ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ УДАЛЕННОГО АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

ADVANCED TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE REMOTE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Limar Sergey Alexandrovich

Мaster's student, department «Power supply and electrical engineering», Togliatti State University,

Russia, Tolyatti

Tretyakova Marina Nikolaevna

Scientific supervisor, Ph.D. ped. Sciences, Assoc., Togliatti State University,

Russia, Tolyatti

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены проблемы функционирования удалённых агропромышленных комплексов и направления их модернизации на основе современных технических решений. Проанализированы особенности удалённых объектов, влияющие на выбор оборудования. Показаны перспективы применения гибридных систем электроснабжения, объединяющих возобновляемые источники энергии и традиционные установки, а также предложены критерии выбора оборудования для повышения надёжности и эффективности работы комплекса.

ABSTRACT

This article examines the operational challenges of remote agro-industrial complexes and areas for their modernization using modern technical solutions. The characteristics of remote facilities that influence equipment selection are analyzed. The potential for hybrid power supply system’s combining renewable energy sources and traditional installations is demonstrated, and criteria for selecting equipment to improve the reliability and efficiency of the complex are proposed.

Ключевые слова: удалённый агропромышленный комплекс, электроснабжение, гибридная энергетическая система, энергоэффективность.

Keywords: remote agro-industrial complex, power supply, hybrid energy system, energy efficiency.

Удалённые агропромышленные комплексы (АПК) представляют собой сельскохозяйственные объекты, расположенные на значительном удалении от централизованного сетевого электроснабжения. Электроснабжение таких децентрализованных хозяйств реализуется с помощью малых электростанций, работающих с использованием жидких и твёрдых топлив углеводородной группы. В таких условиях формирование устойчивого и надёжного электроснабжения является одной из ключевых задач, определяющих эффективность работы всего предприятия.

Эффективность современного удаленного АПК, основанного на технологиях точного земледелия, напрямую зависит от стабильности и качества электроэнергии. Однако на практике такие комплексы сталкиваются с рядом системных проблем энергообеспечения. Основными проблемами функционирования удалённых комплексов являются нестабильность и низкая надежность электроснабжения при питании от протяжённых линий электропередач, обусловленная зависимость от привозного топлива и высокие эксплуатационные затраты при использовании дизельных генераторов, ограниченные возможности автоматизации технологических процессов и влияние климатических факторов, сокращающих срок службы оборудования.

Совокупность указанных проблем приводит к снижению эффективности сельскохозяйственных процессов, увеличению себестоимости продукции и затрудняет реализацию принципов устойчивого развития. Эти проблемы напрямую сказываются на ключевых показателях как снижение урожайности, падение качества продукции, рост операционных расходов на ремонт оборудования и оплату электроэнергии, возникновение рисков потери всего поголовья или урожая. Таким образом, модернизация системы электроснабжения является ключевой производственной задачей для повышения общей эффективности и конкурентоспособности удаленного АПК.

Удаленные АПК обладают рядом характерных особенностей, которые необходимо учитывать при выборе и проектировании оборудования: территориальная обособленность в отсутствиях доступа к централизованным энергосетям и необходимость автономного электроснабжения; неравномерный график нагрузок вследствие высокой сезонной и суточной изменчивости потребления электроэнергии, обусловленной технологическими циклами; разнообразие энергоёмких потребителей таких как системы водоснабжения, насосные станции, вентиляционное и холодильное оборудование, которые предъявляют повышенные требования к качеству электроэнергии; сложные климатические условия определяют необходимость обеспечения устойчивости работы электрооборудования; ограниченные возможности технического обслуживания, которые требуют простоты и надёжности конструктивных решений.

Эти особенности определяют необходимость применения автономных, энергоэффективных и интеллектуальных систем электроснабжения, способных адаптироваться к изменению нагрузки и минимизировать участие обслуживающего персонала.

На современном этапе развития электроэнергетики одним из наиболее перспективных направлений является внедрение гибридных энергетических систем (Hybrid Energy Systems, HES), которые объединяют несколько источников энергии различной природы таких как солнечные фотоэлектрические установки, малые ветрогенераторы, мини ГЭС, аккумуляторные системы хранения и резервные дизельные установки.

Использование таких систем позволяет обеспечить повышение надёжности электроснабжения за счёт дублирования источников энергии, снижение расхода топлива и выбросов СО₂, выравнивание графиков нагрузки за счёт аккумуляции избыточной энергии, автономность и устойчивость работы при отсутствии внешних сетей.

Для выбора оптимального состава и параметров оборудования при проектировании систем электроснабжения применяются критерии и методики расчёта как энергетическая эффективность, экономическая целесообразность, экологические показатели и надёжность функционирования.

Опираясь на указанные критерии, для модернизации системы электроснабжения удаленного АПК наиболее целесообразным представляется остановиться на создании гибридной энергосистемы и использовать следующую конфигурацию:

Основным источником электроснабжения выступает солнечная электростанция, мощность которой рассчитывается на основе инсоляции в регионе и дневного графика нагрузок или мини ГЭС, при условии наличия по близости подходящих рек, водоемов, что обеспечит минимальную стоимость электроэнергии и ее экологичность.

Резервным источником служит литий-ионная аккумуляторная батарея, емкость которой определяется исходя из необходимости обеспечения работы критических нагрузок в течение суток и на случай длительной непогоды предусмотреть дизель-генератор малой мощности, его наличие резко повышает надежность системы при относительно невысоких капитальных затратах.

Ядром создаваемой энергосистемы должен выступать гибридный инвертор со встроенным контроллером заряда, способный оптимально управлять потоками энергии между солнечными панелями, аккумуляторами, дизель-генератором и сетью (при ее наличии).

Такой подход, основанный на детальном анализе проблем, особенностей объекта и современных расчетных методиках, позволит создать сбалансированную, надежную и экономически эффективную систему электроснабжения, которая станет основой для повышения продуктивности всего АПК, обеспечить стабильное электроснабжение технологических процессов и снизить эксплуатационные издержки.

Применение современных технических решений в системах электроснабжения удалённых АПК является важным направлением развития сельского хозяйства и энергетической инфраструктуры. Использование гибридных энергетических систем, аккумуляторов и интеллектуальных систем управления позволяет обеспечить надёжность, энергоэффективность и экологическую устойчивость работы комплексов.

Внедрение данных решений способствует повышению качества сельскохозяйственной продукции, снижению себестоимости и формированию технологической независимости агропромышленных комплексов от централизованных источников энергии.

Технические решения для удаленного АПК перестали быть экспериментальными и перешли в разряд коммерчески эффективных. Они кардинально меняют парадигму сельского хозяйства, превращая его из трудоемкой отрасли в высокотехнологичную IT-индустрию. Умение собирать, анализировать и действовать на основе данных становится новым конкурентным преимуществом, а инвестиции в «умные» технологии — залогом устойчивого и прибыльного агробизнеса в XXI веке.

Список литературы:

1. Гусева, О. А., Пташкина-Гирина О.С., Волкова О.С. Энергообеспечение автономных потребителей с использованием возобновляемых источников энергии // Учебное пособие: ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ, 2022. – 142 с.
2. Велькин, В. И. Энергоснабжение удаленного объекта на основе оптимизации кластера ВИЭ // Монография: Екатеринбург УрФУ, 2013. – 100 с. Гурьев П. М., Сандалов В. И. Автономные системы электроснабжения: проектирование, расчёт, эксплуатация. — Новосибирск: Наука, 2021. — 310 с.
3. Земсков В.И. Возобновляемые источники энергии в АПК // Учебное пособие. СПб.: Лань, 2022. — 368 с.
4. Белов С.И., Дрин Н.Ф., Коняев Д.А. Развитие микрогенерации и микросетей в сельской местности для эффективной трансформации электроэнергетики // Ежемесячный отраслевой журнал «С.О.К.» № 2497 (03/2025)