Передерий Н.А.

Формирование рынка альтернативных источников энергии из биомассы в Украине

В современных условиях решение задачи повышения уровня энергетической безопасности Украины рассматривается через возможность использования потенциала рынка альтернативных видов топлива из биомассы, предпосылкой эффективного регулирования которого является определение потенциала биомассы, разработка соответствующей институциональной среды и нормативно-законодательной базы.

В начале XXI в. для человечества получило чрезвычайное значение устойчивое и постоянное обеспечение энергетической потребности без ущерба окружающей среде. Среди важнейших причин, что побудило человечество обратить свое внимание на альтернативные виды энергии, можно выделить следующие: увеличение численности населения; экономический рост стран, а именно - непрерывное увеличение потребностей промышленности как основного потребителя энергетической отрасли; негативное влияние повышения стоимости природных энергоносителей на промышленное производство и качество жизни населения, уменьшение количества природных источников угля, нефти, природного газа, урана в будущем и большие расходы на разведку новых месторождений; недостаточное внимание к рискам загрязнения окружающей среды, связанных с использованием природных и ядерных энергоносителей. Учитывая это встает проблема глобального потепления, суть которой заключается в высвобождении двуокиси углерода (СО₂) при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечении работы транспортных средств, что создает так называемый "парниковый эффект".

Использование альтернативных источников энергии имеет глобальную перспективу для дальнейшего успешного развития цивилизации. В мире наблюдаются явления, нарушающие устойчивость цивилизованного развития общества: исчерпываются традиционные источники энергии, растет стоимость их добычи, интенсивно загрязняется окружающая среда, разрушается биосфера, образуется избыточное количество органических отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения. Устранение всех этих проблем необходимо осуществлять ускоренными темпами.

Вопросам развития биоэнергетики и использования альтернативных источников энергии посвящено много научных работ ученых-экономистов. Среди них работы А. Адаменко, Э. Ваха, Т. Железный, М. Жовмира, В. Долинского, В. Зинченко, М. Кабата, М. Калинчик, Ю. Матвеева, И. Стояненко. Исследование теоретических аспектов и практического использования альтернативных источников энергии из биомассы освещены в трудах отечественных и зарубежных ученых: А. Гауфа, Г. Гелетухи, В. Дубровина, Н. Корчемного, Х. Линс, М. Мхитаряна, Д. Шпаара, А. Шпичака , Х. Штрубенхоффа, Г. Штрьобеля, Х. Шульца и других ученых.

Большое социально-экономическое значение получения энергии из биомассы, перспективы развития биоэнергетики, формирование рынка альтернативных источников энергии обусловили выбор темы диссертации, ее актуальность, цель, задачи и направления исследования.

Теоретико-методические аспекты формирования рынка альтернативных источников

В первой главе "Теоретико-методические аспекты формирования рынка альтернативных источников" рассматриваются существующие определения экономической сущности рынка, элементов и факторов влияния на его функционирование, на основе которых сформулировало собственное определение понятия "рынок альтернативных источников энергии".

Последний рассматривается как совокупность и взаимодействие генерирующих энергию станций, сырьем для которых являются альтернативные источники энергии, а также сбытовых компаний и конечных потребителей. Важное значение при формировании рынка альтернативных источников энергии имеют регулируемые тарифы, предусматривающие введение единой платы за энергию, независимо от источника ее происхождения.

В работе отмечено, что в зависимости от уровня развития производительных сил и производственных отношений понятие "альтернативные источники энергии" менялось и дополнялось новым содержанием. Сейчас спектр эволюционного развития этого понятия характеризуется большим количеством разнообразных толкований.

В результате исследования установлено, что альтернативные источники энергии из биомассы - это возобновляемые источники энергии, обеспечивающие выработку электрической, тепловой и механической энергии из органического субстанции растительного происхождения, образующийся в результате фотосинтеза путем ее термохимической, физико-химической или биохимической обработке.

В современных условиях использования потенциала альтернативных источников энергии является одним из факторов устойчивого развития общества, а также продовольственной, энергетической и экологической безопасности государства.

Изучение отечественного и зарубежного опыта показывает, что от использования альтернативных источников энергии из биомассы зависит конкурентоспособность предприятия в новых глобальных условиях, формирования его положительного имиджа, улучшение социального развития территорий и полное удовлетворение потребностей потребителей.

В ходе исследования выяснено, что в связи с интенсивным развитием науки и техники потребления всех видов энергии увеличилось в несколько раз. Это привело к значительному сокращению запасов традиционного топлива и динамичного роста использования энергии из биомассы. Поэтому развитие биоэнергетики является одним из наиболее перспективных путей обеспечения потребности в энергетических ресурсах.

Интеграция Украины в ВТО, стратегический курс по подготовке к членству в Европейском Союзе, переход к устойчивому развитию выдвигают перед нашим государством новые задачи. Одним из главных является необходимость повышения энергетической безопасности за счет собственных возобновляемых энергоресурсов при одновременном снижении их деструктивного влияния на окружающую среду, а также соблюдение всех нормативных требований по производству биоэнергии и гармонизация отечественного энергетического законодательства к мировым стандартам.

Современное состояние и развитие рынка альтернативных источников энергии из биомассы

Во второй главе "Современное состояние и развитие рынка альтернативных источников энергии из биомассы" проанализированы состояние и основные тенденции развития рынка возобновляемых источников энергии из биомассы в мире и особенности использования биомассы в Украине.

Исследование показало, что с каждым годом увеличивается количество стран, которые проявляют заинтересованность в развитии и использовании возобновляемой энергетики. Доля возобновляемых источников энергии в топливно-энергетическом комплексе разных стран очень дифференцирована, поэтому для ее увеличения в ЕС была разработана "Белая книга" - энергия будущего в возобновляемых источниках. По этой программе планируется увеличение производства биотоплива, в первую очередь биодизеля.

Опыт стран ЕС показывает, что даже при наличии различных факторов, влияющих на степень и перспективы развития возобновляемых источников энергии, главную роль при этом играет действующая система экономического стимулирования и экологическая целесообразность. Для стимулирования производства биотоплива во многих странах мира правительства выделяют значительные дотации, действует система налоговых льгот и поощрений при использовании биотоплива.

Украина имеет все необходимые предпосылки для эффективного развития биотопливной отрасли. Важной предпосылкой для производства биотоплива в коммерческих масштабах в нашем государстве должен стать мощный внутренний рынок с гарантированным обязательным домешивании экологического топлива до бензина и дизеля, а также внедрением государственных стандартов качества продукции, гармонизированных с нормами ЕС. В сочетании с растущим спросом на биотопливо в Европе эти меры будут способствовать быстрому привлечению иностранных инвестиций и технологий в эту отрасль.

С целью выявления наиболее приемлемого для Украины источника энергии из биомассы, были проведены расчеты затрат на производство энергии из рапса (биодизель), зерновых (биоэтанол) и отходов животноводства (биогаз).

Расчеты себестоимости биодизеля проводились на основе данных пилотного завода по производству биодизеля в обособленном подразделении НУБиП Украины "Агрономическая опытная станция", что находится в с. Таможня Киевской обл., Где расположен завод по производству рапсового масла и биодизеля. Стартовая мощность завода составляет 300 т биодизеля в год и плановой мощностью 1000 т. Оптимальная сумма площадей под рапс (для обеспечения завода собственным сырьем) при мощности завода в 300 т биодизеля в год и оптимальной урожайности рапса 25 ц / га составит около 445 гектаров.

Анализ данных позволяет утверждать, что полученный в ВП НУБиП Украины "Агрономическая опытная станция" биодизель, при условии переработки собственного сырья, является конкурентоспособным на рынке топлива. Расчетная себестоимость 3,30 грн приемлема для рынка. При закупке сырья для производства биодизеля, стоимость 1 ц рапса увеличивается с 110 до 230 грн / ц, что приводит к резкому росту себестоимости биодизеля - до 7,11 грн / л. Эта цена может быть приемлемой как альтернатива на рынке при росте цен на горючее. То есть, на данный момент производство биодизеля является конкурентоспособным при закрытой системе.

Для производства биоэтанола можно использовать биомассу, содержащую спирт и сахар: кукуруза на зерно, пшеница, рожь, тритикале, топинамбур, цикорий, сахарная свекла, картофель. Выявлено, что только стоимость сырья для производства 1 л биоэтанола составляет от 1,86 до 29,76 грн, а содержание энергии в нем вдвое меньше, чем в бензине. Поэтому биоэтанол не является конкурентоспособным на рынке.

Технологии производства биогаза позволяют сразу решить три задачи: получение энергии, предотвращение загрязнения окружающей среды и получения органического удобрения для сельскохозяйственного производства.

Основой исчисления экономической эффективности биогазовой установки является детальный расчет затрат. Ежегодные расходы состоят из пропорциональной амортизации величины инвестиции и начисления процентов на них, а также расходов на ремонт, обслуживание и текущих издержек производства.

Проведенные расчеты показали, что себестоимость 1 кВт / час електроненергии составляла 54 коп. при оптовой цене на декабрь 2008 года 39,5 коп. При условии, когда тепловая энергия не используется, производство электроэнергии в биогазовых установках является убыточным.

Анализ внедрения проекта биогазовой установки позволяет утверждать, что лишь при реализации всех трех составляющих (полученной электроэнергии, тепла и органических удобрений) ее применение является экономически целесообразным.

Результаты исследования подтверждают, что уровень потребления энергоносителей в Украине является практически втрое больше, чем в странах ЕС, то есть, для производства одного и того же продукта, украинские компании потребляют втрое больше энергии, чем европейские. Потенциал для роста эффективности использования энергии в украинских компаниях является чрезвычайно большим. Рынок инвестиций в эту отрасль в Украине находится на начальном этапе. Учитывая постоянный рост цен на энергоносители и членство страны в ВТО, сохранения конкурентоспособности на мировом рынке возможно путем уменьшения потребления энергии за счет инвестиций в энергосберегающие технологии.

В целях обеспечения комплексного подхода к решению проблем энергоэффективности целесообразно постепенно ввести обязательный энергетический аудит предприятий с высокими показателями удельных энергозатрат, а в отраслевых и региональных программ энергосбережения следует включать в первую очередь те, которые реализуются на предприятиях и организациях, где были проведены энергетический аудит.

Украина ежегодно потребляет около 200 млн т топливно-энергетических ресурсов и относится к энергодефицитным странам, ведь обеспечивает свои потребности в энергопотреблении примерно на 53%, импортирует 75% необходимого объема природного газа, 85% сырой нефти и нефтепродуктов. Такая структура ТЭК экономически нецелесообразна, поскольку порождает зависимость экономики Украины от стран-экспортеров нефти и газа и является угрожающей для ее энергетической и национальной безопасности.

Развитие биоэнергетики является очень актуальным вопросом для нашего государства, поскольку она имеет значительный потенциал, доступный для получения энергии - около 24 млн. т у.т. / год биомассы и торфа - около 0,6 млн. т у.т. / год. Использование традиционного топлива постепенно должна замещаться использованием возобновляемых энергоресурсов.

Основными источниками биомассы в Украине есть отходы сельскохозяйственного производства как растениеводческой отрасли (солома зерновых культур, сахарной свеклы, стебли подсолнечника), так и животноводческой продукции - навоз. Часть этой продукции используется сельскохозяйственного сектора как подстилка, для кормления животных, получения органических удобрений, но эти отходы одновременно является и потенциалом биомассы для получения энергии.

Дополнительным источником для получения биомассы может быть выращивание на непригодных для земледелия землях энергетических культур - быстрорастущих тополей, ясеней, ивы, мискантуса.

Биоэнергетика является мощным стимулом для развития аграрного сектора. Она интенсифицирует поток инвестиций в сельское хозяйство, способствует совершенствованию технологий и инфраструктуры отрасли, что ведет к увеличению объемов производства продовольствия и его удешевления. Особое значение приобретает разработка концепции организации предприятий по переработке биомассы с полным обеспечением их местной сырьевой базой.

Пути использования потенциала рынка альтернативных источников энергии из биомассы

В третьей главе "Пути использования потенциала рынка альтернативных источников энергии из биомассы" предложены стратегические направления развития альтернативных источников энергии, осуществлена оценка эффективности использования энергосберегающих технологий.

На современном этапе перед Украиной встала проблема интеграции экономики в европейскую и мировую. Дальнейшее расширение международного сотрудничества вызывает необходимость ведения соответствующей энергетической политики, без которой наше государство может понести дискриминационных притеснений.

Адаптация украинского законодательства к мировым стандартам в этой сфере требует принятия законодательных актов, направленных на создание условий для увеличения использования возобновляемых источников энергии, в частности, через обеспечение доступа электроэнергии из возобновляемых источников к электрическим сетям по приемлемым ценам, установления специальных тарифов, упрощения административных процедур предоставления разрешения на строительство "возобновляемых" электростанций подобное.

В нашем государстве наибольшую долю в потреблении энергоресурсов занимает потребления газа - 41 процент. Украина за счет собственного газа удовлетворяет свои потребности лишь на 30 процентов. Около 50 млрд м³ газа импортируется. Такая зависимость является достаточно высокой и опасной.

Уменьшение зависимости нашего государства от стран-экспортеров энергоносителей предусматривает переоборудование котельных жилищно-коммунальных хозяйств по потреблению газа на использование энергии от сжигания биомассы (гранулы, пеллеты, брикеты и т.п.), а также перевод части автотранспорта на сэкономленный газ.

В ходе исследования установлено, что объем газа, который потребляют население и предприятия коммунальных хозяйств, составляет 29,7 млрд м³. По данным ДК "Газ Украины", на нужды отопления жилых и служебных помещений котельными расходуется около 8 млрд м³ газа (почти 8 млн. т у.т.), или 27% от потребления населением и предприятиями коммунального хозяйства, а это равно 16% от всего импортируемого в Украину газа.

Потенциал биомассы Украины превышает 24 млн т у. п., трети которого будет достаточно для обеспечения котельных топливом.

На основе применения методов принятия инвестиционных решений нами разработано программное обеспечение для оптимизации расчета оптимизации использования биомассы при внедрении и оценке инновационного проекта по использованию энергосберегающих технологий. Одним из способов совершенствования процесса сушки зерна является использование зерносушилок, что позволяет экономить электроэнергию путем использования в ее производстве котлов для сжигания соломы.

Внутренняя норма прибыли IRR составляет 35%, что превышает альтернативную (18%) и свидетельствует о положительной оценке предложенной инвестиции. Итак, возмещается вложенный капитал в полном объеме и получается достаточный доход. Срок полной окупаемости проекта составляет 3,08 года.

В нынешних условиях проблема энергетической и продовольственной безопасности является актуальным вопросом. О достаточном уровне энергетической безопасности страны свидетельствует полное удовлетворение ее потребностей в энергетических ресурсах, а о надлежащем уровне продовольственной безопасности страны - такое продовольственное обеспечение населения, которое гарантирует социально-политическую стабильность в обществе, гармоничное развитие нации, личности, семьи, устойчивый экономический подъем . Энергетическая безопасность предполагает достижение состояния технически надежного, стабильного, экономически эффективного и экологически безопасного обеспечения энергетическими ресурсами экономики и социальной сферы государства.

В ходе исследования установлено, что в Украине существуют веские резервы для производства как продовольствия, так и биомассы, поскольку потенциал производства сельскохозяйственных культур используется не в полном объеме. Необходимо отметить, что производительность биомассы может быть увеличена (во многих странах сегодня она низкая и составляет менее 5 т / га в год для древесных видов) путем внедрения эффективного менеджмента.

Повышение эффективности является ключевым моментом как для формирования конкурентоспособных цен, так и для лучшего использования пригодных земель. Улучшение может включать идентификацию быстрорастущих растений, успешное размножение и использование комбинаций культур, новые знания о выращивании растений и биотехнологии, что может привести к увеличению продуктивности растений в 5-10 раз по сравнению с их природными возможностями.

Установлено, что определенную часть подорожания сельскохозяйственной продукции берет на себя производство энергии из биомассы. Основным отличием биомассы от других видов топлив есть потребность в земле для ее получения. Поэтому важно определить, каким образом должны быть задействованы ресурсах устойчивого развития и выбрать такое сочетание методов и выращиваемых культур, которое обеспечит оптимальное использование конкретного участка земли для удовлетворения потребностей в продовольствии, топливе, кормах для скота и тому подобное.

Программы выращивания энергетических растений конкурируют с выращиванием пищевых культур различными способами (сельское хозяйство, инвестиции в аграрные районы, инфраструктура, вода, удобрения, профессиональный уровень работников и т.п.), а это приводит к нехватке продовольствия и повышения цен на него. С целью гармонизации социально-экономических составляющих развития биоэнергетики необходимо учитывать реальную ситуацию в отдельной стране или регионе с обеспечением и потребностью в продовольствии, использованием продовольствия как корма для скота, недостаточным использованием потенциала сельскохозяйственного производства и преимуществами или недостатками производства биотоплива.

Выводы

В диссертации приведено теоретическое обобщение и новое решение научной проблемы, что проявляется в развитии методологических подходов по формированию и использованию потенциала рынка альтернативных источников энергии, и разработка на их основе методических подходов по внедрению и оценке инновационного проекта с использованием энергосберегающих технологий для определения стратегии устойчивого развития хозяйств .

1. Критический анализ литературных источников позволил заключить, что с появлением новых потребностей человечества возникает спрос на новые продукты и производства, новые способы удовлетворения этих потребностей. На современном этапе развития общества повышение цен на энергоносители негативно сказывается не только на экономике многих стран, но и на благосостоянии граждан. В этом контексте весомая роль принадлежит поиска новых возобновляемых источников энергии, в частности нетрадиционных или альтернативных, что позволит повысить уровень энергетической безопасности и развития страны, уменьшит стоимость природных энергоносителей и улучшить качество жизни населения.

2. В условиях конкуренции для обеспечения общественной потребности в инновациях, выживания предприятий в меняющемся внешней среде, рост конкурентного статуса предприятия в условиях интернационализации и глобализации бизнеса, обеспечение эффективности функционирования предприятий необходимым является использование альтернативных источников энергии, в частности геотермальной, энергии солнца, ветра, морских волн, "малой" гидроэнергетики и энергии биомассы. Использование биомассы в качестве восстановительного источники энергии позволяет определить дальнейшие перспективы ее применения и эффективность. Установлено, что получение энергии из биомассы находит динамичное развитие во многих странах мира. Интенсивный рост рынка возобновляемых источников энергии имеет не только энергетический, но и экологический аспект. Такая стратегия использования энергии является единственно возможным направлением устойчивого развития и стабильного существования. Важность развития альтернативной энергетики очевидна, ведь она играет решающую роль в уменьшении парниковых выбросов, снижении негативного воздействия на окружающую среду, повышает безопасность энергоснабжения, помогает уменьшить зависимость экономики государства и благосостояния населения от импорта энергии.

3. Исследование современного состояния использования альтернативных источников энергии из биомассы свидетельствует, что мировые запасы традиционного топлива катастрофически уменьшаются, а производство энергии из альтернативных источников неуклонно растет, как и число государств, заинтересованных в развитии и использовании возобновляемой энергетики. Установлено, что для пищевых, кормовых и технических целей в течение года в мире потребляется около 6 млрд т биомассы, или 3% от общего ее производства. Перерасчет всей потребленной энергии полезных ископаемых (нефть, газ, уголь) на нефтяные эквивалентные единицы составляет 7,3 млрд т у. п., что почти соответствует количеству возобновляемого сырья, однако существенной разницей при этом остается то, что объемы запасов сырья для производства возобновляемой энергии не ограничены. В Украине к 2030 году реально довести годовое использование возобновляемых источников энергии в объемах, эквивалентных 20 млн т у.т. / год ископаемых топлив и атомной энергии, а в 2050 году - до 42 млн т у.т., таким образом, объемы ископаемого топлива будут замещаться благодаря расширенному использованию возобновляемых энергоресурсов.

4. Анализ потенциальной возможности использования биомассы в Украине дает основания утверждать, что наше государство имеет все возможности для применения альтернативных источников энергии за счет: биодизеля, биоэтанола и биогаза. Потенциально в 2008 г. страна могла произвести 1 млн т рапсового масла, или 0950000 т биодизеля, что составляет 8% потребностей автотранспорта. За счет соломы зерновых культур можно обеспечить 5% потребностей Украины в энергетических ресурсах. Теоретический показатель энергетического потенциала биогаза из навоза составляет 3 млн. т у.т., что составляет 1,5% потребности страны в топливных ресурсах.

5. При существующих условиях важным приоритетом энергетической безопасности страны является инвестирование развития и использования альтернативных источников энергии из биомассы, в частности в энергоносители биологического происхождения: биодизель, биоэтанол, твердое топливо, биогаз. Согласно расчетам себестоимости биодизеля на основе пилотного завода по производству биодизеля в ВП НУБиП Украины "Агрономическая опытная станция", с 1 т семян рапса можно получить 300 кг масла, 270 кг биодизеля, 600 кг жмыха, 61 кг глицерола, при этом себестоимость 1 л биодизеля составит 3,3 грн при использовании собственного семенного материала и 7,1 грн - приобретаемого. Производство биодизеля является конкурентоспособным при условии, если производится и используется предприятием, его перерабатывает. Проведенные расчеты для модельного предприятия по производству электроэнергии из биогаза показали, что себестоимость 1 кВт / час электроэнергии составляла 54 коп. по текущей цене 39,5 коп. для ее потребителей электрической энергии. Таким образом, без использования тепловой энергии, производство тока в биогазовых установках является убыточным.

6. Интеграция экономики Украины в европейское и мировое хозяйство и высокий уровень ее зависимости от внешней поставки традиционных источников энергии (нефти и газа) за дефицита собственных, обуславливает необходимость внедрения стратегических направлений развития отечественного рынка биоэнергетики. Принятие законодательных актов, направленных на создание благоприятных условий для роста темпов использования возобновляемых источников энергии с одновременным выделением стратегических приоритетов в программе развития отечественной биоэнергетики, позволит достичь целей устойчивого развития общества через систему "человек-хозяйство-природа". В конечном итоге, такой подход позволит не только не нарушать принципы обеспечения продовольственного баланса Украины, а также способствовать сохранению окружающей среды, решению социальных проблем и воспроизводству генофонда здоровой нации. Предложенная методика постепенного приобретения и переоборудование котельных многоцелевого назначения в сельской местности по потреблению газа на использование энергии по сжиганию биомассы позволит сэкономить значительную часть газа и электроэнергии

7. Проведенный анализ использования шахтной зерносушилки ЗШ-8000 в ВП НУБиП Украины "Агрономическая опытная станция" засвидетельствовал получение экономического эффекта от инвестирования данного инновационного проекта. Чистая приведенная стоимость (NPV) использования зерносушилки, как показывают расчеты, составляет 127 762 ?грн в случае финансирования за счет собственных средств и 94 233 грн за счет заемных, внутренняя норма прибыли (IRR) равна 35%, а период окупаемости оборудования - 3, 08 года. Руководству инвестиционного проекта целесообразно обратить особое внимание на вероятные изменения затрат в процессе эксплуатации объекта на услуги элеватора, ремонт и изменения стоимости тюкованной соломы, которые согласно анализу чувствительности могут в значительной степени повлиять на величину чистой приведенной стоимости проекта.

8. Вопросы энергетической безопасности очень обостряется на фоне современной продовольственной проблемы, вызванной ростом потребления продуктов питания, уменьшением площади сельскохозяйственных угодий и увеличением количества природных катаклизмов. Альтернативным путем решения ее является развитие биоэнергетики.

9. Диалектика продовольственной безопасности и производства энергии из биомассы является очевидной, однако логическое противоречие "продовольствие против топлива" можно воспринимать лишь частично, поскольку повышение мировых цен на большинство сельскохозяйственных товаров во многом связано с ростом численности населения мира и изменением его пищевых приоритетов.

Предложены пути использования потенциала рынка альтернативных источников из биомассы позволяют нашему государству не только уменьшить собственную энергетическую зависимость, но и реальный шанс быть мировым экспортером энергетических ресурсов, ведь в ближайшие 20-30 лет биотопливо станет безальтернативным источником энергии для человечества.