LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 9
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

ISBN 5-88890-034-6. Том 1.




С то и м о с т ь с о л н е ч н о го м о д ул я , д о л л . С Ш А /кВ т
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
КПД фотоприемника, %
Концентрация 5 Концентрация 10
Концентрация 20


Рис.11. Стоимость стационарного параболоцилиндрического концентрирующего мо-
дуля мощностью 1 кВт, с апертурным углом 36° для северных широт.

УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА ПРОИЗВОДСТВА
ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЭС
При современном объеме производства СЭС 1ГВт/год солнечные модули из
кремния составляют более 85% объема производства. По нашим прогнозам, солнечный
кремний и в дальнейшем будет доминировать в фотоэлектрической промышленности,
исходя из принципа: структура потребления ресурсов в долговременной перспективе
стремится к структуре их имеющихся запасов на Земле [13]. Земная кора состоит на
29,5 % из кремния, который занимает второе место по запасам после кислорода.
При объеме производства 100 ГВт в год и расходе солнечного кремния 10 000
т/ГВт мировое потребление кремния составит 1 млн. тонн в год. Кроме рассмотренной
ранее бесхлорной химической технологии получения кремния разрабатываются элек-
трофизические методы восстановления солнечного кремния из особо чистых кварцитов
с помощью плазматронов. Развиваются новые технологии получения кремния в виде
тонких листов, лент, пленок с лазерным раскроем и автоматизацией процесса изготов-
ления СЭ.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОИЗВОДСТВА СЭС
Человечеству не грозит энергетический кризис, связанный с истощением запасов
нефти, газа, угля, если оно освоит технологии использования солнечной энергии. В
этом случае будут также решены проблемы загрязнения среды обитания выбросами
электростанций и транспорта, обеспечения качественными продуктами питания, полу-
чения образования, медицинской помощи, увеличения продолжительности и качества
жизни. СЭС создают новые рабочие места, улучшают качество жизни и повышают

69
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


энергетическую безопасность и независимость владельцев СЭС за счет бестопливного
и распределенного производства энергии.
СЭС могут производить экологически чистую энергию в течение миллионов лет,
они бесшумны, не потребляют топлива, работают в автоматическом режиме и затраты
на их обслуживание такие же незначительные, как на обслуживание электрических
трансформаторных подстанций [13].
При использовании СЭС органически сочетаются природные ландшафты и сре-
да обитания с энергетическими установками. СЭС образуют пространственно-
архитектурные композиции, которые являются солнечными фасадами или солнечными
крышами зданий, ферм, торговых центров, складов, крытых автостоянок.
Разрабатываются технологические процессы производства компонентов СЭС, в
которых экологически неприемлемые химические процессы травления и переработки
заменяются на вакуумные, плазмохимические, электронно-лучевые и лазерные процес-
сы. Серьезное внимание уделяется утилизации отходов производства, а также перера-
ботки компонентов СЭС после окончания срока службы [14].
На рис. 12 показано изменение доли солнечной энергетики в мировом энергопо-
треблении. До 17 века солнечная энергия и энергия сжигания древесины, в которой
солнечная энергия аккумулируется благодаря фотосинтезу, были единственными ис-
точниками энергии для человека. И сейчас 20% мирового производства энергии осно-
вывается на сжигании древесины, энергии рек и ветровой энергии, основой которых
является солнечная энергия. Новые принципы преобразования солнечной энергии, но-
вые технологии солнечного кремния, производства солнечных элементов, герметиза-
ции солнечных модулей, использование стационарных солнечных концентраторов и
новых методов передачи электрической энергии для глобальной солнечной энергосис-
темы обеспечат к концу столетия 60 -90% долю солнечной энергии в будущем произ-
водстве энергии.


120
100
80
% 60
40
20
0
1700 1800 1900 2000 2100 2200
Годы



Рис. 12. Доля солнечной энергии в мировом производстве энергии

ВЫВОДЫ
1. Существенными факторами, определяющими направления и перспективы
развития солнечной энергетики являются:
• Обеспечение возможности круглосуточного и круглогодичного преобразова-
ния и использования солнечной энергии
• КПД СЭС не менее 20%.
• Увеличение срока службы СЭС до 50 лет.
70
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


• Снижение стоимости пиковой мощности СЭС до величины, не превышаю-
щей 1000 долл. США/кВт.
• В случае использования солнечного поликремния в качестве исходного по-
лупроводникового материала СЭС его стоимость не должна превышать
15 долл. США/кг, при объеме производства не менее 1 млн. тонн в год на 100 ГВт СЭС.
• Материалы и технологии СЭС должны быть экологически чистыми и безо-
пасными.
2. Новые технологии позволяют достигнуть показателей развития солнечной
энергетики указанных в п. 1,2 – 1,6 в 2015 г., по п. 1.1 в 2100 г.
3. Реализация факторов развития и новых технологий приведет к увеличению
роли солнечной энергии в энергетике будущего до 60 – 70%, в электроэнергетике
до 80–90%. СЭС в течение миллионов лет будут обеспечивать каждого жителя Земли
электричеством, теплом и топливом. Антропогенные выбросы энергетических устано-
вок будут снижены до приемлемого для экологии Земли уровня.

ЛИТЕРАТУРА
1. Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика в третьем тысячелетии
//Энергетическая политика. – 2001. - №2. - С.23 – 27.
2. Stefan Novak. Photovoltaic in the world. Status and Future Trends. Chairman IEA
PVPS. Seminar in PV Research & Technological Development in European Union New
Member and Candidate States. Warsaw, Poland 15 Nov. 2004.
3. Bezrukikh P.P., Strebkov D.S. et al. 2001 G8 Renewable Energy Task Force
Chairmen ‘s Report 61pp. Chaimen Report Annexes 75 pp. Printed by the Italian Ministry of
Environment, 2001.
4. Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: для развивающихся стран или
для России. Энергия: экономика, техника, экология. - Изд. РАН, 2002. - № 9. - С 11-14.
5. Кашфразиев Ю.А. Ветроэнергетические установки в России – роскошь или
источник энергии? Энергия: экономика, техника, экология. - Изд. РАН. - 2004. - № 10. -
С. 34 – 39.
6. Strebkov D.S. , Irodionov A.E. Global solar power system. Eurosun – 2004,
Freiburg, Germany. 14 Intern. Sonnenforum 2004, Vol. 2 p. 336 – 343
7. N. Tecla . Electrical Transformer. US Pat. # 593138, 02.11.1897
8. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической
энергии. – М.: Изд. РАСХН, 2004. - 185 с.
9. Стребков Д.С., Безруких П.П. Новые экологически чистые энергетические
технологии. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в 21 веке. Актуальные
вопросы» Стратегические ориентиры. 18 – 19 декабря 2002 г.: Сборник докладов М.,
2002. - С. 95 -98.
10. Стребков Д.С., Заддэ В.В., Шеповалова О.В. Вакуумные стеклопакеты для
окон и солнечных коллекторов. Возобновляемая энергетика, март 2004. - С. 12.
11. Strebkov D.S. , Zadde V.V., Pinov A.B., Touyryan K., Murphy L. Crystalline Sili-
con Technology in CIS countries. 11-th Workshop on Crystalline Silicon Solar Cell Materials
and Process. Colorado, August 19-22, 2001, Extended abstracts and papers, NREL, 2001,
p. 199-207.
12. Strebkov D.S., Litvinov P.P., Tverianovich E.V. Research of functioning of a
class of V-shaped stationary concentrators. Eurosun - 2004. Freiburg, Germany 14 Intern.
Sonnenforum, Vol. 2 p. 3-072 – 3-078.

71
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


13. Strebkov D.S., Koshkin N.L. On development of Photovoltaic Power Engineering
in Russia Thermal Engineering, 1996, vol. 43, # 5, p. 381-384.
14. Tsuo Y.S. Touyryan K., Gee J.M., Strebkov D.S, Pinov A.B., Zadde V.V. Envi-
ronmentally Benign Silicon Solar Cell Manufacturing. 2-nd World Conference and Exhibition
on Photovoltaic Solar Energy Conversion. 6 – 10 July 1998, Hofburg Kongresszentrum , Vi-
enna, Austria, p. 1199-1204.

Получено 26.01.2005.


D. S. Strebkov, academican of Russian Academy of Agricultural Sciences, professor
All-Russia Research Institute for Electrification of Agriculture, Moscow, Russia

SOLAR ENERGY: THE STATUS AND FUTURE DEVELOPMENT

Summary

Essential factors, new materials and technologies determining the development trends
and the role of solar energy in future energy generation are considered. The key factors in-
clude 20% solar energy conversion efficiency, 50 years operating time of a solar power sys-
tem, 1000 USD/kWp cost of installed capacity, availability of low-cost materials and ecologi-
cal safety of production and operation, the possibility of 24 hours a day solar electricity gen-
eration. New physical principles of solar energy conversion, new technologies of solar grade
silicon, solar cells manufacturing and solar modules encapsulation, use of stationary solar
concentrators and new methods of electric power transmission for solar- based global power
system will provide by the end of this century 60 to 90% share of solar energy in future global
energy generation.



А. Шептыцки, д-р с.-х. наук, доцент
ИБМЭР, Варшава, Польша

ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИКИ В СИСТЕМЕ
УСТОЙЧИВОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Устойчивое растениеводство предусматривает производство в котором повыше-
ние урожайности и экономическая эффективность получаются с учетом охраны при-
родных ресурсов. При такой постановке вопроса внедрение новой техники должно учи-
тывать экологические факторы, качество сельскохозяйственных продуктов, эргономи-
ческие и социальные факторы. При этом совершенствование производственного
процесса должно быть экономически эффективным т.е. увеличение стоимости полу-
чаемых продуктов должно покрывать увеличение затрат на внедрение прогресса.

ВВЕДЕНИЕ
На протяжении многих лет, целью сельскохозяйственного производства было
достижение максимальных урожаев при самых возможно высоких производительно-
стях сельскохозяйственных машин. Пришло, наконец, время исправления допущенных
72
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


ошибок и появилось понятие: устойчивое сельскохозяйственное производство, которое
характеризуется:
- рациональным хозяйствованием природных ресурсов таким образом, чтобы
сохранить их способность самовосстановления;
- внедрением современных технологий повышающих урожайность и объём
продукции и одновременно учитывающих охрану природных ресурсов таким образом,
чтобы их состояние не ухудшилось для будущих поколений;
- учётом и сочетанием между собой аспектов экологических, экономических и
общественных.
Разумеется, что устойчивое сельское хозяйство должно быть системой динами-
ческой, эластично приспосабливающейся к постоянным изменениям общественных и
внешних нужд всей общественно-хозяйственной системы. Это требует постоянных
контактов и сотрудничества в сфере производства и науки, создания консультационных
служб для обучения. Благодаря такому сотрудничеству повышается экологическое
сознание сельских товаропроизводителей и увеличивается ответственность их деятель-
ности для будущих поколений.

ТЕХНИЧЕСИЙ ПРОГРЕСС В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Целью сельскохозяйственной техники, в частности, механизации и энергетики
является задача о замещении живого труда трудом технических средств производства.
Эти средства должны быть внедрены в систему сельскохозяйственного производства и
использованы таким образом ,чтобы выполнение технологических процессов и получе-
ние продукции соответствовали принципам устойчивого сельского хозяйства и не вы-
зывали отрицательного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. С дру-
гой стороны они должны обеспечивать экономическую рентабельность производства.
Технические средства сами по себе не увеличивают ни урожайности культур ни
продуктивности животных. Однако, умело применяемые они должны создавать усло-
вия для полного использования биологических возможностей живых организмов и эф-
фективной отдачи химических средств и удобрений. В системах различных направле-
ний сельскохозяйственного производства технические средства исполняют обслужи-
вающую роль и технический прогресс с ней связанный является лишь одним из
составляющих элементов общего научно - технического прогресса способствующего
развитию сельского хозяйства.
Экономические эффекты в сельском хозяйстве зависят от многих категорий про-
гресса, например: биологического, химического и технического из которых инженер-
ный прогресс, например, механизации составляет лишь фрагмент. При этом необходи-
мо обратить внимание, что технический и механизированный процессы реализованы не
только путем конструкторских разработок, через проектирование и выпуск все более
современных машин и оборудования, но также и эксплуатации, путем лучшего, более
профессионального и эффективного, использования находящейся на рынке новой тех-
ники.
Однако существует взаимодействие (обратная связь) в котором прогресс в сель-
скохозяйственной технике вызывает с другой стороны прогресс биологический. Здесь
можно привести следующие примеры.
- Доработка точечных сеялок для высева семян сахарной свеклы влечет за со-
бой выращивание сортов, дающих одноростковые семена с мощностью прорастания
свыше 95%; разработку оболочек для этих семян, включающих пестициды, стартовые
дозы удобрений.
73
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


- Механическая уборка помидоров на полевых плантациях вызвала выращива-
ние сортов, у которых свыше 75% овощей дозревает одновременно, что обусловливает
ликвидацию плантации одновременно с уборкой.
- Разработка доильных роботов вызвала действия, направленные на выращи-
вание и откорм крупного рогатого скота с длинными ногами, таким образом, чтобы
плечо робота, оснащенного доильными стаканами, свободно помещалось под выменем
коровы.

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
И ВЛИЯНИЕ ЭТИХ УСЛОВИЙ НА КОНСТРУКЦИЮ
Машины и сельскохозяйственные орудия, а также выполняемые ими технологи-
ческие процессы отличаются от технических средств других отраслей тем, что свойства
их рабочей среды и обрабатываемый материал подвергаются быстрым изменениям в
очень широком диапазоне. Эта изменчивость имеет случайный характер, часто неожи-
данный, и вызывает огромные трудности у конструкторов. На протяжении длительно-
го периода развития сельскохозяйственной техники специалисты пытались конструи-
ровать и выпускать машины и оборудование от которых ожидались работы хорошего
качества, большая надежность функционирования в широком диапазоне переменных
природных условий, т.е. практически в любых условиях.
В настоящее время эта тенденция изменилась: выпускаются в основном машины
со значительным количеством дополнительных приспособлений и вариантных реше-
ний, позволяющие подобрать машину для необходимых требований пользователя. Та-
ким образом, в некотором смысле, ограничены пределы изменчивости условий к кото-
рым приспособлена машина и тем самым улучшено качество выполняемой работы а
также качество производимых сельскохозяйственных продуктов.
Примером может быть погрузочный картофелекопатель, выпускаемый одной из
германских фирм в качестве основной машины с 10-ю вариантами систем транспорте-
ров и других сепарирующих устройств, для выбора по желанию покупателя.
Необходимо обратить внимание на огромную роль добросовестной технической
консультации уделяемой сельским товаропроизводителям. Подбор соответствующего
варианта машины, оптимального для покупателя это очень важная задача, потому что
допущенная ошибка в будущем будет сказываться многие годы, а расходованные день-
ги на покупку не будут работать на благо сельскохозяйственного предприятия и повы-
шения его эффективности.
Характерной чертой значительной части сельскохозяйственных машин особенно
применяемых в полевом производстве является их сезонность использования. Эти ма-
шины работают от нескольких дней до нескольких недель в течение года. С целью по-
лучения самого высокого качества работы например обработки почвы или сбора сель-
скохозяйственных продуктов, период работы машин ещё сокращается до периода оп-
тимальных погодных условий или оптимальной зрелости урожая. В таких условиях
ожидается от сельскохозяйственных машин полной эксплуатационной надежности в
короткий агротехнический период. Авария машины и ожидание ремонта может унич-
тожить весь труд земледельца, который он затратил в течение года, и вызвать огромные
экономические потери. Отсюда стремление конструкторов и производителей машин к
применению решений и материалов высокого качества, и создание дилерско-сервисных
пунктов, предоставляющих услуги самого высокого качества.
Ещё недавно в комитетах государственной промышленности не обсуждались
предложения по оснащению сельскохозяйственной техники современными надёжными
74
ISBN 5-88890-034-6. Том 1.


материалами, например, такими, как в военной промышленности. А ведь упомянутая,
высокая готовность к работе в период сельскохозяйственной кампании немного отли-
чается по своей важности от требований в области надежности боевой техники.

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТЕХНИКА В АСПЕКТЕ ЭКОЛОГИИ
Рассматривая место сельскохозяйственной техники в системе производства сель-
скохозяйственной продукции, необходимо обратить внимание на то, что она, как никакая
другая отрасль техники, воздействует непосредственно на живые организмы - почву,
растения и животных, а также на окружающую среду, в том числе на воду и воздух.
К почве нужно относится, как к живому организму, который неумелыми, неот-
ветственными действиями легко можно уничтожить. Техника, к сожалению, создает
ряд существенных угроз для почвы:
- агротехнические приемы, выполняемые во время большого переувлажнения
почвы, уничтожают ее структуру, а при слишком низких температурах ограничивают
деятельность почвенных микроорганизмов;
- увеличение числа проходов сельскохозяйственной техники вызывает уплот-
нение почвы, особенно сильно при этом страдает верхний пахотный слой, где наступа-
ет чрезмерное уплотнение. Рост плотности ведёт к уменьшению пористости;
- перегрузка транспортных средств и применение более тяжелых тракторов и
сельскохозяйственных машин вызывает уплотнение более глубоких слоев почвы, осо-
бенно при переувлажненном поверхностном слое, когда почти полностью теряется спо-
собность переноса нагрузок;
- слишком интенсивное воздействие орудий, особенно машин для обработки
почвы, вызывает распыление почвы и уничтожение ей комковатой структуры.
Почва обладает большой способностью самовосстановления структуры в резуль-
тате действия различных факторов; биологических, химических и физических. Однако
процессы восстановления не протекают быстро, а в некоторых условиях вообще не воз-
никают. Например, уплотнение глубоких слоев подпахотного слоя, ниже зоны промерза-
ния может оказаться устойчивым, потому что восстановление структуры, после уплотне-
ния, происходит вследствие переменного замерзания и оттаивания, а также увлажнения и
высыхания, а эти процессы на такой глубине не происходят.
Какую угрозу создают химические средства и удобрения общеизвестно, поэтому
этот вопрос в статье не обсуждается.
Очень чёткое влияние техники на живые организмы заметно в животноводстве.
В течение многих лет ведутся исследования и наблюдения за реакциями животных на
применяемые технические решения. Современная техника сигналов позволяет наблю-
дать поведение животных и подобрать, например, параметры стойла, габариты и форму
клеток для свиноматок с поросятами и т.п., чтобы создать им наилучшие условия пре-
бывания
Жесткие правила Европейского Союза и согласованные с ними национальные
требования позволяют разработать так называемый кодекс практик, а также стандарты
содержания всех основных пород хозяйственных животных. Идея упомянутых правил
и рекомендаций заключается в создании животным более комфортных условий пребы-
вания. Конечно, это дорого обходится, но если можно так сказать "счастливые" живот-
ные отплачивают значительно большей продуктивностью, следовательно, приносят бо-
лее высокие доходы.
ТЕХНИКА И КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ


75
ISBN 5-88890-033-8. Экология и сельскохозяйственная техника. СПб, 2005.


В сельском хозяйстве, как и в каждой другой области производственной дея-
тельности человека, целью является продажа продуктов по возможно самой большой
цене. Современный рынок, особенно рынок ЕС, принимает и акцептирует товары вы-
сокого качества и всё чаще требует доказательства этого качества путем создания усло-
вий возможности проследить весь производственный процесс. Вводят так называемые
процедуры ВАТ (самые лучшие доступные технологии) и НССР (анализ риска путем
контроля критических точек), без которых обеспечение высокого качества сельскохо-
зяйственных продуктов как ключевого фактора в борьбе за потребителя на рынке будет
невозможно. Сельскохозяйственная техника в сочетании с современной информатикой
играет в этой части системы сельскохозяйственного производства существенную роль.
Плохо подобранные, несоответственным образом эксплуатационные машины и другие
технические средства не в состоянии обеспечить хорошее качество сельскохозяйствен-
ных продуктов, а следовательно, достойную конкуренцию.

ЧЕЛОВЕК И СРЕДА РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
В современной системе сельскохозяйственного производства придается сущест-
венное значение среде, в которой приходится работать человеку. Многочисленные пра-
вовые регулировки по эргономии и безопасности труда с сельскохозяйственными ма-
шинами повлияли, в большой степени, на повышение комфорта рабочего места опера-
тора в новом поколении машин и тракторов. Кабина водителя современного трактора
или самоходной машины предохраняет его от влияния пыли и атмосферных условий,
от колебаний и ушибов в случае переворота трактора и т.п. Высокий уровень приме-
няемой электронизации и автоматизации трактора и совместно работающей с ним ма-
шины освобождает оператора в значительной степени от физического труда и психиче-
ского давления связанного с вождением агрегата, наблюдением за работой рабочих уз-
лов машины, регулировкой этих узлов, а также удержанием направления по заданному
пути езды. Первые образцы самоходных машин (без обслуживающего персонала) уже
показывают на выставках. Думаю, что полное замещение человека, в крайнем случае, в
некоторых видах полевых работ - это вопрос недолгого времени.

<< Пред. стр.

страница 9
(всего 28)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign