5

Лабораторно-практичне заняття 5

Порівняльна енергетична оцінка технологій вирощування сільськогосподарських культур

Тривалість роботи - 2 год.

Мета роботи - оволодіти методикою обґрунтування інженерних рішень щодо вибору машинних агрегатів і технологічних процесів по критерію

енергетичних витрат.

Вихідні дані для виконання роботи наведені в таблицях додатку.

Вступ

Методи оцінки виробництва сільськогосподарських культур по затратах праці і економічних показниках (приведені затрати, прямі експлуатаційні затрати, рентабельність тощо) інколи бувають недостатні, оскільки ці показники мають суттєві коливання, які визначаються політикою ціноутворення, і не дозволяють встановити рівень необхідних затрат енергії на виробництво продукції.

Відчутний дефіцит енергії в світі вимагає такого підходу до оцінки механізованих процесів, при яких повинні враховуватись енергетичні затрати на виробництво кожного виду сільськогосподарської продукції. В зв’язку з цим формується нова область знань - теорія біоенергетичної оцінки та паливно -енергетичного аналізу.

Енергетична оцінка включає прямі енергозатрати (в основному нафтопродуктів) на виробництво одиниці продукції і опосередковані енергозатрати (на виробництво засобів механізації, добрив, отрутохімікатів тощо). Тому для повної оцінки необхідні знання енергетичних еквівалентів одиниці маси с. - г. машин, добрив та ін.

Енергетичний аналіз дозволяє оцінити існуючі і майбутні технології, їх перспективність з точки зору енергетичної ефективності в порівнянні з тим, що застосовуються зараз. В той же час цей показник не заміняє, а доповнює оцінку технології по других показниках, наприклад затратах праці, економічної ефективності.

1. Основні теоретичні положення

За основний критерій енергетичної оцінки технологій виробництва с.-г. культур приймають показник енергетичної ефективності. Він враховує затрати енергії як прямої, так і опосередкованої (уречевленої), необхідної для виробництва продукції, а також енергію, яка міститься в кінцевому продукті.

Затрати енергії і її вихід повинні бути виражені в порівняльних одиницях. При цьому приймають до уваги використання нафтопродуктів, енергозатрати на їх виробництво, енергоємність машин, добрив і енерговміст с.- г. продукції в МДж/кг.

1.1. Показник енергетичної ефективності k_е:

, (1)

де Е_КП - кількість енергії в кінцевому продукті, МДж (МДж/кг, МДж/га);

Е_З - повні енергетичні затрати (кількість енергії, затраченої на

виробництво кінцевої продукції), МДж (МДж/кг, МДж/га).

, (2)

де α_КП - енергетичний еквівалент кінцевої продукції, МДж/кг (Додаток А);

У - урожайність продукції ц/га. (Варіанти вихідних даних).

, (3)

де Е_П - прямі затрати енергії, МДж/га;

Е_Р - затрати енергії на виробництво допоміжних (уречевлених) матеріалів

(добрив, засобів захисту, насіння), МДж/га;

Е_Ж - енергетичні затрати живої праці, МДж/га;

Е_МЕХ - енергетичні затрати засобів механізації, МДж/га.

1.2. Прямі затрати енергії, Е_П:

- для польових машин, МДж/га:

, (4)

де G_га - погектарна витрата палива, кг/га (технологічна карта) ;

α_n - енергетичний еквівалент палива, МДж/га (Додаток А).

- для стаціонарних машин з електроприводом, Е_е:

, (5)

де G_e - затрати електроенергії на одиницю продукції, кВт·год/т;

α_е - коефіцієнт переводу електричної енергії в механічну, МДж/кВт·год (Додаток А);

ω - продуктивність обладнання, т/год (технологічна карта) ;

N₀ - потужність електродвигуна обладнання, кВт (технологічна карта) ;

У - урожайність продукції, ц/га.

- для сушильних машин, Е_m :

, (6)

де G_m - затрати теплової енергії на одиницю продукції, ккал/т (МДж/т).

Для зменшення вологості зерна на 1% потрібно затратити на 1 кг 52 кДж (0,052 МДж).

W_Ф - фактична вологість зерна, % (варіанти вихідних даних);

W_к - кондиційна вологість зерна, %. W_к=14%.

1.3. Енергетичні затрати живої праці, Е_ж (МДж/га):

- для польових агрегатів :

, (7)

де n_о, n_д - відповідно кількість основних (трактористи, комбайнери тощо) та

допоміжних (сівальники, вантажники, підбирачі тощо) робітників, люд.;

α_ж, α^’_ж - відповідно енергетичні еквіваленти живої праці основних і

допоміжних працівників , МДж/люд·год (Додаток А);

ω_зм - продуктивність агрегату за 1 год змінного часу, га/год (технологічна карта).

- для стаціонарних машин:

, (8)

1.4. Енергетичні затрати засобів механізації:

- енергетичні засоби (трактори, самохідні машини), Е_т:

, (9)

де α_Т - енергетичний еквівалент трактора, МДж/кг; (Додаток А)

М_Т - маса енергетичного засобу, кг; (Додаток Б)

α_Р, α_ТО - норма відрахувань відповідно на реновацію машини та ремонти і ТО, % ; (Додаток Б)

F - площа поля, га.

- робочі польові машини, Е_м:

, (10)

де α_м - енергетичний еквівалент робочої машини, МДж/кг; (Додаток А)

М_м - маса машини, кг; (Додаток Б)

α_Р, α_ТО - норма відрахувань відповідно на реновацію машини та ремонти і ТО, %; (Додаток Б)

- зчіпки, Е_зч:

, (11)

де α_зч - енергетичний еквівалент зчіпки, МДж/кг. Приймається таким, як і в

робочої машини, МДж/кг; (Додаток А)

М_зч - маса зчіпки, кг; (Додаток Б)

α_Р, α_ТО - норма відрахувань відповідно на реновацію машини та ремонти і ТО зчіпки, % ; (Додаток Б)

- стаціонарних машин, Е_ст:

, (12)

де α_ст - енергетичний еквівалент стаціонарної машини, МДж/кг; (Додаток А)

М_ст - маса стаціонарної машини, кг; (Додаток Б)

α_Р, α_ТО - норма відрахувань відповідно на реновацію машини та ремонти і ТО, %. (Додаток Б)

- транспортні засоби, Е_тз:

(13)

де α_тз - енергетичний еквівалент транспортного засобу, МДж/кг.

Його можна прирівняти до трактора.

М_тз - маса транспортного засобу, кг; (Додаток Г)

L - плече перевезень, км.

При перевезенні буряків L=10 км, пшениці L=3 км, соняшника - L=5 км.

α_Р, α_ТО - норма відрахувань відповідно на реновацію машини та ремонти і

технічне обслуговування, %; (Додаток Г)

Q - маса вантажу в кузові, т. (Додаток Г)

Аналогічно підраховується енергетичні затрати при використанні трактора з причепом.

1.5. Уречевлені затрати енергії, Е_у (МДж/га)

До уречевлених затрат енергії відносяться затрати на виробництво допоміжних матеріалів: мінеральних добрив, отрутохімікатів (пестицидів), насіння тощо, які використовуються в технологіях вирощування та збирання с.- г. культур. Затрати енергії на виробництво хімічних препаратів, повністю переносять на отриманий продукт. Її величину визначають з урахуванням як прямих, так і непрямих (посередніх) затрат.

Перенесення уречевленої енергії на кінцевий продукт визначають, виходячи із норми (дози) внесення і терміну дії речовини:

, (14)

де а_р - енергетичний еквівалент (затрати енергії на виробництво одиниці даного

виду речовини: добрива, насіння, пестицидів тощо); (Додаток А)

Н_р - норма внесення речовини на одиницю площі, кг/га; (вихідні дані)

Т_р - термін дії речовини, років.

Мінеральні добрива, пестициди - 1 рік, органічні добрива - 3 роки, насіння - 1 рік.