Потенциал биоэнергетики в России

Состояние проблемы

На протяжении последних лет в агропромышленном комплексе России и ряде ведущих зарубежных стран большое внимание уделяется развитию биоэнергетики . К настоящему времени научными и промышленными орга низациями разработаны новые технологии переработки различного вида биологического сырья . Они позволяют трансформировать заложенную в нем естественную энер гию в следующие виды биотоплива :

• -    биоэтанол для двигателей с искровым зажиганием ;

• -    биодизельное топливо ;

• -    биогаз для различных стационарных агрегатов ;

• -    биометанол , биодиметил эфир ;

• -    синтетическое биотопливо ;

• -    биоводород ;

• -    натуральное растительное масло .

Обобщение опыта использования биотоплива показы вает , что полученное из биологического сырья биотопливо по сравнению с традиционными видами топлива из нефти и газа имеет существенные преимущества : возобновляе мость , безотходность , экологичность , сокращение транс портных расходов на перевозку топлива , упрощение ин фраструктуры системы обеспечения хозяйств топливом и ее автономность , а в перспективе снижение доли энергоза трат на производство сельхозпродукции .

Биологическим сырьем для производства биоэнергоре сурсов являются семена и растения энергонасыщенных культур , а также отходы растениеводства , животноводства , пищевой и лесной промышленности .

Биотопливо на основе растительных масел может про изводиться почти из 60- ти видов масличных культур . Для дизельного топлива наиболее перспективны семена рапса , подсолнечника , зерна кукурузы , сои . Заменителем бензина может быть биоэтанол , получаемый после переработки зерна кукурузы , сахарной свеклы , картофеля , топинамбура , сахарного сорго , тростника . Производство биоэтанола воз можно также из отходов продукции лесопереработки . Рос сия располагает большим потенциалом для производства биологического сырья в виде значительных объемов сель скохозяйственных угодий , районированных энергонасы щенных культур всех наименований , больших лесных мас сивов . С каждого гектара пашни можно получать в среднем по 0,3-0,35 т топлива себестоимостью ниже текущей ры ночной цены традиционного топлива из нефти и газа , если учесть все затраты , связанные с его доставкой сельхозпот - ребителям . По объемам производства биотоплива сельское хозяйство может быть таким же добытчиком энергоресур сов , как нефтегазовая промышленность . Поэтому перспек тивный энергетический потенциал России может форми роваться почти в равной степени за счет богатых ископае мых ресурсов и производства биологических видов топли ва . Однако , в настоящее время имеющийся в России гро мадный биологический потенциал для производства аль тернативных видов топлива не используется .

Из всех видов растительного сырья , пригодного для производства биотоплива , наиболее перспективным яв ляется рапс . В мире посевы рапса распространены на 24 ^х млн га , в основном в Индии , Китае , Канаде . В Европе – 4 млн га посевов рапса , в России посевная площадь рап са в 2000 г . составила порядка 500 тыс . га . Рост произ водства маслосемян озимого и ярового рапса в России показан на рис . 1

Во многих странах мира и прежде всего в Германии , СШ А , Франции , Ш веции , Австралии , Бразилии , Украи не , Белоруссии приняты государственные программы по развитию биоэнергетики . В России такой программы нет . В СШ А каждые 11 дней вступает в действие новый биоэтаноловый завод . По данным американской Ассо циации возобновляемых видов топлива , производство этанола в СШ А выросло с 6,17 млрд л в 2000 г . до 18,378 млрд л в 2006 г . Из собранных в 2006 г . в СШ А 268 млн т зерна на производство этанола было израсходовано около 55 млн т . В России всего произведено 78,6 млн т зерна . В ближайшие годы только планируется построить несколько заводов по производству биоэтанола : в Ом ской области ( компания ООО « Титан - Агро »), Томской -( спиртзавод « ЭкстраСиб »), Татарстане , Липецкой облас ти ( компания « Виноградов »), Волгограде ( компания « Випейл »), Азовском районе Ростовской и в Чеховском районе М осковской области .

Имеющиеся мощности по производству этанола , который может быть использован в составе бензина , составляют в России около 320 тыс . т ( около 1 % от объ ема производства бензина ), в том числе 200 тыс . т гид ролизного и 20 тыс . т синтетического этанола .

В Бразилии , являющейся крупнейшим производите лем этанола , в 2005 г . произведено 16,5 млн т биоэтано ла . Причем бразильский этанол самый дешевый в мире .

В странах ЕС расширяется практическое применение рапсового масла на технические цели , в основном на биотопливо . В 2005 г . в Европе 90 % биодизельного то плива было произведено из рапса ( около 3,5 млн т ) ( рис . 2).

Ресурсные возможности производства биодизельно го топлива из маслосемян рапса в России к 2010 г сле дующие :

Площадь посева рапса , млн га 2,25

Валовой сбор маслосемян , млн т 4,50 Производство масла , млн т 1,57 Производство биотоплива , млн т 1,35

В России моторный этанол считается пищевым и об лагается высоким акцизом . Во всех других странах на такое топливо акцизов нет . В ряде стран ( Франция , Гер мания , Великобритания , Испания , Ш веция ) биоэтанол не облагается налогами полностью или частично .

По данным М инэнерго России , сельское хозяйство потребляет около 5 млн т дизельного топлива , 1,5 млн т бензина и 58,5 млрд кВт∙ч электроэнергии . Рост цен на горюче - смазочные материалы и тарифы на потребляе мые электроэнергию и газ на протяжении последних пяти лет опережали темпы инфляции . Доля прямых за трат на традиционные энергоресурсы в структуре себе стоимости сельхозпродукции постоянно растет и в на стоящее время составляет 12-15 %, в то время как в 1990 г . было 3,5-4,2 %. Прогнозируется и дальнейший рост цен на традиционные виды энергии , что неизменно по влечет за собой рост цен на продовольственные товары . Эти негативные явления можно снивелировать увеличе нием энергопотребления из возобновляемых источников энергии ( ВИЭ ), за счет сельскохозяйственного ( биоло гического ) сырья .

Развитие биоэнергетики , как направления энергети ческого обеспечения народного хозяйства , признано одним из приоритетов национальной политики во мно гих странах мира на ближайшие десятилетия . Принятые в этих странах государственные программы отвечают требованиям Киотского протокола , согласно которому подписавшие их страны обязуются снизить выброс вредных газов в атмосферу во избежание парникового эффекта .

Назрела необходимость разработки отечественной федеральной программы по развитию биоэнергетики .

Индикаторы программы

Развитие биоэнергетики за счет расширения произ водства возобновляемых источников энергии ( ВИЭ ) из биологического сырья должно стать одним из стратеги ческих направлений развития отечественного сельскохо зяйственного производства .

180,7                        ^Яровой

Посевная площадь , тыс . га

Валовой сбор , тыс . т

Рис . 1 - Динамика производства озимого и ярового рапса в РФ

Урожайность , ц / га

Рис . 2 - Динамика производства биодизеля в странах ЕС

Таблица 1 – Выход спирта с 1 га из различных культур

Культура	Урожайность , т / га	Выход спирта
		%	л
Зерновые ( пшеница , ячмень )	1,5	20	300
	2,0	20	400
	2,5	20	500
Кукуруза	12,5	20	2500
Сахарная свекла	30,0	8	2500
Картофель	20,0	8	1600
	25,0	8	2000
	30,0	8	2400
Клубни топинам бура	20,0	8	1600
	30,0	8	2400
	40,0	8	3200
Стебли топинам бура	40,0	4	1600
	50,0	4	2000
	60,0	4	2400

С 1 га посевов рапса сорта « Ратник » можно собрать в среднем по стране около 1,5 т семян . При средней мас - личности 30 % из них можно получить 450 кг рапсового масла , 150 кг глицерина и 670 кг жмыха . Путем после дующей переработки из 450 кг рапсового масла можно получить 409 кг биодизельное топлива . Глицерин широ ко применяется в медицине , ветеринарии , парфюмерии , а жмых является высококалорийной добавкой к кормам животных . По агротехническим нормам рапс может за нимать в севообороте 20-25 % площади . Наиболее при оритетными для выращивания рапса в России являются Краснодарский и Ставропольский края , Татарстан , Си бирский федеральный округ , Калининградская , Орлов ская , Липецкая , Тульская области . С учетом имеющихся в этих регионах посевных площадей под зерновыми культурами площади под рапс могут составить около 3,5 млн га . Имеются еще дополнительные резервы увеличе ния посевов рапса . В России сейчас около 20 млн га не - задействованных земель , ранее выведенных из севообо ротов . Даже постепенное их использование под рапс дает возможность увеличить его посевы на 4-5 млн га . Таким образом , отечественный потенциал посевных площадей под рапс может составить около 8,0 млн га , а биоэнергетический потенциал – 3,2 млн т биотоплива ( биодизельного топлива , рапсового масла , метилэфира ).

Для производства биоэтанола наиболее перспективен топинамбур. Урожайность его клубней достигает в среднем 20 т с гектара, а зеленой массы – до 50 т. Из 1 т клубней выходит 75 л биоэтанола (спирта), а из 1 т стеблей – 35 л, следовательно, с 1 га может быть получено 3200 л высокооктанового биоэтанола (табл. 1). Учитывая неприхотливость топинамбура к условиям произра- стания, площади его посадки в России уже в ближайшие годы могут быть доведены до 1,5 млн га. В мировом земледелии топинамбур занимает около 2,5 млн га, а в России несколько десятков тысяч гектаров. С 1,5 млн га посадки топинамбура можно получить 1,15 млн т биоэтанола. На ближайшие годы в России реально довести площади посадки топинамбура до 500 тыс. га.

Россия обладает колоссальными лесными запасами – четвертая часть от мировых . Ежегодно продуцируется около 15 млрд т биомассы , энергия которой эквивалент на 8 млрд т условного топлива .

В энергетических целях технически возможно еже годно использовать 800 млн т древесной биомассы , до 400 млн т органических отходов по сухому веществу . С помощью пиролизного процесса из этого материала можно получить десятки миллионов тонн жидкого топ лива или пиролизного газа .

Ежегодно в России в сельскохозяйственном произ водстве накапливаются до 250 млн т органических отхо дов : 150 млн т – в животноводстве и 100 млн т – в расте ниеводстве . Из органических отходов ежегодно можно получать до 58 млн м ³ биогаза , 90 млн т пеллет ( твердое топливо ), 330 тыс . т этанола и 165 тыс . т растворителей . Одна корова в сутки может обеспечить 4,2 м ³ биогаза , т . е . с учетом поголовья коров их биопотенциал может составить не менее 25 млн м ³ биогаза . Из 1 т куриного помета выход моторного топлива эквивалентен 700 л бензина . Типовой птичник на 25 тыс . кур обеспечивает получение 5 тыс . м ³ биогаза и 5 т помета в сутки , из ко торого можно получить 3,5 тыс . л бензина и полностью обеспечить себя энергоресурсами . Энергия , заключен ная в 1 м ³ биогаза , эквивалентна энергии 0,6 м ³ природ ного горючего газа , 0,74 л нефти , 0,65 л дизельного топ лива или 0,48 л бензина .

Результаты оценки топливной составляющей стои мости тепловой энергии различных видов топлива от ражены в табл . 2.

Таким образом , основными индикаторами перспек тивной программы развития биоэнергетики в России должны быть :

• 1.    Увеличение посевных площадей под рапс к 2012 г . минимум до 5 млн га , с доведением сбора маслосемян рапса до 7,5 млн т , что позволит после переработки по лучить не менее 2 млн т биотоплива для дизельных двига телей .

• 2.    Увеличение площади посадки топинамбура до 0,5 млн га , что после переработки обеспечит получение 3,8 млн т биоэтанола для карбюраторных двигателей .

• 3.    Перевод всех типовых коровников и птичников на полное энергообеспечение за счет биогаза , получаемого после переработки животноводческих отходов .

• 4.    Обеспечение путем глубокой переработки ( пиро лиза ) не менее 5 % отходов лесотехнической промыш ленности ( древесной массы , опилок , стружки и т . п .), получения не менее 10 млн т биотоплива или пиролизного газа .

• 5.    Обеспечение применения различного вида био энергетических ресурсов в целом по России в размере не менее 2 % от общего объема потребляемой сельскохо зяйственным производством энергии с ориентацией сельскохозяйственных объектов на автономное энерго обеспечение за счет биогаза , пеллет , брикетов и т . п .

• 6.    Создание коммерческого запаса маслосемян рапса и других энергонасыщенных культур для экспорта в другие страны в размере не менее 1,2 млн т , а также за пасов биодизельного топлива до 2 млн т .

Таблица 2 – Показатели топливной составляющей стоимости тепловой энергии

Вид энер гоносителя	Ед . изме - ре - ний	Цена за единицу ( средняя с достав кой ), руб .	Теплот ворная спо собность , Ккал / ед .	Цена за еди ницу произве денного тепла , руб ./ Гкал
Электриче ство	кВт . ч	1,70	860	1 976,74
Дизтопли во	л	15,00	10 000	1 500,00
Топочный мазут	кг	6,60	9 600	687,50
Топливные гранулы	кг	2,400	4 100	585,37
Уголь	кг	1,90	4 500	422,22
Природ ный газ	м 3	1,20	9 000	133,33
Щ епа , опил	м 3	50,00	500 000	100,00

Ожидаемая эффективность от реализации биоэнергетической программы:

• •    снижение энергозависимости сельского хозяйства и национальной экономики от роста цен на нево зобновляемые источники энергии ;

• •    устойчивое энергоснабжение сельского населения и сельхозпроизводства в зонах децентрализован ного электроснабжения , в труднодоступных мес тах и удаленных от источников традиционного то плива ;

• •    обеспечение гарантированным минимумом энер гии объектов в зонах централизованного энерго снабжения ;

• •    создание новых рабочих мест в сельском хозяйст ве , расширение и изменение структуры экспорта , повышение доходности аграрного сектора ;

• •    улучшение экологической обстановки и получение дополнительного источника « углеродных креди тов » в рамках Киотского протокола .

Внедрение перспективной федеральной био энергетической программы целесообразно начи нать с создания пилотных энергоавтономных пред приятий , хозяйств , бригад и т . п . В настоящее время ВИМ проводит организационно - техническую рабо ту по созданию такого предприятия на базе фер мерского хозяйства « Ж ито » в Рязанской области . На выставке « Российское поле » под Ростовом - на - Дону 1-4 июля 2007 г . демонстрировалось оборудо вание по переработке маслосемян рапса в биотоп ливо ( рапсовое масло ), трактор « Беларус » и дизель - генератор , работающие на рапсовом масле . Разра батывается проект модульного оборудования , по зволяющего полностью перейти на использование рапсового масла вместо традиционного дизельного топлива при выполнении основных сельскохозяйст венных работ .