Мини-ТЭЦ для отрасли защищенного грунта

04.06.2018

Искусственно создавая оптимальные условия роста в теплице, можно круглый год выращивать овощи, домашние растения, цветы и саженцы даже в местах с суровым климатом. Инженеры компании "Ролт Инжиниринг", являющейся одной из ведущих российских производителей мини-ТЭЦ модульного исполнения, не понаслышке знают, что отрасль защищенного грунта является настолько индустриальной и высокотехнологичной, насколько и энергоемкой. В большинстве хозяйств в структуре себестоимости продукции стоимость энергоносителей доходит до 50-60%.

Необходимость подогрева воздуха в теплицах, воды для полива высаженных культур, грунта требует колоссального количества тепловой энергии особенно при низких температурах окружающего воздуха. Для получения тепла большинство отечественных тепличных хозяйств используют котельные, в которых первичный энергоноситель (газ, уголь и др.) сжигают только для того, чтобы получить тепловую энергию для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосное и вентиляционное оборудование, транспортеры и т.д.), как правило, выступают территориальные энергосбытовые компании. Не секрет, что линии электропередачи и коммутационное оборудование за долгое время эксплуатации морально и технически устарели. Но даже высокие тарифы на электроэнергию, которые за последние несколько лет выросли в разы и, судя по всему, будут продолжать расти, не дают гарантии владельцу тепличного комплекса, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие электро- и теплоснабжения и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов может привести к значительному снижению урожая, болезни или даже гибели растений.

Специалистам "Ролт Инжиниринг" известны факты, подтверждающие не совсем взаимовыгодные отношения тепличных хозяйств и энергосбытовых компаний. Так, некоторые ТСО и ЭСК сегодня ставят вопрос о подписании договора на энергоснабжение теплиц на пять лет вперед с учетом почасовых (!) лимитов электроэнергии. Эти требования ставят тепличные хозяйства в затруднительное положение — энергопотребление теплиц в большой степени зависит от температуры окружающего воздуха и погоды, предсказать которую даже на месяц вперед с высокой степенью вероятности невозможно.

Рост растений определяется процессами фотосинтеза, для которого главным источником энергии является свет, а темпы роста и развития растений пропорциональны уровню их освещенности. Поэтому все чаще российские компании отрасли защищенного грунта используют технологии досвечивания особенно в зимний, весенний и осенний периоды, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем.

Доказано, что использование правильных технологий освещения позволяет вдвое повысить урожайность, продлить сезон, расширить ассортимент культур, улучшить качество продукции и гарантировать поставки. Стоит заметить, что ограниченное предложение на рынке сельскохозяйственной продукции и относительно высокие цены на нее в период осень-весна делают рентабельными системы электрического досвечивания. Однако эти системы требуют значительного количества электрической энергии (до 100 Вт на 1 м2 площади), чтобы достичь уровня освещения до 6-7 кЛк. Большая урожайность достигается при освещении 20 кЛк и выше. Соответственно, для этого необходимо устанавливать большее количество светильников и при эксплуатации расходовать большее количество электрической энергии. Несложно подсчитать, что суммарное энергопотребление тепличного хозяйства на досвечивание может доходить до 10 МВт.

В целом эксперты отрасли приводят следующие цифры: энергопотребление 1 га теплицы составляет около 1 МВт электроэнергии и 2 МВт тепла. Принимая во внимание высокую удельную стоимость энергоносителей в цене продукции, существенного снижения себестоимости продукта и увеличения прибыльности можно достичь лишь уменьшением «энергетической составляющей».

Эксперты «Ролт Инжиниринг» при анализе существующих схем энергоснабжения тепличных хозяйств отдали предпочтение автономной генерации. Действительно, собственная теплоэлектростанция позволит не только исключить или значительно уменьшить платежи в адрес электро- и теплосбытовых компаний, но и значительно поднять урожайность за счет полезного использования двуокиси углерода (углекислого газа), который в большом количестве содержится в выхлопных газах.

Технологический процесс выглядит следующим образом: когенерационная установка вырабатывает электроэнергию, в теплообменном оборудовании происходит передача тепла выхлопных газов, систем смазки и охлаждения внешнему контуру потребителя. Параллельно с этим через выхлоп происходит выброс продуктов горения. Далее выхлопные газы проходят процесс очистки и удаления оксидов азота, затем охлаждаются в теплообменном аппарате до допустимой температуры (примерно до +50°С). С помощью лопастных турбовентиляторов газы смешиваются с воздухом в теплице и доставляются непосредственно к основаниям растений. В окружающем воздухе содержится около 350 объемных долей углекислого газа. Для активного роста, в зависимости от вида растений, в атмосфере теплицы должно содержаться от 700 до 800 объемных долей СО2. За один час мини-ТЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой нагрузке 75 процентов вырабатывает 372 кубических метра углекислого газа нормального давления с содержанием СО2 на уровне 700 ppm. При таком подходе урожайность отдельно взятой теплицы возрастает примерно на 40%.

Совместное же использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом приводит к повышению урожайности в 2-2,5 раза! Выгода налицо!

Стоит отметить, что энергоцентры тепличных комбинатов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива (КИТ) системы на уровне 95–97%. Действительно, помимо электрической и тепловой энергии потребитель получает источник углеродного питания растений, что необходимо для интенсивного процесса фотосинтеза. Электрическая энергия расходуется на покрытие собственных нужд и искусственное освещение тепличного хозяйства, а посредством системы утилизации тепла происходит снабжение агрокомплекса тепловой энергией.

Эффективное энергоснабжение агрокомплексов, согласно мнению экспертов «Ролт Инжиниринг», может быть построено на базе газопоршневых генераторных установок, работающих в когенерационном режиме по схеме, представленной на рисунке

Более того, предлагаемая схема позволяет использовать тепло всех контуров охлаждения ГПГУ. Причем с разным температурным графиком. Организация системы отопления с разделением контуров отопления на практике показывает свою эффективность в плане экономии тепла и улучшения температурных полей теплицы. Подобные схемы получили широкое распространение в европейских государствах — Бельгии, Дании, Франции, Испании, Великобритании, Португалии, а достигли своей кульминации в тепличных хозяйствах Нидерландов. Именно здесь многолетний опыт культивирования цветов и овощей сделал эту систему уникальной, не имеющей аналогов в мире. В качестве топлива может использоваться как природный магистральный газ, так и биогаз — продукт анаэробного разложения органических отходов. Помимо систем утилизации тепла и комплектных распределительных устройств 6,3 кВ или 0,4 кВ в состав энергоцентра агрокомплекса необходимо включить систему выделения СО2 из дымовых газов.

Модульное (контейнерное) исполнение мини-ТЭЦ как нельзя лучше соответствуют требованиям "тепличников". Действительно, электростанция Rolt серии PS с системой утилизации тепла — это серийное изделие высокой степени заводской готовности, которое обеспечивает:

• короткий промежуток времени для проведения строительно-монтажных и пусконаладочных работ;
• невысокие требования к фундаменту;
• простую интеграцию модульной мини-ТЭЦ в систему электро- и теплоснабжения тепличного хозяйства;
• компактное размещения модульной мини-ТЭЦ на ограниченной территории;
• полное соответствие требованиям ГОСТ и СНИП;
• масштабируемость примененного решения;
• высокую степень автоматизации, позволяющий мини-ТЭЦ работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала;
• удобную интеграция системы мониторинга и управления мини-ТЭЦ в автоматизированную систему управления тепличным хозяйством.

С продуктовой линейкой газопоршневых электростанций (ГПЭС) Rolt серии PS можно ознакомиться здесь.

Результатом проведенной модернизации производства станет существенное увеличение производительности теплиц, повышение надежности и качества электро– и теплоснабжения и, наконец, существенная экономия денежных средств за счет отказа от услуг поставщиков электрической и тепловой энергии. В случае же использования биогаза — независимость от поставщиков топлива и дополнительный источник удобрений.

У вас появились вопросы? Свяжитесь с «Ролт Инжиниринг» и наши специалисты более подробно расскажут о вышеописанных технологиях, предоставят вам квалифицированную консультацию по стоимости, срокам реализации и оборудованию мини-ТЭЦ тепличного хозяйства.

Краткая информация о компании "Ролт Инжиниринг":

ЗАО «Ролт Инжиниринг» - ведущий российский производитель электростанций и мини-ТЭЦ блочно-модульного исполнения. Производственные мощности, расположенные в г. Коломне (Московская область), позволяют одновременно осуществлять пакетирование до 19 модульных газопоршневых и дизельных электростанций под маркой Rolt PS. Центральный офис компании находится в г. Москве. Региональные подразделения «Ролт Инжиниринг», осуществляющие поддержку предлагаемых решений, расположены по всей территории РФ — от Калининграда до Сибири. Открыты региональные офисы «Ролт Инжиниринг» в Великобритании и странах СНГ.

«Ролт Инжиниринг» осуществляет весь комплекс работ по вводу генерирующих мощностей в эксплуатацию «под ключ»: от разработки конструкторской документации и изготовления на мощностях своего собственного производства до пусконаладочных работ и дальнейшего сервисного сопровождения объекта.