Доклад Молоткова

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В ВОДОПОДГОТОВКЕ И
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИИ ОБЪЕКТОВ ИНДУСТРИАЛЬНОЙ (ЗАВОДСКОЙ)
МАРИКУЛЬТУРЫ
Молотков В. Е.
Учреждение Российской академии наук ИПМТ ДВО РАН
Условия климата Приморского края (прибрежье Японского моря) определяют ряд
проблем развития марикультуры, важнейшей из которых является энергообеспечение
современных технологий воспроизводства
и культивирования организмов в технических
сооружениях, расположенных на берегу (заводские условия культивирования). Значительную
роль в обеспечении
теплом и электричеством технологических процессов выращивания
морских биообъектов в заводских условиях могут сыграть возобновляемые (экологически
чистые) источники энергии (ВИЭ), в частности, ветра и солнца.
Прибрежье
и
островные
территории
северо-западной
части
Японского
моря
(Приморский край) относится к регионам России, где отмечается высокий потенциал солнечной
и ветровой энергий, который можно использовать для целей автономного энергообеспечения
морских аквахозяйств. Ресурсы солнечной энергии в прибрежных районах, где в основном
расположены хозяйства марикультуры в Приморье, можно оценить по средним многолетним
данным о продолжительности солнечного сияния. Наибольшая продолжительность солнечного
сияния отмечена для районов акваторий б. Восток, б. Находка, побережья от м. Поворотного до
м. Островной, зал. Посьета, о-ва Русский, Попова, Рейники и районы Амурского и
Уссурийского заливов в пригородных зонах города Владивостока. Число солнечных дней в
году, в среднем по краю, составляет 310 дней, а продолжительность солнечного сияния в
указанных районах до 2300-2400 часов в год. К возобновляемым источникам энергии относят и
энергию ветра. Среднемесячное многолетнее значение скорости ветра в прибрежных районах
Приморского края составляет 5,1-7,8 м/с., а для островных территорий з. Петра Великого 4,812,4 м/с., среднегодовые значения составляют 5,7 м/с. и 7,1 м/с. соответственно [1,2].
В
ИПМТ
ДВО
РАН
разработан
инновационный
проект
с
фунционально-
технологической схемой мини-завода (цех) марикультуры, в которую входят модульные
системы тепло и электрообеспечения, использующие возобновляемые источники энергии
(ВИЭ) [3]. Цех (объект) с гидротехническими системами инкубации и выращивания морских
гидробионтов представляет собой одноэтажное здание размером 12х24м по наружному
периметру (общая площадь 290 м2), высота стены 6 м без учета крыши. Ограждающие
1
конструкции (стены и крыша) выполнены из сэндвич-панелей толщиной 0,125 м, пол
неутепленный, в виде бетонной стяжки на грунте, толщиной 0,1м. В здании расположены
резервная емкость для морской воды, бак-аккумулятор, емкость водоподготовки, бассейны
различного
объёма
(для
фильтрационной очистки
культивирования
гидробионтов)
и
модульные
системы
водного технологического потока для каждого бассейна. Общий
объем используемой для подогрева (охлаждения) воды в системе 70 м3 (суточная замена воды
всей системы 6 м3).
Во внешний контур циркуляции воды включена солнечная водонагревательная
установка (СВНУ) для
подогрева морского технологического потока в гидротехнических
системах объекта, охлаждение осуществляется водой из акватории. Вакуумированные
коллекторы СВНУ (площадью 39м2) с незамерзающим теплоносителем размещаются на южной
стене или крыше объекта. Электрообеспечение
контрольно-измерительных
приборов
и
работ исполнительных механизмов,
модульных
технических
систем
управления
осуществляется с помощью ветродизельной (ветрогазовой) энергетической установкой (ВДЭУ
или ВГЭУ) - мощностью 20кВт (расположены вне здания цеха). В случаях территориального
расположения хозяйственного объекта марикультуры в районах с низкими характеристиками
ветрового потенциала
используется в схеме теплообеспечения объекта низкотемпературный
тепловой насос (НТН) мощностью до 10 кВт. Такая схема теплообеспечения позволяет
полностью обеспечить тепловые затраты объекта (цеха) на отопление в автономном режиме с
круглогодичным нагревом воды в бассейнах до заданных температур в осенне-зимний периоды
в условиях климата побережья Японского моря Приморского края.
Модельные расчеты и экспериментальные данные показали, что в климатических
условиях юга Приморского края, в районах акваторий з. Петра Великого (Японское море) для
организации круглогодичного культивирования морских беспозвоночных в цеху марикультуры
площадью 290м2, включающего 12 установок (бассейны) для инкубации и выращивания до
стадии малька иглокожих и ракообразных емкостью по 6 тонн воды с общим объемом 72 тонн и
автоматической регулировкой режима температуры воды 8-120 С в осенне-зимний и 10-240 С в
весенне-летний периоды достаточно одной СВНУ с площадью коллекторов 39м2 и одной
ветродизельной
или ветрогазовой электрической установки мощностью 20 кВ. При этом
теплоэнергеические затраты на подогрев морской воды в бассейнах до заданных температур в
зимний период составляют не более 15% тепловых затрат от источника энергии (СВНУ) [1,2,3].
Вклад солнечной установки в теплоснабжение объекта, с учетом подогрева морской воды в
бассейнах, составляет от 26 % в отопительный сезон до 45% в теплый, а среднем за год ~45%. В
2
отопительный период, при недостатке теплоты поступающей от солнечной установки, вода в
баке водоподготовки догревается электроэнергией получаемой от ветродизельной (или
ветрогазовой) установки и долее по трубопроводам поступает в бассейны. Использование в
комплексе альтернативной энергетики теплового насоса позволяет полностью обеспечивать
тепловые затраты не только на подогрев воды в технологическом потоке, но и на отопление
объекта (цеха) марикультуры.
Предлагаемые технологии водоподготовки и системы теплообеспечения объекта (минизавода) марикультуры позволяют:

использовать экологически чистые энергоресурсы возобновляемых источников
энергии (ветра и солнца) для автономного энергообеспечения аквахозяйств
марикультуры;

ускорить процесс выращивания гидробионтов (ценных пищевых продуктов моря) за
счёт контроля и регулирования экологическими параметрами всего технологического
процесса в круглогодичном цикле в не зависимости от климатических условий;

исключить тепловое загрязнение моря;

увеличить
выход
полезного
урожая
биопродукции
на
отдельных
этапах
культивирования до 95%, снизить текущие финансовые затраты, расходуемые на
традиционные энергоресурсы на 60-70%.
Литература
1. Молотков В.Е., Волков А.В. Возобновляемые источники энергии в гидротехнических
системах культивирования морских гидробионтов // Вестник ДВО РАН №3.
Владивосток, 2008. С. 105-111.
2. Молотков
В.Е.
Альтернативные
источники
энергии
для
энергообеспечения
хозяйственных объектов марикультуры // Мат. Межд. научных чтений «Приморские
зори -2009»: Экология, защита в чрезвычайных ситуациях, охрана, безопасность,
образование». - Владивосток: Изд-во ТАНЭБ, 2009. С. 111-115.
3. Молотков В.Е. Использование альтернативной энергетики в энергообеспечении
технологических процессов индустриальной (заводской) марикультуры // Сб. научн.
трудов межд. науч. конф. «Перспективные инновации в науке, образовании,
производстве и транспорте 2009». Том 3. Технические науки. – Одесса: Черноморье,
2009. С. 50-52.
3