Управління ресурсоспоживанням та ресурсозбереженням в тваринництві

Основним напрямом зменшення енергоємності виробництва продуктів тваринництва є мінімізація сукупних витрат енергії на основі використання прогресивних технологій.

Вдосконалення традиційної технології виробництва молока шляхом використання резервів енергозбереження (за даними В.В. Гришко) дає змогу зменшити її питому енергоємність на 36,3…73,1 ГДж на голову за рік, або на 37…55%. Це дозволяє підвищити біоенергетичний коефіцієнт молока до 11…15% замість 7,6%.

Структура повної енергоємності утримання корів у традиційних і комплексно-механізованих (у дужках) фермах, %:

корми - 77,7 (73,2);

будівлі та споруди - 5,8 (8,4);

машини та обладнання - 4,2 (7,3);

транспорт - 7,6 (8,3);

жива праця - 4,7 (2,8).

Повна енергоємність утримання корови на фермі традиційного типу становить 30578,9, а на комплексно-механізованій - 30492,2 МДж.

У сукупному енергетичному балансі виробництва молока прямі витрати енергії становлять 12%, решта - непрямі витрати, що включають 29,1% енерговитрат на мінеральне удобрення кормових культур, 44,0% - на концентровані корми (40% цієї величини витрачається на вирощування кормів, 39% - на сушіння, 18% - на транспортування, 6% - на подрібнення та пресування), 2,1% - на виготовлення трав'яного борошна, 1,4% - на зберігання кормів, 4% - на техніку й обладнання, 5,6% - на тепло та освітлення у приміщеннях, 1,8% - на службові потреби.

Середньорічні прямі питомі витрати енергії на виробництво 1 кг молока становлять 0,95 МДж, непрямі - у 7 разів вище. В умовах комплексної механізації виробництва молока енерговіддача становить усього 13,6%.

У сукупній енергоємності виробництва молока питома вага кормів становить 60,4…61,4%; енергії приміщень, засобів механізації, паливно-мастильних матеріалів і електроенергії - 10,0…11,2%, теплової енергії (обігрів приміщень, підігрів води для доїльно-молочного блоку) - 22,2…22,5%.

У структурі енергоспоживання тваринницьких ферм частка прямих енерговитрат на створення й підтримання оптимального мікроклімату в приміщеннях становить 40…90%. З огляду на це визначено основні напрямки, що забезпечують їх зниження:

відповідна конструкція будівель;

вдосконалення обладнання, що забезпечує вентиляційне повітря.

У першому випадку необхідно підвищувати теплозахист будівель, оптимізувати термічний опір конструкцій, застосовувати раціональні об'ємно-планувальні рішення, нові матеріали. Однак потенційні, можливості цього напрямку незначні, бо навіть зниження у 2…3 рази теплових втрат через удосконалення конструкцій дозволить зменшити розрахунковий дефіцит тепла приміщення лише на 10…20%.

Можливості, що надає другий напрямок, значно ширші. Система вентиляції, яка використовується в тваринництві, має суттєві недоліки. Так, у структурі питомих витрат електричної енергії на утримання корови найбільшу питому вагу має електропривод вентиляторів (до 46,3%).

Резерви зниження витрат енергії у застосуванні вентиляторів із безступінчастим режимом переключення, що працюють з напругою від 90 до 220В і які споживають на 25…30% менше енергії, ніж ступінчасті.

У той же час з вентильованим повітрям видаляється значна кількість тепла, яке можна було б утилізувати, використавши, наприклад, для первинної обробки молока та нагрівання води тощо. На виконання цих процесів використовується відповідно 30,7 та 20,8%, а на освітлення - 20,2% від всій електроенергії, що витрачається на молочних фермах.

Підвищення рівня автоматизації тепловентиляційного обладнання; оптимізація управління цим обладнанням; застосування ефективних способів розподілу повітря, що забезпечують підвищення асиміляції шкідливих газів і вологи вентиляційним повітрям; використання децентралізованих вентиляційно-опалювальних установок забезпечує зменшення енерговитрат на створення оптимальних параметрів мікроклімату.

Доцільне використання технічних засобів для утилізації тепла викидного повітря і покриття дефіциту тепла приміщення. Дефіцит тепла приміщення із значним внутрішнім виділенням вологи (корівники, свинарники) прямо пропорційний їх повітрообміну.

Із метою зменшення енергоємності мікроклімату слід мати установки, які регенерують тепло, що виділяється з тваринницьких приміщень. Доцільно мати теплоутилізатори, розміщені під дахом, які дозволяли б підігрівати свіже повітря за рахунок відпрацьованого.

На діючих молочних фермах можна використовувати без значних капіталовкладень 40% конденсаційного тепла, при проектуванні нових ферм - 65…70% і задовольнити сукупну потребу ферм у теплій воді.

На фермі на 100 корів заощаджується протягом року 145 тис. кВт. год енергії. Капітальні вкладення окупаються за 2…3 роки.

Використання тепла молока, одержаного від 70 дійних корів (продуктивність - 5000 кг молока за рік), дозволяє щоденно нагрівати 200 л води до температури 55°С. Середньорічні витрати електроенергії на фермі знижуються на 100 тис. кВт-год.

Поелементний аналіз можливостей заощадження енергії на молочній фермі свідчить про наявність значних резервів. Зокрема, завдяки рекуперації тепла, що виділяється при охолодженні молока, й використанні його на нагрівання води заощаджується від 114 до 152 кВт-год енергії.

Теплонасосна установка для приготування технологічної води окупається за 6…7 років при терміну служби 10…12 років. Використання напувалок без підігріву води зменшує сукупні витрати енергії на 13…70%.

Енергоємність приготування кормосумішок для великої рогатої худоби залежить від складу поточної лінії, питомого енергоспоживання, обладнання, режимів його роботи, автоматизації процесів і коливається від 3 до 10 кВт. - год/т.

Зважаючи на те, що у технологічних лініях використовуються машини з різними параметрами продуктивності, питомі енерговитрати кормоцехів на багатьох фермах вищі за нормативні.

Витрати сукупної енергії у розрахунку на 1000 т зерна при подрібненні його на ДКМ-5 із наступним змішуванням на СЕК-0,5 становлять - 1518,5 ГДж, при плющенні його на ПЗ-3 - 3860,5, а при виготовленні комбікормів за допомогою КОРК-15 - 5375,9 ГДж, тобто у 2,5…3,5 рази вищі.

Суттєво зменшити питомі енерговитрати можна шляхом оптимального вибору комплекту обладнання кормоцеху, дотримання нормативів дозування компонентів, застосування систем автоматичного регулювання видачі кормів

Враховуючи, що процеси виробництва продукції галузі тваринництва переважно здійснюються в стаціонарних умовах, створюються сприятливі можливості використання електроенергії. Застосування електрифікованих машин у тваринництві дає змогу значно підвищити продуктивність праці. Розширення зони використання електроенергії у тваринництві доцільно не тільки з позиції зменшення витрат матеріальних ресурсів на енергію, але й з погляду скорочення витрат енергії на виробничі потреби.

Оцінювання технологій виробництва молока і м'яса за біоенергетичними показниками свідчить, що основні витрати енергії, пов'язані з використанням паливо-мастильних матеріалів (ПММ), припадають на роздавання кормів (2,5…2,8 ГДж за рік). Використання для цієї мети мобільних кормороздавачів з електроприводом замість двигунів внутрішнього згоряння понижує енергоємність процесу майже у 8 разів.

Для зниження загальної енергоємності виробництва продуктів тваринництва необхідно розробляти більш ефективні електромобільні системи транспортування й роздачі кормів, обладнані надійними індивідуальними джерелами електроенергії (типу акумуляторних батарей).

При цьому енергоємність транспортування й роздавання кормів, одержання гарячої води, обігріву приміщень скорочується у 5,5…7,3 рази В середньому 1 кВт-год. електроенергії, використаної на виробничі процеси у тваринництві, заощаджує 15 люд. - год. трудовитрат.

Застосування електроенергії при доїнні корів, стрижці овець заощаджує - 50% робочої сили, на водопостачанні тваринницьких ферм - 70%, на силосуванні кормів - 60%. Використання електроенергії для транспортування і роздавання кормів, виробництва пари та гарячої води, нагрівання приміщень дозволяє скоротити їх енергоємність в 5,5…7,3 рази.

Позитивний вплив на організаційно-технологічні основи сільськогосподарського виробництва за рахунок застосування електроенергії обумовлює зменшення енергоємності процесів, зокрема, це:

холодна пастеризація молока ультрафіолетовим випромінюванням;

ультразвуковий спосіб знищення бактеріальної флори у молоці;

аеронізація повітря в тваринницьких приміщеннях.

Основний напрямок заощадження електроенергії - це її високопродуктивне витрачання шляхом погодження потужності електрообладнання з конкретними потребами; дотримання графіка роботи електрообладнання, який унеможливлює холосту роботу і неповне завантаження; підтримання електрообладнання в технічно справному стані, при якому усувається відхилення від нормативного стану.

Резерви зменшення витрат електроенергії на освітлення у заміни ламп розжарювання, що перетворюють на світло лише - 5…8% спожитої енергії, люмінесцентними лампами, корисна віддача яких - 20…30%.

Утримання молодняка ВРХ на великих фермах вимагає значних витрат електроенергії (64,2% до загальної кількості) на підтримання мікроклімату. Тут на освітлення витрачається у 7,7 рази енергії більше, ніж на відгодівельних майданчиках (табл.1).

Таблиця 1.

Структура енергоємності виробництва яловичини при електрифікованих виробничих процесах, %

В умовах енергетичної кризи варто змінити підходи до розміщення поголів'я, зважаючи на економічну доцільність енергозбереження.

Із 905 МДж енерговитрат для видалення гною ВРХ на засоби механізації припадає 161, на електроенергію - 133, на паливно-мастильні матеріали - 611 МДж.

Важливим резервом зниження енергоємності виробництва молока при прив'язному утриманні корів є перехід на доїння в доїльних залах. Витрати праці на разове доїння корів на установках УДТ-8, УДЕ-8А та УДА-16А зменшуються в 2…3 рази відносно агрегатів ДАС-2Б і АДМ-8. Витрати енергії на доїння корів на установках УДА-8 і УДА-16 та первинну обробку молока складають 1534,8 і 1489,3 МДж на голову у рік.

За показником витрат енергії на центнер приросту молодняку великої рогатої худоби за ефективністю є технологія безприв'язного утримання на глибокій підстилці, потім - з використаннями комбібоксів і прив'язного утримання. При цьому найбільше заощаджується паливно-мастильні матеріали (ПММ) та електроенергія.

Структура повної енергоємності виробництва свинини, %:

корми - 68,1…93,5;

паливо - 2,27…23,85;

машини та обладнання - 1,06…7,85;

електроенергія - 0,91…6,29;

найбільша частка витрат електроенергії припадає на електропривід вентиляційних установок - 44,0…55,3%;

жива праця - 0,66…2,13;

тваринницькі будівлі - 0,07…0,11%.

Розмір ферми і система утримання свиней суттєво не впливають на питому енергоємність. Технологічні особливості утримання свиней обумовлюють порівняно меншу різницю електроємності виробництва свинини на традиційних і комплексно-механізованих свинофермах - 16,7%. Тому структура енерговитрат багато в чому подібна. Найбільша частка витрат електроенергії припадає на електропривід вентиляційних установок - 44,0…58,3%.

Таким чином, щоб уникнути значного зростання енергоємності виробничих процесів у тваринництві за рахунок їх теплофікації, доцільно здійснити такі заходи:

ущільнення тварин і птиці у приміщеннях, довівши їх кількість до оптимального значення;

зменшення втрат енергії через огороджувальні конструкції будівель шляхом підвищення теплового захисту;

застосування для підігрівання молодняка худоби теплоакумулюючих електронагрівачів замість електрокалориферів;

використання для підігрівання води рекупераційних установок, які утилізують тепло, що виділяється при охолодженні молока;

регенерація тепла, що виводиться разом з повітрям з тваринницьких приміщень;

застосування для опалення і кондиціювання петротермальних систем (трубопроводів, прокладених на певній глибині, через які вентилятори прокачують повітря, що використовується для нагрівання взимку, а влітку - для охолодження приміщень);

удосконалення вентиляційних систем тваринницьких приміщень шляхом автоматизації управління повітророзподілу, асиміляції шкідливих газів і вологи у вентильованому повітрі;

подавання свіжого повітря у зону знаходження тварин і птиці та локальне виведення відпрацьованого повітря;

ізолювання трубопроводів;

дотримання нормативного режиму горіння у котлах, оптимальної температури води у системах опалення;

недопущення накипу на стінках котлів; заміна водонагрівальних котлів на твердому і рідкому паливі електроводонагрівачами та електропароутворювачами.

Технічні заходи передбачають:

автоматизацію управління електронагрівальних і освітлювальних установок, систем водопостачання, установок мікроклімату, електроприводів тощо;

відключення електронагрівальних установок у години максимального навантаження енергосистеми;

погодження потужності нагрівальних елементів з тепловою продуктивністю установок;

оптимізацію завантаження електродвигунів;

індивідуальну компенсацію потужності, що споживається електродвигуном;

застосування газорозрядних ламп освітлення;

обмеження напруги в освітлювальній електромережі вночі;

компенсацію реактивної потужності на електропідстанціях за допомогою конденсаторних установок;

проведення зустрічного регулювання напруги;

заміну електрокалориферів розподільчими електронагрівальними установками (у свинарниках - електронагрівальними підлогами, в телятниках - електронагрівальними стінами).

Загалом, основними джерелами зменшення енергоємності виробництва продукції тваринництва є:

підвищення продуктивності тварин;

оптимізація чисельності поголів'я;

поліпшення породного складу худоби і птиці;

застосування енергоощадних технологій утримання поголів'я;

дотримання головних принципів організації виробництва (потоковості, ритмічності, синхронності).

Одним із найефективніших способів трансформації енергії біомаси, зокрема енергії гною, є анаеробна ферментація гною для отримання метану тобто, реальна можливість отримання енергії з гною, що отримують за безпідстилочного утримання тварин шляхом метанового бродіння.

За температури 31°С 1 кг органічної маси дає 0,8...1,0 м³ біогазу. Якщо врахувати, що від 40 до 50% органічної речовини гною втрачається у процесі метаногенезу і від 1 м³ біогазу, який є сумішшю метану й вуглекислого газу, отримують 20…25 МДж енергії, то очевидні переваги широкого застосування цього способу.

У виробничих дослідах у Швеції у розрахунку на одну корову за добу було отримано 2 м³ біогазу. За енергетичним еквівалентом отриманий на одній фермі біогаз може забезпечити потребу в енергії двох ферм.

Використана література

1. Ревенко І.І., „Механізація виробництва продукції тваринництва”, Київ „Урожай" 1994 р., 264 с.

2. Ревенко І.І., Роговий В.Д., Кравчук В.І., Манько В.М., Чос М.М., „Проектування механізованих технологічних процесів тваринницьких підприємств", Київ „Урожай" 1999 р., 200 с.

3. Ревенко І.І., Манько В.М., Кравчук В.І., „Машиновикористання у тваринництві”, Київ „Урожай" 1999 р., 208 с.

4. Корчемний М. та інш. Енергозбереження в агропромисловому комплексі. - Тернопіль: 2001 - 657 с.