У зимовий період населення України забезпечується овочами лише на 50% від рекомендованих норм споживання, тому перед агропромисловим комплексом стоїть завдання збільшити їх виробництво, розширити асортимент, поліпшити якість, умови зберігання та зменшити втрати. Не менш важливим є питання поліпшення технології вирощування та переробки овочів.
Щорічно у парниках і теплицях вирощують 250 – 300 тис. т овочевої продукції, що дає 5 – 7 кг зимових овочів на одного мешканця. Відповідно до науково обґрунтованих медичних норм, цей показник удвічі вищий. Крім того, через енергетичну кризу ряд тепличних господарств припинили діяльність та перейшли на ранньовесняне вирощування розсади та овочів.
Більшість спеціалізованих тепличних господарств України дотепер використовують застарілі технології – теплиці Антрацитівського заводу. Кращі підприємства за рівнем організації виробництва освоїли новітні технології – за проектами і технологічним оснащенням іноземних фірм (Нідерланди, Бельгія, Ізраїль та ін.), що суттєво відрізняються за виробничою потужністю, рівнем енерговитрат та іншими технологічними параметрами. Недоліком старих теплиць залишається недостатнє забезпечення вентиляції, значний перегрів навесні та істотний рівень енерговтрат. Більш сучасні тепличні комплекси орієнтовані на енергозбереження через застосування теплоакомулюючих модулів, застосування додаткових тепло- і вологоізолюючих засобів тощо.
Сучасні теплиці застосовуюють високотехнологічне керування мікрокліматом, мають системи управління подаванням води одночасно з добривами та системи управління світлом. Відмінність таких теплиць від застарілих конструкцій у значно більшій висоті колон від фундаменту до лотка, що збалансовує мікроклімат, світловий режим, вміст вуглекислого газу.
Розширення тепличного господарства в Україні відбувається завдяки будівництву весняних теплиць із застосуванням менш енергомістких синтетичних полімерних матеріалів, терміни використання яких розраховані на 3 – 5 років і більше. Для природно- кліматичних умов Полісся і Лісостепу України найбільш прийнятне застосування зимових теплиць під склом блочного або ангарного типів.
Овочівництво закритого ґрунту дає змогу одержати з 1 м2 у 5 – 10 разів більший урожай, ніж за умов відкритого овочівництва. Урожайність огірків, томатів може сягати 40 – 70 кг/м2, тоді як відкритий ґрунт дає продукції не більше 10 кг/м2. В Україні побудовано понад 3 тис. га теплиць, у тому числі – п’ята частина під склом, решта –весняно-літні плівкові теплиці. Основне виробництво овочів зосереджене на 64 тепличних комбінатах, найбільші з яких розташовані поблизу великих міст (ПАТ комбінат «Тепличний» смт. Калинівка, Броварського району Київської області, Державне підприємство «Науково-дослідний», виробничий агрокомбінат «Пуща-Водиця», ПОСП «Уманський тепличний комбінат» та ін.). ПАТ комбінат ″Тепличний» сьогодні має 48 га теплиць під склом.
У наукових дослідженнях основний орієнтир спрямований на модернізацію існуючих виробничих потужностей тепличного господарства. Ефективність таких підприємств значною мірою залежить від запровадження сучасних технологій і менеджменту енергозбереження. У структурі собівартості продукції спеціалізованих овочевих комбінатів спостерігається відчутне зростання частки енергоносіїв через зростання цін на природний газ та електроенергію, що спонукає до пошуку альтернативних джерел енергії та дійових організаційно-економічних заходів ефективного використання виробничих ресурсів і природно-кліматичних умов виробництва продукції овочівництва закритого ґрунту.
Застосування нових технологій сприяло зменшенню використання газу на одиницю продукції, кг (огірок до 1,79 м3, помідор – 1,7, перець – 2,45, баклажан – 2,87, зелень – 1,25 м3) у скляних теплицях і плівкових (огірок – 1 м3, помідор – 1,28, перець – 3,82, баклажан – 3,44, зелень – 0,68 м3). Зростання цін на електроенергію, воду, добрива, засоби захисту рослин збільшили виробничі витрати, проте заходи з реконструкції теплиць, зміни розміщення контурів труб, переходу на крапельне зрошення, нові види добрив і засоби захисту рослин, застосування стійких до хвороб рослин дали змогу зменшити і оптимізувати рівень витрат, який забезпечує певний прибуток [3].
Основною вимогою до оновлення конструктивних характеристик тепличного господарства завжди було знаходження такого технологічного рішення, за якого витрати ресурсів будуть мінімальними. В кліматичних умовах Київської, Черкаської та інших областей Лісостепової зони України добре себе зарекомендували теплиці ангарного типу за проектами 134-59 «Росдіпросільгоспбуд» і №8-04-273 «Укрдіпросільбуду». У таких теплицях рослини вирощувалися в залізобетонних коритах-піддонах, які заповнюються штучними субстратами (гранітний щебінь, керамзит). ВАТ «Комбінат «Тепличний»» частково провів реконструкцію цих теплиць. Основною технологічною новизною для таких теплиць було встановлення індивідуальних котлів для опалення і технологічного устаткування для малооб’ємної гідропоніки, що сприяло зменшенню витрат води, добрив, газу на опалення.
Для прогнозування врожайності овочевих культур залежно від суми ефективних температур і суми тривалості сонячного освітлення В. І. Немтінов [2] у своїх дослідженнях застосовував рівняння регресії:
де а1 – коефіцієнт регресії, який показує, на скільки одиниць змінюється результативність ознаки.
Визначено, що із збільшенням суми ефективних температур (х) на 1°С, урожайність капусти білоголової ранньої зменшувалась на 6,3 г/м2, а капусти цвітної збільшувалася на 2,1 г/м2. Встановлено, що коефіцієнт кореляції між урожайністю та сумою ефективних температур для капусти білоголової ранньої і цвітної був відповідно r =-0,53 і 0,74, а кореляція між урожайністю і тривалістю сонячного освітлення – 0,69 і 0,18 [2].
Недосконалість матеріально-технічної бази тепличного овочівництва, її застарілість і зношеність зумовлюють високу ресурсовитратність виробництва овочевої продукції. Досить сказати, що на один центнер продукції витрачається до 30 т умовного палива (в структурі виробничих витрат опалення становить майже 70%), коли у розвинутих країнах зазначені показники в два і більше разів нижчі [3].
Оскільки найбільш суттєві витрати енергоносіїв спостерігаються у зимові місяці, то доцільно розробити методику моделювання витрат ресурсів за періодами технологічного циклу. Моделювання енерговитрат – один із напрямів їх скорочення у структурі собівартості.
Порівняємо альтернативні способи (технології) виробництва овочів закритого ґрунту. Перший – застосування «голландської» технології (ГТ) вирощування овочів без ґрунту («технологія малооб’ємної гідропоніки»), другий – «базова технологія» (БТ) – теплиці Антрацитівського заводу площею 6 га. Інші параметри технології відносно схожі.
Перехід на сучасні технології овочівництва закритого ґрунту диктується ринковими умовами і є незворотнім для підприємства, що має чітку стратегію розвитку. Найбільші темпи оновлення технології спостерігаються в умовах ПОСП «Уманський тепличний комбінат» Черкаської області, де досягнуто високого рівня врожайності тепличних овочів – 51 кг/м2 (у середньому за 2008 – 2010 рр.). В умовах ПАТ Комбінат «Тепличний» Броварського району Київської області спочатку перейшли на технологію «малоб’ємної гідропоніки», а згодом почали будувати «голландські теплиці», що дозволило зменшити частку витрат енергоносіїв у структурі собівартості продукції з 42,9 до 33,2 % (у середньому за 2008 – 2011 рр.), про що свідчать дані табл.1.
Таблиця 1
Динаміка структури собівартості продукції провідних овочевих комбінатів України за роками
* Репродуктивний матеріал, засоби захисту, живильні розчини та ін.
Найбільш суттєва різниця у витратах природного газу на опалення теплиць спостерігається у грудні – лютому, коли температура повітря опускається нижче – 10 °C. В інші місяці різниця у витратах енергоносіїв значно менша.
Кліматичні умови розташування теплиць є важливим чинником у формуванні енерговитрат для забезпечення необхідного температурного режиму на тепличних комбінатах. У наших дослідженнях (ВАТ «Комбінат ″Тепличний») встановлено обернену залежність витрат енергії на опалення теплиць від рівня сонячної радіації протягом року. Для природно-кліматичних умов Київської області, де розташоване підприємство характерне збільшення температури повітря від рівня сонячної радіації лише у весняно-літній період.
У планово-економічних розрахунках може застосовуватись висвітлена у даній статті методика визначення сукупних витрат енергії на опалення теплиць з урахуванням середньомісячної температури (за тиждень), що спостерігається в регіоні. У розрахунках доцільно застосовувати дані прогнозу температури повітря в районі розташування тепличного господарства або статистичні дані про середньомісячну температуру.
Для старих конструкцій теплиць у природно-кліматичних умовах Полісся і частини Лісостепу важливим є точний прогноз зміни погоди у другій половині лютого, що дозволяє задіяти інфраструктуру тепличного господарства на 1 – 2 тижні раніше за сприятливого прогнозу (нічна температура вища за –10°С, денна температура – за
–5°С). В цей час найбільш відчутні коливання витрат енергоносіїв (природний газ) на опалення теплиць, рис. 1.2.
A.
Б.
Рис. 1. Динаміка витрат енергії на опалення теплиць протягом року: А – в денний час( R = 0,737; R2 = 0,544; Р > 0,999) ; Б – в нічний час
(R = 0,776; R2 = 0,601; Р > 0,999), (ПАТ «Комбінат «Тепличний»), 2011 р.
Рис. 2. Динаміка витрат природного газу на опалення теплиць при застосуванні «голландської технології» (ГТ) і «базової технології» (БТ) у денний (дч) і нічний (нч) час для природно-кліматичних умов Київської області
Для прогнозування (моделювання) витрат енергії на опалення теплиць або ж для енергетичного моніторингу альтернативних (інноваційних) підходів до організації праці, запровадження нових технологій може застосовуватись запропонована нами методика планування енергетичних витрат на опалення теплиць залежно від технології і природно- кліматичних умов (середньомісячна температура в регіоні).
У такому разі загальні витрати енергії на опалення теплиць (Y) визначають за формулою:
Y = N . S . [ t1 . (C1 – k1 . Х1) + t2 . (C2 – k2 .Х2)], (2)
де, Y – витрати енергії на опалення теплиць, Ккал/м2; N – період, на який розраховують витрати природного газу, днів; S – площа теплиці, м2; t1 , t2 – час, що припадає відповідно на денний і нічний період опалення, год; C1, C2 – вільний член рівняння регресії ; k1, k2 – коефіцієнт рівняння регресії; Х1 – температура повітря у денний час, оС; Х2 – температура повітря у нічний час, оС.
За даними численних спостережень, в умовах ПАТ комбінат «Тепличний» Броварського району Київської області встановлено лінійну залежність енергетичних витрат на опалення 1 м2 теплиць різних конструкцій залежно від середньомісячної температури у зоні розташування теплиць (табл. 2.). Формула для розрахунків матиме наступний вигляд:
для сучасних «голландських» теплиць –
Y = N . S . [12 . (51,58 – 0,91.Х 1) + 12 . (52,75 – 1,93.Х2)], (3)
для базових технологій тепличних господарств –
Y = N . S . [12 . (66,56 – 1,93.Х1) + 12 . (82,94 – 3,50.Х2)], (4)
для поліпшеної базової технології –
Y = N . S . [12 . (55,60 – 1,17.Х1) + 12 . (58,77 – 2,48.Х2) ] (5)
Приклад 1. Дати прогноз витрат енергії для опалення теплиці, побудованої за сучасною технологією компанії «Netafim» у лютому 2012 р., використовуючи дані Гідрометцентру України про очікувану середню температуру повітря у цей період.
У розрахунках застосовували запропоновану методику (табл. 2).
Таблиця 2
Орієнтовні витрати енергії на опалення 1 га теплиці
(технологія компанії Netafim), лютий 2012 р.)
* в денний час Y = 51,58 – 0,91Х; в нічний час Y = 52,75 – 1,89Х
Оцінка одержаних результатів. Розрахунки показали, що очікувані витрати енергії на опалення голландських теплиць у лютому 2012 р. можуть становити 398,6 Гкал/га (орієнтовно 52,4 тис м3 природного газу), що майже на 15% менше порівняно з попереднім роком. У 2011 р. витрати енергії на опалення 1 га теплиць старих конструкцій (базова технологія) становили 683,2 Гкал/га. Отже, загальна ефективність технології від зменшення витрат природного газу за сприятливих погодних умов у лютому становитиме 284,5 Гкал/га.
Очевидно, що на перспективу біогаз як енергоносій більш доцільний для опалення теплиць. Україна одержує найдорожчий в Європі газ і має найскладніші умови видобутку вугілля. До того ж частка природного газу в енергобалансі країни (40%) майже вдвічі перевищує середню по країнах Євросоюзу (22%). Питання максимально ефективного використання інших енергетичних ресурсів важливі для країни.
За розрахунками Ю. В. Кернасюк [1], при утилізації гною від 20 до 100 т за добу собівартість виробництва 1000 м3 біогазу зменшується з 838,8 до 514,0 грн, 1 т твердих органічних біодобрив – з 100,7 до 60,5 грн відповідно, 1 м3 рідких – з 125,8 до 71,7 грн.
Якщо підприємство планує перейти на інші види палива (біогаз, електроенергія та ін.), то в розрахунках слід врахувати показник енергомісткості (Е) обраного виду палива та коефіцієнт корисної дії опалювальної системи (К):
Q = Y . 100 / E . K, (6)
де, Q – загальні витрати енергоносія (вид палива), м3/га, т/га та ін.;
Y – питомі витрати енергії на опалення одиниці площі теплиць, Ккал /м2; Мкал /га теплиць за год (за добу);
E – коефіцієнти енергомісткості обраного виду енергоносія, Ккал /м3; кал /т;
K – коефіцієнт корисної дії опалювальної системи (слід застосовувати системи опалення із показником ККД не менше 90%).
Показники сукупних і питомих енерговитрат доцільно застосовувати для економічної оцінки альтернативних видів палива. Так, для наведеного прикладу витрати на природний газ можуть становити за цінами на 1.01.2012 р. 157,2 тис. грн. При застосуванні біогазу як енергоносія витрати становитимуть відповідно – 72,48 тис. м3, 60,9 тис.грн, або 38,7% від витрат, пов’язаних із використанням у якості енергоносія природного газу.
Для оцінки динаміки рівня витрат енергії можуть застосовуватись показники нормованого відхилення коефіцієнтів рівняння регресії від середнього значення (формули (3) – (5). У такому разі ми отримаємо показники максимальних і мінімальних витрат енергії на одиницю площі за відповідного рівня температури повітря в зоні розташування теплиць (табл. 3.).
Таблиця 3
Витрати енергії на опалення теплиць при застосуванні альтернативних технологій вирощування томатів *
* Для розрахунків застосовувались статистично значущі (р > 0,999) показники кореляційної моделі і коефіцієнти рівняння регресії.
З метою поглибленого енергетичного моніторингу застосування новітніх технологій і альтернативних джерел енергії можуть застосовуватись показники математичного моделювання витрат виробничих ресурсів за періодами виробничого циклу для визначених природно-кліматичних умов.
Для прогнозування обсягів витрат виробничих ресурсів та, зокрема енергоносіїв, можуть застосовуватись запропоновані в поданій методиці параметри математичної моделі. У дослідженнях наведено методику планування витрат енергії на опалення теплиць залежно від технології і природно-кліматичних умов: середньомісячна температура для даного регіону. Отримані розрахунки можуть застосовуватись при плануванні прибутків підприємства залежно від рівня зростання цін на енергоносії та їх динаміки у структурі собівартості продукції.
Список літератури
1. Кернасюк Ю. В. Науково-методологічні підходи до визначення собівартості виробництва та економічної ефективності продукції біоенергетичної утилізації гною // Наукові праці КНТУ. Економічні науки, вип. 17 – Кіровоград: КНТУ, 2010 – 484 с.
2. Немтінов В. І. Теоретичне обґрунтування стратегії енергозбереження при вирощуванні овочевих рослин у захищеному ґрунті півдня України: автореф. дис. докт. с-г. наук. – К., 2006. – С. 39.
3. Приліпка О. В. Інноваційний розвиток ефективного функціонування підприємств закритого ґрунту: теорія, методологія, практика. Монографія. – К.: ПП Р.К. Майстер-принт, 2008. – 336 с.
Підготовлено за сприяння В. Ф. ІВАНЕНКО, Український науково-дослідний інститут продуктивності агропромислового комплексу
| 
