Газопоршневые установки для теплиц

В большенстве регионов нашей необъятной Родины на протяжении шести - семи месяцев в году естественного освещения совершенно недостаточно для интенсивного выращивания овощей или цветов в закрытом грунте. Чтобы получать максимальные урожаи в этот период необходимо обеспечить искусственный свет в определённом спектре. Например, ежесуточная продолжительность досветки в декабре доходит до 20 часов в сутки (по 4 часа растениям всё равно необходимо "отдыхать").

Вполне ожидаемо, что дополнительное освещение используется практически во всех современных тепличных комплексах, применяющих интенсивные технологии выращивания растений. При этом на один гектар закрытого грунта приходится от 0,6 МВт до 1,1 МВт электрической мощности в зависимости от типа электрических ламп, региона, сортов растений и т.п.

Но даже если есть возможность подключиться к электросетям за счёт регионального бюджета, предоставляющего льготы новым инвесторам, то всё равно потом тепличное хозяйство вынуждено покупать электроэнергию у энергосбытовых компаний, как правило, по второму среднему напряжению (СН2) - от 4,5 до 6,5 руб./кВт*ч. Проблему больших расходов на электроэнергию иногда решают за счёт ограничения периода ежесуточной досветки. Это, конечно же, уменьшает затраты, но ведёт и к снижению урожайности выращиваемых культур, что препятствует повышению рентабельности тепличного бизнеса. 

Единственным реальным выходом из ситуации с неподъёмными тарифами представляется собственная электрогенерация на базе газопоршневых установок. Себестоимость выработки электроэнергии при этом составляет 2,5 - 3,0 руб./кВт*ч. Кроме того, побочным продуктом работы ГПУ является большой объём практически бесплатного тепла. В результате своя мини-ТЭЦ позволяет снизить расходы тепличного комплекса на энергоснабжение в 1,5 - 2 раза.

Газопоршневые установки широко используются в Европе для досветки растений при их выращивании в закрытом грунте. После 2005 года эта практика получила распространение и в нашей стране.

Однако своя электростаниця - дорогое удовольствие. Затраты на мини-ТЭЦ составляют от 40 до 60 % от всех расходов на создание нового тепличного хозяйства. Это очень много. Столь высокие издержки на строительство энергоцентров обусловлены использованием исключительно импортных электроагрегатов Caterpillar, Jenbacher и MWM, так как их российских аналогов не существует. Но без собственной электрогенерации многие тепличные комплексы часто оказываются вообще нерентабельными. Поэтому при реализации новых проектов меры государственной поддержки распространяются, в том числе, и на электростанцию для обеспечения досветки растений.

Cамым первым российским тепличным комплексом, применившем в 2005 году ГПУ Caterpillar для достветки цветов, было ЗАО "Розовый сад" (площадь 25 га) в Малоярославецком районе Калужской области.  В этом энергоцентре количество катерпилларовских газопоршневых электроагрегатов постепенно было доведено до 11 штук. При этом суммарная мощность составила 23 МВт, то есть почти по 1 МВт электрической мощности на гектар. Очень неплохо.

Особенности проекта
Стоит обратить внимание, что при строительстве мини-ТЭЦ в Розовом саду было выбрано очень неоднозначное инженерное решение: ГПУ Caterpillar размещены в боксе, который, в свою очередь, находится внутри застеклённого объёма теплицы. Вряд ли при этом удалось сэкономить много места снаружи: всё равно радиаторы принудительного охлаждения и трансформатор вынесены за пределы периметра остекления.
Однако отапливаемая площадь  внутри теплицы оказалась занята не основной продукцией (кустами роз), а железом, которое в этом отоплении совсем не нуждается (и даже наоборот). Лично я думаю, что такое размещение ГПУ является далеко не оптимальным как с технической, так и с экономической точек зрения. За исключением данного тепличного хозяйства с подобным вариантом размещения ГПУ мне больше пока сталкиваться не приходилось.

Чем всё закончилось
В результате для самого ЗАО "Розовый сад" всё закончилось очень печально: в конце 2015 года эта компния была обанкрочена, а в сентябре 2016 года всё её имущество, включая одиннадцать ГПУ Caterpillar, было выставлено на продажу. Однако я уверен, что причиной этого банкротства было всё, что угодно, но только не монтаж газопоршневых установок внутри теплиц. Техника была совершненно не при чём: при работе на на данном объекте Катерпиллары зарекомендовали себя очень хорошо.

Система COdiNOx ( по-русски читается "Кодинокс") очень полезна для всех тепличников: она позволяет очищать выхлопные газы ГПУ от оксидов азота и угарного газа. В результате на выходе из реактора получается углекислый газ, который необходим для интенсивного выращивания растений в закрытом грунте.
Из школьного курса биологии нам известно, что в тёмное время суток растения выделяют углекислый газ, а в светлое - поглащают. Фотосинтез – это как раз и есть образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с выделением кислорода. То есть, для роста растений обязательно нужны и свет, и углекислый газ.
При интенсивном выращивании овощей или цветов в закрытом грунте они досвечиваются в зимнее время вплоть до 20 часов в сутки. Собственно говоря, для этого газопоршневые установки и нужны в тепличных комплексах. 

Таким образом, в темноте растения остаются ("отдыхают", как говорят тепличники) всего на 4 часа в сутки. Вполне ожидаемо, что за двадцать часов светлого времени тепличные овощи и цветы поглащают из закрытого застеклённого объёма теплицы гораздо больше углекислого газа, чем выделяют его за эти 4 часа темноты.

Поэтому для того, чтобы растения в тепличном комплексе активно росли весь "день", который длится 20 часов, им требуется дополнительный углекислый газ. Причём он нужен именно в тот период, когда работает досветка.

Этот "дополнительный" газ можно получить только двумя путями - покупая готовую углекислоту в баллонах или получать её прямо в тепличном комплексе. Очевидно, что покупать "на стороне" такой специфический продукт дороже, чем вырабатывать его самому.

Для производства углекислого газа непосредственно на месте используются специальные реакторы, в которые подаются или отходящие газы от водогрейных котлов, или выхлопные газы от ГПУ. В выхлопной газ впрыскивается раствор мочевины, которая вступает в химическую реакцию с оксидами азота. При этом оксиды азота "обезвреживаются" практически на 100% - на выходе образуются водяной пар и безвредный азот. Кроме того, угарный газ (CO) окисляется до углекислого газа (CO2). После такой очистки выхлопные газы содержат большое количество необходимого растениям углекислого газа, но ещё остаются "горячими", поэтому их необходимо охладить до 50–55 градусов, после чего можно подавать напрямую в закрытый объём теплицы.

COdiNOx - это как раз и есть самая известная и популярная в мире система для получения углекислого газа из выхлопных газов газопоршневых электроагрегатов. Её использование позволяет резко снизить затраты на покупку углекислого газа "на стороне", и, тем самым, повысить рентабельность тепличного бизнеса в целом.

Частный консультант по мини-ТЭЦ

Газопоршневые установки для теплиц

ГПУ в тепличных комплексах

Зачем нужны энергоцентры в теплицах

Проблема высоких тарифов на электроэнергию

Своя мини-ТЭЦ - каждой российской теплице

Первый российский опыт использования ГПУ для досветки в теплицах

Особенности проекта

Чем всё закончилось

Система COdiNOx для получения очищенного углекислого газа

Этот материал ещё будет дорабатываться