Технологии энергосбережения в сельском хозяйстве

Энергосбережение в сельском хозяйстве нацелено на снижение энергоемкости сельскохозяйственного продукта, а значит, и его себестоимости

Сельское хозяйство потребляет несколько основных видов энергоресурсов:

• тепловая энергия,
• горюче-смазочные материалы,
• газ
• и электроэнергия.

Для экономии каждого из ресурсов сегодня предусмотрены определенные мероприятия.

Экономия электроэнергии в сельском хозяйстве

Немалую долю объема потребления электричества можно сократить путем внедрения энергосберегающих ламп и соблюдения графика работы электрооборудования.

Для этой же цели необходимо поддерживать электротехнику в исправном состоянии и заменить лампы накаливания.

Оборудование

Хороший результат дает использование энергосберегающих машин вместо старой техники, а также увеличение доли вторичных энергетических ресурсов.

Уменьшить затраты на энергию можно за счет использования биотоплива – рапсового масла.

Рапсовое масло является отличной альтернативой дизельному топливу, применяемому в сельхозтехнике агропромышленного комплекса.

Будучи более дешевым по сравнению с соляркой, рапсовое масло экологически безопасно и не токсично.

Кроме того, это горючее увеличивает срок службы двигателя, тем самым сокращая затраты на покупку комплектующих для машин.

Применение комбинированных агрегатов

Энергосбережение в сельском хозяйстве обеспечивается за счет использования при почвообрабатывающих работах комбинированной техники.

Это позволяет сократить трудовые затраты и горюче-смазочные материалы благодаря снижению числа проходов сельскохозяйственных машин по полю.

Примеры такой техники – почвообрабатывающий комплекс ЭРА-П, зерноуборочный комплекс ЭРА-У, которые способны заменить практически весь традиционный парк машин.

Экономия воды

Для экономии этого жизненно важного для человека и растений ресурса применяются системы капельного полива, подающие воду прямо к корням.

Экономия выражается в двух- или трехкратном снижении водопотребления.

Другие методы энергосбережения в сельском хозяйстве

В последние годы в качестве действенных мер снижения энергопотребления в агропромышленном комплексе используются:

• проведение энергоаудита,
• отходы животноводства и растениеводства (опилки, солома, ветки деревьев) для отопления,
• использование теплоты, образуемой за счет вентиляционных выбросов помещений животноводства, для нагревания воды и обогрева помещений с молодняком,
• регулировка температуры системы отопления в зависимости от возраста животных,
• внедрение тепловых насосов и устройств регулирования систем вентиляции,
• строительство биогазовых установок,
• совершенствование контроля и учета энергопотребления,
• использование естественного холода,
• применение вторичного промышленного сырья для обогрева парников, сушки зерна, кормов.

Энергосбережение в сельском хозяйстве, если оно эффективно, дает колоссальную экономию энергии и сокращает энергоемкость продукции.

Разумеется, целесообразно использовать сразу комплекс соответствующих мер.

Однако, даже внедрение части мероприятий приводит к действенным результатам в части энергосбережения.

Энергосбережение в сельском хозяйстве можно начать с модернизации устаревшего оборудования.

Замена используемых систем на не менее эффективные, но более энергоэкономичные, процесс порой очень сложный и дорогой.

Но, здесь как в пословице «скупой – платит дважды».

То есть, сэкономив на необходимой реконструкции, хозяйства несут постоянные и огромные потери на использовании энергетически затратных систем и установок.

Но все меняется.

Далее мы расскажем о новых технологиях энергосбережения в сельском хозяйстве.

Новые технологии энергосбережения в сельском хозяйстве

К новым технологиям энергосбережения в сельском хозяйстве можно отнести:

• точное земледелие,
• использование геоинформационных систем,
• системы мониторинга за сельскохозяйственной техникой,
• облучение семян, растений и готовой продукции низкоинтенсивным излучением.

НЕ Точное земледелие

Давайте рассмотрим на примере, что такое точное земледелие.

Начнем с “неточного” земледелия – то есть земледелия, которое до сих пор чаще всего применяется в России.

И так, “неточное земледелие” это когда дядя Ваня садится за трактор и начинает сеять, пахать и поливать.

Даже если дядя Ваня очень хороший тракторист, он работает “на глазок”.

Некоторые участки он обрабатывает по 2 раза, некоторые пропускает, а некоторые сеет, поливает как должно быть.

В итоге вы получаете перерасход посевного материала на участках, которые обработаны 2 раза, не урожай на участках, которые не обработаны.

“Не точное” земледелие это перерасход топлива, удобрений, воды, трудового времени и многих других ресурсов.

Еще хуже ситуация, если дядя Ваня устал, плохая погода, дождь, пыль, ночь.

В этих случаях вы тратите еще больше топлива, семян, получаете массу дополнительных затрат и низкий урожай.

Все эти проблемы можно решить с помощью Точного земледелия.

Точное земледелие

Точное земледелие это когда трактором, комбайном или другой техникой руководит не дядя Ваня, а спутник, компьтер и информационная система.

На сельскохозяйственных предприятиях, где не используют «точное земледелие» всегда существуют следующие потери:

• использование полей с истощённой почвой,
• холостые пробеги техники (под управлением трактористов и водителей техника перемещается самостоятельно, сжигает лишнее топливо, тратит моторесурс),
• повторная обработка участков – перекрытие полос при обработке (потери посевного материала, удобрений, воды, топлива, моторесурса техники, рабочего времени персонала).

Рассмотрим применение точного земледелия на примере посева, обработки и уборки пшеницы на поле.

Пример точного земледелия – посев, обработка и уборка пшеницы

Поле требуется засеять без пропуска полос, не оставляя свободные участки.

Для этого операторы техники будут стремиться к перекрытию полос посева.

Размер перекрытия зависит от опытности тракториста, видимости, усталости.

К примеру, тракторист первой смены может допускать перекрытия до 3% (это опытный специалист), а его ученик во вторую смену будет перекрывать до 7%.

В условиях запыленности и ночью точность обработки значительно ухудшается.

Размер полосы перекрытия – это прямой перерасход посевного материала.

При обработке, поливе, уборке готового урожая допускают такие же перекрытия полос – это перерасход

• удобрений,
• рабочего времени,
• топлива и
• моторесурса техники.

Для того, чтобы исключить повторную обработку полей и не допустить пропуски, применяют точное земледелие.

Точное земледелие – это система оптимизации сельского хозяйства, новая технология энергосбережения в сельском хозяйстве.

Организация системы точного земледелия

При помощи передвижных комплексов (с приёмниками GPS/Глонасс сигналов, высотомерами) собирается информация по каждому участку.

Так получают данные по точным координатам, размеру и рельефу каждого участка.

Для прогноза урожайности можно использовать химический анализ почвы.

Чтобы получить данные об урожайности участков можно установить на уборочную технику датчики объема продукции с привязкой к координатам места.

Так составляется карта урожайности каждого участка и планируется необходимый объём удобрений.

Данные анализируются в геоинформационной системе, учитывается урожайность, рельеф, транспортная доступность.

К примеру участок с высокой урожайностью, но со сложным рельефом почвы (или в труднодоступном месте) может быть менее эффективным.

Для того, чтобы запустить систему точного земледелия нужно оснастить технику:

• приемниками спутниковых сигналов местоположения,
• датчиками расхода топлива, режимов работы, состояния узлов и агрегатов,
• датчиками объема собранного урожая,
• систему автопилота (либо информационную систему, координирующую действия оператора),
• систему передачи данных со всей техники в единый диспетчерский пункт.

Как работает система точного земледелия

На основании собранных данных и анализа информации, диспетчерский пункт выдает управляющие сигналы.

Техника в автоматическом режиме (автопилот) или под управлением водителя получает возможность двигаться по обрабатываемым участкам строго параллельно.

Исключение полос перекрытия при обработке – это результат применения систем параллельного вождения:

• Увеличивается производительность труда,
• снижается утомляемость персонала,
• снижаются затраты на содержание техники,
• расход топлива,
• потери посевного материала и удобрений.

Благодаря автоматической системе управления движением техникой появляется возможность работать ночью, в условиях плохой видимости и сильной запылённости.

Появляется возможность возобновления обработки следующей сменой точно с того места, где была приостановлена работа.

Применение систем параллельного движения приводит к энергосбережению в сельском хозяйстве.

Системы параллельного вождения

Системы параллельного вождения используют в нескольких вариантах:

• оператор техники (тракторист, комбайнер) производит первый проход по полю самостоятельно, система фиксирует координаты первого прохода и далее в автоматическом режиме управляет параллельным движением.
• полностью автоматический режим, при котором задаются только координаты начальной и конечной точек обработки.

При использовании автоматического управления движением оператор следит за обстановкой и применяет ручное управление только в некоторых случаях (новые препятствия, нештатные ситуации).

Система управления отслеживает отклонения от заданного маршрута и возвращает технику к заданной траектории, после переключения в автоматический режим.

Организация работы по принципам точного земледелия не возможна без геоинформационной системы.

Геоинформациьонная системы – это следующая передовая технология энергосбережения в сельском хозяйстве, которую мы рассмотрим детально.

Новые технологии в сельском хозяйстве – Геоинформационные системы

Геоинформационные системы применяют для анализа всей собранной информации о состоянии полей.

На сельскохозяйственном предприятии, где не используют геоинформационные системы, все решения принимают специалисты, на основании обрывочных данных и своего опыта.

Таким образом принимаются решения:

• что посеять на каждом поле,
• какие и сколько удобрений нужно,
• сроки посева и уборки,
• прогноз урожая.

Если урожай полностью зависит от квалификации специалистов предприятия, риск ошибок велик.

Геоинформационные системы используют для анализа огромные объёмы данных и выдают рекомендации аналитикам.

Геоинформационная система получает данные из следующих источников:

• карты, схемы, планы участков,
• спутниковые навигационные системы – GPS, Глонасс (координаты и размеры участков),
• программы для обработки данных.

Использование геоинформационных систем позволит

• увеличить объём производства,
• снизить расходы на обработку, удобрение, сбор и транспортировку, а также,
• прогнозировать урожай и объём сбыта.

Как работает геоинформационная система

Геоинформационная система анализирует следующие данные:

• электронные карты сельхозугодий,
• карты содержания минеральных веществ в почве,
• характеристики почвы,
• карты рельефа,
• данные погодных, климатических и гидрологических условий,
• данные об урожайности,
• данные о внесении удобрений, химической обработки,
• информация о заболеваниях сельскохозяйственных культур, распространении вредных насекомых,
• данные об объёме сбыта продукции в разные периоды времени,
• информацию о возможном объёме хранения продукции.

Сопоставить все эти данные без единой системы аналитики не возможно.

Для того, чтобы принять правильное решение, понадобиться много времени и много специалистов.

В результате анализа большого объёма данных, геоинформационная система вырабатывает практические рекомендации для каждого участка.

Геоинформационная система:

• определяет тип и объём посевов,
• количество удобрений и химикатов,
• прогнозирует урожай,
• сопоставляет объем продукции и объем хранения (склады, хранилища).

Геоинформационная система не заменит специалистов в сельском хозяйстве, но выполнит за них большую часть рутинной работы.

Без геоинформационной системы невозможно внедрить методики «точного земледелия».

Системы мониторинга и анализа работы сельскохозяйственной техники

Для контроля за местоположением, перемещением и состоянием техники применяют системы спутникового мониторинга.

Каждая единица техники оборудована устройством – трекером.

Треккер с помощью разных датчиков собирает информацию и передаёт по GSM каналу в диспетчерский пункт.

Информацию о координатах техники, скорости и направлении движения получают с датчика сигнала спутников.

Датчики работают как расходомеры, установленные на топливной магистрали.

Датчики учитывают информацию об израсходованном топливе.

Также, датчики устанавливают для контроля:

• объёма собранного урожая, израсходованных удобрениях,
• утомлённости водителя,
• исправности узлов и агрегатов техники, навесного оборудования.

В диспетчерском пункте данные анализируются в программе или контролируются операторами.

В случае отклонения техники от маршрута, диспетчерский пункт связывается с водителем и уточняет ситуацию.

Возможность удалённого контроля за работой техники, контроля расхода посевного материала и топлива позволяет экономно расходовать ресурсы – это новейшие технологии энергосбережения в сельском хозяйстве.

Энергосбережение в сельском хозяйстве – излучение низкой интенсивности

А теперь давайте поговорим про еще одну новую технологию в сельском хозяйстве, а именно облучение посевного материала.

Так вот, семена лежат в хранилище в, так называемом, “спящем режиме”.

Если их в таком спящем режиме посеять (а именно так у нас в России и делают), многие из этих семян не успевают активироваться и не взойдут.

В итоге у вас низкая урожайность.

Что бы решить эту проблему, семена необходимо “активировать”, а именно облучить, дать им небольшой “допинг”, чтобы лучше росли.

Низкоинтенсивное оптическое излучение в сельском хозяйстве используют для:

• возбуждения семян и ускорения всхожести (семена на хранении находятся в «спящем режиме», для их пробуждения требуется время),
• снижение времени созревания плодов,
• увеличения срока хранения овощей, молока, соков,
• ускорения роста надземной и подземной части растений,
• для угнетения роста и гибели нежелательных растений.

Низкоинтенсивное оптическое излучение активно воздействует на растительный мир, стимулирует жизнедеятельность клеток.

Низкоинтенсивное оптическое излучение — это излучение с плотностью не более 5 мВт/м2.

Для справки: солнечное излучение, участвующее в фотосинтезе растений, имеет плотность излучения 300-1000 Вт/м2 – в тысячи раз больше.

Применяя облучение, вы увеличиваете показатели

• всхожести,
• урожайности,
• сроков хранения.

Пример применения низкоинтенсивного излучения

Для примера рассмотрим воздействие инфракрасного оптического излучения на посевные качества семян сахарной свеклы.

Весной на поверхности почвы семена под действием солнечных лучей просыпаются и прорастают.

Солнце снабжает семена теплом и свободной энергией.

Благодаря облучению солнца начинаются ростовые процессы.

Семена сахарной свеклы, упакованные на заводе, высеиваются в почву.

Семенам не хватает свободной солнечной энергии – это снижает их всхожесть, скорость роста, увеличивает недобор урожая.

Предпосевная подготовка при помощи облучения – активация внутренних процессов в клетках – ускоренное пробуждение семян.

Оптическую обработку проводят за несколько дней до посева.

Как происходит оптическое низкоинтенсивное облучение семян

Семена двигаются на ленте с фиксированной скоростью.

Над потоком семян устанавливают источник оптического излучения низкой интенсивности.

Благодаря постоянной скорости подвижной ленты семена свеклы получают одинаковое количество энергии излучения.

Оптическое излучение активирует рост, семена попадают в землю готовые к прорастанию.

Излучение благотворно воздействует на семена с патологиями (недоразвитые, с ослабленной иммунной системой) и эти семена тоже прорастают (в обычных условиях они погибают).

Практические результаты применения оптического облучения

На основании сравнения показателей обработанных партий семян и посаженных без такой обработки выявлены такие результаты:

• всхожесть увеличивается на 4-5%,
• урожайность повышается на 10-15%,
• масса корнеплода повышается на 11%,
• уменьшается срок созревания свеклы на 15%.

Применение такой технологии энергосбережения в сельском хозяйстве, как низкоинтенсивное оптическое облучение, повышает энергетическую эффективность производства в несколько раз.

Общая энергетическая эффективность производства свеклы при оптическом облучении улучшается на 11%.

Правда стоит отметить, что затраты уборку, транспортировку, хранение, а также применение минеральных удобрений тоже вырастут (из-за увеличения урожая).

Для дальнейшего повышения энергетической эффективности следует снижать энергетические затраты на всех этапах по выращиванию сельскохозяйственной продукции.

Для каждого этапа –

• подготовка,
• удобрение,
• посев,
• уборка,
• транспортировка,
• хранение,

необходимо подбирать отдельные технологии энергосбережения в сельском хозяйстве.

Здесь можно узнать про другие технологие энергосбережения.

Вас может заинтересовать:

• Экономия воды
• Оптимизация микроклимата