Унификация основных критериев и экономическая оценка биоэнергетических комплексов. Проблемы и решения

Введение . Одной из задач экономической оценки биоэнергетики является переведение вденежный эквивалент некоммерческих видов энергии, которые не имеютустановленной рыночной цены. Но и в этом случае можно установить ценностьбиогаза и удобрений, исходя из сравнительных данных по теплотворнойспособности разных источников энергии. Для этого нужно подсчитать количествоиспользуемых в хозяйстве источников энергии и установить экономию отиспользования биогаза вместо них.

В экономические показатели, характеризующие биоэнергетику, входят:

– стоимость сырья и оборудования для производства биотоплива и биоэнергии;

– себестоимость производства, транспортировки, хранения, использования энергии и топлива, выработанных из биомассы;

– общие капитальные вложения;

– длительность реализации биоэнергетического проекта;

– чистый дисконтированный доход;

– рентабельность проекта;

– сроки окупаемости проекта;

– наличие инвесторов;

• –    возможность реализации технологии в сфере крупного, среднего и мелкого производства, а также в индивидуальном хозяйстве;

• –    конкурентоспособность вырабатываемых биотоплива и биоэнергии;

• –    обеспечение конкуренции в сфере производства топлива и энергии и содействие либерализации энергетики;

• –    наличие спроса на внутреннем и мировом рынках топлива и энергии;

• –    наличие законодательных и финансовых механизмов поддержки сооружения и эксплуатации объекта, использующего или производящего биотопливо;

• –    наличие налоговых и иных льгот для производителей биотоплива и биоэнергии;

• –    увеличение ВВП и налоговых поступлений в бюджеты различных уровней при организации производства биотоплива и биоэнергии.

Результаты сравнения биогаза и других энергоносителей приведены в таблице.

По мнению ряда исследователей, наиболее заметным недостатком биогазовой энергетики являются большие капитальные затраты в расчете на единицу мощности, а также относительно низкая рентабельность проектов.

Так, в обзорной статье отмечено, что стоимость 1 кВт установленной электрической мощности биогазовой станции колеблется от 2 до 5 тыс. евро в зависимости от размера станции (чем меньше, тем дороже) и вида сырья. Установки большой мощности (от 10 МВт), работающие на наиболее выгодных видах отходов (например сахарном жоме, отходах пищевой промышленности с высоким содержанием жиров), обходятся менее чем в 2 тыс. евро за 1 кВт. Малые установки (менее 1 МВт), использующие нерентабельные виды отходов (например навоз КРС) могут стоить более 6 –7 тыс. евро за кВт. Средний уровень капитальных затрат большинства биогазовых проектов мощностью от 2 до 5 МВт находится в пределах 3–4 тыс. евро за 1 кВт.

С другой стороны, сопоставление уровня капитальных затрат на единицу мощности с другими источниками энергии показывает, что проигрыш биогазовой энергетики по данному показателю не очевиден. Например, стоимость крупных атомных электростанций оценивается в 5 тыс. евро за кВт. Стоимость 1 кВт крупных ветровых электростанций составляет около 2 тыс. евро, солнечных станций – 5 тыс. евро. Современные угольные электростанции оцениваются ближе к 2 тыс. евро за кВт.

Сравнение биогаза (содержание метана – 70 %)и других энергоносителей

Таблица 1

Топливо	Теплотворная способность единицы топлива, кВт	Теплотворная способность единицы топлива, МДж	Стоимость единицы топлива, USD	Количество топлива на 1 м3 биогаза	Количество биогаза на единицу топлива
Дизель, керосин, л	10,0	36,0	0,79	0,69	1,45
Бензин, л	8,5	30,6	0,81	0,82	1,22
Дрова, кг	4,5	16,2	0,17	1,50	0,67
Твердый уголь, кг	7,7	27,7	0,006	0,90	1,11
Природный газ, м3	9,3	33,1	0,32	0,75	1,33
Пропан в баллонах, м3	12,8	46,1	2,1	0,55	1,82
Электро-энергия, кВт	1,0	3,6	0,02	7,00	0,14
Биогаз, м3	7,0	25,2	0,21	1,00	1,00

Ощутимое преимущество имеет лишь газовая генерация со стоимостью около 1–1,5 тыс. евро за 1 кВт. Однако газ есть не везде, а к 2014–2015 гг. в соответствии с планами правительства внутренние тарифы на него будут приведены к равнодоходному с Европой уровню, который в текущих ценах составляет более 250 долл. за 1 тыс. м3. Электроэнергия из такого газа окажется слиш- ком дорогой. Неслучайно все больший спрос на решения в области биогаза наблюдается со стороны собственников, работающих на природном газе когенерационных мини-ТЭС.

Второй недостаток биокомплексов в экономическом плане – узкий диапазон рентабельных проектов. Как показывает европейский опыт, обеспечить прибыльность работы установки возможно лишь при бесплатном и бесперебойном снабжении отходами. Далеко не все объекты имеют в своем распоряжении достаточные объемы сырья.

Наконец, третья проблема заключается в необходимости гарантированного сбыта произведенной электроэнергии. При отсутствии возможности ее продажи через сеть по розничным тарифам список рентабельных биогазовых проектов ограничивается лишь теми объектами, которые имеют непрерывный цикл работы и постоянный уровень потребления энергии, заведомо превышающий мощность биогазовой станции.

В случае, если инвестиционный проект биогазового комплекса отвечает указанным выше критериям: имеет мощность выше 1,5 МВт, замещает сетевую электроэнергию при существующих расходах от 3 руб. за кВт* час, имеет гарантию потребления предприятием всей произведенной на БГУ электроэнергии, а также гарантию бесплатной и бесперебойной поставки сырья для работы БГУ, – то срок его окупаемости, по мнению автора в [46], не превысит пяти лет с начала эксплуатации.

Унификация критериев оценки биоэнергетических комплексов по утилизации отходов животноводства и птицеводства

По мере исследования нами были рассмотрены предварительные критерии оценки биокомплексов, включающих станции и животноводческие хозяйства –поставщиков отходов и потребителей электроэнергии. Критерии характеризуются разнонаправленностью и не позволяют однозначно определить, нужен ли сегодня биокомплекс данному региону или пока направить средства в другую область хозяйства. Решения могут в итоге иметь политическую направленность.

Для получения объективной и комплексной оценки необходимости строительства биокомплекса в данном регионе, характеризующемся своими климатическими особенностями, спецификой сельскохозяйственного производства (количеством и видом животных), особенностями производства и потребления электроэнергии, экономическими и социальными показателями, предлагаем унифицировать критерии оценки, т. е. привести их к единообразию. Оценку необходимо проводить на стадии предпроектной проработки.

При унификации выберем следующие частные критерии оценки: энергетический э пс , экологический ∑П i , экономический C и социальный λ.

Комплексный унифицированный критерий оценки проекта биокомплекса будет иметь следующий вид:

Ψ = (э пс ) + (∑П i ) + (С) + (λ).

Здесь в скобках – знаки (+), или (-), или (0).

Критерий Ψ, как будет показано ниже, может иметь одну из нескольких оценок: «отлично», тогда Ψ получит суммарный знак 4(+) или 3(+), «хорошо» – от 2(+) до 2(-) и «удовлетворительно» – знаки 3(-) и 4(-).

Очевидно, что если оценка проекта по критерию Ψ – со знаком 4(+) или 3(+), то будущий проект заслуживает всяческого внимания на различных уровнях и поддержки, в том числе и финансовой. Если Ψ = 2(+), 1(+), 0, 1(-) и 2(-), то возможность выполнения проекта и строительства будущего биокомплекса в данном регионе определяют представители администрации региона (местности с несколькими хозяйствами или всего района). Наконец, при Ψ = 3(-) или 4(-) потребуется проведение дополнительного выяснения причин появления такой оценки и принятие (подтверждение) решения о переводе сельскохозяйственных предприятий региона на получение энергии от близрасположенных сетей.

Рассмотрим принятые критерии подробно.

Энергетический критерий характеризуется параметрами:

• -    удельное среднее количество отходов g i ;

• -    удельный средний выход биогаза q i ;

• -    удельная климат-отопительная характеристика V i At ;

• -    выдача электроэнергии в промышленную сеть э пс ;

• -    затраты электроэнергии на собственные нужды сельскохозяйственных предприятий, «привязанных» к данному биокомплексу ,э сн ;

• -    наличие коммуникаций для транспортировки сырья и энергии.

Экологический критерий:

• -    уменьшение количества парниковых газов в атмосфере за счет замены парниковых выбросов от традиционных ископаемых энергоносителей - П 1 ;

• -    предотвращение токсичных выбросов сельскохозяйственной фермы в атмосферу и водоемы;

• -    утилизация отходов и получение удобрений - П 2 ;

• -    ресурсосбережение и возможность осуществлять рациональное природопользование.

Экономический критерий:

• -    стоимость сырья и оборудования для производства биотоплива и биоэнергии;

• -    общие капитальные вложения в биокомплексы;

• -    себестоимость производства, транспортировки, хранения и использования энергии и топлива, полученных из биомассы;

• -    длительность реализации биоэнергетического проекта;

• -    чистый дисконтированный доход, рентабельность проекта;

• -    сроки окупаемости проекта С.

Социальный критерий:

• -    создание новых рабочих мест и уменьшение безработицы А;

• -    развитие промышленности, малого и среднего бизнеса;

• -    реализация научно-технического потенциала региона и страны. Улучшение здоровья людей и климата;

• -    повышение качества жизни населения.

Детализация и унификация основных критериев оценки проекта биоэнергетического комплекса по утилизации отходов животноводства и птицеводства и получению энергии от сжигания биогаза приведена в таблице.

Выше было получено уравнение , которое объединяет несколько параметров, характеризующих удельный выход электроэнергии от биокомплекса в промышленную сеть - э пс . Знак этого частного критерия, как видим, определяется во многом удельной климат-отопительной характеристикой биокомплекса - vAt. При ее повышенном значении, т. е. например в суровых климатических условиях э пс становится меньше нуля, что говорит об отсутствии возможности подачи электроэнергии во внешнюю промышленную сеть и, если наоборот, - то о необходимости «запитки» сельскохозяйственных предприятий данного региона от внешней сети. При этом возможно получение частного критерия £П i тоже со знаком меньше нуля. Но дальнейшие расчеты могут показать С и А со знаком (+), и тогда получим

Y = (-) + (-) + (+) + (+) = 0.

Следовательно, даже при отсутствии в данном проекте предполагаемого биокомплекса возможности подачи электроэнергии во внешнюю промышленную сеть и при относительно неудовлетворительных экологических показателях проекта, он получает оценку «хорошо» и решение о его будущем рекомендуется принимать представителям администрации региона.

Выводы

• 1.    Сельскохозяйственная деятельность человека прямым или косвенным образом наносит ущерб природе отравлением атмосферы, близлежащих водоемов и размещением на земле отходов животноводства. Биоэнергетика предотвращает этот ущерб. Отходы перерабатываются в ценные биоудобрения.

• 2.    Вырабатываемая в промышленную сеть электроэнергия замещает электроэнергию, которую пришлось бы получать, используя традиционные топлива, углекислый газ которых увеличивает в атмосфере массу парниковых газов. Наоборот, углекислый газ от сжигания биогаза лишь замещает тот, который был использован природой и человеком для создания (через цепочку превращений) биогаза.

• 3.    Рассмотрены экономические аспекты, необходимые для оценки проекта биогазового комплекса в данном регионе. Показано, что стоимость установленного 1 кВт мощности для биогазовых станций определяется мощностью энергетической установки, с ростом которой эта стоимость падает.

• 4.    В случае если проект биогазового комплекса имеет мощность выше 1,5 МВт, замещает сетевую электроэнергию при существующих расходах от 3 рублей за кВт* час, имеет гарантию потребления предприятием всей произведенной на комплексе электроэнергии, а также гарантию бесплатной и бесперебойной поставки сырья для своей работы, то срок его окупаемости не превысит пяти лет с начала эксплуатации.

• 5.    Для принятия решения о строительстве в данном регионе (местности, районе) биокомплекса необходимо при предпроектной проработке произвести определение целесообразности строительства.

• 6.    При выполнении определенных требований и условий в частном критерии он получает знак (+), нет – знак (-). Сумма знаков частных критериев формирует знак комплексного критерия, который в итоге может принимать ряд значений (через 1) от 4(+) до 4(-).

• 7.    Приведен пример применения разработанной унифицированной системы определения целесообразности проектирования и строительства данного биокомплекса в определенном регионе и показана практическая ценность такой системы.

До выполнения настоящей работы комплексный унифицированный критерий такой оценки отсутствовал.

В данной статье впервые выполнена детализация и унификация основных критериев оценки проекта биоэнергетического комплекса по утилизации отходов животноводства и птицеводства и получению энергии от сжигания биогаза. Предложен комплексный унифицированный критерий, включающий частные критерии: энергетический, экологический, экономический и социальный.