РЕФЕРАТ на тему:
Енергетична оцінка технологій у сільськогосподарському виробництві
ЗМІСТ
1. Загальні положення методики визначення енергомісткості при виробництві сільськогосподарської продукції
2. Визначення повної енергомісткості виробництва продукції рослинництва
3. Визначення повної енергомісткості виробництва продукції тваринництва
4. Енергетична ефективність та екологічна небезпечність технологій виробництва продукції рослинництва
Використана література
1. Загальні положення методики визначення енергомісткості при виробництві сільськогосподарської продукції
При аналізі економічної ефективності технологій сільськогосподарського виробництва, використання комплексів машин і окремих агрегатів поза увагою залишається енергоємність і екологічність сільгоспвиробництва. Поза увагою залишаються витрати непоновлюваної енергії і рівень негативного впливу механізованого сільгоспвиробництва, перш за все, на ґрунт. Крім того, при формуванні технологій необхідно мати можливість визначення енергоємності їх складових: окремих машин, технологічних матеріалів, тощо. Для оцінки агротехнологій необхідно визначити структуру витрат антропогенної енергії на вирощування та збирання продукції.
Енергоспоживання в процесі виробництва сільськогосподарської продукції є трансформацією виробничих (енергетичних) факторів у продукцію. Трудові, матеріальні й фінансові ресурси, які використовуються при виробництві аграрної продукції, мають єдину енергетичну основу, що дозволяє користуватись енергетичним аналізом технологій, які застосовуються.
В сільськогосподарському виробництві на вирощування та збирання урожаю витрачаються два види енергії:
непоновлювана тобто викопна (нафта, природний газ, вугілля, ядерне паливо);
поновлювана або природна (енергія сонця, вітру, річок, біомаса).
Вони фактично доповнюють одна одну при виконанні технологічних процесів у землеробстві.
За даними О.К. Медведовського та П.І. Іваненка, М.М. Сєвєрнєва, В.А. Токарєва та інших суть енергетичної оцінки полягає в тому, що ефективність технології визначається відношенням кількості енергії, що отримана з врожаєм, до кількості витраченої непоновлюваної енергії.
При виборі агрегатів порівнюють кількість витраченої кожним з них непоновлювальної енергії на виконання одиниці роботи в однакових умовах.
Крім того, енергетичний аналіз дозволяє встановити екологічно допустимі межі енергонасичення на одиницю площі.
Так, А.А. Жученко вважає, що «затрати непоновлювальної енергії, що досягають 20…30 ГДж/га за рік, є межею, за якою подальше збільшення антропогенних навантажень в агроекосистемах стає реально небезпечним для екологічної рівноваги природного середовища, оскільки перевищує її компенсаторний потенціал».
За А.В. Каверіним, ця межа повинна дорівнювати не більш 15 ГДж/га за рік. А.А. Созінов та Ю.Ф. Новіков, узагальнивши дані К. Боргетрема і М. Адамовича по агросистемах США та деяких європейських країн, пояснюють обмеження в насиченості агросистем енергію біоенергетичним коефіцієнтом корисної дії, який рахується за відношенням енергії продукції до витраченої. Названі автори вважають, що за сумарного енерго-навантаження 13,6 ГДж/га досягається максимальний коефіцієнт корисної дії. Але ці межі в сучасних умовах вже перевищені, хоч і знижується ККД агросистем. При цьому відмічається, що енергооцінка враховує тільки непоновлювану, викопну енергію, що пов’язана з діяльністю людини, і зовсім не враховує додаткову енергію сонячного випромінювання і ґрунту, зокрема гумусу.
На основі вищезазначених даних встановлено такі межі сумарного енергонавантаження за рік на 1 га:
відносно оптимальна — до 15 ГДж;
допустима 15…30 ГДж/га;
екологічно недопустима — більше 30 ГДж/га.
Враховуючи те, що при розробці ресурсозберігаючих технологій необхідно дбати і про здешевлення сільгосппродукції, актуальним є питання аналізу складових енерговитрат, як по видах, так і по операціях.
У зв’язку з цим виникає необхідність енергетичного аналізу та оцінки технологічних процесів виробництва, в першу чергу, провідних сільськогосподарських культур та машинно-тракторних агрегатів (МТА), що виконують механізовані операції. Подібний аналіз вже широко застосовують в сільському господарстві США, ряду європейських країн, зокрема в Україні, Росії, в Молдові та інших. Для цього розроблено відповідні методичні рекомендації, а також державний і міжнародний стандарти.
Отже аналіз витрат енергії, що не поновлюється, на отримання певного врожаю, дозволяє визначити економічну доцільність і екологічну безпечність при виробництві сільгоспкультур, що дає можливість дотримання Закону України про енергозбереження (1994 р.) та виконання відповідної держпрограми з економії енергоресурсів.
Всі види трудових і виробничих затрат у сільському господарстві можуть бути досить точно визначені в енергетичних одиницях (еквівалентах).
Енергетичний еквівалент – це кількість непоновлюваної енергії, яка витрачається на одержання 1 кг (1 л) маси і визначається в мегаджоулях.
При визначенні цього еквівалента, наприклад, в 1 кг маси трактора ураховується енергія, яка витрачається на добування залізної руди, вугілля, їх перевезення, виплавляння металу, виготовлення самої машини. Це так звана матеріалізована енергія. Енергетичні еквіваленти визначені на техніку, електроенергію, паливо, добрива, пестициди, транспортування, переробку і зберігання продукції, на затрати робочої сили (Додаток 2).
Протягом експлуатації враховується також затрати на амортизацію, ремонт, технічне обслуговування машин та обладнання.
Повна енергоємність виробництва продукції, роботи та послуг у сільському господарстві має таки складові:
затрати енергії трудових ресурсів;
прямі затрати енергії палива і електроенергії;
енергоємність використання сільськогосподарської техніки;
затрати енергії на вихідні технологічні матеріали (насіння, добрива, пестициди, корми, підстилка та інше);
енергоємність основних засобів виробництва;
затрати енергії на зрошення;
затрати енергії на відновлення родючості ґрунту.
Методикою визначення енергомісткості виробництва сільськогосподарської продукції передбачено облік непоновлювальної енергії на основі типових або фактичних виробничих технологій, що використовуються в господарствах.
По кожній технологічній операції ураховують склад машинно-тракторного агрегату або технічні засоби виконання операції, норму виробітку за годину змінного часу, норму витрати палива на одиницю роботи, обсяг роботи, норми витрати насіння, добрив, пестицидів, води та інших матеріалів. Для здійснення енергооцінки введено додаткові дані: енергетичні еквіваленти одиниці маси витратних матеріалів, години роботи одиниці маси технічних засобів та механізаторів і маси технічних засобів.
Енергооцінка складових технологічних процесів обчислюється за певною методикою на основі довідкових даних з енергетичних еквівалентів засобів механізації та інших компонентів технології, виходячи з їх маси та з врахуванням енергії сільськогосподарської продукції.
Застосування єдиного методу енергетичної оцінки машин і технології виробництва сільськогосподарської продукції дозволяє об’єктивно оцінити енергоємність технологічних процесів і операцій, що виконуються різними засобами механізації і обґрунтувати шляхи її зниження.
Енергетичний показник характеризує загалом прямі і непрямі витрати енергії на виробництво одиниці продукції. При цьому витрати трудових ресурсів, палива, металу, добрив та інших необхідних ресурсів оцінюються в єдиних порівняльних одиницях (МДж/т, МДж/кг, МДж/га).
В методиці прийнято такі скорочення:
ПР
—
продукція рослинництва;
ПТ
—
продукція тваринництва;
ПРТ
—
продукція рослинництва та тваринництва;
ВТМ
—
вихідні технологічні матеріали: насіння, добрива, пестициди та інші;
ВПСМ--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
—
річні амортизаційні відрахування, %;
ЕКЦ
—
енергоємність кормоцехів, складів, сховищ і траншей:
/>МДж/кг,
де
qкц
—
енергетичний еквівалент будівель, виробничих приміщень, МДж/м2;
Sкц
—
площа виробничого приміщення, м2;
αкц
—
амортизаційні відрахування за рік, %;
mпр
—
кількість переробленого продукту за рік, т;
Tкц
—
період використання приміщень при працюючому обладнанні протягом року, год;
Qзм
—
продуктивність обладнання з переробки продукту за годину часу зміни, т/год;
qсх
—
енергетичний еквівалент складу, траншеї, МДж/м2;
Sсх
—
площа складу, траншеї, м2;
αсх
—
річні амортизаційні відрахування, %;
Qсх
—
місткість складу, траншеї, т;
mзб.м
—
кількість матеріалу, що зберігається, т.
Енергетична ефективність технології виробництва ПТ оцінюється коефіцієнтом енергетичної ефективності:
/>
де
ЕВПТ
—
повна енергоємність 1 кг основної виробленої товарної продукції, МДж.
Вигідна така технологія, яка на одиницю затраченої сукупної енергії забезпечує найбільший вихід енергії у продукції.
Приклад визначення енергоємності виробництва молока. Відповідно до викладеної вище методики проведено енергетичний аналіз ферми на 400 голів безприв’язного боксового утримання (ТП 801-01-80.32.87).
Визначені показники енергоємності і енергомісткості основних складових з виробництва молока.
Розрахунок енергоємності і енергомісткості проводиться згідно технологічних операцій та енергетичних еквівалентів (Додаток 2). Для розрахунку повних енерговитрат виробництва молока прийняли наступні вихідні дані:
середньорічне поголів’я тварин (гол.):
корови – 408;
нетелі – 15;
телята до 3-х місячного віку – 132;
телята від 3 до 6 місяців – 95;
тривалість зимового періоду – 230 днів, літнього — 135;
річний надій на одну корову – 3500 кг молока;
щорічне вибракування – 22%;
60% отелів в першому півріччі і 40% у другому;
діловий вихід телят на 100 корів – 93; на 100 нетелів – 100 голів;
середня жива вага корови – 550 кг;
середня жива вага теляти при народженні – 30 кг, при реалізації у 6-місячному віці – 147 кг;
робота обслуговуючого персоналу передбачена в одну зміну, крім операторів по догляду за тваринами, які працюють в дві зміни;
тривалість робочого тижня – 41 год., при 5-денному тижні;
кількість обслуговуючого персоналу – 34 чол.
Затрати сукупної енергії на споживану електроенергію:
/>= 4,21 МДж/кг
Затрати сукупної енергії на споживання рідкого палива та мастильних матеріалів:
/>= 1,46 МДж/кг.
Затрати сукупної енергії на споживання теплової енергії:
/>= 3,75 МДж/кг.
Повна енергоємність відновлення поголів’я протягом року склала 18219,08 ГДж з врахуванням того, що поголів’я ремонтних телиць дорівнює 98 гол., тоді питомі затрати енергії на відновлення поголів’я складають 12,7 МДж/кг.
Повна енергоємність виробництва кормів складає:
/>= 15,82 МДж/кг.
Повна енергоємність підготовки кормів:
/>= 18,5 МДж/кг.
З розрахунку внесення на голову за добу 0,6 кг підстилки, її річна потреба складає 117,5 т. Тоді повна енергоємність виробництва підстилки дорівнює:
/>= 1,2 МДж/кг.
Повна енергоємність споживаної тваринами протягом року води:
/>= 0,0146 МДж/кг.
Повна енергоємність ОВФ (машин та обладнання, будівель і споруд) ЕОВФ, амортизованих під час виробництва продукції тваринництва, дорівнює:
/>= 1,078 + 0,6 +0,12 = 1,898 МДж/кг.
Повна енергоємність (відтворення) робочої сили: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>= 2,34 МДж/кг.
В результаті виконаних розрахунків визначаємо повну енергоємність виробництва продукції тваринництва ЕПТ у мегаджоулях на одиницю продукції (1 кг):
/>= 61,86 МДж/кг.
Енергетичний еквівалент молока складає 3,07 МДж/кг.
Тоді коефіцієнт енергетичної ефективності складає:
/>= (3,07/61,86)·100% = 4,9%.
Біоенергетична оцінка показала, що коефіцієнт енергетичної ефективності виробництва молока складає близько 5 %, що є досить низьким.
При врахуванні супутньої (телята, вибракувані тварини, приріст телят) та побічної (екскременти) він може суттєво зрости (в три-чотири рази).
В структурі питомих затрат енергії на виробництво молока (таблиця 1) найбільшу питому вагу займають корми, ремонтне поголів’я та енергоносії. Питома вага підготовки води та використання ветеринарних препаратів настільки мала, що цими складовими можна знехтувати.
Таблиця 1.
Структура питомих затрат енергії за видами
Вид затрат
Питомі затрати енергії
МДж/кг
%
Електроенергія
4,21
6,8
Рідке паливо та мастильні матеріали
1,46
2,4
Теплова енергія
3,75
6,0
Ремонтне поголів’я
12,7
20,5
Корми
34,3
55,4
Підстилка
1,20
2,0
Основні виробничі фонди
1,90
3,1
Праця
2,34
3,8
Всього —
61,86
100
4. Енергетична ефективність та екологічна небезпечність технологій виробництва продукції рослинництва
Аналіз енерговитрат при механізованому виробництві таких провідних культур, як озима пшениця, кукурудза на зерно, соняшник, цукровий буряк був проведено В.І. Пастуховим. Причому проаналізовані як фактичні витрати ресурсів в енергетичному еквіваленті в господарствах в порівнянні з типовими технологіями так і було проведено аналіз за видами ресурсів та за функціональними групами технологічних операцій.
/>Встановлено, що за типовими технологіями передбачені енерговитрати в межах від 14,4…17,4 ГДж/га (соняшник і кукурудза на зерно) до 27,8…33,5 ГДж/га (озима пшениця і цукровий буряк).
Порівняльний аналіз за видами ресурсів показав перевагу основних технічних засобів на цукровому буряку (4,3 ГДж/га) та енергоносіїв на кукурудзі, соняшнику і особливо на цукрових буряках (відповідно 3,8; 2,9; 6,7 ГДж/га), а також живої праці на цукрових буряках, яка застосовується при формуванні густоти рослин.
При вирощуванні озимої пшениці особливо високі енерговитрати на добрива і насіння, що свідчить про необхідність звертати особливу увагу на визначення норми висіву насіння.
Аналіз функціональних груп операцій показав, що на основній підготовці ґрунту найвищі витрати енергії при виробництві цукрового буряку (3,5 ГДж/га), найменші — на кукурудзі (1,5 ГДж/га).
На догляді за рослинами високі витрати на озимій пшениці (2,3 ГДж/га), що є результатом внесення енергоємних міндобрив під час весняного підживлення, а також на цукровому буряку (1,9 ГДж/га) із-за ручної (живої) праці на формуванні густоти.
На збиранні врожаю найбільші затрати з енергоємності має цукровий буряк (7,5 ГДж/га), що пов’язано із трудомісткістю роботи на викопуванні коренеплодів.
Таким чином за співвідношенням видів ресурсів найбільшу частку складають енергоносії, особливо при виробництві просапних культур. А за співвідношенням функціональних груп операцій найвища частка витрат енергії — витрачається на збиранні врожаю, особливо цукрового буряку. Досить значна частка належить групі операцій по передпосівній підготовці ґрунту і сівбі озимої пшениці.
Проведений аналіз даних з енергоємності свідчить, що для ефективного провадження сільськогосподарського виробництва актуальними і необхідними є розробки високопродуктивних ресурсозберігаючих енергетичних засобів з низьким рівнем витрат палива та ресурсозберігаючих технологічних процесів вирощування пшениці і збирання врожаю цукрового буряку.
Для всебічного аналізу технологій виробництва продукції рослинництва необхідна комплексна оцінка технологічних процесів вирощування і збирання сільськогосподарських культур, яка поєднує енергетичну і грошову оцінки. Така оцінка повинна проводитися з врахуванням рівня ринкових цін, зокрема ціни на основне паливо, яке використовують в сільгоспвиробництві.
Один із можливих методів переходу від енергетичної до грошової оцінки, складений В.І. Пастуховим і уточнений авторами, містить наступний алгоритм.
Встановити ринкову ціну палива (прайс-лист товарних бірж) ЦП, грн/кг.
Знайти з табличних даних енергетичний еквівалент палива α, МДж/кг.
Визначити коефіцієнт переведення енергетичної оцінки в грошову
/>грн/МДж.
Визначити середню ціну виробництва провідних сільськогосподарських культур за типовими технологіями СГ, грн/га.
Визначити середню енергоємність даної сільськогосподарської культури за типовими технологіями Еm, МДж/га.
Визначити виправний коефіцієнт
/>.
Визначити фактичну енергоємність виробництва даної сільськогосподарської культури ЕФ, МДж/га.
Визначити вартість виробництва продукції певної сільськогосподарської культури з урожайністю (грошову оцінку)
/>грн/га.
Приклад можливості реалізації приведеного алгоритму для озимої пшениці за такими вихідними даними: ціна дизельного палива прийнята Цг = 1,40 грн/л, енергетичний еквівалент дизпалива α = 47,7 МДж/л.
Визначимо коефіцієнт переведення енергетичної оцінки до грошової: продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
Виправний коефіцієнт за розрахунками КВ = 2,28.
Енерговитрати, наприклад, для типової технології виробництва озимої пшениці за підрахунками Еф = 27752 МДж/га.
Грошова вартість даної технології:
/>
/>=1860 грн/га
За підрахунками типової технології ціна виробництва озимої пшениці становить 1712 грн/га. Отже різниця 148 грн/га, тобто 8%.
Таким чином, за даними енерговитрат, обрахованих за певною сільгоспкультурою, можна визначити витрати в грошовому еквіваленті з певним рівнем точності.
Також можливо за чіткими затратами коштів визначити енергоємність виробництва тієї чи іншої сільськогосподарської культури.
Так, якщо в типовій технологічній карті певної культури підрахована ціна виробництва (витрати коштів на 1 га), то за цими даними можна обрахувати енергоємність, не вдаючись до розрахунків енергетичної оцінки окремих операцій, засобів механізації та в цілому механізованого технологічного процесу.
Отже, методи переходу між енергетичними і грошовими еквівалентами дозволяють при аналізі технологічних процесів в рослинництві оперувати, як енергетичною так і грошовою оцінкою.
Як вже відмічалося
енергетична ефективність технології виробництва ПР оцінюється коефіцієнтом енергетичної ефективності, який дорівнює відношенню кількості енергії, що одержана з врожаєм, до повної енергоємності основної і побічної ПР з одиниці площі.
Прийнято, якщо такий коефіцієнт більше 1,0; то така сільськогосподарська культура з точки зору енергетичної теорії є прибутковою, ефективною.
По розрахункам числового значення коефіцієнта енергетичної ефективності виробництва провідних сільгоспкультур, в цілому найбільш ефективна кукурудза на зерно з середнім значенням коефіцієнта — 7,46, коливаючись по господарствах від 7,05 до 7,63.
Найменш прибуткова озима пшениця — 5,03 (2,90...6,37).
/>/>/>/>Проміжне положення за енергетичною ефективністю серед провідних культур займають соняшник — 6,71 (4,74...9,73) та цукровий буряк 6,04 (2,80...12,21).
Серед господарств середня енергетична ефективність сільськогосподарських культур складає — 6,31, коливаючись від 5,90 до 7,97, тобто різниця між господарствами не суттєва.
Значно менший енергетичний ефект планується типовими технологіями — в середньому 2,71, коливаючись по культурах від 1,91 (цукрові буряки) до 3,48 кукурудза на зерно, що свідчить про планування високих енерговитрат при недостатній врожайності.
Тобто фактично, як за даними розрахунків, провідні культури енергетично рентабельні.
В тої же час із-за низьких ринкових цін на сільськогосподарську продукцію, які часто нижчі собівартості, в багатьох випадках виробництво сільськогосподарських культур або збиткове, або прибуток від нього незначний.
Велике значення має вплив технологій виробництва сільськогосподарських культур на довкілля за показником екологічності.
Рівень екологічності технології виробництва ПР визначається відповідним коефіцієнтом КЕК, який є відношенням фактичної енергоємності при виробництві певної культури до нормативної енергоємності, яку встановили на допустимої межі енергонасиченості технологічного процесу виробництва ПР, ПЕН = 30000 МДж/га =30 ГДж/га за 1 рік.
Якщо значення коефіцієнту КЕК 1,0 — екологонебезпечною.
Розрахунки коефіцієнту екологічності за типовими технологіями показали, що його середнє значення знаходиться в екологічно безпечних межах (0,5…1,0). Виключення склав цукровий буряк, виробництво якого за типовою технологією є екологічно небезпечним КЕК = 1,12. По культурі середня фактична величина коефіцієнту екологічності знаходиться в межах оптимально-допустимих КЕК = 0,19…0,46.
Приведені дані мають загальний характер і не можуть характеризувати такі екологічні показники, як ущільнення ґрунту, винос його з урожаєм тощо, але знаючи величину коефіцієнту екологічності можливо передбачити, що з його підвищенням посилюється і негативний вплив на одну із складових довкілля, якою є ґрунт.
З наведених даних бачимо, що, енергетична оцінка не є альтернативою повній екологічній та економічній оцінці. Однак вона дає можливість отримати більш об’єктивну і повну картину виробництва сільськогосподарських культур, незалежно від попиту продовольчого ринку, реально оцінити екологічну доцільність та економічну ефективності цього виробництва. Це дає можливість реально визначити паритет цін між продукцією і засобами в галузі рослинництва.
Таким чином, енергоємність виробництва є основою для розробки і впровадження в практику екологобезпечних, енерго- і ресурсозберігаючих технологій, а методика оцінки енергозбереження дозволяє визначити економічну доцільність і екологічну безпечність існуючих і розробляємих технологій виробництва сільськогосподарської продукції, що дає можливість дотримання Закону України про енергозбереження та виконання відповідної держпрограми з економії енергоресурсів.
Використана література
Зангиев А.А. Оптимизация состава и режимов работы МТА по критериям ресурсосбережения: Автореф. дис… д-ра техн. наук: 05.20.03/ МИИСП им. Горячкина. — М., 1988. — 33с.
Диденко Н.К., Гречкосей В.Д., Мельник И.И. Обоснование состава комплексов машин для растениеводства // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1980.—№9. — С. 4-5.
В.В. Гришко / Проблеми управління ресурсовикористанням у галузях агропромислового комплексу /енергетичні аспекти/. – К. Інститут економіки Міністерства економіки України, 1997. – 188 с.
В.В. Гришко, В.І. Перебийніс та В.М. Рабштина /Енергозбереження в сільському господарстві (економіка, організація, управління). – Полтава: «Полтава», 1996. – 280 с.
Медведовський О.К., Іваненко П.І. Енергетичний аналіз інтенсивних технологій в сільськогосподарському виробництві. — К.: Урожай, 1988.— 208 с.
Корчемний М. та інші. Енергозбереження в агропромисловому комплексі. – Тернопіль: 2001 – 657 с.