2022. 07. 06., szerda
Csaba
Agrometeorológia
növényvédelem
Részletes agrometeorológia
xxx Menü xxx

Energiaracionalizálás a hazai mezőgazdaságban

Kategória: Agrárgazdaság | Szerző: Dr. Tóth László (SZIE GEK, FOMI) és Dr. Fogarassy Csaba (SZIE GTK)

Ma már a jövő egyértelmű elvárása a mezőgazdasággal szemben az, hogy elegendő mennyiségben, jó minőségben és minél olcsóbban, tehát a lehető leghatékonyabban, a legkevesebb energiaráfordítással állítsa elő a mezőgazdaságtól várt növényi és állati termékeket.

A hazai energiahelyzetet vizsgálva megállapítható, hogy az elmúlt 18–20 évben a mértékét tekintve jelentősen nem, de a végenergia-felhasználás összetételét tekintve számottevően változott. Csökkenés volt és van a szén és olaj felhasználásában. Az erőműveink hatékonysága az elmúlt 50 évben javult, a hatásfokuk 22–24%-ról 35–40%-ra növekedett. Igen jelentősen mérséklődött a kén-dioxid- és a nitrogén-oxid-kibocsátásuk. Az összes ún. végső energiából, melyet hazai vonatkozásban állítunk elő, a legjelentősebb – az atomerőmű működése révén – a villamos energia.

A mező- és erdőgazdaság (a halászat is) az összes hazai végső felhasználásból ma már ~3%-kal részesedik (20,40 PJ/év). Csak a mezőgazdaságot vizsgálva igen erőteljes visszaesés következett be a ’90-es évek elejétől ~20 év alatt (1989: 64,96 PJ/év), aminek okai a gazdasági változásokban, a technikai fejlődésben és a növekvő környezettudatosságban is lelhetők fel.

A legnagyobb volument a hajtóanyag (üzemanyag) felhasználása jelenti (56,4%), amelyet a hőenergia-felhasználás – ma már földgáz formájában – (26,3%), majd a villamosenergia- (15,8%) követ.

Ha a felhasználási helyeket is vizsgáljuk, megállapítható, hogy a növénytermesztés a legnagyobb energiafogyasztó, ez még egyértelműbb, ha ide számítjuk a szárítást is, ami csak részben szolgálja az állattartás igényeit. Az egyéb felhasználók között igen jelentős a kertészeti ágazat, főként a zárttéri hajtatás aránya.

A mezőgazdaság hazai 3%-nyi energiafelhasználásán belül bármekkora is a csökkenés, az az összes végenergia felhasználásában jelentéktelen mértékben jelenik meg, azt még jelentősebb fejlesztése sem befolyásolhatja. Ha a felhasználást tovább részletezzük, megállapíthatjuk, hogy két fő felhasználó a mérvadó, mégpedig: az erőgépek (traktorok, tehergépkocsik, magajáró gépegységek), illetve a szárítógépek és az állattartási technológiák (1. ábra).

Az említett három ágazatnál a számviteli adatok alapján megismerhetjük a felhasznált energiára fordított kiadásokat, de nem kapunk választ arra, hogy milyen tényezők befolyásolják a felhasználás mértéket, képesek vagyunk-e annak befolyásolására.

Szántóföldi növénytermesztés

A költségösszetevők meglehetősen bonyolultak, vizsgáljuk meg például a növénytermesztést, de a szemléltetés céljából annak is csak egy műveletét, a szántást. Az erőgépeket gyártók és forgalmazók nagy figyelmet fordítanak a fajlagos üzem- és segédanyag-felhasználás csökkentésére, valamint a nagyobb üzembiztonságra. Fontos elem és számottevő lehetőség, mivel több költségelemet is befolyásol, de a gazdálkodónak nem sokat jelent, ha a használatánál fellépő költségelemeket befolyásoló egyéb tényezőkre nem fordít kellő figyelmet.

Költségelemek:

A mezőgazdasági gyakorlatban az erőgépek (pl. traktorok) teljesítésének összehasonlítására különböző jellemzőket használnak, például

  • munkaidőt (műszakidő: mh),
  • tonnakilométert (tkm),
  • normálhektárt (nha),
  • kilowattórát (kWh).

Sajnos ezek többsége nem jellemzi pontosan az erőgép által ténylegesen teljesített gépi munkát. Ennek oka, hogy például a domborzatot és a talajkötöttséget csak átlagos viszonyokra számítják, miközben jelentős eltéréseket okoz a talaj nedvessége, tömődöttsége, fedettsége, a vontatott munkagép állapota stb. Ezek nagy eltéréseket okozhatnak a műveleti költségeknél is.

A munkaműveletek költsége hektárra (ha) és műszakidőre (mh) is vetíthető. A nha és a kWh közötti kapcsolat: 1 nha = 26,315 kWh, és egy nha gépi munka 8 kg, illetve 9,5 liter gázolajjal teljesíthető. 1 kWh gépi munkához 0,304 liter gázolaj szükséges. Egy nha egyenértékű egy hektár sík, középkötött talajon, 20 cm mély szántás során teljesített gépi munkával. A traktorok fajlagos üzemanyag-fogyasztása az elmúlt 20 évben 8–12%-kal csökkent. A jelenlegi traktoroknál 190–200 g/kWh értékek adódnak (DLG1-tesztek szerint), ami a terhelésfüggő elektronikus adagolásvezérlésnek és a nagyobb porlasztási nyomásnak köszönhető.

A munkákra fordított energiafelhasználást, végül is a gépi munkák költségeit, más tényezők jelentősebben befolyásolhatják. E költségeket meghatározó tényezők között szerepelnek (nem a teljesség igényével):

  • hajtó- és kenőanyagok minősége,
  • munkabér és költségei,
  • a munkavégzők bére (adó és szociális költségek stb.),
  • karbantartások, javítások költsége,
  • értékcsökkenés (amortizáció),
  • egyéb költségek (biztosítás, géptárolás, üzemagyag és alkatrészbeszerzés stb.).

E közvetlen költségekhez jön még: az eszközök hitelkamata és a gépekkel kapcsolatos általános költségek. A fenti költségnemek együtt adják a tényleges üzemeltetési költséget.

Ahhoz, hogy a legkedvezőbb költségeket és energiaigényt érhessük el, számolnunk kell például a felszántandó táblák méreteivel, és ahhoz kell kiválasztani az erőgépet (feltétel a munka- és erőgép megfelelő illesztése). A 2. ábrán a táblaméret függvényében szerepel a költségarány, ami nyilván arányos az üzemanyag-felhasználással is. Jól látható, hogy a kisebb táblákon a költségek nagyobbak a fordulók relatív nagyobb aránya, a beállítási idők gyakorisága és az elérési távolságok stb. miatt.

100%-nak a legnagyobb traktort (175 kW) és a legnagyobb táblát (98–100 ha) véve, a költségarány (benne arányosan az energiaigény) trendje a 18 hektáros táblaméretig jelentősen nem változik. Eltérés csupán a traktorok teljesítményében van, hiszen a nagyobb motor nagyobb fogyasztást is jelent stb.

Hasonló a helyzet akkor is, ha a traktor teljesítményének függvényében vizsgáljuk a költségarány alakulását (3. ábra). A költség drasztikusan az ~50 kW-nál kisebb erőgépeknél növekszik meg.

A növénytermesztés gépesítésénél hasonlóak a tendenciák más munkaműveleteknél is, tehát energiát és költséget (feltételezve, hogy korszerű gépekkel és jól megválasztott erő- és munkagép-kapcsolattal dolgozunk) a gépegység és a táblaméret jó megválasztásával lehet megtakarítani.

Terményszárítás

A mezőgazdasági ágazatok energiafelhasználásán belül a növénytermesztést a szárítás követi. Energiaigénye függ az időjárási viszonyoktól (levegő nedvessége, hőmérséklete) és a szemes anyag nedvességtartalmától. A szárításhoz a „szárítóközeget”, a szárító levegőt hőközléssel tesszük a feladatra alkalmassá. A hővel szárazzá tett levegő a szárítótérben érintkezésbe kerül a nedves anyaggal és elvonja a víztartalmát. Valóságban a szárítás folyamata az energiafelhasználást tekintve nem veszteségmentes, ezért a tüzelőberendezésekkel több hőt kell bevinni a folyamatba, mint amennyi elméletileg szükséges.

A szárítási hőszükséglet felfűtési és üzemi részből áll. A felfűtési hőszükséglettel a hideg állapotban lévő berendezéseket üzemi hőmérsékletre fűtjük fel.
Az üzemi hőszükséglettel a szárítási hőt és a hőveszteséget pótoljuk, és ezzel a munkafolyamatok megvalósításához szükséges üzemi hőmérsékletet állandósítjuk.

Tehát a folyamatos üzem energiamegtakarítással jár.

A munkafolyamatban a nagyobb energiamegtakarításhoz, a jobb termikus hatásfok eléréséhez arra kell törekedni, hogy a belépő szárítóközeg-hőmérséklethez képest minél kisebb legyen kilépő hőmérséklet. Ezért is terjedtek el a keresztáramlásos, hővisszanyeréses (recirkulációs) rendszerek. Ez nem más, mint a hulladék hőenergia ismételt hasznosítása ahelyett, hogy a környezeti levegőbe vezetnénk a még meleg közeget.

A korábbi hagyományos szárítók fajlagos energiafelhasználása 5–5,4 MJ/kgvíz. volt, a jelenlegi korszerű szárítóberendezésekkel már elérhető a 3,5–4 MJ/kgvíz érték is. Gabonaszárítóknál az energiamegtakarítás és a terményminőség megőrzése érdekében kerülni kell a 110 °C-nál magasabb szárítóközeg-hőmérsékletet (1–2. táblázat).

Állattartás

Az állattartásban jól vagy kevésbé jól gépesített technológiákat alkalmaznak. A jól gépesített megoldásoknál a beruházás igényesebb, nagyobb az egy állatférőhelyre (fh) jutó költség, de kevesebb élőmunkát igényel. A gépi berendezéseket főként villamos motorok hajtják, ami nagyobb energiafelhasználást jelent egy-egy férőhelyre vetítve, de a termék árában is nagyobb értékben jelenik meg, holott a termék ára éppen a nagyobb hatékonyság miatt alacsonyabb.

A telepeket jellemző legfontosabb energetikai mutatók:

  • a beépített összes teljesítmény (villamos motorok, világítás, szellőzés stb.),
  • a telepi csúcs villamosenergia-felhasználás,
  • a beépített teljesítmény éves kihasználása,
  • az egyidejűségi tényező.

    A vizsgálatok szerint a különféle telepek energetikai mutatói igen jelentősen eltérnek. Ennek okai:
  • az eltérő telepnagyság (nagyobb telepnek kisebbek a járulékos költségei stb.),
  • az épületek kialakítása (pl. belmagasság, szigetelés),
  • a szellőzési és fűtési rendszer,
  • az állatfajok állatjóléti és környezeti igényei,
  • a gépesítettség mértéke stb.

A különböző állatfajoknál a fentebbiek figyelembevételével a tól-ig értékeket a 3. táblázat tartalmazza.

A 4. táblázat szerinti példákban több év átlagában jelennek meg a fontosabb energetikai jellemzők.

A nagyobb volumenben és jobban gépesített telepeken az energiafelhasználás fajlagosan növekszik, viszont sokkal jelentősebb mértékben csökken az élőmunkaigény, s így összességében a fajlagos ráfordítás csökken, de az automaták által végzett precízebb műveleti munka révén a termék minősége is javul.

A jól gépesített telepeken is számos lehetőség nyílik az energiafelhasználás mérséklésére. A fűtési energiaigény a jobb szigetelés révén csökken, de sokféle lehetőség van például a hőhulladékhő felhesználására is.

A hűtés hulladék hőjének felhasználása: A tej fejéskori 35–36 °C-os animális hője a hűtők által kerül elvételre. Ez a hőenergia egyébként hulladék hő lenne, ha a léghűtéses kondenzátorok a hőenergiát szabad térbe kényszerítenék. Viszont vízhűtéses kondenzátorokkal (pl. lemezes hőcserélőkkel) hőtárolókba gyűjthető, és az így keletkező meleg víz a fejéshez kapcsolódó hőigényes munkafolyamatokhoz felhasználható (tőgymosás, fejőgéptisztítás stb.).

Üzemi tapasztalatok szerint e rendszereknek igen alacsony a beruházási költsége, és a közel nulla segédenergia felhasználása révén 1–2 év alatt megtérül. 1 liter tej 5 °C-ra való lehűtésével egy liter 13–14 °C-os víz 48–50 °C-ra melegíthető. Ezzel a melegvíz-előállító villamos bojlerek energiaköltsége takarítható meg.

Csapvizes előhűtés: Nagy telepeken maga a hűtési energia is csökkenthető, ha csapvizes előhűtést alkalmaznak, és a hűtő csapvizet itatásra használják fel (4. ábra).

A fejőházból a tőgymeleg tej a tejleválasztó után egy átmeneti tartályba érkezik. Innen a tejet a tejszivattyú a tejszűrőn, a csapvizes, valamint sorba kapcsolt hűtőfolyadékos hőcserélőn át a tejtároló tartályba szállítja. A hűtőfolyadékos (glykol) lemezes hőcserélőn a tej 4,0 °C-ra hűl le (5. táblázat).

Ez esetben a 35 °C-os tejet először a ~14 °C-os csapvízzel a kapcsolt lemezes „elő” hőcserélőben lehűtjük 20–21 °C-ra. Ennek az energiaigénye szinte a nullával egyenlő, mivel a hűtővíz itatási célokat szolgál, s itatóvíz mindenféleképpen kell. Kritérium, hogy az itatáshoz használt hűtővíz hőfoka az itatásnál ne legyen magasabb 20–22 °C-nál. Az érték a tej és a víz tömegáramával automatizáltan jól beszabályozható.

Tehát a hűtőgéppel már csak a 20–21 °C-os tejet kell hűteni 4 °C-ra, ami ~16-17 °C-os hőlépcsőnek felel meg. Ezzel 1000 kg tej hűtésének energiaköltsége a tisztán villamos energiával történő hűtéssel szemben már ~35–40%-kal kevesebb. Például 2014. és 2015. évi energiaárakon a 871 Ft/1000 kg hűtési költség már csupán 480 Ft, tehát 337 Ft/1000 kg tej hűtési villamosenergia-költséget takarítottunk meg.

Növényházak hőellátása

A mezőgazdasági energiafelhasználásban a harmadik legnagyobb a növényházak fűtésére használt hőenergia.
A téli növényházi termesztés a hazai körülmények között akár 30 °C-os hőlépcsőt jelent (∆t). A növekvő energiaárak miatt a téli termesztés főként a termálenergia hatékony felhasználása mellett versenyképes.

A hőszükséglet a következő összefüggéssel határozható meg: Q = K’ (tb – tk) Fü

ahol:

Q = az óránként szükséges hőmennyiség (KJ/h),
K’ = „hőfogyasztási” tényező (KJ/m2 h °C),
tb – tk = ∆t = a külső és a belső hőmérséklet különbsége (°C),
Fü = a növényház határoló felületének nagysága (m2).

A fűtési módok közül a melegvíz-fűtés a leginkább előnyös, mégpedig vizsgálataink szerint a geotermikus fluidummal végzett, ún. geotermikus fűtés. Az üvegházakban alapfűtésként a talajfelszíni csöves „vegetációs” fűtést (5. ábra) célszerű választani, amely szállítópályaként is használható. Energetikai célokból is tenyészőcsúcs közelében mozgatható kiegészítő fűtés alkalmazása az indokolt. A hó leolvasztására a vápa csatorna alatt elhelyezett fűtés az előnyös. Talajos termesztésnél nélkülözhetetlen, de a tápoldatos termesztésnél is előnyös a talajfűtés. Erre a célra 32–40 mm-es műanyagcsövek alkalmasak. E csöveket 30–50 cm mélységben és egymástól 50–60 cm távolságra kell behúzni. A talaj fűtésénél fontos a gyökérzóna hőmérsékletének optimalizálása.

A hatékonyság javításának további feltételei: A növényházat elhagyó víz hőfoka még mindig magasabb, mint 25 °C, tehát még mindig jelentős energiával rendelkezik. Ez az energia hőszivattyúzással ismét magasabb hőfokra emelhető és felhasználható, viszont az elfolyatott vagy visszasajtolásra kerülő fluidum már csak 10–13 °C-os. A hőszivattyú létesítésének költségét a nyert többletenergia (a kedvező COP, SPF hatására) fedezi, sőt, adott esetben új kútpár létesítésének- és fenntartásának költségét is szükségtelenné teszi, mivel a hőszivattyúval nyert energia 40–50%-a az első lépcsőben nyert energiának. Megfelelő kritériumok betartásával a beruházás 2,5–3,0 év alatt megtérül.

További lehetőség az energiafelhasználás racionalizálására, ha a kertészeti üvegházak fűtési rendszerébe puffer tárolót helyezünk el, ami növeli a termelés biztonságát (nagyarányú s gyors időjárás-változás és rendszerhibák esetén), mérsékli a tartalékként szükséges (rendelkezésre álló kútkapacitást), illetve egy tartalék energiaforrás létesítésének beruházási és rendelkezésre állási költségét. Összességében a visszasajtolás és a hőszivattyúzás, valamint a puffer tárolók alkalmazása egyaránt előnyös a fenntarthatósági, a környezetvédelmi valamint a kertészeti felhasználás gazdaságossága tekintetében is.

Energianövények, biomassza

Sok kutatás és szakirodalom foglalkozott mint megújuló energiaforrással a fotoszintézisből fakadó mezőgazdasági energiatermeléssel. Mára ebből három realitás maradt:
Alkoholok előállítása, amelyek az üzemanyagokhoz keverhetők az oktánszám (benzin oxigéntartalmát növeli) javítása céljából. Alapanyag (rendszerint) a szemes kukorica, s az előállítás maradéka a magas fehérje- és rosttartalma miatt jól hasznosítható állati takarmány.

Fás szárú energiaültetvények, az ökológiailag alkalmas, specifikus helyeken termeszthetők és szecskázóval betakarítva, égetési célokra, hőenergia előállítására, vagy pirolízis technikával hő- és villamos energia előállítására használhatók. E csoportba sorolható az erdei tűzifa állomány egy része is.

Mezőgazdasági és élelmiszer hulladékok anaerob fermentációja, biogáz előállítása (hő- és villamos energia előállítására, illetve járművek hajtóanyaga).

Ez is érdekelhetiZöld keresztet minden magyar szántóra!Amit a dióburok-fúrólégyről érdemes tudniA zöldség-gyümölcs ágazat 2021. éve

Hírlevél feliratkozás

Legfrisebb cikkekből ajánljuk

Vizsgálati módszerek széles skálája
Az ANALAB Analitikai Laboratórium Kft. egy olyan akkreditált környezetanalitikai vállalkozás, amely mérési szolgáltatásokban, szakmai elemzésekben, környezetvédelmi kérdések megoldásában képes szolgáltatást biztosítani. A cég a víz- és talajanalitika területén a klasszikus és műszeres analitikai kémiai, továbbá mikrobiológiai vizsgálati módszerek széles skáláját kínálja, ami magában foglalja a minták szabvány szerinti rutinjellegű, illetve szükség esetén speciális igények szerint kidolgozott, egyedi módszerek alapján történő vizsgálatát. 
Az őstermelői személyi jövedelemadó szabályairól
A személyi jövedelemadó-bevallás benyújtásának határide­jéhez közeledve, mindig megnő az érdeklődés az SZJA-val kapcsolatos szabályok iránt, amiben mindig kiemelt szerep jut a korábbi évek változásainak.
Globális sokk – hazai megoldások
Az orosz–ukrán háború nagymértékben befolyásolta a magyar agrárgazdaságot is – erről is beszélt Hollósi Dávid, az egyesülés előtt álló MKB Bank és Takarékbank agrár- és élelmiszeripari üzletágának igazgatója az április 20-án rendezett konferencián. 
A zöldítés vegye figyelembe a sajátos termőhelyi adottságokat is
A május 20-i kamarai választásokhoz kapcsolódó interjú sorozatunk következő részében Rittlinger József, a NAK Baranya megyei elnöke, Dr. Balogh Zoltán, a NAK Komárom-Esztergom megyei elnöke és Varga Imre István, a NAK Fejér megyei elnöke mutatják be a hazai agrárium jövőjével kapcsolatos elképzeléseiket.
A közös szakmai platformok elengedhetetlenek az agrárium eredményesebb működéséhez
A MAGOSZ és a Nemzeti Agrárgazdasági Kamara stratégiai partnereit, szakmai szervezeteket kérdeztük arról, hogy ágazati nézőpontból milyen eredményeket értek el az utóbbi években a közös munka, az összefogás eredményeképp, illetve, hogy mit várnak az együttműködéstől a következő években.
Gyakorlati tudnivalók az elővásárlási jogról
Az elővásárlási jog kétségkívül az egyik legizgalmasabb területe a földforgalmi szabályozásnak. Ez hatá­rozza meg ugyanis, hogy ki szerzi meg a termőföldet, és amikor birtokpolitikáról beszélünk, akkor jelentős részben az elővásárlási sorrendet értjük alatta.

Találja meg az Önnek való tartalmat

2014-2021 © Agrárium7   –   Minden jog fenntartva.

Tanulmány letöltése X

A kiválasztott tanulmány letöltése ingyenes, ám feliratkozáshoz kötött. Kérjük válassza ki az Önnek megfelelő opciót az alábbiak közül.

Tanulmány letöltése » feliratkozás X

« vissza

Tanulmány letöltése » ellenőrzés X

Ehhez az e-mail címhez nem tartozik aktív feliratkozó. Kérjük, ellenőrizze, hogy azt az e-mail címet adta e meg, amivel feliratkozott hozzánk. Amennyiben új e-mail címmel szeretne regisztrálni, kattintson az alsó "vissza" gombra.

A tanulmány letöltése elindult! » letöltés újra

Kérjük, e-mail címe megadásával erősítse meg, hogy Ön már feliratkozott az Agrárium7 hírlevél listájára, ami után a választott tanulmány automatikusan letöltésre kerül.

« vissza