Таблица 1 – Характеристики ветроустановок отечественного производства

• 
  по каналу электроснабжения – для питания ответственных потребителей через ИБП;
  
• 
  по каналу теплоснабжения – для питания ТЭНов электробойлера и соответственно подачи теплоносителя с необходимыми параметрами к отопительным приборам.
  

Анализ ВЭУ для системы автономного энергоснабжения показывает, что при принятии решения о создании САЭ с использованием ВЭУ необходимо проработать следующие вопросы:

1. Выяснить состояние ветроресурсов (ветровой режим) в районе размещения САЭ;

2. Определить графики электрических и тепловых нагрузок потребителей;

3. Определить состав САЭ и характеристики ее элементов;

4. Выполнить технико-экономическое обоснование проекта САЭ.

.

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

директор НИИ «Агроресурсы» (Украина)

При этом полное обеспечение страны природным газом собственного производства в принципе не возможно. Добыча газа в Украине удалось поднять до уровня 20 млрд. м³, что из объема потребления 70-75 млрд. м³ составляет только 24-27 % от потребности.

Что касается нефти и газового конденсата, то собственное добыча около 4 млн. т при годовой потребности не менее как 24 млн. т не покрывает и 20 % от минимальной потребности.

Необходимо подчеркнуть, что в ближайшие 20 лет в топливном балансе развитых стран мира произойдут решающие изменения.

Они связаны с тем, что нефть, дефицит которой постепенно увеличивается и приводит к росту цен, должна уступить свое место природному газу.

В таких условиях следует ожидать возрастание конкуренции, касающееся закупки газа и соответственно возрастание цен на него.

Поэтому энергетический дефицит в Украине, если не применить решительных мер, останется долгосрочной проблемой, которая в дальнейшем обострится.

Данное положение обусловливает необходимость оценки роли аграрной сферы Украины и Республики Казахстан в укреплении энергетической независимости и повышения конкурентоспособности на мировых рынках в условиях обеспечения его продовольственной безопасности. Существует ряд вопросов, решение которых невозможно без комплексного и системного подходов:

• 
  переход к устойчивому развитию агроэкосистем
  
• 
  объективная оценка агроресурсного потенциала агросферы
  
• 
  анализ современной практики производства энергетического сырья
  
• 
  оптимальная отраслевая структура агроэкосистем, что обеспечивает сбалансированное взаимоотношение производства биоэнергии и полноценных продуктов питания
  
• 
  разработка направлений повышения эффективности агросферы Украины и Республики Казахстан, как производителя энергии и продовольствия.
  

Также понятно, что время ограничено и по аграрным производственным системам необходимо ускоренно повышать конкурентоспособность на внутренних и внешних рынках, усиливать стойкость к негативным факторам и укреплять свою энергетическую независимость.

Эффективное решение этой задачи необходимо в направлении динамичного перехода к устойчивому развитию, что базируется на рациональном использовании биологических и химико-техногенных ресурсов в их оптимальном объединении.

Суть данной стратегии, заключается в многовариантном опыте, близком к идеальному, в конкретным условиях структуры (модель) сельскохозяйственного производства приемами современных информационных технологий, ее реализации на практике для максимального использования неявного агроресурсного потенциала, перехода на высшие энергетические уровни и широкого распространения имеющегося опыта для обеспечения продовольственной безопасности и энергетической независимости страны.

С другой стороны, сам процесс моделирования, особенно с участием специалистов, управленческого персонала и руководства сельскохозяйственного предприятия, дает шанс выявить неиспользованные возможности, оптимизировать соотношение наиболее важных факторов, понимание внутренних закономерностей формирования устойчивого, конкурентоспососбного и энергетически независимого аграрного производства.

Такое понимание позволяет разглядеть производственную систему с позиции комплексности, системности, оценки взаимодействия и взаимовлияния ресурсов и потоков энергии.

При этом достигается близкое к оптимальному соотношение составляющих агроэкосистемы, уменьшаются риски или включаются новые с мечтою обеспечения ее максимального коэффициента полезного действия (КПД).

Кроме этого, ожидаемые перспективы требуют перехода от традиционного стиля управления предприятием, основанного на производственном опыте и интуиции руководителя и персонала, к современым методам принятия решений на основе точной количественной оценки и сбалансирования неявных энергетических ресурсов, что дает возможность действовать оперативно и долгосрочное планирование с высокой прогнозируемостью.

Отсюда, в связи с будущими изменениями практика ведения производственной деятельности, основанная на достижении сиюминутных интересов, в большинстве случаев приводит к негативным последствиям в будущем и становится неактуальным.

Однако, сегодня на всех уровнях управления АПК понимание важности данной проблемы недостаточно, не действует стратегия адаптации к глобальным мировым процессам и тенденциям, что приводит к ухудшению энергетического кризиса.

Безусловно, использование данного подхода является актуальным не только для непосредственно сельскохозяйственных предприятий, но и для АПК в целом, кроме производителей и поставщиков, различных химико-техногенных ресурсов.

Вопрос в том, что объективная оценка агроресурсного потенциала регионов, понимание приемов формирования оптимальной структуры производства от погодно-климатических условий и энергетического потенциала, анализ факторов, которые влияют на объемы использования тех или иных методов производства, позволяет им принимать близкие к оптимальным текущие и стратегические решения.

Для этого все промышленные ресурсы необходимо рассматривать не отдельно, а в комплексе сложной структуры аграрной производственной системы с целью обеспечения наибольшего рационального их использования в оптимальных объемах и взаимодействии.

Таким образом, во всех случаях не рассматривается тот факт, для укрепления продовольственной безопасности и энергетической независимости государства необходимо сформировать сильную и конкурентоспособную агросферу Казахстана. Это достигается путем рационального использования агроресурсного потенциала территории.

Как известно, кроме энергии солнечного излучения, а также через связывания практически не ограниченных ресурсов азота, углерода, кислорода и водорода атмосферы Земли в жиры, белки и углеводы, в условиях обязательного обеспечения максимальной рециркуляции или многоразового использования минеральной части сырья, сбалансированного объединения биологических, промышленных ресурсов и систематического повышения плодородия почвы. Обоснование и формализация результатов опыта дает возможность разработать специальные программно-информационные продукты с целью моделирования устойчивых агроэкосистем на уровне типовых сельскохозяйственных производственных комплексов в различных регионах.

В свою очередь, результаты модельных опытов в ряду элементарных агроэкосистем также были обобщены и представлены в виде абстрактных моделей, построенных на основе реальных хозяйственных формирований.

Здесь разрабатываются и анализируются возможности наиболее контрастных сценариев развития агроэкосистем на региональном уровне в контексте современных тенденций к возрастанию дефицита продовольствия, сырья и энергетических ресурсов.

Другими словами, фундаментальная ценность стационарных полевых опытов заключается в возможности раскрытия закономерностей развития агроэкосистем с разной их отраслевой структурой, уровнем биопродуктивности, ресурсного и энергетического обеспечения с последующим использованием достигнутых результатов в реальных агроэкосистемах с целью формирования их сильного энергогенерирующего потенциала на практике.

На следующем этапе формализация полученных знаний и опыта позволяет методами современных информационных технологий провести энергетическую оптимизацию агроэкосистем на региональном уровне.

Поскольку сегодня, в условиях мирового энергетического и продовольственного кризиса, особую актуальность приобретает проблема достижение энергетической и продовольственной безопасности страны, важно установить оптимальные параметры и соотношения производства растительного масла, особенно из рапса, биогаза и продуктов питания в различных отраслевых структурах производства.

Также понять риски и преимущества альтернативных направлений развития агросферы Казахстана и Украины с помощью моделирования на конкретной аграрной производственной системе площадью 20 тыс. га в Северо-Западной степи Украины на темно-каштановых почвах.

В дальнейшем полученные результаты опытов условно распределяются на региональном уровне: площади земель наиболее пригодных для выращивания рапса – 3 млн. га.

С целью достижения поставленной цели предлагается рассмотреть 5 моделей развития со следующими параметрами:

Модель №1 – энергетически затратная (- 25 ГДж/га) для решения текущих коммерческих заданий. Максимальное насыщение структуры посевных площадей рапсом с урожайностью 2 тонны/га, отчуждение основной и побочной продукции за границы системы. Это гипотетическая модель, поскольку на практике в связи с высокими рисками (экстремальные погодные условия, вредные организмы и др.) перехода на монокультуру преимущество отдается расширенной структуре растениеводства.

Однако, этот сценарий раскрывает особенности формирования кругооборота веществ и потоков энергии в процессе сельскохозяйственного производства с приоритетом выращивание рапса (масличных культур) без переработки его семян. С современным уровнем коммерческой привлекательности это может быть наиболее расширенным вариантом ведения аграрного производства в ближайшей перспективе.

Возможен также сценарий, когда за границы системы отчуждаются только семена рапса, а солома остается на удобрение поля или перерабатывается на биогаз и биогумус. Последний вариант является более энергетически привлекательным, хотя и связанный с большими затратами на компенсируемые дозы минеральных удобрений, а также проблематичный с точки зрения технологичности переработки соломы на биогаз.

Модель №2 – энергетически автономная (затраты энергии компенсируются ее генерацией – 0 ГДж/га) модель с производством 0,8 тонн/га растительного масла без производства продуктов питания

Максимальное насыщение структуры посевных площадей рапсом с урожайностью 2 тонны/га, переработка биопродукции на масло и шрот, из которого в свою очередь производится биогаз и биогумус.

Аналогично предыдущему варианту развития аграрного производства, но с более сложной структурой, энергетически автономный, и направленный на повышение прибыли и уменьшение затрат на минеральные удобрения.

Модель №3 – энергетически генерирующая (+ 70 ГДж/га), которая направляется на производство 0,20 тонн/га растительного масла и небольших объемов производства продуктов питания (0,5 тонн/га муки) для ограниченного белком и жирами рациона питания человека

Предусматривает научно-обоснованную структуру посевных площадей, с удельным весом рапса – 25 %.

Формирование 4-хпольного севооборота с оптимальным чередованием культур и низким уровнем урожайности, что во многом относится современной практике сельскохозяйственного производства: рапс – 2 т/га, зерновые – 3 т/га, кормовые – 30 т/га зеленой массы.

Рапс перерабатывается на масло, зерно – на муку, а шрот, остатки и зеленая масса кукурузы и трав – на биогаз и биогумус.

Данный сценарий рассматривается для сравнения со следующей моделью.

Модель №4 – энергетически генерирующая (+25 ГДж/га), которая имитирует производство 0,20 тонн/га растительного масла и 0,40 тонн/га продуктов животного происхождения для обеспечения полноценного рациона питания человека белком и жирами.

Вариант аналогичный предыдущему, однако, после получения масла из рапса вся растительная биомасса используется для производства продуктов питания животного происхождения и биоэнергии.

Параметры отрасли животноводства отвечают нагрузки 100 условных голов (у.г.) на 100 га пашни (20 тыс. у.г.) с продуктивностью по молоку – 4 тыс. л на дойную корову, а по мясу – 1 кг на каждые 8 к.е. растительной биомассы с близкой к оптимальной рациону кормления крупного рогатого скота.

Модель №5 – энергетически генерирующая (+ 60 ГДж/га) с повышенным уровнем продуктивности, которая имитирует производство 0,35 тонн/га растительного масла и 0,66 тонн/га продуктов животного происхождения для обеспечения полноценного рациона питания человека

Эта модель аналогична модели №4, однако допускаются, что в условиях систематического использования органической системы питания с внесением в соответствии с моделью 43,2 тонны/га органических удобрений (биогумуса) со временем будет достигнуто повышение продуктивности севооборота на уровне аналогичного варианта в стационарном опыте (45-50 ц д.в /га), что соответствует урожайности рапса – 3,5 т/га, зерновых – 4,5 т/га зерна, кормовых – 45 т/га зеленой массы.

Очевидно, увеличение количества растительной биомассы насыщения КРС возрастает до 150 условных голов на 100 га пашни (30 тыс. у.г.)

Обработка расчетных сценариев проводилась на специальном компьютерном комплексе в автоматическом режиме: выявил выходную информацию по модели – получил результат. Однако есть ряд нюансов. Учитывая то, что жирность шрота в среднем 2 %, по расчетам выход сырого жира с семян рапса можно принять за 45, однако этот показатель с запасом сориентирован на 40 %.

Стоимость масла принята по 192 тыс. тенге или 8 тыс. гривен за тонну, шрота – 36 тыс. тенге или 1,5 тыс. гривен за тонну.

При проведении балансовых опытов исходили из того, что соотношение семян рапса к соломе принято как 1:2,5, выход побочной продукции зерновых определен по озимой пшенице в соответствии с уравнением регрессии:
Х = 0,8 У + 25,9
где: Х – выход соломы, ц/га

У – урожайность зерна, ц/га

На основании полученных результатов опытов в стационарных полевых исследованиях установлено, что у моделей №3 и №4 в 4-х польном севообороте с полем многолетних бобовых трав и внесением на гектар севооборотной площади 3 и 5 тонн биогумуса, обеспечивается расширение и обновление гумусового состояния почвы с систематическим накоплением азота с расчетом активации симбиотической азотфиксации.

У моделей № 2 и № 5 достигается полная рециркуляция минеральных макро- и микроэлементов.

В таких условиях применение минеральных удобрений не предполагается, что является предпосылкой перехода на органическое земледелие с устойчивым повышением продуктивности севооборота и относительными преимуществами на рынках продуктов питания.

Выход свежего навоза рассчитывается по методу Вольфа, который основан на том, что приблизительно половина сухих веществ кормов перерабатывается и усваивается животными, а другая половина переходит в навоз. В навоз переходит также сухие вещества подстилки.

А поскольку в свежем навозе размещены только ¼ сухих веществ и ¾ воды, то общее количество навоза (Н) в 4 раза больше половины сухих веществ кормов (К), сложенного с подстилкой (П):
Н = (К/2 + П) х 4
Установленные объемы производства продуктов животноводства, выходили из того, что для получения 1 л молока необходимо затрать 1 кормовую единицу кормов в соответствии с относительным рационом кормления, а на 1 кг мяса необходимо 8 к.е.

Обратите особое внимание на то, что одной из важнейших предпосылок устойчивости агроэкосистемы, ее независимости от внешних неблагоприятных факторов является обеспечение полной рециркуляции минеральных макро- и микроэлементов питания растений и животных, в моделях № 3 и № 4 предусмотрена переработка молока и мяса до сливок и мясопродуктов без костей.

Выход мяса без костей устанавливают в соотношении 4:1, а коэффициент выхода сливок из цельного молока принимали за 0,1. Костная мука и обрат включали в рацион кормления животных, что увеличивало их продуктивность на 10 %.

Для упрощения расчетов цены на мясопродукты и сливки принимаем как одного уровня – 720 тыс. тенге или 30 тыс. гривен/тонн.

При расчете объемов производства метана мы исходили из того, что влажность шрота и половы составляет - 15 %, зеленой биомассы кукурузы и многолетних трав и навоза – 75%.

Выход биогаза с 1 тонны шрота и половы составляет – 553 м³, зеленой биомассы – 158 м³, навоза – 100 м³, а количество СО½ в нем технологически постепенно уменьшается с 40 до 10 %.

Рыночная стоимость газа-метана – 24 тенге или 1 гривня/ м³.

Рассчитано также, что количество органических остатков (биогумуса) от выходной биомассы определяется из расчета, что вес 1 м³ биогаза составляет 1,2 кг.