Екологічна ефективність процесу післязбиральної обробки зерна під час застосування комбінованих фотовітроенергетичних систем

Abstract

В умовах збільшення виробництва зернових і зернобобових культур зростає й кількість енергії, використаної під час їхньої післязбиральної обробки, а, отже, збільшуються викиди парникових газів за споживання та виробництва такої енергії. Оскільки процес післязбиральної обробки зерна є одним з енергоємних процесів у виробництві сільськогосподарської продукції, а найбільше використання енергії в цьому процесі припадає на сушіння зерна, то метою даної роботи є зменшення викидів парникових газів при споживанні електроенергії в процесі післязбиральної обробки зерна шляхом застосування комбінованих фотовітроенергетичних систем для забезпечення потреб процесу низькотемпературного сушіння зерна. Установками, які використовують такий процес, є бункери активного вентилювання. Живлення таких систем від електромережі супроводжує непрямі викиди вуглекислого газу від споживання електричної енергії. Встановлено, що одним із шляхів зниження викиду таких газів, а також забезпечення надійності та енергоефективності на низькотемпературну сушку зерна в установках активного вентилювання є використання енергії вітру та сонячного випромінювання. Для порівняння екологічної ефективності було визначено, що критерієм ефективності застосування комбінованих фотовітроенергетичних систем для підвищення процесу низькотемпературного сушіння зерна є прямий екологічний критерій зниження рівня викидів парникових газів при споживанні електроенергії. Встановлено, що екологічний ефект від зменшення викидів вуглекислого газу залежить від рівнів автономності застосування комбінованих фотовітроенергетичних систем і кількості спожитої електроенергії в процесі низькотемпературного сушіння зерна. Теоретично розраховано, що для живлення бункерів активного вентилювання застосування таких систем може зменшити викиди парникових газів від 122,7 до 16564,5 кг·СО2 за низькотемпературного сушіння зерна від 25 до 225 т зерна в рік. Практична цінність даної роботи полягає у зменшені викидів парникових газів під час низькотемпературного сушіння зерна шляхом застосування комбінованих фотовітроенергетичних систем.

With increasing production of cereals and legumes, the amount of energy used during their post-harvest processing increases, and, consequently, greenhouse gas emissions from the consumption and production of such energy increase. Since post-harvest processing of grain is one of the energy-intensive processes in agricultural production, and the greatest use of energy in this process is grain drying, the purpose of this study is to reduce greenhouse gas emissions from electricity consumption in post-harvest processing of grain by using combined solar and wind energy systems meeting the needs of low-temperature drying of grain. Installations that use this process are active ventilation hoppers. Power supply of such systems is accompanied by indirect emissions of carbon dioxide from electricity consumption. It is established that one of the ways to reduce the emission of such gases, as well as to ensure the reliability and energy efficiency of low-temperature grain drying in active ventilation systems is the use of wind energy and solar radiation. To compare environmental efficiency, it was determined that the criterion for the effectiveness of combined solar and wind energy systems to improve the process of low-temperature drying of grain is a direct environmental criterion for reducing greenhouse gas emissions from electricity consumption. It is established that the ecological effect of reducing carbon dioxide emissions depends on the levels of autonomy of the use of combined solar and wind energy systems and the amount of electricity consumed in the process of low-temperature drying of grain. Theoretically, it is calculated that the use of such systems for the supply of active ventilation bunkers can reduce greenhouse gas emissions from 122.7 to 16,564.5 kg·CO2 with low-temperature drying of grain from 25 to 225 tonnes of grain per year. The practical value of this study is to reduce greenhouse gas emissions during low-temperature drying of grain through the use of combined solar and wind energy systems.

В условиях увеличения производства зерновых и зернобобовых культур растет и количество энергии, использованной при их послеуборочной обработке, следовательно, увеличиваются выбросы парниковых газов потребления и производства такой энергии. Поскольку процесс послеуборочной обработки зерна является одним из энергоемких процессов в производстве сельскохозяйственной продукции, а наибольшее применение энергии в этом процессе приходится на сушку зерна, то целью данной работы является уменьшение выбросов парниковых газов при потреблении электроэнергии в процессе послеуборочной обработки зерна путем применения комбинированных фотоветроэнергетических систем для обеспечения потребностей процесса низкотемпературной сушки зерна. Установками, которые используют такой процесс, являются бункеры активного вентилирования. Питание таких систем от электросети сопровождают косвенные выбросы углекислого газа от потребления электрической энергии. Установлено, что одним из путей снижения выброса таких газов, а также обеспечение надежности и энергоэффективности на низкотемпературную сушку зерна в установках активного вентилирования является использование энергии ветра и солнечного излучения. Для сравнения экологической эффективности было определено, что критерием эффективности применения комбинированных фотоветроэнергетических систем для повышения процесса низкотемпературной сушки зерна является прямой экологический критерий снижения уровня выбросов парниковых газов при потреблении электроэнергии. Установлено, что экологический эффект от сокращения выбросов углекислого газа зависит от уровней автономности применения комбинированных фотоветроэнергетических систем и количества потребленной электроэнергии в процессе низкотемпературной сушки зерна. Теоретически рассчитано, что для питания бункеров активного вентилирования применение таких систем может уменьшить выбросы парниковых газов от 122,7 до 16564,5 кг · СО2 при низкотемпературной сушке зерна от 25 до 225 т зерна в год. Практическая ценность данной работы заключается в уменьшении выбросов парниковых газов при низкотемпературной сушке зерна путем применения комбинированных фотоветроэнергетических систем.