биогазовой установке. Объем
реактора установки для сбраживания навоза 65 м3. Хозяйственные испытания
реактора показали, что его производительность может быть увеличена в 1,4
раза при полной анаэробной обработке навоза, сокращении капитальных затрат
на строительство реактора и затрат тепла на его обогрев за счет уменьшения
его объема. Полевые испытания установки подтвердили высокую эффективность
ее работы - полную дегельминтизацию и девитализацию сброженной биомассы.
При проектной стоимости установки 895 тыс. руб. годовой экономический
эффект составил 270 тыс. руб.
По инфо- и телекоммуникационным системам в
сельском хозяйстве разработаны
структурные схемы и программа развития инфокоммуникационных систем АПК в
пилотном районе (на примере Урицкого района Орловской области). Программой
предусмотрено последовательное изучение организационных, технических,
технологических и экономических зависимостей функционирования и
взаимосвязи в системах управления сельскохозяйственным производством.
Проведен анализ развития телекоммуникационных сетей в сельской местности.
Установлено, что средняя телефонная плотность составляет 10,6 телефонных
аппаратов (ТА) на 100 жителей. Она колеблется по регионам от 7,5 до 12
(15) ТА, что в 2,5 раза ниже телефонной плотности в городах и райцентрах.
Телефонные сельские линии редко используются как телекоммуникационные.
Разработаны алгоритм и компьютерная программа для автоматизированной
информационной системы управления воспроизводством стада КРС, которые
позволяют улучшить организацию воспроизводства стада, эффективно проводить
ветеринарные мероприятия, повысить эффективность осеменений, сократить
сервис-период, и тем самым уменьшить яловость коров, обеспечить
сохранность приплода.
В целом по Заданию 03
получена следующая научно-техническая продукция: концепции, прогнозы,
монографии - 6; высокие технологии и технологические процессы - 2; новые
машины, оборудование и приборы - 41, из них
прошли государственные испытания - 6; машины, внедренные в производство, -
15; патенты на изобретения - 36; опубликованные научные труды -
286; выполненные договора с зарубежными партнерами о
научно-техническом сотрудничестве и поставках продукции -
11.
