Підручник розроблено на основі останніх досягнень та результатів науково-дослідних робіт. Вміщено актуальні узагальнення щодо конструкції, розрахунку та експлуатації систем відновлюваної енергетики в аграрному виробництві. Серед них основні поняття щодо систем відновлюваної енергетики в аграрному виробництві, основ виробництва і використання дизельного біопалива, біоетанолу. Звернено увагу на виробництво і використання біогазу та біометану, використання соломи для енергетичних потреб, виробництво енергетичних культур, виробництво і використання газогенераторів та піролізного газу. Описано особливості використання низькотемпературних джерела тепла, вітрової та сонячної енергії, а також біоводню.

Розглянуто вирішення проблеми теплозабезпечення сільських територій на основі відновлювальних джерел енергії. Зауважено, що сучасні економічні та політичні реалії зумовлюють необхідність утворення нових підходів щодо вирішення проблеми теплозабезпеченості, яка є однією з основних складових забезпечення енергонезалежності України. Зазначені висновки відображено в Енергетичній стратегії до 2035 р., де головними пріоритетами України є децентралізація владних повноважень унаслідок передачі ресурсів і відповідальності за функціонування житлово-комунальної сфери та комунальної енергетики на місцеві органи самоврядування, а також сприяння децентралізації системи енергопостачання через використання місцевих видів палива і відновлювальних джерел енергії. Підреслено, що практична реалізація зазначених пріоритетів потребує не лише пошуку альтернативних видів палива, а й впровадження організаційних і технологічних інновацій. Зокрема, енергетичні проблеми теплозабезпечення сільських і селищних громад можуть бути вирішені завдяки використанню місцевої біосировини та створенню соціально-економічних і технічних умов стабільного забезпечення якісним, безпечним і доступним місцевим біопаливом. У ННЦ "ІМЕСГ" розроблено мобільний агрегат для виробництва твердого біопалива, призначеного для обігріву побутових і виробничих приміщень, який забезпечує ефективне виробництво гранульованого біопалива з місцевої біосировини.

Наведено теоретичну модель процесу горіння тріски із зрізаних гілок плодових дерев, на підставі якої одержано графічні залежності втрат теплоти з димовими газами від температури горіння тріски за заданої її вологості. Встановлено, що втрати теплоти з димовими газами мають лінійну залежність від температури горіння і вологості тріски. Чим більше вологість тріски, тим менша її горюча частина і тим менше повітря потрібно для її спалювання. Визначені графічні залежності надають змогу підібрати коефіцієнт надлишку повітря у топці і довести її коефіцієнт корисної дії до 84 %. Доведено, що для прискорення процесу горіння, підсушену тріску необхідно спалювати у 2 етапи - у зваженому стані в об'ємі топки та на допалювальній горизонтальній колосниковій решітці, де вона догорає у нерухомому шарі. Це прискорює процес горіння тріски та сприяє підвищенню енергетичної ефективності топки. Для здійснення попереднього підсушування тріски запропоновано конструкцію топки, яка має підсушуюче склепіння і пережим. Підсушування відбувається завдяки тепловим променям, які надходять від розпеченого підсушуючого склепіння. Винесення тріски з похилої колосникової решітки забезпечує вентилятор, який частково здуває підсушену тріску з решітки в середину топки, а частково на горизонтальну колосникову решітку, де відбувається допалювання тріски в нерухомому шарі, як у звичайній топці. Пережим топки затримує розжарені гази в топці, що сприяє спалюванню підсушеної тріски у зваженому стані. Попіл, який утворюється при цьому, зсипається у нижню частину топки і видаляється системою видалення попелу. Дуттьовий вентилятор забезпечує процес горіння необхідною кількістю повітря і охолоджує горизонтальну колосникову решітку.

Запропоновано методи та засоби енергозбереження у сільському господарстві.

Низька ефективність використання енергетичних ресурсів особливо в електротехнологічних комплексах по забезпеченню мікроклімату в спорудах АПК обумовлює пошук шляхів удосконалення існуючих і розробку нових прогресивних електротехнологій та засобів реалізації. Одним із варіантів рішення цієї проблеми є застосування інфрачервоних випромінювачів. Проведено порівняльний аналіз традиційних систем опалення з локальним інфрачервоним опаленням в системі локального обігріву споруд на свинарських фермах. Встановлено, що система 14 опалення має низку переваг порівняно з традиційними системами: температура повітря нижче за рахунок ефекту обігріву лише поверхонь 14 променями, а не об'єму повітря, при якому кількість витраченої енергії менше, ніж при обігріві всього об'єму приміщення; зменшується рух повітря і пилу, що утворяться при різних технологічних процесах, за рахунок чого поліпшуються умови комфортності в спорудах АПК; теплова енергія направляється безпосередньо в технологічно-активну зону, в якій знаходяться біологічні об'єкти, тому поверхнями з найвищою температурою є підлога й технологічне устаткування; система 14 опалення вимагає меншого часу для приведення її в робочий режим, за рахунок цього експлуатаційні витрати нижче, ніж для традиційної опалювальної системи; відпадає необхідність будівництва котелень і прокладання тепломереж; відсутність постійного обслуговуючого персоналу; мінімальні втрати тепла; виключається замерзання опалювальної системи (відсутність води). Доведено, що за всіма показниками системи інфрачервоного опалення є найбільш перспективним способом рішення проблеми ефективного обігріву сільськогосподарських підприємств. Але для вирішення даної проблеми необхідно провести дослідження з метою розробки математичної моделі, яка дозволить узгодити параметри інфрачервоного нагрівача з відповідними параметрами біологічного об'єкта, в залежності від способу утримання, породи, віку та факторів навколишнього середовища.

Запропоновано створювати мікромережі та використовувати біоресурси для компенсації нестабільності вітрових і сонячних електричних станцій.

Обгрунтовано методику прогнозування стану обладнання потокових ліній біогазових установок. Запропоновано застосувати комплексний експлуатаційний показник працездатності, який поєднує технічні й економічні дані, які характеризують зміну технічного стану обладнання з врахуванням термінів його експлуатації.

Для проведення експериментальних досліджень технологічного процесу утворення паливних брикетів з лушпинної фракції макух насіння олійних культур, використано переобладнаний прес-екструдер для віджиму олії. В результаті обробки експериментальних даних одержано основні параметри установки для виготовлення паливних брикетів: продуктивність 260 кг/год., частота обертів гвинта 320 об/хв., діаметр гвинта 100 мм., діаметр фільєри 50 мм, довжина фільєри 150 мм.

Обгрунтовано механіко-технологічні основи формалізації структури агроекосистем на основі оптимізації взаємозв'язків між елементами агроекосистеми у визначеному діапазоні умов. Наведено принципи удосконалення обладнання для виробництва біоенергоресурсів шляхом мінімізації його енергоємності при збереженні якісних показників технологічних процесів. Увагу приділено виробництву газоподібного, рідкого палива та отриманню енергії при спалюванні твердого палива, моделюванню гумусного стану грунтового середовища агроекосистем, методиці дослідження енергетичної ефективності спалювання соломи, формуванню технічних пропозицій та проектних рішень із виробництва рідкого біопалива в циркуляційних реакторах.

Вирішено завдання підвищення ефективності процесу теплопередачі у тритрубному теплоутилізаторі для тваринницьких приміщень шляхом обгрунтування його конструкційно-режимних параметрів. Проведено аналіз і класифікацію технологічних схем і конструкцій теплоутилізаторів для тваринницьких приміщень. Запропоновано й обгрунтовано дві конструкційно-технологічні схеми тритрубного концентричного теплоутилізатора. Розроблено математичну модель процесу теплопередачі та встановлено залежності пневмовтрат і корисної теплової потужності від конструкційно-технологічних параметрів тритрубного теплоутилізатора для тваринницьких приміщень. Проведені експериментальні дослідження надали змогу перевірити раціональну геометрію розташування отворів у повітропроводі тритрубного концентричного теплоутилізатора та встановити вплив його параметрів і режимів роботи на корисну теплову потужність. Розроблено методику інженерного розрахунку параметрів теплоутилізатора для тваринницьких приміщень і розраховано його економічну ефективність.

Висвітлено основи технічної термодинаміки і теорії тепло- і масообміну, застосування теплових двигунів і машин у сільському господарстві. Викладено питання опалення і вентиляції будівель виробничого та громадського призначення, використання теплоенергетичних пристроїв у різних галузях АПК. Обгрунтовано принципи роботи та використання в сільському господарстві нетрадиційних і поновлювальних джерел енергії.

Обгрунтовано конструктивно-функціональну схему біореактора - установки для переробки органічних відходів (гною), який надає можливість одержувати високоякісні знезараженні органічні добрива та біогаз - нетрадиційне джерело відновлювальної енергії.

Показано можливості вирішення актуальної проблеми енергоефективного теплозабезпечення свинокомплексів із цехами поросят і свиноматки шляхом застосування комбінованих систем опалення, що грунтуються на локальному нагріванні місць перебування тварин. На підставі проведеного аналізу обгрунтовано доцільність використання комбінованих систем опалення. Розроблено фізичну модель, що надала можливість здійснити комплекс експериментальних досліджень щодо визначення температурного режиму в цеху поросят і свиноматки, встановлено закономірності впливу окремих опалювальних елементів на тепловий стан характерних зон. Запропоновано рекомендації щодо вибору енергоефективних теплотехнічних параметрів опалювальних пристроїв. Здійснено оцінку впливу основних факторів і вихідних характеристик, що входять в одержані рівняння та розрахункові залежності. Розроблено методику інженерного розрахунку температурного режиму зон перебування поросят і свиноматки під час застосування локальних джерел теплоти: інфрачервоного нагрівача, нагрівального килимка й опалювальної панелі, що дає змогу застосовувати енергоефективні системи опалення для забезпечення нормативних температурних режимів у цехах поросят і свиноматки. Виконано економічне обгрунтування застосування розробленої комбінованої системи опалення для свинокомплексів із цехами поросят і свиноматки, проведено їх зіставлення із традиційною повітряною системою теплозабезпечення та показано переваги розробленої системи.

Обгрунтовано механіко-технологічні основи для формалізації структури агроекосистем на основі оптимізації взаємозв'язків між елементами агроекосистеми у визначеному діапазоні умов. Удосконалено обладнання для виробництва біоенергоресурсів шляхом мінімізації його енергоємності під час збереження якісних показників технологічних процесів. Створено математичну модель обертового метантенка на основі мінімалізації енерговитрат на перемішування субстрату, що враховує внутрішній радіус і робочу довжину біореактора, кутову швидкість, форму та кількість лопаток для перемішування біомаси, щільність, динамічну в'язкість, форму, розміри та вміст твердої фракції, а також технологічні параметри процесу виробництва біометану, а саме: рівень заповнення біомасою метантенка та глибину занурення метантенка у зовнішньому корпусі; математичну модель розподільника повітря для енергоефективних котлів із верхнім горінням, що базується на визначенні подачі повітря до зони газифікації та згоряння із забезпеченням максимальної теплової потужності та враховує діаметр і кількість отворів для подачі повітря, геометричні розміри й аеродинамічний опір розподільника повітря та витрати повітря через нього; математичну модель енергозберігального циркуляційного перемішування емульсії у циркуляційних змішувачах у ході виробництва дизельного біопалива із забезпеченням необхідних розмірів областей перемішування, перебігу реакції й урахуванням геометричних розмірів корпусу циркуляційного змішувача, подачі насоса, параметрів форсунок, а також густини та динамічної в'язкості емульсії.

Для функціонально однорідних груп біогазових установок запропоновано методику розрахунку оптимального типажу, що надасть змогу здійснювати їх виробництво і експлуатацію з мінімальними затратами засобів і часу.

Індекс рубрикатора НБУВ: П076 + П077

Рубрики:

Електрифікація сільського господарства

Теплофікація і газифікація у сільськогосподарському виробництві

Шифр НБУВ: Ж101210 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Україна має досить значний потенціал солом'яної біомаси, доступної для виробництва екологічно чистої енергії. Тому перспективним напрямком досліджень є використання соломи як місцевого палива. Ефективність перероблення даної біомаси в енергетичну продукцію досягається лише за раціональних параметрів технологічних процесів і машин. Подальшої активізації потребують дослідженнязі зниження витрат на виготовлення та зниження техногенного навантаження на довкілля за рахунок удосконалення технології виготовлення паливних брикетів із соломи. Мета роботи - підвищення ефективності процесу виготовлення паливних брикетів із солом'яної біомаси за рахунок максимального використання їх власного тепла. На основі емпіричних і теоретичних досліджень розроблена схема та наведена методика розрахунку процесу сушіння паливних брикетів із застосуванням їх власного тепла, що утворилося під час виготовлення. Подальші дослідження в цьому напрямку нададуть можливість знизити витрати на технологічний процес виробництва паливних брикетів із солом'яної біомаси, знизити їх собівартість, сприяти збільшенню ККД установок для спалювання брикетів і відповіднозменшенню шкідливих викидів в атмосферу.

Рассмотрены характеристики растительных отходов как топлива. Проанализированы существующие исследования по вопросу какую долю общего объема пожнивных остатков можно использовать для производства энергии. Даны рекомендации для Украины. Выполнен расчет энергетического потенциала растительных отходов сельского хозяйства в Украине.

Проведено оцінку потенціалу виробництва біогазу, що базується на сировині тваринного та рослинного походження АПК Луганської області.

Проведено дослідження впливу конструктивних і енергетичних параметрів на експлуатаційні характеристики електротеплоакумулювальних модулів електрообігрівних підлог тваринницьких споруд.