Інтелектуальна технологія опалення економить гроші та захищає навколишнє середовище

Зниження витрат на опалення та емісій CO₂ при відгодівлі бройлерів на прикладі використання обладнання компанії Big Dutchman у пташниках Німеччини.

Вуглекислий газ (CO₂) є природним компонентом атмосфери та основою біологічної форми життя на планеті Земля. У той же час, CO₂ викидається в атмосферу у великій кількості в результаті згоряння дерева, вугілля, нафтових продуктів та газу.

Вуглекислий газ є продуктом як природного процесу метаболізму тварин, так і обігріву виробничих корпусів. Добре ізольовані приміщення, оптимальна концепція вентиляції та сучасна опалювальна техніка дозволяють скоротити вміст CO₂ у повітрі приміщення та його викид в атмосферу.

Правові рамкові умови

Постанова про захист сільськогосподарських тварин регламентує максимально допустиму кількість CO₂ у повітрі корпусу. При цьому пограничне значення концентрації CO₂ на м³ повітря у приміщенні встановлено на рівні 3.000 ppm^[1]. При суттєвому перевищенні цього показника дихання тварин стає більш глибоким та прискореним. Таким чином зростає кількість шкідливих газів, що вдихаються, пилу та потенційних збудників хвороб.

У зв’язку з цим підвищується ризик захворювання на тлі одночасного погіршення показників споживання корму та появи “млявості” у тварин. Для досягнення оптимальних виробничих результатів концентрація СО₂ у повітрі приміщення має бути якомога незначною.

[1] ppm: частин на млн, 1000 ppm CO₂ відповідають 1 об’ємному проміле (vol.-‰) або 0,1 об’ємному відсотку (vol.-%) або 1,83 г CO₂ на куб. метр (при 1013 мбар та 20° C).

СТАНДАРТ DIN18910 є найважливішою відправною точкою при плануванні розміщення опалювального та вентиляційного обладнання в Німеччині. В ньому зазначено кількість СО₂ за годину (птахи, свині, ВРХ, коні), який видихають тварини. Також враховуються коефіцієнти викидів при спалюванні копалин, таких як природний газ або пропан.

Для розрахунку мінімального рівня вентиляції в зимовий час підсумовуються і беруться до уваги усі джерела CO₂ на основі методу “баланс вуглекислого газу”. Це означає: чим більше виділяється CO₂ у корпусі, тим частіше необхідно його провітрювати і тим вище втрати тепла, а також витрати на опалення. Ще одним важливим індикатором якості повітря є вологість повітря, яка знаходиться у тісному взаємозв’язку з концентрацією CO₂ у корпусі.

Опалювальні прилади

Опалювальні прилади з відкритим типом згорання подають теплову енергію газу, що згорається, разом з гарячими відпрацьованими газами в корпус. Для такого виду палива, як пропан, наприклад, даний параметр становить 150 г/год водяної пари та 230 г/год CO₂ на кВт опалювальної потужності. Незважаючи на те, що ККД опалювальних приладів становить 100%, у зв’язку з виділенням відпрацьованих газів виникає необхідність більш частого провітрювання приміщення, оскільки в іншому випадку відбувається швидке перевищення граничного значення 3000 ppm.

Для опалювальних приладів із закритим типом згорання для відведення відпрацьованих газів передбачений димар. Оскільки шкідливі гази не проникають в корпус, рівень мінімальної вентиляції суттєво скорочується.

Переоснащення на опалювальні прилади із закритим типом згорання економить практично до 20% витрат на опалення. Це твердження поширюється і на системи з водяним обігрівом.

Система вентиляції

CO₂ важче за повітря і тому накопичується в його нижніх шарах. При досягненні високої концентрації СО₂ має властивість витісняти кисень; тому для його виведення з приміщення дуже важлива наявність відповідної системи вентиляції. Бокова вентиляція є підхожим типом вентиляції для нашої місцевості: свіже повітря надходить в приміщення одночасно по всій довжині корпусу, при цьому повітряні потоки повинні заповнити по можливості весь корпус. Це дозволяє вивести з корпусу через систему вентиляції водяну пару, що виділяється поголів’ям, поряд з вуглекислим газом.

Для створення оптимального, відповідного рівня вентиляції потребам тварин сьогодні застосовують ультрасучасні комп’ютерні технології. Вони встановлюють необхідний рівень вентиляції в приміщенні з урахуванням параметрів вологості та температури повітря, вмісту CO₂ та NH₃. Для цього пропонується ряд датчиків, які здійснюють вимірювання та контроль параметрів повітря в корпусі: датчики є основою комп’ютеризованих систем регулювання мікроклімату.

Збільшення викидів CO₂ – тригер зміни клімату

Зростання парникового ефекту на планеті викликане викидом в атмосферу надто великої кількості вуглекислого газу, у зв’язку з чим урядом Німеччини в травні 2020 року було ухвалено рішення ввести CO₂-податок на викопні енергоносії. Це рішення набуло чинності у січні 2021 року.

З цього моменту всі постачальники викопних копалин, призначених для опалення приміщень, тобто постачальники газу та електроенергії, оподатковуються офіційним податком за допомогою системи сертифікації. При цьому витрати на CO₂-податок постачальники енергоносіїв переадресують приватним та промисловим кінцевим споживачам. Це реалізується у вигляді цінових надбавок на існуючі тарифи на газ та електроенергію. При цьому спостерігається послідовне зростання вартості викидів CO₂ з розрахунку на тонну з 25 €/т до 55 €/т до 2025 року. Передбачається, що в наступні роки цей показник оподаткування зростатиме далі.

Таблиця 1: CО₂-податок на тонну емісій з Німеччини

На прикладі фермера, який має поголів’я розміром 42 000 особин, та який застосовує системи опалення з відкритим типом згорання, а також який надає важливе значення сухій підстилці в вологу погоду, цей податок може мати такі наслідки:

Таблиця 2: націнка за рахунок оподаткування вуглецю

У таблиці № 2 показано, що можна очікувати значного податкового навантаження.

Технології, що знижують викиди CO₂, створені вже давно та окупаються за кілька років. Крім використання тепла біогазових установок у вигляді водяних опалювальних систем, сюди відносяться насамперед теплообмінники.

Використовуйте потенціал економії

Як вже було згадано раніше, опалювальні прилади із закритим типом згорання або водяне опалення є першим кроком на шляху до скорочення витрат на опалення та викидів CO₂. За рахунок нижчого рівня вентиляції – насамперед під час роботи з мінімальним рівнем вентиляції – економія господарств з утримання бройлерної птиці становитиме у результаті близько 20% від суми витрат за опалення. Чиста економія на рік становитиме 5200 €. При цьому сумарний податок на CO₂ знизиться за п’ять років на 6000 €.

На сьогоднішній момент найбільший потенціал економії щодо витрат на опалення криється в теплообмінниках, принцип роботи яких полягає у вторинному використанні теплової енергії, що міститься в повітрі приміщення.

Одним із таких прикладів є теплообмінник Big Dutchman Earny 2, який працює на основі принципу перехресного струму: тепле повітря корпусу та холодне свіже повітря одночасно проганяють через елемент теплообмінника – при цьому вони не стикаються один з одним. Вбудований фільтруючий вузол забезпечує подачу у теплообмінник тільки очищеного відпрацьованого повітря.

Результат: Earny видаляє до 99% пилу. Попередньо прогріте свіже повітря йде по колу та розподіляється за допомогою кількох циркуляційних вентиляторів по всьому корпусу.

Проведені у 2015 році в Німеччині довгострокові практичні випробування в рамках восьми відгодівельних турів показали за підсумками економію на рівні 44%: два корпуси для утримання бройлерів з ідентичною конструкцією та опаленням закритого типу згорання були порівняні один з одним; один з них не був оснащений теплообмінником, другий був оснащений приладом Earny і витрачав на 20 500 м³ менше. Ознайомитись зі звітом цього випробування можна на сайті компанії Big Dutchman: „9000 євро тому“ (DGS Magazin 49/2015).

Крім покращення мікроклімату в приміщенні та скорочення емісій аміаку, неприємних запахів та частинок пилу, результатом цього підходу є – залежно від моделі теплообмінника – зниження витрат на опалення до 60%. Термін амортизації складає близько 4 років; ті, хто отримує кошти від Федерального міністерства продовольства та сільського господарства, досягне мети економії значно швидше.

Таблиця № 3 демонструє серйозний потенціал: при переоснащенні на систему опалення із закритим типом згорання та подальшому монтажі теплообмінника, фермери заощаджують 84 500 €. До того ж вони роблять суттєвий внесок у захист клімату внаслідок річного скорочення викидів CO₂ на 70 тонн.

Таблиця 3: порівняння витрат на опалення під час роботи з приладами опалення закритого типу згорання та теплообмінником для корпусу відгодівлі бройлерів, розрахованого на 42 000 голів

Висновки:

Інвестиція в енергозберігаючі технології має багатогранний позитивний ефект:

• більш високий статус здоров’я поголів’я та більш ефективніша відгодівля за рахунок поліпшення мікроклімату,
• зниження викиду CO₂ за рахунок скорочення опалювальної енергії,
• значне скорочення витрат на опалення за рахунок модернізації систем опалення і застосування теплообмінника та
• внесок у захист клімату.

Аксель Шульц і Жанетт Пешель, Big Dutchman International GmbH

Опубліковано в DGS 26/2021

ЧИТАЙТЕ БІЛЬШЕ