Záložní elektrocentrála pro drůbežárnu a chov zvířat: jak ochránit farmu při výpadku elektřiny

Výpadek elektrické energie na farmě není jen nepříjemná provozní komplikace. V moderním chovu může během několika minut zastavit ventilaci, čerpání vody, automatické krmení, chlazení mléka, vytápění nebo řídicí systémy. Zatímco v administrativní budově znamená přerušení dodávky elektřiny především omezení práce, v drůbežárně, stáji nebo porodně může přímo ovlivnit zdraví a bezpečnost zvířat.

Z naší dlouholeté praxe známe mnoho provozů, ve kterých měl majitel agregát připravený, ale při skutečné poruše se ukázalo, že jeho výkon nestačí, baterie je vybitá, palivo není v odpovídajícím stavu nebo nejsou správně určeny okruhy, které musí být napájeny jako první.

Proto při návrhu záložního napájení pro farmu neposuzujeme pouze výkon elektrocentrály. Zajímá nás celý provoz: druh chovaných zvířat, způsob větrání, teplotní podmínky, napájení, krmení, čerpání vody, chlazení, rozběhové proudy motorů, přítomnost obsluhy i doba, po kterou musí farma fungovat bez distribuční sítě.

Naším cílem není dodat zařízení, které bude stát vedle budovy. Potřebujeme připravit systém, který při skutečném výpadku spolehlivě převezme nejdůležitější odběry a umožní farmě bezpečně pokračovat v provozu.

Proč jsou drůbežárny a živočišné farmy na elektřině tak závislé

Současný chov zvířat je ve velké míře řízen elektrickými zařízeními. Ventilátory, klapky, podavače, čerpadla, napájecí systémy, osvětlení, topení, chlazení a automatika pracují často nepřetržitě.

Čím intenzivnější je provoz, tím rychleji se může výpadek elektřiny projevit.

V drůbežárně může zastavení ventilace vést k rychlému zhoršení teploty a kvality vzduchu. V letních měsících je riziko ještě vyšší, protože se uvnitř objektu hromadí teplo produkované zvířaty. Současně mohou přestat fungovat chladicí systémy, řízení klapek nebo čerpadla.

V chovu prasat může výpadek ovlivnit větrání, vytápění porodních prostor, napájení, dávkování krmiva nebo odvod kejdy. V mléčném hospodářství může být problémem zastavení dojicí technologie, vakuových čerpadel, čerpadel vody nebo chlazení mléka.

Evropská pravidla pro ochranu hospodářských zvířat stanovují, že pokud zdraví a pohoda zvířat závisí na umělé ventilaci, musí být k dispozici odpovídající záložní systém zajišťující dostatečnou výměnu vzduchu při poruše a alarm upozorňující na selhání. Automatická a mechanická zařízení zásadní pro zdraví zvířat mají být pravidelně kontrolována.

U kuřat chovaných na maso má provozní dokumentace zahrnovat také informace o ventilačních, chladicích, topných, krmných a napájecích systémech, alarmu a záložních systémech pro případ poruchy zařízení důležitých pro zdraví a pohodu zvířat.

Automatická a mechanická zařízení, na kterých závisí zdraví a pohoda zvířat, je nutné kontrolovat nejméně jednou denně. Samostatně je třeba pravidelně ověřovat také funkci alarmu a připravenost záložního systému.

Právní rámec: směrnice Rady 98/58/ES a směrnice 2007/43/ES.

Záložní elektrocentrála proto není u mnoha chovů pouze způsobem, jak se vyhnout finanční ztrátě. Je součástí technického zabezpečení celého provozu.

Které technologie musí na farmě zůstat v provozu

Při návrhu nezačínáme otázkou: „Jak velký agregát chcete?“ Nejprve potřebujeme vědět, co musí po výpadku skutečně fungovat.

Majitel farmy často odpoví, že chce napájet celý areál. To je možné, ale nemusí to být ekonomicky ani technicky nejlepší řešení. V mnoha případech je vhodnější oddělit kritické odběry od zařízení, která mohou být během výpadku dočasně odstavena.

Ventilace a řízení klimatu

V drůbežárnách, vepřínech a některých stájích patří ventilace mezi nejdůležitější odběry. Zajišťuje výměnu vzduchu, odvod tepla, vlhkosti a plynů vznikajících v chovu.

Zálohování by se nemělo omezit pouze na samotné ventilátory. Součástí systému mohou být také:

• servopohony klapek,
• řídicí jednotka klimatu,
• teplotní a vlhkostní čidla,
• čerpadla chladicího systému,
• mlžicí nebo odpařovací chlazení,
• alarmy a komunikační moduly.

Pokud agregát napájí ventilátory, ale nefunguje řízení klapek nebo centrální automatika, nemusí se podařit udržet správný průtok vzduchu.

U větších drůbežáren proto doporučujeme posuzovat ventilační systém jako jeden celek. Prověříme počet ventilátorů, jejich výkon, způsob spouštění a to, zda se mají po přechodu na elektrocentrálu zapnout současně, nebo postupně.

Systémy napájení a čerpání vody

Bez vody se žádný chov neobejde. Výpadek může zastavit:

• ponorné čerpadlo ve studni,
• domácí vodárnu,
• tlakové čerpadlo,
• oběhová čerpadla,
• dávkování vody do napájecích linek,
• úpravu nebo filtraci vody.

Právě čerpadla jsou častým důvodem, proč nestačí sečíst pouze běžné příkony zařízení. Elektromotor při rozběhu vyžaduje krátkodobě vyšší proud než při ustáleném provozu. Pokud se to při návrhu nezohlední, elektrocentrála může po zapnutí čerpadla výrazně snížit napětí nebo aktivovat ochranu.

Při výběru agregátu proto prověříme nejen výkon motoru čerpadla, ale také způsob jeho spuštění, charakter zátěže a další zařízení, která budou v daném okamžiku v provozu. Výrobci generátorů při dimenzování běžně zohledňují jak provozní odběr, tak vyšší rozběhové požadavky motorů, čerpadel, ventilace a dalších technologií.

Krmné systémy a podavače

Automatické krmení může zahrnovat zásobníky, dopravníky, šneky, řetězové podavače, dávkovací zařízení a centrální řízení.

Ne vždy musí být celý krmný systém spuštěn okamžitě po výpadku. V závislosti na druhu chovu může být vhodné nejprve obnovit ventilaci, vodu a řízení prostředí a teprve poté zapnout podavače.

Takové pořadí pomáhá snížit jednorázové zatížení elektrocentrály. Zároveň umožňuje použít agregát, který není zbytečně předimenzovaný pro situaci, kdy by se všechny motory zapnuly ve stejném okamžiku.

V naší firmě proto připravujeme také návrh postupného připojování odběrů. Pro klienta ověříme, které technologie musí být spuštěny okamžitě a které mohou počkat desítky sekund nebo několik minut.

Vytápění a péče o mladá zvířata

V některých provozech závisí na elektřině také vytápění. Nemusí jít pouze o přímé elektrické topné prvky. Elektřinu mohou potřebovat:

• oběhová čerpadla,
• ventilátory teplovzdušných jednotek,
• hořáky,
• regulace,
• servopohony,
• zapalování,
• čidla a bezpečnostní prvky.

To je důležité zejména v odchovu kuřat, selat nebo jiných mladých zvířat citlivých na rychlé změny teploty.

Pokud je hlavním zdrojem tepla plyn nebo pevné palivo, nelze automaticky předpokládat, že bude systém při výpadku fungovat. Bez elektrického napájení řídicí jednotky, ventilátoru nebo čerpadla může být vytápění mimo provoz.

Dojení a chlazení mléka

Na mléčné farmě je nutné posoudit celý technologický řetězec:

• dojicí zařízení,
• vakuová čerpadla,
• čerpadla mléka,
• čisticí systémy,
• ohřev vody,
• kompresory,
• chladicí nádrž na mléko,
• chladicí agregát,
• osvětlení dojírny,
• řídicí a identifikační systémy.

Samotné spuštění dojicí technologie nemusí stačit, pokud nebude možné mléko přečerpat, ochladit nebo provést následné čištění.

Při návrhu proto s klientem projdeme skutečný průběh práce. Zjistíme, která zařízení pracují současně, jaký mají příkon a které motory způsobují nejvyšší rozběhové zatížení.

Proč je nejvyšší riziko často právě v drůbežárně

U drůbeže může být závislost na nucené ventilaci mimořádně vysoká. Velký počet zvířat je soustředěn v uzavřeném prostoru a provozní prostředí je řízeno ventilátory, klapkami, chlazením a automatikou.

Výpadek nemusí přijít v pracovní době. Může nastat v noci, o víkendu nebo během nejvyšších letních teplot. Proto zde řešení založené pouze na tom, že někdo přijede, přiveze mobilní agregát a ručně ho připojí, nemusí poskytnout dostatečně rychlou reakci.

Pro drůbežárny obvykle doporučujeme:

• stacionární nebo trvale připravenou elektrocentrálu,
• automatický start,
• automatické přepnutí pomocí ATS nebo systému ATS/AMF,
• záložní napájení alarmu a komunikačních prvků,
• postupné připojení ventilátorů,
• pravidelné funkční zkoušky,
• kontrolu skutečného provozu pod zatížením,
• dostatečnou zásobu paliva.

Zároveň je nutné počítat s tím, že po obnovení napájení se nemusí všechny motory připojit ve stejnou chvíli. Při současném startu několika velkých ventilátorů může být okamžitý požadavek výrazně vyšší než jejich běžný provozní příkon.

Automatický start a systém ATS

Pokud je na farmě stálá obsluha a výpadek nepředstavuje okamžité riziko, může být možné ruční spuštění. U drůbežárny nebo technologicky intenzivního chovu ale většinou dává větší smysl automatický systém.

Při výpadku distribuční sítě probíhá proces obvykle takto:

1. řídicí systém rozpozná poruchu sítě,
2. vyšle povel ke spuštění elektrocentrály,
3. motor nastartuje,
4. systém ověří napětí a frekvenci,
5. zálohované odběry se odpojí od distribuční sítě,
6. ATS je připojí k elektrocentrále,
7. jednotlivé skupiny zařízení se spustí v určeném pořadí.

Po návratu distribuční sítě systém obvykle určitou dobu ověřuje její stabilitu, poté přepne odběry zpět a elektrocentrála se po odlehčení dochladí.

ATS ale nezajišťuje napájení bez jakéhokoliv přerušení. Mezi výpadkem a převzetím zátěže uplyne několik sekund potřebných k detekci poruchy, nastartování motoru a stabilizaci parametrů. Pro ventilaci nebo čerpadla je taková krátká prodleva obvykle přijatelná, ale řídicí systémy, alarmy nebo komunikační zařízení mohou vyžadovat vlastní zálohování pomocí UPS nebo bateriového zdroje.

Pomůžeme vám určit, která zařízení musí zůstat napájena bez přerušení a která mohou počkat na start elektrocentrály.

Jak správně určit výkon elektrocentrály pro farmu

Nejčastější chybou je prostý součet hodnot uvedených na štítcích zařízení. Tento výpočet může být vhodným začátkem, ale sám o sobě nestačí.

Při dimenzování kontrolujeme:

• provozní výkon jednotlivých odběrů,
• rozběhové proudy motorů,
• současnost provozu,
• pořadí spouštění,
• výkon v kW a kVA,
• účiník,
• zatížení jednotlivých fází,
• přítomnost frekvenčních měničů,
• citlivost řídicích systémů,
• budoucí rozšíření provozu.

Provozní výkon není totéž co rozběhový požadavek

Ventilátor může mít při běžném provozu relativně nízký příkon, ale při přímém rozběhu motoru krátkodobě vyžaduje podstatně vyšší proud. Podobně se chovají čerpadla, kompresory, chladicí jednotky a dopravníky.

Pokud se několik motorů zapne současně, může dojít k poklesu frekvence a napětí. Přitom nemusí být překročen součet jejich běžných provozních výkonů.

Proto při návrhu často pracujeme s rozdělením do několika skupin:

1. řídicí systémy a alarmy,
2. základní ventilace,
3. čerpání vody,
4. další ventilátory a chlazení,
5. krmení,
6. méně kritické odběry.

Takové řešení může výrazně zlepšit stabilitu systému a omezit potřebu zbytečně velkého agregátu.

kW a kVA

Výkon motoru nebo jiného zařízení může být uveden v kW, zatímco výkon elektrocentrály bývá často uváděn také v kVA.

Tyto hodnoty nelze bez dalšího považovat za stejné. Je nutné zohlednit účiník a charakter zátěže. U motorů, transformátorů, kompresorů a dalších induktivních zařízení může být požadavek na zdánlivý výkon v kVA vyšší, než naznačuje samotný činný výkon v kW.

Právě proto nestačí říci, že farma má odběr například 80 kW a automaticky zvolit elektrocentrálu se stejným číslem na štítku.

Přiměřená rezerva výkonu

Záložní zdroj by neměl být poddimenzovaný, ale ani zbytečně velký. Nadměrně předimenzovaná dieselová elektrocentrála může při pravidelném provozu pracovat pouze s malou částí výkonu, což není pro motor vždy vhodný režim.

Výrobci při dimenzování zohledňují provozní i rozběhovou zátěž, teplotu, nadmořskou výšku, budoucí rozšíření a způsob řízení jednotlivých odběrů.

V naší firmě proto výkon neurčujeme odhadem. Připravíme seznam odběrů, prověříme jejich parametry a navrhneme řešení podle skutečného provozu farmy.

Celá farma, nebo jen kritické okruhy?

Napájení celého areálu je komfortní, ale může vyžadovat výrazně větší elektrocentrálu, silnější kabeláž, větší rozvaděč a vyšší spotřebu paliva.

Často je výhodnější rozdělit instalaci na:

Kritické odběry

• ventilace,
• voda,
• napájení,
• základní krmení,
• vytápění mladých zvířat,
• dojicí technologie,
• chlazení mléka,
• automatika,
• alarmy,
• nouzové osvětlení.

Odběry, které mohou počkat

• část dílen,
• administrativní budovy,
• komfortní osvětlení,
• některé sklady,
• méně důležité technologické linky,
• zařízení, která lze během výpadku bezpečně vypnout.

Takové rozdělení snižuje potřebný výkon a umožňuje soustředit záložní energii tam, kde je skutečně potřebná.

Při návštěvě nebo technické konzultaci vám pomůžeme vytvořit seznam priorit. Společně určíme, co musí fungovat okamžitě, co lze spustit později a co nemusí být během výpadku napájeno vůbec.

Jak dlouho má elektrocentrála na farmě vydržet

Doba záložního provozu závisí na:

• objemu palivové nádrže,
• skutečném zatížení,
• spotřebě motoru,
• dostupnosti doplňování paliva,
• provozních podmínkách,
• požadovaném bezpečnostním intervalu.

Na malé farmě může být cílem překlenout několik hodin. U velké drůbežárny nebo mléčného provozu může být potřeba počítat s dlouhodobější poruchou distribuční sítě.

Nestačí proto pouze znát objem nádrže. Je třeba určit spotřebu při očekávaném zatížení. Agregát pracující na 40 % výkonu bude mít jinou spotřebu než při 80 %.

U větších instalací můžeme navrhnout:

• větší základní nádrž,
• externí palivovou nádrž,
• automatické přečerpávání,
• měření hladiny paliva,
• signalizaci nízkého stavu,
• vzdálený monitoring.

Palivová nádrž, přečerpávací systém i způsob doplňování musí být navrženy v souladu s požárními, bezpečnostními a environmentálními požadavky konkrétní instalace.

Zkontrolujeme také, zda je přístup k nádrži vhodný pro doplňování paliva i během špatného počasí nebo mimo běžnou pracovní dobu.

Umístění elektrocentrály

Elektrocentrála může být umístěna:

• venku v odhlučněném krytu,
• v kontejneru,
• v samostatné technické místnosti,
• pod přístřeškem,
• jako mobilní jednotka na podvozku.

Při výběru místa je nutné řešit:

• přívod vzduchu,
• odvod tepla,
• výfukové potrubí,
• hluk,
• ochranu před deštěm a sněhem,
• prach a nečistoty,
• přístup pro servis,
• délku kabelových tras,
• zabezpečení proti neoprávněnému přístupu,
• možnost doplňování paliva.

Na zemědělských provozech je důležité počítat s vysokou prašností, peřím, podestýlkou, vlhkostí a agresivním prostředím. Chladič a ventilační otvory se mohou zanášet rychleji než v běžném průmyslovém objektu.

Proto doporučujeme vhodné umístění a pravidelnou kontrolu průchodnosti chlazení. Agregát, který bez problémů pracuje naprázdno, se může při plném zatížení přehřívat, pokud nemá dostatečný přívod chladicího vzduchu.

Stacionární agregát, mobilní elektrocentrála, nebo PTO generátor?

Každé řešení má jiné použití.

Stacionární dieselová elektrocentrála

Je vhodná tam, kde je potřebná okamžitá připravenost a automatický start. Typicky jde o:

• drůbežárny,
• velké chovy prasat,
• mléčné farmy,
• objekty s nucenou ventilací,
• provozy bez stálé obsluhy,
• farmy, kde výpadek představuje okamžité riziko.

Stacionární dieselové elektrocentrály lze doplnit o ATS, vzdálený dohled, větší palivovou nádrž a postupné řízení zátěže.

Mobilní elektrocentrála

Může být vhodná pro několik objektů, dočasné napájení, sezónní provoz nebo jako druhý záložní zdroj.

Je však nutné předem připravit bezpečná připojovací místa. Mobilní agregát nepomůže, pokud není jasné, kdo ho přiveze, jak se zapojí a které okruhy převezme.

PTO generátor na traktor

PTO řešení využívá motor traktoru a vývodový hřídel. Může být velmi praktické pro menší nebo střední hospodářství, zejména pokud má majitel vhodný traktor a agregát používá na více místech.

Elektrocentrály na traktor PTO lze využít k napájení čerpadel, zemědělské dílny, vybraných technologií na farmě nebo zařízení pracujících v místech bez dostupné elektrické přípojky.

Pro kritickou drůbežárnu ale PTO obvykle nepovažujeme za plnohodnotnou náhradu automatického stacionárního systému. Traktor musí být dostupný, připojený a připravený, obsluha musí být na místě a spuštění trvá déle.

PTO proto může být dobrým doplňkem nebo rezervou, ale u provozu závislého na okamžité ventilaci doporučujeme pečlivě zvážit, zda poskytne dostatečnou úroveň zabezpečení.

Pravidelné testování je stejně důležité jako správný výběr

Elektrocentrála může několik měsíců nebo let čekat na skutečný výpadek. To ale neznamená, že bude automaticky připravena.

Pravidelně je nutné kontrolovat zejména:

• stav startovací baterie,
• množství a kvalitu paliva,
• motorový olej,
• chladicí kapalinu,
• palivové a vzduchové filtry,
• kabelová spojení,
• řídicí jednotku,
• nabíječku baterie,
• předehřev motoru,
• ATS,
• alarmy,
• vzdálenou komunikaci.

Samotné nastartování bez zatížení nestačí. Doporučujeme pravidelně provádět také funkční zkoušku celého scénáře a v určených intervalech test pod skutečným nebo simulovaným zatížením.

Dieselové agregáty jsou konstruovány pro práci se zátěží. Dlouhodobý provoz při velmi nízkém zatížení může vést k vyšším nárokům na údržbu a zhoršení provozních vlastností. Doporučený rozsah vždy závisí na konstrukci motoru a pokynech výrobce.

Při zkoušce farmy je vhodné ověřit celý postup:

1. simulaci výpadku distribuční sítě,
2. aktivaci alarmu,
3. start elektrocentrály,
4. stabilizaci napětí a frekvence,
5. přepnutí ATS,
6. spuštění ventilace,
7. spuštění čerpadel,
8. připojení dalších odběrů,
9. návrat distribuční sítě,
10. zpětné přepnutí a dochlazení agregátu.

Záložní plán nesmí záviset na jednom člověku

Technické řešení musí doplňovat jasný provozní postup.

Na farmě by mělo být předem určeno:

• kdo reaguje na alarm,
• kdo umí zařízení ovládat ručně,
• jak se postupuje při selhání automatického startu,
• kde je dokumentace,
• jak se doplňuje palivo,
• které odběry lze odpojit,
• koho kontaktovat při poruše,
• zda existuje druhý způsob větrání nebo napájení.

Doporučujeme, aby obsluha znala také ruční režim ATS a elektrocentrály. Pokud dojde k poruše automatiky, musí být možné systém bezpečně ovládat podle připraveného postupu.

Alarm by měl být napájen tak, aby upozornil na poruchu i při výpadku hlavního zdroje. V praxi to může znamenat vlastní baterii, UPS nebo jiný nezávislý zdroj pro řídicí a komunikační zařízení.

Nejčastější chyby při zabezpečení farmy

Elektrocentrála se vybírá pouze podle součtu kW

Nejsou zohledněny rozběhové proudy ventilátorů, čerpadel, kompresorů a chladicích zařízení.

Všechny motory startují současně

Po přepnutí ATS se zapnou všechny ventilátory a čerpadla v jednom okamžiku. Agregát je zatížen prudkým výkonovým skokem a napětí nebo frekvence mohou poklesnout.

Zálohuje se pouze hlavní technologie

Agregát napájí ventilátory, ale ne řídicí systém, servopohony, čidla nebo komunikační modul.

Není ověřena skutečná doba provozu

Majitel zná objem nádrže, ale neví, jak dlouho agregát vydrží při reálném zatížení.

Agregát se netestuje pod zatížením

Motor pravidelně nastartuje, ale teprve při skutečném výpadku se projeví problém s chlazením, palivem nebo alternátorem.

Chybí ruční postup

Obsluha neví, jak reagovat při poruše ATS, jak přepnout zdroj ručně nebo které okruhy odpojit.

Mobilní zdroj nemá připravené připojení

Na farmě je k dispozici agregát nebo PTO generátor, ale není vybudováno bezpečné připojovací místo a přepínač síť–0–agregát.

Jak připravujeme řešení pro farmu

Každý chov je jiný. Nechceme proto doporučovat výkon pouze podle počtu zvířat nebo velikosti budovy.

Při návrhu s klientem projdeme:

• druh a velikost chovu,
• jednotlivé objekty,
• závislost na nucené ventilaci,
• výkon ventilátorů,
• čerpadla a vodní hospodářství,
• krmné systémy,
• vytápění a chlazení,
• dojicí a mléčné technologie,
• řídicí systémy,
• dostupnou elektrickou dokumentaci,
• rozběhové proudy,
• pořadí spouštění,
• požadovanou dobu zálohy,
• možnosti umístění agregátu.

Následně pomůžeme:

• určit kritické odběry,
• spočítat potřebný výkon,
• vybrat vhodnou elektrocentrálu,
• navrhnout systém ATS nebo ATS/AMF,
• rozdělit zátěž do jednotlivých stupňů,
• určit potřebnou zásobu paliva,
• připravit připojení a rozvaděče,
• vyřešit vzdálený monitoring,
• provést montáž a uvedení do provozu,
• otestovat systém pod zatížením,
• nastavit plán následného servisu.

Pokud už elektrocentrálu máte, prověříme pro vás, zda její výkon odpovídá současnému provozu a zda je celý systém skutečně připraven. Farma se může v průběhu let rozšířit, přibudou nové ventilátory, čerpadla nebo chladicí technologie a původně správně zvolený agregát už nemusí stačit.

Závěr

Na farmě nestačí mít elektrocentrálu někde ve skladu nebo vedle budovy. Záložní zdroj musí být správně dimenzovaný, bezpečně připojený, pravidelně testovaný a připravený převzít přesně ty technologie, na kterých závisí zdraví zvířat a pokračování provozu.

U každého provozu je nutné určit, které technologie jsou skutečně kritické, jaké mají rozběhové proudy, v jakém pořadí se mají spouštět a jak dlouho musí být farma schopna fungovat bez distribuční sítě.

Pomůžeme vám projít celou instalaci, určit kritické odběry a navrhnout elektrocentrálu podle reálných podmínek vašeho chovu. Neřešíme pouze samotný agregát. Připravujeme kompletní systém, který má fungovat právě ve chvíli, kdy ho vaše farma nejvíce potřebuje.