河北唐山市农村可再生能源利用现状与“五位一体”工程应用

2022-11-23刘宗昆

农业工程技术 2022年5期

刘宗昆

（河北省唐山市新能源技术服务中心，河北唐山 063006）

农村能源是农村经济稳定发展的物质基础，是农民生活质量和生产的重要保障。由于农村地区经济发展水平不高，导致唐山地区农村可再生能源的利用效率较低，发展水平存在一定的滞后性。唐山是全省重要的粮食产地，对秸秆等资源进行集中处理与利用，不仅能够节省大量宝贵资源，减少环境污染，还可以最大化利用太阳能、风能，改善农村地区的生态环境。

一、农村可再生能源利用现状

唐山市位于华北平原，光照充足，地貌多样，农业开发已有千年历史，是全省种植业发展较好的市级地区。目前在唐山农村区域广泛利用的可再生能源有生物质能、地热能、太阳能等；使用最频繁的是一次性能源，但是利用率较低。

唐山市使用能量多级技术，并在此基础上进行创新与实践，大力建设太阳能建筑、人畜能源环境工程，推广高效清洁燃烧炉具，有效提高了农村地区可再生能源的使用率，使当地环境质量得到明显改善，实现了人、环境、经济协调发展目标[1]。

现阶段，唐山大部分县镇普遍应用节能炕炉、太阳能房、户用沼气池等设施，产生可再生能源，在弥补了当地能源方面发挥了巨大作用，并具有一定的经济效益。

二、唐山市“五位一体”应用案例

1、“五位一体”农村可再生能源转换工程的组成

“五位一体”工程是在“四位一体”工程的基础上，以“可持续发展”为指导思想发展而来，针对农村区域的实际状况研发的可再生能源综合利用新科技，为唐山市经济社会发展与环境问题、绿色生态建设研究提出了新思路。该技术主要以太阳能做为核心能源，利用沼气池将太阳能转化成化学能，最后再运用生物能转换技术，在有效范围内把太阳能暖房、节能日光温室、沼气池、果蔬生产基地、家畜舍等建筑有效整合，形成种植与养殖同步、产气与积肥连接的能源循环体系，以达到减少污染、提升资源利用率的目的。

（1）太阳能暖房

太阳能采暖房以水撼砂和毛石为基本构件，外墙材料为空心砖和保温层。太阳能采暖房的窗口、地圈柱、构造柱等基本构件均使用钢筋砼浇注法制成。太阳能暖房主要由热储能设备、太阳光采集设备、室内暖房风扇及其辅助能源系组成，太阳辐射热经过采集装置转化为热量传递给室内。北方地区冬季气温较低，借助取暖装置才能过冬，使用太阳辐射能可以有效节约大量能源。此外，还可应用太阳能热水装置，利用集热器加温，使用风机将空气吹至贮热设备中吸热，然后将热气直接传导到房间，以实现供热效果。

太阳能采暖系统通常嵌入屋中，既不会对建筑物本身的协调性和美观度造成破坏，并且还有排水、防水等功能，可以完全满足热水、炊事、采暖等生活所需，对提高农村生活品质、改善生态环境有重大意义。

（2）日光温室

日光温室使用无柱钢骨架墙体建造而成，房屋脊的高度、坡体角度以及墙体高度都需要根据地区实际精确计算后确定。唐山地区地处北纬36°～42°、东经113°～119°范围内，所以日光温室前坡角高度一般为20.5°～35.5°，后坡仰角为30°～45°，屋脊高度应比后墙高80 cm。日光温室地区、用材不同，结构也不同。日光温室可充分利用太阳能实现能源的高效利用，实现经济效益最大化[2]。

（3）沼气池

建设沼气池是改善农村生态环境的重要举措，不仅能够实现节约能源、化肥与农药的目的，还可以提高农作物的质量与产量，推动饲养业的可持续发展。沼气池包括储气间、发酵间，每头猪可提供0.6 m3沼气池所需原料，一般建筑在猪舍下方，多为水压式沼气池。为确保维护方便、施工方便、行走方便，沼气池体积设计应增加5～10 m3。

沼气池冬季使用需加入添加剂，为细菌的发酵与繁殖提供足够微量元素，提高沼气池产气率，一般可添加酒糟废液、蚕沙、煤粉等。利用气压变化，使沼气实现定向流动。入冬时搅拌，保证沼气池冬季正常产气。新建的沼气池冬季需填满杂草、秸秆等，以起到防冻裂、保温的效果。

（4）猪舍建设

建造猪舍时应充分考虑生猪成长中的需求与对环境的适应能力，保证每头猪都有足够的活动范围，合理规划活动、排泄区域。猪舍一般应用混凝土地面，同时应用珍珠岩、炉灰渣及空心砖等，以达到保温效果；应用沥青、油毡等防水建筑材料，有效降低唐山地区阴冷潮湿天气造成的不利影响。

猪舍一般使用漏缝地面，下方作为排粪区域，排粪沟的实际尺寸主要取决于地板缝隙的宽度。出粪口连接沼气池的入料口，保证猪粪及时进入沼气池中[3]。

2、五位一体农村可再生能源转换工程应用效果

“五位一体”技术以太阳能暖房为重点，解决唐山农村地区居民热水、采暖、炊事等问题。太阳能暖房建造前需充分考虑使用效果、施工成本及其后期维护费用等，需重视能量转化和抗冻问题。为充分吸收并有效利用太阳能，一般集热器体积较大，非采暖季节时可能会出现一系列的问题。可设置散热系统、排空设备，确保太阳能暖房使用效果。

唐山农业区应用太阳能暖房时一般使用低温地板采暖技术，生活供水温度通常保持在40℃左右，生活热水温度可达50～60℃左右。使用日光温室后，每平米收入提高40～60 元；高效使用沼气池，每千克蔬菜可提高0.3 元产值，每头猪净利润提高100 元。由此可知，“五位一体”工程应用是唐山农村地区可再生能源利用的必然选择。