Енергетска ефикасност у сектору пољопривреде

Док глобална потражња за енергијом расте, светски извори фосилне енергије се брзо исцрпљују. Гасови стаклене баште који се ослобађају у атмосферу као резултат производње и потрошње енергије играју значајну улогу у деградацији екосистема. За привреду је од кључног значаја да се одрживо развија ако може да добије енергију која јој је потребна на доследној и поузданој основи, док је истовремено исплатива и еколошки прихватљива. Штавише, кључно је користити енергију ефикасно како би се задовољиле енергетске потребе. У том смислу, енергетска ефикасност игра кључну улогу јер утиче на многе процесе у распону од производње ресурса до потрошње ресурса [1, 2] .

Енергетска ефикасност је процес проналажења начина за коришћење мање енергије уз одржавање истог нивоа производње и услуге [3] . Енергетска ефикасност је најчистије и најјефтиније „прво гориво“ за задовољење наше растуће потражње за енергијом. Енергетска ефикасност је критична за енергетску сигурност и управљање ресурсима. То значи повећану продуктивност и запосленост. То подразумева борбу против климатских промена. То је помоћ за рурални развој. То је критична компонента у смањењу дефицита eкономских средстава. Енергетска ефикасност је једна од области којом се мора поступати опрезно због њене директне везе са одрживошћу економског раста и циљевима друштвеног развоја, као и критичне улоге коју има у смањењу емисије гасова стаклене баште [4, 5] .

Енергетска ефикасност

Способност за рад се дефинише као енергија. Енергетска ефикасност се дефинише као смањење потрошње енергије по јединици или количини производа без смањења животног стандарда или квалитета услуга у зградама, као и квалитета и квантитета производње у индустријским предузећима и пољопривреди [3] . Енергетска ефикасност, у ширем контексту, односи се на све мере за повећање ефикасности као што су спречавање губитака енергије у системима који користе гас, пару, топлоту, светлост, ваздух и електричну енергију, обнављање и коришћење различитог отпада или смањење потражње за енергијом без смањења производње кроз напредна технологија, ефикаснији извори енергије, напредни процеси и опоравак енергије. Енергетска ефикасност је кључна компонента политика многих развијених земаља [6, 7] .

Студије енергетске ефикасности се спроводе да би се побољшала или, ако је могуће, потпуно елиминисала непотребна употреба енергије идентификацијом тачака непотребне употребе енергије. Енергетска ефикасност не подразумева смањење или ограничавање потражње за енергијом; него се односи на смањење количине потрошене енергије по производу, а не на стопу потрошње енергије [7] .

Још једна критична компонента енергетске ефикасности је мерење или прорачун. Развијене су многе методе за мерење енергетске ефикасности. У свом најосновнијем облику, енергетска ефикасност се може израчунати упоређивањем производње са количином енергије која се користи у производном процесу. На пример, количина енергије потребна за производњу јединице производа може се користити да се утврди да ли се енергија користи ефикасно. Након прорачуна, енергетска ефикасност се може тумачити проналажењем вредности између 0% и 100% [2] .

Енергетска ефикасност у пољопривреди

Енергетски инпути се користе у пољопривреди у свакој фази процеса, укључујући стварање и примену хемикалија, рад различитих делова опреме као што су трактори, колица, култиватори, итд., загревање пластеника, зграда и штала за животиње и обезбеђивање воде. Енергетска ефикасност је критична брига за пољопривреднике која се не може занемарити. Енергија, кључни инпут у производњи, ефикасно се користи на ниском нивоу, захтевајући мање инпута од фармера и повећавајући профит остварен у производњи [8] .

Пољопривреда подразумева употребу машина. Ове машине раде на изворима енергије као што су бензин, дизел и лож уље. Процеси грејања и екстракције воде користе електричну енергију. За производњу агрохемикалија, пољопривредне опреме и конструкција, пољопривреда такође индиректно користи енергију. Неорганска азотна ђубрива се праве коришћењем значајне количине природног гаса [9] .

Различите технологије и ресурси се могу користити у пољопривредним активностима за побољшање енергетске ефикасности, побољшање финансијске ситуације, смањење потрошње енергије и смањење утицаја на животну средину. Мере енергетске ефикасности, када се правилно примењују, могу помоћи пољопривредним произвођачима да уштеде енергију уз одржавање продуктивности. Ефикасне политике, као што су обука о енергетској ефикасности и подстицаји, могу помоћи пољопривредницима да побољшају своје пословање [10] .

Различите технологије и ресурси се могу користити у пољопривредним активностима за побољшање енергетске ефикасности, побољшање економских услова, смањење потрошње енергије и смањење утицаја на животну средину. У различитим деловима пољопривредног сектора потребни су различити приступи управљању енергијом. Фарме се разликују не само по величини и финансијским могућностима. Фарме се разликују у зависности од географског и климатског подручја. Оба ова физичка параметра утичу на енергетске потребе фармера. Хладна клима, на пример, захтева већу потрошњу енергије за грејање, док топлија клима захтева већу потрошњу енергије за климатизацију и контролу климе [11, 12] .

Постоји неколико изазова за повећање енергетске ефикасности пољопривреде. Разлике у географији, клими и структури индустрије, као и недостатак информација и приступа капиталу потребном за имплементацију побољшања ефикасности представљају баријере. Федерални програми усмерени на уклањање ових препрека одиграли су важну улогу у покретању тржишта ка ефикаснијој опреми и пракси [8] .

Примене енергетске ефикасности у пољопривреди

Смањење цене енергије у пољопривредним производима, као и у другим секторима, је критично. Пољопривредна возила, стакленици, сушаре, зграде, системи за наводњавање и пољопривредна опрема су део свакодневног рада у гајењу усева и стоке и могу довести до високих трошкова енергије [13] . Ефикасним коришћењем енергије могуће је смањити трошкове енергије без губитка квалитета или ефикасности производа. Ефикасно коришћење енергије у пољопривредним активностима може се обезбедити различитим политикама и праксама. Ефикасност у пољопривредним предузећима може се постићи очувањем енергије као и ефикасним коришћењем природних ресурса [14, 15] .

Веома је важно имати информације о потрошњи енергије. Енергетски преглед се односи на целокупну студију која се састоји од прикупљања информација, мерења, евалуације и извештавања о фазама повећања енергетске ефикасности. Енергетска ревизија такође укључује мерење свих енергетских токова и коришћења у оквиру предузећа како би се обухватио укупни енергетски биланс, који ће послужити као основа за планове и апликације енергетске ефикасности [16] .

Пре разматрања мера енергетске ефикасности у пољопривреди, потребно је разумети где и како настају губици енергије, као и узроке ових губитака. Коришћење енергије у пољопривреди укључује и директну и индиректну употребу енергије повезано са свим врстама инпута који се користе за производњу пољопривредних производа. Утврђивање и евидентирање енергетских инпута предузећа, као и израда неопходних енергетских планова, кључни су за енергетску ефикасност. Ове бројке су засноване на просечној производњи или најбољим проценама. Као резултат, идентификују се тачке велике потрошње енергије и планирају одговарајуће примене [17, 18] .

Постојећи системи се морају периодично одржавати. Провера светла, калемова и вентилатора на прашину, замена заптивки и одржавање котлова, на пример, могу побољшати перформансе опреме и смањити потребу за додатним радом и трошковима [17, 19] .

Следе примери пољопривредне праксе енергетске ефикасности.

Грејање: У зависности од делатности, грејање може имати значајан утицај на пољопривредно газдинство, пружајући значајну прилику за уштеду енергије. Количина енергије која се користи за грејање је посебно велика у производњи стакленика [20] . Контроле температуре су неопходне за смањење количине енергије која се користи за ову сврху. Термостате треба инсталирати на местима где на њих неће утицати хладноћа или сунчева светлост. Котлове и цевоводе треба редовно сервисирати. Треба избегавати губитке топлоте у зградама, шталама и складишним структурама [17] .

Пољопривредна возила: Употреба дизела од стране машина представља значајан део директне енергије у пољопривреди, посебно у ратарству и сточној храни за интензиван узгој стоке. Као резултат тога, пажљиво одржавање и коришћење пољопривредних возила значајно ће побољшати енергетску ефикасност. За управљање енергијом је критично да се смањи количина горива која се користи у обради земљишта и другим пољима. Ово захтева оптимизацију употребе трактора и опреме/машине у примени на терену. Радови на пољу као што су расипање ђубрива и сетва могу се комбиновати да би се смањио број пролаза кроз поље [13] . Веома је важно променити филтере, променити уље, надувати гуме, подесити баланс, израчунати потребу за снагом и одредити најбоље услове рада за возила која се користе на терену. Притисак у гумама и ефикасност горива треба пратити. Вишак тежине у возилима треба смањити како би се смањила потрошња горива. Такође је неопходно разумети возне карактеристике возила како би се максимизирала потрошња горива [17, 21] . Ако фарма има резервоаре за гориво, треба их држати на хладном и редовно проверавати да ли цуре да би се смањило испаравање горива. Друга примена је за грејаче. Грејачи блока мотора у пољопривредним возилима обезбеђују да је ваше возило спремно за стартовање по хладном времену, али не мора да раде целу ноћ. Уградња тајмера у ове блокове мотора омогућава вам да започнете загревање мотора неколико сати пре времена. Коришћење грејача за одржавање доброг рада мотора зими је јефтиније од коришћења горива за загревање мотора. Возила у празном ходу могу да потроше и до 20% укупне потрошње горива, тако да машине треба искључити када се не користе [13, 14] .

Осветљење: Пољопривредне зграде, стакленици, живинарници и штале захтевају осветљење. Системи природног осветљења не користе енергију за обезбеђивање осветљења. За природно осветљење користе се провидни панели, који могу имати облик светлосних цеви [16] . У подручјима где је природно светло недовољно, користе се додатни извори светлости. Традиционални извори светлости су неефикасни и стварају много зрачеће топлоте. Као резултат тога, треба дати предност ЛЕД сијалицама за енергетски ефикасно осветљење јер троше мање енергије и трају дуже од сијалица са жарном нити без смањења продуктивности. ЛЕД сијалице се поред пластеника могу користити у шталама, живинарницима и пољопривредним објектима [22] . Штавише, систем аутоматске контроле осветљења обезбеђује да се светла укључују само када је то неопходно, постижући најефикаснији ниво осветљења са најмање светла [17] .

Вентилација: Вентилација чини око 14% укупних рачуна за енергију у индустрији. Идентификовање и имплементација побољшања вентилационог система може смањити потрошњу енергије до 20%. Ефикасна вентилација је критична за сваку фарму, али ови вентилатори могу да троше много енергије, посебно по врућем времену. Ако је могуће, користите прозоре и врата која омогућавају природну вентилацију. Као резултат тога, вентилатори се искључују или раде ређе. Замена неефикасних вентилатора за вентилацију ефикаснијим вентилаторима смањује потрошњу енергије и штеди новац. Без правилног одржавања, ефикасност вентилационих система може бити смањена и до 60%, што резултира повећаним оперативним трошковима и ризиком од квара [17] . Из тог разлога, кључно је одржавати лопатице и решетке вентилатора чистима. Проток ваздуха ометају супстанце попут прашине, влакана и других које се лепе за површине. Мотори вентилатора са инвертерима такође могу имати користи од погона са променљивом фреквенцијом како би побољшали ефикасност, смањили потрошњу енергије и продужили век мотора [14, 15] .

Наводњавање : Сваки систем за наводњавање користи електричну енергију. Системи за појење животиња и наводњавање могу се направити тако да користе мање енергије. У зависности од броја животиња на фарми, појилице за животиње морају бити правилно изоловане и одговарајуће величине. Избор одговарајућих пумпи, наводњавање ниским притиском, наводњавање кап по кап и оптимизација дистрибутивног система су кључни за наводњавање усева. Млазнице за прскалице ниског притиска за наводњавање усева смањују захтеве за пумпање без смањења протока воде. Ови системи трају дуже и испоручују воду исплативије. Примена прскалица мале висине и прецизна примена мале висине су две најефикасније технике наводњавања. Ови процеси троше мање воде и троше мање енергије. Важно је схватити употребу нискоенергетских појилица за животиње које троше мање енергије, одржавају свежу воду и спречавају смрзавање. Електричне пумпе нуде већу поузданост, ниже оперативне трошкове и бољу ефикасност приликом замене дизел пумпи за наводњавање. Недостатак ових пумпи је потенцијална потреба за трофазном електричном енергијом за велике моторе. У ту сврху се могу користити ротациони фазни претварачи, који претварају једнофазну у трофазну. Системи за наводњавање могу постати ефикаснији уз помоћ паметних сензора. Они могу да мере влагу у земљишту и одреде када треба заливати усеве. Они такође могу открити недостатке хранљивих материја у земљишту и одредити када треба ђубрити [13, 23] .

Сушење: У неким случајевима, сушење усева троши више енергије од његовог узгоја. Да би се осигурало да је производ сув, треба користити мерач влаге. Може се користити природни ваздух или систем сушења на ниској температури ако је потребно механичко сушење [13] .

Побољшање енергетске ефикасности на фарми обично захтева мање улагања од инсталирања нових система за производњу енергије. Иновације енергетске ефикасности у пољопривреди морају се развијати и спроводити у пракси. Развој и имплементација интегрисаних мера енергетске ефикасности је такође критична за одрживост приноса. Енергетска ефикасност на фарми и у целом ланцу снабдевања ће помоћи у ублажавању ефеката растућих трошкова енергије за топлоту, електричну енергију, гас и течна горива [13, 17] .

Директива Европске уније о енергетској ефикасности

У оквиру пакета "Fit for 55", ЕУ је закључила међуинституционалне преговоре о побољшаном законском оквиру за енергетску ефикасност и поднела ревидирану Директиву о енергетској ефикасности, која је званично усвојена 24. јула 2023. [24] .

Ревидирана Директива поставља циљ смањења финалне потрошње енергије до 2030. од 11,7% за земље чланице ЕУ. Поред тога, земље ЕУ су поставиле циљ да подигну просечну годишњу стопу уштеде енергије са садашњих 0,8% на 1,49% између 2024. и 2030. године. Ово има за циљ да се повећа уштеда енергије у кључним индустријама као што су грађевинарство, индустрија, пољопривреда, и транспорт [24]. Увођењем низа мера за помоћ у унапређењу пракси енергетске ефикасности, ова директива одражава високи приоритет који ЕУ ставља на енергетску ефикасност [24] .

Референце

1. FAO, Energy, agriculture and climate change towards energy-smart agriculture, Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2016.

2. Kavaz, İ., Sürdürülebilirlik Politikaları Çerçevesinde Enerji Verimliliği, SİYASET, EKONOMİ VE TOPLUM ARAŞTIRMALARI VAKFI (SETA). 2019: İstanbul.

3. EnVer. Enerji Verimliliği Nedir? 2023 [12.08.2023]; Available from: https://www.enver.org.tr/enerji-verimliligi.

4. IEA, Energy Efficiency, International Energy Agency, Editor. 2023, Energy Information Administration: Paris.

5. Liu, J., et al., Energy Efficiency, Energy Conservation and Determinants in the Agricultural Sector in Emerging Economies. 2021. 11(8): p. 773.

6. YILDIZ, A., S. AKGÜL, and S. GÜVERCİN, Sanayide Enerji Verimliliği ve Uygulamaları. Journal of Advanced Technology Sciences, 2017. 7(1).

7. ETKB, Enerji Verimliliği Eğitim Kitabı, E.v.T.K.B.E.V.v.Ç.D. Başkanlığı, Editor. 2023: Ankara.

8. Levine, A., Energy Efficiency in Agriculture: A Review of the Role of the Federal Government and State and Private Entities An Alliance to Save Energy White Paper. Alliance to Save Energy 2012.

9. Pimentel, D., Handbook of Energy Utilization In Agriculture. 2017: CRC Press, Taylor & Francis eBooks.

10. AgrEE, Energy Saving Measures in Agriculture – Overview on the Basis of the National Reports. Agriculture and Energy Efficiency (AGREE). Project Deliverable 2.3. 2013.

11. Wang, W., et al., Overcoming Barriers to Agriculture Green Technology Diffusion through Stakeholders in China: A Social Network Analysis. Int J Environ Res Public Health, 2020. 17(19).

12. Pereira, F., N.S. Caetano, and C. Felgueiras, Increasing energy efficiency with a smart farm—An economic evaluation. Energy Reports, 2022. 8: p. 454-461.

13. Stephen Herbert, M.H., Carrie Chickering-Sears, Sarah Weis, Jacqui Carlevale, Katie Campbell-Nelson, Fact Sheet: Energy Conservation and Efficiency. University of Massachusetts Amherst, Center for Agriculture, Food, and the Environment, Extension Crops, Dairy, Livestock, Equine, 2021.

14. Susser, J. Energy Efficiency Opportunities in Agriculture. Advanced Energy 2018 [14.08.2023]; Available from: https://www.advancedenergy.org/2018/09/14/energyefficiencyagriculture/.

15. Beyaz, A., et al., Tarımsal Üretimde Enerji Verimliliğinin Planlanması ve Sağlanması, in 8. Enerji Verimliliği Forumu ve Fuarı 2017: Türkiye.

16. Can, O., Kullanici Tarafi Enerji Verimliliği ve Yönetimi Hizmetleri: Hasat 2 Projesi İP-4 Raporu. 2023.

17. Carbon Trust, Energy efficiency in agriculture: Sector guide. 2019: UK.

18. Snow, S., C. Clerc, and N. Horrocks, Energy audits and eco-feedback: Exploring the barriers and facilitators of agricultural energy efficiency improvements on Australian farms. Energy Research & Social Science, 2021. 80: p. 102225.

19. Bekhet, H.A. and A.J.I.B.R. Abdullah, Energy use in agriculture sector: input-output analysis. 2010. 3(3): p. 111.

20. Iddio, E., et al., Energy efficient operation and modeling for greenhouses: A literature review. 2020. 117: p. 109480.

21. Mutlu, N., Tarımsal Üretim İçin Entegre Kaynak Verimliliği. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, Ejosat 2021, 2020. 20: p. 293-298, DOI: 10.31590/ejosat.782364.

22. Singh, D., et al., LEDs for energy efficient greenhouse lighting. 2015. 49: p. 139-147.

23. Iliev, I., et al., Energy Efficiency and Energy Management Handbook. Bulgaria Energy Efficiency for Competitive Industry Financing Facility (BEECIFF): Project Preparation, Capacity Building and Implementation Support, ed. I.K. Iliev. 2012.

24. EU, Energy Efficiency Directive, D.-G.f. Energy, Editor. 2023: Brussels.