"Разработка холодильной техники абсорбционного типа, работающей с альтернативными источниками энергии на базе сельскохозяйственных отходов"

Основой аграрного сектора Украины в настоящее являются индивидуальные или личные подсобные хозяйства (ЛПХ). Эти хозяйства в тяжелых экономических условиях не только решают вопросы продовольственного самообеспечения, но и снабжают значительную часть произведенной продукции на рынок, чем в значительной степени влияют на формирование цен на основные виды продуктов питания.

В последние годы продукция ЛПХ достигает 60% от всех объемов продукции, произведенной в сельском хозяйстве Украины.

Затраты энергии, труда и материальных средств на производство, хранение и переработку сельскохозяйственной продукции в АПК Украины всегда были достаточно большими. В период плановой экономики они в (5-10) раз превосходили соответствующие показатели США и западно-европейских стран. В настоящее время, вследствие кризиса сельскохозяйственного производства, затраты на производство продукции еще выше.

В современных условиях проблема оптимизации сельскохозяйственного производства основывается на следующих двух концепциях. Согласно первой концепции, развитие сельского хозяйства связывается с его интенсификацией, что предполагает использование высокопроизводительных технологий на мощных сельскохозяйственных комплексах.

Согласно второй концепции, оптимизацию сельскохозяйственного производства необходимо осуществлять, одновременно решая проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, т.е. превращая производственные процессы в энергетически замкнутую систему.

Целесообразным здесь представляется переориентация всего сельскохозяйственного производства на использование энергосберегающих технологий с максимальным количеством альтернативных источников энергии, таких как солнечная, ветровая, геотермальная, а также энергия биомассы.

Большие возможности в собственном энергообеспечении сельскохозяйственных предприятий заложены в энергии биомассы. В сельскохозяйственном производстве в качестве источника тепла можно принять любые растительные отходы, непригодные для использования по прямому назначению или не нашедшие иного хозяйственного применения.

Существующий на селе дефицит топлива можно уменьшить благодаря такому воспроизводимому и очень близкому источнику энергии, как биогаз. Кроме энергетической, процесс биоконверсии позволяет решать еще две задачи:

а) использование сброженного навоза в земледелии способствует получению на (10-20) % большей урожайности сельскохозяйственных культур, чем если бы использовался обычный навоз;

б) во время сбраживания полностью гибнут семена сорняков, которые всегда содержатся в навозе, уничтожаются микробные ассоциации, яйца гельминтов, нейтрализуется неприятный запах, то есть достигается актуальный сегодня экологический эффект.

В настоящее время более распространенным способом хранения сельскохозяйственных продуктов является их охлаждение. Вместе с тем известным в мировой практике фактом являются потери свыше половины урожая сельскохозяйственной продукции при отсутствии должного холодильного хранения.

В Украине на рынке бытовой и торговой холодильной техники для мелкооптовых производителей предлагаются отечественные и импортные разборные (панельные) холодильные камеры объемом от 3 до 9 м 3, снабженные компрессионными холодильными машинами. В современных условиях в сельской местности эксплуатация таких камер затруднена как из-за длительных перебоев с подачей электроэнергии, так и из-за низкого качества поступающей энергии (диапазон колебания напряжения в сети от 160 до 250 B). Надежная и бесперебойная работа холодильных камер в таких условиях может, осуществляется только за счет применения автономных источников электроэнергии - бензиновых либо дизель-генераторов.

На рынке холодильной технике стоимость отечественных холодильных камер составляет не менее 10 тысяч гривней, стоимость современных моделей дизель-генераторов для таких камер – от 6 до 8 тысяч гривней . При достаточно высоких эксплуатационных затратах (к.п.д. дизель-генераторов даже ведущих производителей (Yamaha) не превышает 15 %) покупка холодильных камер с компрессионными аппаратами и источниками бесперебойного питания не по силам основной массе сельских производителей.

Основная идея авторов связана с возможностью использования в сельской местности в качестве основных или вспомогательных источников холода теплоиспользующие холодильные машины абсорбционного типа, работающие непосредственно на альтернативных источниках энергии – органическом топливе. К таким источникам, в первую очередь следует отнести биогаз либо традиционное топливо (уголь, дрова,сельскохозяйственный мусор), а также сжиженный газ (пропан-бутан), природный газ, керосин, бензин, дизельное топливо.

Среди теплоиспользующих холодильных машин имеются и абсолютно автономные - безнасосные абсорбционные холодильные машины с выравнивающим инертным газом или абсорбционно-диффузионные холодильные машины (АДХМ). В конструкциях АДХМ отсутствуют движущие элементы – транспорт рабочего тела осуществляется за счет гравитационных сил, а теплообмен на элементах – в режиме естественной конвекции. В связи с этим они характеризуются высокой надежностью и длительным (не менее 20 лет) ресурсом работы.

Рабочее тело АДХМ – водоаммиачный раствор с добавкой инертного газа – водорода, гелия либо их смеси абсолютно экологически безопасно – имеет нулевые значения озоноразрушающего потенциала и потенциала «парникового» эффекта.

К достоинствам АДХМ следует отнести минимальную стоимость среди существующих типов бытового холодильного оборудования, что во многих случаях и определяет их популярность у пользователей.

В настоящее время АДХМ холодопроизводительностью от 25 до 50 Вт серийно выпускаются на Васильковском заводе холодильников (ВЗХ). Базовой моделью производства является универсальная АДХМ с блочной конструкцией испарителя (Рис.1), разработанная совместно специалистами ВЗХ и ОНАПТ и защищенная патентом Украины №19328 (патентовладелец – ОНАПТ).

В отличии от компрессионных холодильных аппаратов, на работу АДХМ не оказывает критического влияния низкая температура окружающей среды – даже при отрицательных температурах их работоспособность сохраняется.

Напротив, это даже улучшает работу абсорбера и при соответствующих мероприятиях по снижению тепловых потерь с генераторного узла (установка дополнительной теплоизоляции) позволяет повысить холодопроизводительность.

Максимальный экономический эффект новых разработок будет достигнут при использовании в качестве холодильных камер имеющихся хозяйственных построек (подвалов, погребов, сараев, амбаров и т.д.) после соответствующей тепло-и гидроизоляции ограждений. Наиболее перспективними с точки зрения авторов проекта могут стать подземные сооружения (погреба , подвалы), характеризующие минимумом теплопритоков в теплое время года и высокой тепловой инерционностью

Одно из практических применений разработок связано с прудовым и речным рыбоводством. Большой проблемой в рыбоводческих хозяйствах является сохранение крупных пород рыб (белого амура, карпа, толстолобика) перед спуском прудов на зиму. С учетом технологических требований и перспектив работы в районах с отсутствием электроснабжения была разработана передвижная платформа-прицеп с холодильными аппаратами типа “ларь” и стационарные холодильные камеры наземного и подземного типа, оснащенные модульными абсорбционными холодильными аппаратами. Платформы-прицепы предназначены для первичной холодильной обработки непосредственно в местах лова, а холодильные камеры – для низкотемпературного хранения.