3. ЕНЕРГЕТСКИ МЕНАЏМЕНТ НА ФАРМИТЕ
Енергетскиот менаџмент се дефинира како ефикасен и ефективен начин на користење на енергијата со цел зголемување на профитот (намалување на трошоците) со што се подобрува конкурентската позиција. Поделбата на енергетскиот менаџмент може да се изврши во неколку категории и тоа:
– подобрување на енергетската ефикасност и намалување на потрошувачката на енергија со што се намалуваат трошоците,
– намалување на емисијата на стакленички гасови со што се подобрува квалитетот на воздухот,
– развој и одржување на ефективен мониторинг, известување и менаџмент стратегии за подобро искористување на енергијата,
– пронаоѓање на нови и подобри начини за зголемување на повратот на инвестициите преку истражување и развој.
Енергетските заштеди можат да се поделат во три категории и тоа: мали инвестиции со 5-10% заштеди, големи инвестиции со 25-35% заштеди и долготрајни инвестиции со 40-50% заштеди [9]. Кај сточарските фарми, можноста за намалување на потрошувачката на енергија е од посебен интерес во последните години. Воведувањето на енергетскиот менаџмент кај фармите игра значајна улога во намалувањето на тековните трошоци што создава услови за дополнителни капитални инвестиции (проширување на фармата, набавка на нова опрема и механизација и сл.). Преку замената на дотраените материјали со нови, енергетско ефикасни материјали, дополнително се намалуваат трошоците со што се зголемува енергетската ефикасност, се подобрува квалитетот на градба, безбедноста и се продолжува експлоатациониот период на фармата [10]. Заштедите на енергија зависат од видот на сточарските фарми, а во овој труд ќе бидат разгледани три групи на потрошувачи кои припаѓаат на сите видови фарми и тоа: осветлување, загревање на вода и вентилација на објектите на фармата [11].
3.1. Осветлување
Осветлувањето на сточарските фарми е честопати занемарено како потрошувач, иако претставува еден од главните конзуми на енергија. Преку правилна замена на постоечкото и инсталација на нови системи за осветлување, се задржува квалитетот на светлината и осветлената површина, а трошоците се намалуваат. Користејќи ја равенката 2можеме лесно да ја пресметаме потрошувачката на електрична енергија за осветлување на фармата на годишно ниво [12]:
(2)
каде што:
G – Потрошувачка на електрична енергија на годишно ниво [kWh]
L – Моќ на светилка [W]
b – Коефициент за баласт во светилките;
b = 1 – светилки со вжарено влакно и халогени светилки
b = 1.3 – за сите останатисветилки
h – Работни саати во текот на денот
d – Работни денови во текот на годината
Замената на постоечките светилки е условена со еднаков, често и подобар квалитет на светлина, па затоа потребен е правилен избор на светилки кои би го задоволиле овој услов. Во табела 3 е дадена препорака за замена на постоечките светилки со нови при што е прикажана и енергетската заштеда при користење на препорачаните светилки.
Табела 3. Видови светилки и нивна замена
Сегашни светилки | Препорач. замена | Ниво на осветл. (%) | Енергет. заштеди (W/%) |
60 W In (1000 h) | 30 W RI | 100 | 30 / 50 |
60 W In (2500 h) | 50 W RI | 200+ | 10 / 16 |
75 W In | 55 W PAR | 150 | 20 / 27 |
100 W In | 75 W RI | 125 | 25 / 25 |
150 W PAR | 100 W PAR | 70 | 50 / 33 |
200 W In | 150 W PAR | 200+ | 50 / 33 |
30 W F | 30 W EEL | 87 | 5 / 16 |
40 W F | 40 W EEL | 89 | 6 / 15 |
96 W F | 96 W EEL | 91 | 15 / 20 |
300 W In | 150 W HPS | 250 | 120 / 50 |
750 W In | 150 W HPS | 104 | 570 / 80 |
1000 W In | 200 W HPS | 93 | 770 / 80 |
каде што:
W – Ват
In – Светилки со вжарено влакно
Par – Параболично алуминиумски рефлектори
F – Флуоресцентни светилки
RI – Светилки со вжарено влакно (матирани)
EEL – Енергетско ефикасни флуоресцентни светилки
HPS – Натриумови светилки под висок притисок
3.2. Загревање на вода
Соодветна количина на топла вода е еден од клучните елементи на сите фарми, посебно кај фармите за добивање на млеко. Потребите за топла вода зависат од видот на фармата и се директно поврзани со геометријата на цевките, конструкцијата на резервоарите и потрошувачите на самата сточарска фарма. Како главни енергенси за добивање на топла вода на фармите се користи Екстра лесното масло, природниот или течниот нафтен гас и електричната енергија. Кај загревачите на вода кои користат Екстра лесно масло или гас (природен или течен нафтен), возможно е замена на постоечките горилници со нови кои би работеле на биогас [13].
3.3. Вентилација на објектите
Вентилационите системи обезбедуваат константна циркулација на свеж воздух со што го намалуваат топлинскиот стрес на животните. Топлинскиот стрес негативно влијае врз состојбата на животните на фармата, предизвикувајќи намалено производство на млеко до 30%, зголемена чувствителност на болести, репродуктивни и проблеми при исхраната. Топлинскиот стрес настанува на температури над 22 степени Целзиусови при релативна влажност поголема од 40%. За да се намалат ефектите на топлински стрес, сточарските фарми е потребно да обезбедат природна вентилација, засенченост на објектите, а во повеќето случаи задолжително е и поставување на вентилаторски системи. Вентилаторските системи кои се користат кај фармите најчесто се аксијални а нивната ефикасност зависи од: видот на лопатките, растојанието помеѓу лопатките и куќиштето и пречките при струење на воздухот [11].
4. ПЛАНИРАЊЕ И ПРОЕКТИРАЊЕ НА ФАРМИТЕ
Самоодржливоста на објектите започнува со нивното планирање и проектирање, земајќи ги во предвид топлинските добивки од сонцето, ружата на ветерот и климатските услови во подрачјето, составот на почвата, подземните води како и близината на реките и мочуриштата. При правилно проектирање се намалуваат неопходните потфати за задоволување на поставените цели во следните фази на изградба, со што се намалуваат непланираните трошоци придржувајќи се до временскиот рок. Исто така, проектирањето ги минимизира или потполно ги анулира потребните активности кои се јавуваат во текот на експлоатација а кои се директно поврзани со квалитетот на работа и самоодржливоста на циклусот [14].
4.1. Пасивно одведување на шталското ѓубре
Одведувањето на шталското ѓубре кон складирање или кон обработка може да биде: активно или пасивно. Активното одведување вклучува постојани физички активности и механизација со цел чистење на просториите во кои се чуваат животните и одведување на шталското ѓубре кон складиштето или кон дигесторот. Под пасивно одведување на шталското ѓубре се подразбира начин на одведување на ѓубрето со помош на висинска разлика на теренот (земјиштето) преку едноставен процес на миење на просториите во кои се чуваат животните. Со пасивното одведување се намалуваат трошоците за механизација и работна сила со што се зголемува самоодржливоста на целиот систем (циклус) на фармата, а процесот може да се подели на првостепено (од просториите до собирните канали) и второстепено одведување (од собирните канали до складиштето или дигесторот) [15].
На слика 3 се прикажани првостепени начини за пасивно одведување на шталското ѓубре, преку активно миење на просториите во кои се чуваат животните и одведување на ѓубрето во собирни (рецепциони комори).
Слика 3. – Првостепено пасивно одведување на шталското ѓубре
Во пракса, не е возможно остварување на целосно пасивно одведување на ѓубрето, но доколку при проектирањето се постави таа цел, тековните трошоци за одржување на просториите во кои се чуваат животните и трошоците при одведување на ѓубрето ќе бидат минимални. На слика 4 е прикажан второстепениот начин на одведување на ѓубрето, од собирните канали до складиштето или дигесторот.
Слика 4. – Второстепено пасивно одведување на шталското ѓубре
4.2. Кружна диспозиција на објектите на фармата
“The circle is the most perfect, first, most beautiful form” – Aristotle [16]
„Кругот е перфектната, прва, најубава форма“ – Аристотел [16]
Кругот е форма која била позната уште пред да започне историјата да се запишува. Природните кружни форми како сонцето и месечината биле набљудувани со огромен интерес, а во математиката, кружната форма била инспирација за настанокот на геометријата и астрономијата.
Во средновековието се верувало дека кружната форма е божествена форма, додека парчиња папирус кои се верува дека датираат од 1700 година пне даваат приближно решение за плоштината и периметарот на кругот [17].
На слика 5 е прикажан концепт на сточарска фарма со кружна форма (кружна диспозиција на објектите). Фармата е претставена во форма на концентрични кругови во чија средина се наоѓа дигесторот, а бидејќи кругот како форма има најголема плоштина за најмал периметар, овозможено е најефикасно движење на луѓето и механизацијата на фармата.
Слика 5. – Кружна форма на сточарска фарма
Шталското ѓубре по пат на висинска разлика се спушта кон дигесторот во средина преку пасивен систем за одведување на ѓубрето. Просториите во кои се чуваат животните се опкружени со патеки преку коисе овозможува движење на работниците и на потребната механизација, а просториите се поставени така што пристапот кон дигесторот е со помали димензии отколку просторот што води кон зелената површина. Со ова се обезбедува непречено излегување на животните при што истовремено е можно чистење и замена на постилката во просториите. Моторот СВС или гасната турбина заедно со резервоарот за биогас би биле поставени на зелената површина далеку од дигесторот со што ќе се минимизира ризикот од пожар во шталите, а при хаварии, животните би можеле да бидат брзо извадени преку надворешните прегради од просториите.
5. ЗАКЛУЧОК
Искористувањето на енергетскиот потенцијал на сточарските фарми ја зголемува енергетската независност, ги намалува штетните влијанија врз животната средина и го поттикнува развојот и имплементацијата на системи базирани на обновливите извори на енергија. Преку воведување на енергетскиот менаџмент се намалуваат оперативните трошоци, а замената на градежните материјали и постоечката механизација ја зголемува енергетската ефикасност на фармите. Исто така, правилното проектирање доведува до намалување на експлоатационите трошоци со што се создаваат услови за нови, дополнителни, капитални инвестиции.
6. КОРИСТЕНА ЛИТЕРАТУРА
[1] Славе Арменски: Обновливи – одржливи извори на енергија, Студентски збор, Скопје, Македонија, 2008
[2] R.S. Khoiyangbam et al: Biogas Technologies: Towards Sustainable Development, Teri Press, New Delhi, India, 2011
[3] Lawrence K. Wang et al: Advanced Biological Treatment Processes, Springer, New York, USA, 2010
[4] Fergusen & Mah: Methanogenic bacteria in Anaerobic digestion of biomass, McGraw Hill Professional, New York, USA, 2010
[5] Bruce E. Rittmann & Perry L. McCarty: Environmental biotechnology: principles and applications, McGraw Hill, New York, USA, 2001
[6] Michael H. Gerardi: The Microbiology of Anaerobic Digesters, John Wiley & Sons, New Jersey, USA 2003
[7] Adrianus van Haandel & Jeroen van der Lubbe: Handbook Biological Waste Water Treatment – Design and Optimization of Activated Sludge Systems, Quist Publishing, Leidschendam, The Netherlands, 2007
[8] Nigel Key & Stacy Sneeringer: Climate Change Policy and the Adoption of Methane Digesters on Livestock Operations, U.S. Department of Agriculture, 2011
[9] Barney Capehart et al: Guide to energy management, The Fairmont Press, Georgia, USA, 2008
[10] Ana Alexandra Marta-Costa & Emiliana Silva: Methods and Procedures for Building Sustainable Farming Systems, Springer, New York, USA, 2013
[11] David Ludington et al: Dairy Farm Energy Management Guide, New York, USA, 2004
[12] Mark Karlen & James Benya: Lighting Design Basics, John Wiley & Sons, New Jersey, USA, 2004
[13] Ross Peebles: Modeling Dairy Farm Milk Cooling and Water Heating Systems, University of Wisconsin, USA, 1993
[14] Tracy Bhamra & Vicky Lofthouse: Design for Sustainability, Gower Publishing Limited, Hampshire, England, 2007
[15] Frank R. Spellman & Nancy E. Whiting: Environmental Management of Concentrated Animal Feeding Operations (CAFOs), CRC Press, Florida, USA, 2007
[16] Aristotle: Physics, 350 BC, преведена од R. P. Hardie & R. K. Gaye, Clarendon Press, Oxford, England, 1930
[17] https://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/Chronology/30000BC_500BC.html#1700BC