CC BY
105
288. (Russ. ed: Parmenter Devid. Klyuchevye pokazateli ehffektivnosti. Razrabotka, vnedrenie i primenenie reshayushchih pokazatelej. Moscow: ZAO «Olimp-Biznes», 2008: 288. 5 Energy Efficiency Indicators: Fundamentals on Statistics (Russian). Report of International Energy Agency. 2014. Available at: https://www.iea.ors/media/training/eeukraine20 15/EEIrussianversion.PDF (accessed
21.08.2018). (In Russian) 6. Brovtsin V.N., Erk A.F., Kovaleva O.V. Analiz ehnergoehffektivnosti predpriyatij molochnogo napravleniya [Analysis of energy efficiency of dairy enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; N 85: 84-89. (In Russian)
7 Erk A.F., Sudachenko V.N. Koncepciya ehnergosberezheniya i povysheniya ehnergoehffektivnosti sel'skohozyaj stvennogo proizvodstva zhivotnovodcheskogo
napravleniya Severo-Zapadnogo regiona Rossii [Concept of energy saving and energy efficiency improvement of animal husbandry enterprises under conditions of the North-West region of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii
rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; N 87: 225-233. (In Russian)
8 Erk A.F.,Sudachenko V.N. Metody povysheniya nadezhnosti ehnergoobespecheniya krest'yanskih (fermerskih) hozyajstv [Methods to improve reliability of power supply of private (peasant) farms]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 88: 53-59. (In Russian)
9 Erk A.F., Sudachenko V.N., Butrimova E.I. Effektivnost' ispol'zovaniya ehnergoresursov v sel'hozpredpriyatii molochnogo napravleniya [Efficiency of energy use in dairy cattle husbandry]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 89: 12-19. (In Russian)
10 Erk A.F., Sudachenko V.N, Timofeev E.V., Razmuk V.A. Metody povysheniya ehffektivnosti ispol'zovaniya ehlektricheskoj ehnergii v zhivotnovodstve [Methods to increase the efficiency of electric power use in livestock farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 89: 23-32. (In Russian)
УДК 631 152 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10053
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТОПЛИВА КАК ВАРИАНТ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ БИОЭКОНОМИКИ СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ
A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук;
B.Н. Судаченко, канд. техн. наук; Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
Многие страны мира проводят исследования и разработки в области биоэкономики. Ведущая роль в развитии биоэкономики принадлежит Финляндии с ее богатыми биоресурсами. В основе биоэкономики лежит биомасса - легко возобновляемый растительный материал и животные отходы, которые можно использовать в сельскохозяйственном производстве и промышленности. Биотопливо, получаемое в настоящее время из растительных остатков, животного сырья, органических
13
ISSN 0131-5226.
_ИАЭП. 2018. Вып. 96_
промышленных отходов и продуктов жизнедеятельности организмов является результатом применения биотехнологий. Твердое биотопливо получают, в основном, из отходов лесозаготовок, жидкое - из различных растений, газообразное - в результате брожения биомассы. В данной работе уделено особое внимание таким видам биотоплива, как биоэтанол, биодизель и биогаз. Эти виды топлива при соответствующей подготовке существенно снижают уровень загрязнения окружающей среды и являются альтернативой дизельному топливу и бензину, широко используемым на транспорте. По материалам энергетических обследований 20 сельхозпредприятий Ленинградской области выявлено, что потребление моторного топлива сельскохозяйственными предприятиями достигает 40% от общего потребления топливно-энергетических ресурсов. Для сельскохозяйственных предприятий наибольший интерес представляет необходимая площадь полей под выращивание сырья для биомассы и возможность замены традиционного моторного топлива на биотопливо. Для полного удовлетворения среднего хозяйства в моторном топливе из рапсового масла потребуется 195 га посевных площадей под культуру рапса. Для удовлетворения потребности в бензине потребуется от 21.1 до 39.5 га посевных площадей в зависимости от выращиваемой культуры в почвенно-климатических условиях Ленинградской области. На примере средних объемов потребления дизельного топлива и бензина хозяйствами Ленинградской области показана возможность использования биотоплива как варианта развития биоэкономики сельских территорий.
Ключевые слова: биоэкономика; биомасса; биодизель; биоэтанол; сельхозпредприятие; сельская территория.
Для цитирования: Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Тимофеев Е.В., Размук В.А. Использование биотоплива как вариант устойчивого развития биоэкономики сельских территорий. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 3 (96). С. 13-20.
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Many countries in the world promote R&D activity in the field of bioeconomy, with Finland with its rich biological resources playing the leading role. The core of bioeconomy is biomass - easily renewable plant material and animal waste, which can be used in agricultural production and industry. Currently biofuel is produced from plant residues, animal raw materials, organic industrial waste, and metabolic by-products via application of biotechnologies. Solid biofuel is produced mainly from wood waste, liquid biofuel - from various plants, gaseous biofuel - during the biomass fermentation. This paper focuses on such types of biofuel as bioethanol, biodiesel and biogas. These fuels, after being relevantly treated, significantly reduce environmental pollution and are an alternative to diesel and gasoline widely used in transport. According to the energy surveys of 20 agricultural enterprises in Leningrad Region, the consumption of motor fuel by agricultural enterprises reaches 40% of the total fuel and energy inputs. For agricultural enterprises, the greatest interest is availability of the field area required for growing raw material for biomass making and the ability to replace traditional motor fuels with biofuels. To meet the requirement of an average farm in the motor fuel from rapeseed oil, 195 hectares under the rape crop should be available. To meet the gasoline requirements, from 21.1 to 39.5 hectares should be available, depending on the crop grown under the soil and
USE OF BIOFUELS AS AN OPTION FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT OF
BIOECONOMY IN RURAL AREAS
A.F. Erk, Cand. Sc. (Engineering); V.N. Sudachenko, Cand. Sc. (Engineering);
V.A. Razmuk;
E.V. Timofeev, Cand. Sc. (Engineering)
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства_
climatic conditions of the region. The possibility of using biofuels as an option for the development of bioeconomy of rural areas is exemplified by the average diesel fuel and gasoline consumption in the farms of Leningrad Region.
Key words, bioeconomy; biomass; biodiesel; bioethanol; agricultural enterprise; rural area.
For citation. Erk A.F., Sudachenko V.N., Timofeev E.V., Razmuk V.A. Use of biofuels as an option for sustainable development of bioeconomy in rural areas. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 3(96). 13-20. (In Russian)
политическом Германии
Введение
«Биоэкономика - это экономика, основанная на использовании биотехнологий с целью повышения эффективности использования природных ресурсов и уменьшения вредного влияния на окружающую среду»[1]. В национальной стратегии биоэкономики приводится более
конкретизированное понятие об этом новом секторе экономики: «биоэкономика-это научно обоснованное производство и использование возобновляемых источников с целью предоставления продуктов, процессов и услуг во всех секторах экономики в контексте устойчивой экономической системы." [2]. Вариант биоэнономики, обепечивающий устойчивое развитие сельских территорий, наглядно представлен на примере замкнутого кругооборота энергетического сырья, финансовых средств и использования производственного потенциала деревни (рис.1) [2].
Рис. 1. Биоэнергетическая деревня в контексте биоэкономики
В данном варианте (рис.1) биоэкономика состоит в следующем. Община деревни берет льготный кредит, получает налоговые льготы на создание технической базы (стимулирующие средства). В дальнейшем используя местные источники энергии (солнечную энергию, ветроэнергию, древесные отходы и т.д. (сырьевые энергетические потоки) организует производство продукции, которая пользуется спросом на рынке и реализует их ( денежные средства). Отходы производства использует для получения дополнительных источников энергии (сырьевые энергетические потоки). Излишки гранулированного сырья из отходов лесопереработки реализует для получения дополнительных средств для развития производства и погашения кредита (денежные средства).
Многие страны в мире проводят исследования и разработки в области биоэкономики. Ведущая роль в развитии биоэкономики принадлежит Финляндии с ее богатыми биоресурсами. В основе биоэкономики лежит биомасса - легко возобновляемый растительный материал и животные отходы, которые можно использовать в производстве и промышленности[3]. Биотопливо
получаемое в настоящее время из растительных остатков, животного сырья, органических промышленных отходов, продуктов жизнедеятельности организмов является результатом применения
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 96_
биотопливо в основном из отходов лесозаготовок, жидкое-из различных растений, газообразное-в результате брожения биомассы. В данной работе уделено особое внимание таким видам биотоплива, как биоэтанол, биодизель и биогаз. Эти виды топлива, при соответствующей подготовке, существенно снижают уровень загрязнения окружающей среды и являются альтернативой дизельному топливу и бензину широко используемых на транспорте. Основные преимущества различных видов биотоплива перед моторным топливом и бензином применяемы в настоящее время в транспортных средствах: биоэтанол снижает вибросы диоксида углерода (парникового
газа); биодизель не содержит серы, почти полностью растворяется в воде (не причиняет вреда растительному и животному миру). Использование биодизеля увеличивает срок службы двигателя внутреннего сгорания. Биодизель может производиться из сырья, выращенного на низкокачественных сельскохозяйственных землях не пригодных для производства сельхозпродукции. Биогаз после очистки может использоваться (как и природный газ) в качестве моторного топлива.
используемое сырье, выход биомассы, выход биотоплива и количество биомассы, необходимой для производства 1 литра топлива, представлены в таблице 1[2].
Таблица 1
Вид биотоплива, используемое сырье, выход биомассы, выход биотоплива и количество биомассы,
необходимой для производства 1 литра топлива
Виды биотоплива Сырье Выход биомассы (сырой вес) т/га Выход биотоплива (л/га) Биомасса необходимая для производства 1 л топлива кг/л
Биодизель Рапсовое масло 3,5 1590 2,2
Биоэтанол Кукуруза в зерне 9 3740 2,4
Пшеница 7,2 2760 2,6
Рожь 4,9 2030 2,4
Трикитале 5,6 2230 2,5
Сахарная свекла 70 7540 9,3
Солома 7 2310 3
ВТЪ Синтетическое жидкое топливо из биомассы Энергетические культуры 15-20 4030 3,7
Солома 7 1320 5,3
Как видно из таблицы 1 наибольший выход биотоплива из сахарной свеклы, энергетических культур и кукурузы. Выход биоэтанола из пшеницы, ржи и тритикале практически одинаков 2,2-2,7 тыс.л/га.
Биодизель получают из рапсового масла. Выход составляет 1,6 тыс.л/га.
Представляет интерес возможность использования биотоплива с одного гектара на транспорте (рис. 2)[2].
Рис. 2. Ориентировочные возможности использования биотоплива с 1 га на транспорте (по оси ординат - виды топлива; по оси абсцисс-количество километров , которое может проехать транспорт на топливе битоплива, полученной с биомассы выращенной на 1 га посевной площади)
Как видно из рис. 2 наибольший эффект при использовании биометана и синтетического жидкого топлива из биомассы.
Цель работы: показать возможность перехода на биоэкономику сельхоз производства на сельских территориях для обеспечения их устойчивого развития.
Материалы и методы
По материалам энергетических обследований 20 сельхозпредприятий
выявлено, что потребление моторного топлива сельскохозяйственными
предприятиями достигает 40% от общего потребления топливно - энергетических ресурсов [4,5,6,7].
Величины годового потребления моторного топлива и наличия техники в ряде обследованных хозяйств Ленинградской области представлены в таблице 2.
Таблица 2
Величины годового потребления моторного топлива и наличия техники в ряде хозяйств
Ленинградской области
Хозяйство Бензин, т Дизельное топливо, т Количество техники
На бензине, ед. На дизельном топливе, ед.
1 145 372 25 40
2 27 297 14 43
3 60 232 18 39
4 222 630 32 63
5 24 256 15 38
6 147 341 21 29
7 69 255 20 30
8 40 288 10 36
9 74 327 20 37
10 135 510 27 47
11 63 433 20 57
12 76 215 14 21
13 41 201 10 36
14 25 152 10 28
15 34 393 12 36
16 67 245 14 22
17 165 344 30 48
18 43 297 11 21
19 80 290 15 33
20 38 147 11 27
Среднее значение 79 311 17 37
КБЫ 0131-5226. Теоретический _ПАЭП. 2018.
и научно-практическии журнал. Вып. 96_'
Результаты и обсуждение
Для сельскохозяйственных предприятий наибольший интерес представляет необходимая площадь полей под
выращивание сырья для биомассы и возможность замены традиционного моторного топлива на биотопливо (табл. 1).
В Ленинградской области из года в год увеличиваются посевные площади под рапс. В 2017 году суммарная площадь под рапс составила 1,3 тыс. га, урожайность 2,5-3,0 т./га [8].
На рисунке 3 представлено потребность в площадях пахотной земли занятой под выращивание сырья (рапса) для получения потребного количества тонн биотоплива, и среднее значение площади земли под рапс для удовлетворения потребности хозяйств в топливе.
300 250 200 150 100 50
1 /
У195 га 1
1 |
1
1 1
0
Рис. 3. Потребность в посевных площадях (га)
под рапс для удовлетворения необходимого сельхозпредприятиям количества биотоплива (тонн)
Как видно из рис. 3 для полного удовлетворения хозяйства в моторном топливе из рапсового масла потребуется 195 га посевных площадей под культуру рапса. Заменитель бензина -биоэтанол получают из многих зерновых культур и сахарной свеклы
Расчетные значения потребности в посевных площадях под различные культуры
(табл.1) для получения заданных объемов потребления биоэтанола представлены на рисунке 4. Для полного удовлетворения потребности хозяйства Ленинградской области в бензине потребуется от 21.1 до 39.5 га посевных площадей в зависимости от выращиваемой культуры в почвено-климатических условиях области.
38,9
35,4 О 34,2га-"^
38,6 га
-— 10,5 га V -н
се
Рис. 4. Потребность в посевных площадях (га) под различные сельхозкультуры для удовлетворения необходимого сельхозпредприятиям количества бензина (тонн)
Выводы
1 На примере средних объемов потребления дизельного топлива и бензина хозяйствами Ленинградской области показана возможность использования биотоплива как варианта развития биоэкономики сельских территорий.
2 Реализация возможностей использования жидкого биотоплива для мобильных средств в сельском хозяйстве зависит от многих факторов, в том числе:- стоимости дизельного топлива и бензина поставляемого централизовано; - себестоимости выращивания биомассы для производства биопоплива и стоимости самого биотоплива; - требований к охране окружающей среды.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 .Жарашуева Л. М., Бисчекова Ф. Р. Биоэкономика как новое и перспективное направление в экономике // Биоэкономика и экобиополитика. 2015. №1. С. 8-10. 2. Матиюк Л. Н. Существенные особенности биоэнергетических деревень в контексте устойчивости. Агентство возобновляемых ресурсов (FNR). 2016. [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.bio-
prom.net/fileadmln/BIO-PROM/Fotos Logos Agendas/Veranstaltungen2016 02 18 Worksh op Bioenergy villages UA/3 Matiyuk essential features.pdf (дата
обращения 20.09.2018).
3 Джеймс Перкинс. Биоэкономика творит изумительное будущее. Это Финляндия. Бизнес и инновации. 2014 [Электронный
https://finland.fi/ru/blznes-l-lnnovatsll/bloekonomlka-tvorlt-lzumltelnoe-bu/
(дата обращения 27.09.2018)
4 Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А., Ковалева О.В. Результаты энергетического обследования сельхозпредприятий //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С.100-105.
5 Бровцин В.Н., Эрк А.Ф., Бычкова О.В. Сравнительный анализ энергоэффективности
сельскохозяйственных предприятий
молочного направления. Механизации и электрификации сельского хозяйства. 2014. №5. С. 22-24
6 Судаченко В.Н. Эрк А.Ф. Тимофеев Е.В.Методы энергосбережения и повышения
животноводческого направления в условиях Северо-Запада РФ // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. СПб, 2017. № 91. С.5-14.
7 Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бутримова Е.И. Эффективность использования энергоресурсов в сельхозпредприятиях молочного направления // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. № 89. С.12-19.
8. Носевич М.А. Потенциал возделывания рапса в Ленинградской области. Комитет по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Правительства Ленинградской области. 2018. [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://agroprom.lenobl.ru/inf/materialy-doklady-prezentacii-soveshanij (дата обращения 27.09.2018).
REFERENCES
1.Zharashueva L. M., Bischekova F. R. Bioekonomika kak novoe i perspektivnoe napravlenie v ekonomike [Bioeconomy as a new and promising direction in the economy]. Bioekonomika i ekobiopolitika. 2015; N 1: 810. (In Russian)
2.Matiyuk L. N. Sushchestvennye osobennosti bioenergeticheskikh dereven' v kontekste ustoichivosti [Essential features of bioenergy villages in the context of sustainability]. The
Agency for Renewable Resources (FNR). 2016.
Available at: http://www.blo-
prom.net/fileadmln/BIO-
PROM/Fotos Logos Agendas/Veranstaltungen/
2016 02 18 Workshop Bioenergy villages U
A/3 Matiyuk essential features.pdf (accessed
20.09.2018). (In Russian)
3.Perkins, James. Finnish bioeconomy making
amazing future. This is Finland. Business and
Innovation. 2014. Available at:
ISSN 0131-5226. Теоретический _ПАЭП. 2018.
и научно-практическии журнал. Вып. 96_'
https://finland.fi/business-innovation/finnish-bioeconomy-making-amazing-future/ (accessed 27.09.2018)
4.Erk A.F., Sudachenko V.N., Razmuk V.A., Kovaleva O.V. Rezul'taty ehnergeticheskogo obsledovaniya sel'hozpredpriyatij [Results of energy survey of agricultural enterprises]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2014; N 85: 100-105. (In Russian)
5.Brovtsin V.N., Erk A.F., Bychkova O.V. Sravnitel'nyj analiz energoehffektivnosti sel'skohozyajstvennyh predpriyatij molochnogo napravleniya [Comparative analysis of energy efficiency of dairy farms]. Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. 2014; N 5: 22-24. (In Russian)
6.Sudachenko V.N. Erk A.F. Timofeev E.V. Metody energosberezheniya i povysheniya energoehffektivnosti predpriyatij
zhivotnovodcheskogo napravleniya v usloviyah Severo-Zapada RF [Methods of energy saving
and energy efficiency improvement for livestock farms in the North-West of Russia]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; N 91: 5-14. (In Russian)
7.Erk A.F., Sudachenko V.N., Butrimova E.I. Effektivnost' ispol'zovaniya ehnergoresursov v sel'hozpredpriyatii molochnogo napravleniya [Efficiency of energy use in dairy cattle husbandry]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; N 89: 12-19 (In Russian)
8.Nosevich M.A. Potentsial vozdelyvaniya rapsa v Leningradskoi oblasti [Potential of seed rape cultivation in Leningrad Region. Committee for Agroindustry and Fishery Complex of Leningrad Region. 2018. Available at: http://agroprom.lenobl.ru/inf/materialy-dokl ady-prezentacii- sove shanij (accessed 27.09.2018). (In Russian)
УДК 631 152 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10054
ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ «УМНЫХ СЕТЕЙ» ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ИНТЕНСИВНЫХ МАШИННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЯХ
A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук;
B.Н. Судаченко, канд. техн. наук; В.А. Размук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
В настоящее время в системы электроснабжения внедряется технология Smart Grid. Технология Smart Grid - это система, состоящая из «умных» счетчиков, информационно-вычислительного комплекса и блока управления. Она обеспечивает потребителям повышение надежности электроснабжения и высокое качество электроэнергии. Целью исследования было определение ориентировочной структуры технологии и критериев оценки целесообразности внедрения различных генерирующих источников на основании данных о потреблении электроэнергии на сельскохозяйственных предприятиях. Потребителями электроэнергии в сельскохозяйственных
