Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Биотопливо как инновационная перспектива российской энергетики

Биотопливо во всем развитом мире медленно, но верно замещает традиционные энергоносители, тогда как российская экономика «не видит» новых возможностей нарождающейся индустрии. Между тем при сохранении нынешних темпов роста производства биотоплива в Европе она может полностью отказаться от импорта нефти из России уже к 2017 году.

1. Биотопливо как экономический феномен. Появление в конце 19-го века двигателя внутреннего сгорания дало старт серийному производству автомобилей в начале 20-го века. Прошло немногим более 100 лет, а двигатель внутреннего сгорания по-прежнему стоит на вооружении мировых автопроизводителей. В течение века в нем были сделаны определенные усовершенствования, относящиеся к разряду малых инноваций. Например, появление в 50-х годах прошлого века инжекторных двигателей на заводах «Ferrari», увеличение количества цилиндров, клапанов, борьба за сокращение расхода топлива и т.д.

Не изменился только сам принцип работы двигателя: вот уже более 100 лет в качестве топлива активно используются продукты переработки нефти: бензин, дизельное топливо, газ. В последнее время стали разрабатывать водородный двигатель, использующий в качестве топлива воду. Однако в любом случае ничего лучше двигателя внутреннего сгорания человечество пока не придумало.

Сегодня, когда число автомобилей на дорогах и объемы потребления топлива и цены на топливо резко возросли, актуализировался вопрос о том, на каком топливе дальше ездить. Нефть и бензин соответственно дорожают. Газ, используемый в качестве топлива, является побочным продуктом переработки нефти и тоже растет в цене.

Развитый мир принял решение обратиться к прошлому опыту. Первые автомобили, в том числе и в России во время революции, ездили на спирте. Сегодня спирт (С₂Н₅ОН – этанол) получил модное название – биотопливо, биоэтанол; также появился биодизель.

Что касается развития индустрии биотоплива, то на рассмотрение нами выносятся следующие три вопроса:

1. Как скоро биотопливо вытеснит традиционное моторное топливо (бензин, дизель)?

2. Как внедрение биотоплива отразится на российском экспорте нефти?

3. Каковы перспективы развития производства биотоплива в России?

Несколько слов о самом биотопливе. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород) Самый древний вид биотоплива – это дрова.

В центре нашего внимания будет биоэтанол и биодизель. Смесь этанола с бензином обозначается буквой Е. Цифрой у буквы Е обозначается процентное содержание этанола. Например, Е85 означает смесь из 85% этанола и 15% бензина. Смеси до 20% содержания этанола могут применяться на любом автомобиле. Однако некоторые производители автомобилей ограничивают гарантию при использовании смеси с содержанием более 10% этанола. Смеси, содержащие более 20% этанола, во многих случаях требуют внесения изменения в систему зажигания автомобиля. Автопроизводители выпускают автомобили, способные работать и на бензине, и на Е85. Такие автомобили называются «Flex-Fuel» (гибридные). Смесь биодизеля с дизельным топливом обозначается буквой B. Как и биоэтанол, в чистом виде биодизель может использоваться в автомобилях без доработки двигателей.

2. Экологические аспекты применения биотоплива. Опыт показывает, что применение биотоплива экологически безвредно. Биоэтанол как топливо нейтрален в качестве источника парниковых газов, обладает нулевым балансом диоксида углерода, поскольку при его производстве путём брожения и последующем сгорании выделяется столько же CO₂, сколько до этого было связано из атмосферы использованными для его производства растениями.

В 2006 году применение этанола в США позволило сократить выбросы примерно на 8 млн. тонн парниковых газов (в эквиваленте СО₂), что приблизительно равно годовым выхлопам 1,21 млн. автомобилей. Однако для производства этанола в развивающихся странах активно вырубаются леса, в том числе и ливневые, под плантации соответствующих культур. Это уже наносит вред окружающей среде. Приоритет технических культур актуализирует также проблему голода в развивающихся странах.

3. Государственные программы применения этанола на транспорте. Активная работа по разработке биотоплива в мире началась еще в 1992 году. В настоящее время большинство развитых стран мира приняли соответствующие энергетические программы по использованию биотоплива (табл. 1).

Таблица 1. Государственные программы применения биоэтанола по странам мира

Источник: www.wikipedia.org.

Стоит обратить внимание на то, что биотопливом не гнушаются такие нефтедобывающие страны, как Венесуэла и Канада. Наиболее активными поборниками биотоплива являются такие страны, как Бразилия, США, а также страны ЕС.

Экономическую эффективность использования биотоплива иллюстрируют данные табл.2.

Таблица 2. Себестоимость биоэтанола и цена бензина, 2006-2007 гг.

Источник: www.eia.doe.gov.

С коммерческой точки зрения производство биотоплива выглядит довольно рентабельным бизнесом. По сравнению с розничной ценой бензина себестоимость производства биоэтанола в США в 2,4 раза ниже. В ЕС разрыв между себестоимостью биотэтанола и бензина, которым он разбавляется, составляет 4 раза. Экономическая выгода очевидна.

4. Биотопливная индустрия США. Приведем некоторые данные о развитии биотопливной индустрии в США как наиболее развитой в мире:

· В 2005 году 30% бензина в США продавалось в смеси с этанолом.

· В 2006 г. в США этанол производили 110 заводов в 19 штатах. Суммарная мощность новых заводов 3,99 трлн. литров. За 2006 год было построено 15 новых заводов. В январе 2007 г. на различных стадиях строительства находилось 73 завода, 8 заводов расширяли свои мощности.

· Приоритетность развития биотопливной индустрии в США подчеркивает и адекватная амортизационная политика в отношении заводов отрасли. После 20 декабря 2006 года в амортизационной системе США для заводов, производящих биотопливо, предусмотрен специальный амортизационный вычет в размере 50% от первоначальной стоимости оборудования [ www.irs.gov ]. Для российского Налогового кодекса амортизационные вычеты, особенно отраслевые, являются абсолютной новинкой.

· По сравнению с 2005 годом в 2006 году в США производство этанола возросло на 25%, по сравнению с 2000 годом – на 300%.

· В США 2,5% автомобилей имеют двигатели Flex-Fuel (2006 год). Годовой прирост автомобилей с гибридными двигателями – 1 млн. ед.

· 1200 из 170000 заправочных станций США продают E85 (2007 год).

В январе 2007 года в своём ежегодном послании Конгрессу Дж.Буш предложил план «20 за 10». План предлагает сократить потребление бензина на 20% за 10 лет; 15% бензина предполагается заменить биотопливом. Таким образом, можно сделать следующий прогноз: в США через 60 лет биотопливо полностью вытеснит традиционное моторное топливо.

Таким образом, в США отмечается значительный рост объемов производства биоэтанола, увеличение числа заводов по его производству, а также позиционирование государственной программы по развитию биотопливной индустрии.

Тем не менее, приведенные выше цифры пока не дают представления о том, какова же доля потребления биотоплива. Чтобы прояснить ситуацию мы провели расчеты объемов биотоплива, в среднем приходящихся на один автомобиль США и Германии.

Таблица 3. Производство биотоплива из расчета на 1 машину: США и Германия

Источник: рассчитано по данным www.energy.ca.gov, www.wikipedia.org.

Данные табл.3 свидетельствуют о том, в настоящее время годовые объемы производства биоэтанола и биодизеля в США и Германии, таковы, что их хватает на одну заправку легкового автомобиля. Учитывая, что в среднем 1 машина в год потребляет 3000 литров топлива, доля биотоплива пока остается крайне малой (2-3%). Также стоит обратить внимание на асимметричную структуру производства «биодизель/биоэтанол» в США и Германии.

5. Эффект замещения традиционного топлива биотопливом. Теперь перейдем к вопросу о том, как скоро биотопливо вытеснит традиционное моторное топливо (бензин, дизель) и как его внедрение отразится на российском экспорте нефти.

Львиная доля российского экспорта нефти приходится на страны ЕС. На сегодняшний день годовой темп прироста объемов потребления биотоплива в Европе составляет 50% (табл.4). Скорее всего, в перспективе эти темпы не будут такими высокими.

Таблица 4. Потребление этанола в ЕС и динамика российского экспорта нефти

* При допущении, что при перегонке 1 литра нефти получается 0,5 литра бензина.

Источники: www.gks.ru, www.wikipedia.org

Учитывая темп роста объемов потребления биотоплива и замещения им бензина, производимого на нефтеперерабатывающих заводах Европы (табл.4), нами были проведены вариантные расчеты сроков, когда биотопливо сможет полностью вытеснить традиционное моторное топливо.

Исходя из полученных результатов табл.5, можно сказать, что эра традиционного бензина и дизельного топлива начинает завершаться. Вопрос «Через сколько лет будут исчерпаны мировые запасы нефти?» уже в прошлом. Вопрос формулируется уже по-другому: «Через сколько лет биотопливо полностью заменит традиционные энергоносители?».

По нашему мнению, мир находится в момент начала заката нефтяных государств. Опираясь на результаты расчетов, можно констатировать, что в распоряжении России остается не более 15 лет для того, чтобы найти источники получения доходов, отличные от экспорта нефти. Отсюда вытекает высокая актуальность построения в России инновационной экономики.

Конечно, могут звучать возражения, что российская нефть будет перенаправлена в Китай, Индию и другие страны, она будет использоваться не на НПЗ, а в промышленности, и, таким образом, status quo России сохранится. Однако не стоит серьезно обольщаться на этот счет.

6. Перспективы индустрии биотоплива в России. Потенциально эти перспективы высоки в том смысле, что в настоящее время эта отрасль находится практически на нулевом уровне. На конец 2007 года в России отсутствует федеральная программа развития биотоплива, не существует заводов по производству биодизеля, не существует станций, заправляющих автотранспорт биотопливом.

В реальности отечественная промышленность и национальная инновационная система пока игнорируют потенциал биотоплива и демонстрируют безразличие к неблагоприятной внутренней ценовой конъюнктуре на бензин. Нечувствительность национальной экономики к росту энергоемкости выражена в том, что переход на альтернативные источники энергии даже при высоких ценах на традиционные энергоносители не происходит. Рост цен на топливо автоматически включается производителем товаров в отпускные цены. Этот деструктивный для национальной экономики режим может существовать до тех пор, пока не иссякнет источник легких доходов в виде экспортной выручки от продажи на внешнем рынке углеводородов.

Увеличение ресурсоемкости экономики автоматически означает снижение ее эффективности. В России, нефтедобывающей стране, розничная цена бензина оказывается почти в 2 раза выше, чем в США, которые закупают нефть (табл.6). Не исключено, что США воздерживаются от разработки собственных нефтяных месторождений не в связи с желанием сохранить ее запасы, а по причине намеренного отказа от решений, не стимулирующих энергосбережение и открывающих доступ к дешевому сырью, экспорт которого может быть чреват для американской экономики «незаработанными» конъюнктурными деньгами.

Таблица 6. Сравнительные данные розничных цен на бензин в России и США на начало 2008 года

* оценка соотношения валют РФ и США по ППС проводилась с помощью the Big Mac Index (www.economist.com, 5 июля 2007 года), в соответствии с которым 1 доллар США эквивалентен 15,25 руб.

** из расчета 3 доллара США за 1 галлон (3,785 литра).

Главная причина игнорирования Россией биотоплива заключается в монополизированности топливной индустрии и отсутствии конкуренции. На рынке нет крупных экономических агентов, готовых своими активными действиями «расшевелить» ситуацию, обострить отношения на рынке. Что касается государственной политики, то она не только не поддерживает это направление, но и мешает ему. Главным препятствием является запрет на реализацию в качестве топлива смеси этанола с бензином, а также биодизеля. Кроме того, достаточно жестким выглядит Федеральный закон от 22 ноября 1995 года №171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции».

В инновационной сфере от государства требуется выполнение хотя бы одного условия – не мешать, а государственная помощь необязательна. Яркий пример тому – бурно развивающийся рынок пластиковых окон. Этот рынок инновационного продукта для российских собственников жилья сформировался за несколько лет на основе зарубежных технологий производства без какого-либо участия государства и ее инновационной системы, на поддержание которой расходуются деньги налогоплательщиков.

Проводя мониторинг региональных инициатив в развитии производства биотоплива, можно отметить, что 2008 год является точкой отсчета в формировании этой отрасли в России. Например, можно отметить такие проекты, как строительство завода по производству биоэтанола в Адыгее (начало в марте 2008 г.) и строительство завода по производству биодизеля в Волгоградской области (российско-германский проект, начало в сентябре 2008 г.). Однако продукция этих предприятий не предназначена для внутреннего потребления и будет идти на экспорт.

К развитию биотоплива в России можно относиться по-разному, однако мировой вектор энергетики говорит о том, что эпоха нефти и легких денег ее экспортеров близится к завершению. Может ли Россия в перспективе поменять свой экспортный портфель: вместо нефти экспортировать биоэтанол? Теоретически да, но этот путь также бесперспективен, как и экспорт нефти.

Увеличивающийся российский экспорт нефти создает искусственный дефицит сырья для нефтеперерабатывающих заводов внутри страны. Вследствие этого растут внутренние цены на бензин. Аналогичная ситуация имеет место с зерном, являющимся сырьем для производства биотоплива. Например, в 2007 году объемы российского экспорта зерна в государства, производящие биотопливо, вызвали его искусственный дефицит внутри страны и спровоцировали рост цен на хлебобулочные изделия. Необходимо отметить, что пока потребительский негатив от роста цен амортизируется насыщенностью экономики экспортными деньгами, приток которых может в ближайшем будущем существенно уменьшиться.

Тем не менее, это не означает, что Россия должна пройти мимо биотоплива – страна должна научиться его производить, использовать, продавать и зарабатывать на нем. Это означает, что акценты энергетической и инновационной политики должны быть гибкими, а не фундаментально закрепившимися на отживающих себя направлениях. Это означает, что с развитием биотоплива необходимо на его потребление переориентировать национальную экономику.

На наш взгляд, для мировой экономики развитие биотоплива – это не шаг вперед, а шаг в сторону, временное решение проблемы дороговизны бензина. Мир нуждается не столько в альтернативном и дешевом топливе, сколько в принципиально новых технологиях перемещения в пространстве, более совершенных, чем двигатель внутреннего сгорания.

Биотоплива третьего поколения - топлива, полученные из водорослей. Департамент Энергетики США с 1978 года по 1996 года исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program». Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гавайи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м2.

Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 м2 в день. 200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5 % автомобилей США. 200 тысяч гектаров — это менее 0,1 % земель США, пригодных для выращивания водорослей. У технологии еще остаётся множество проблем.

Например, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур. В конце 1990-х годов технология не попала в промышленное производство из-за низкой стоимости нефти. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата. Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Биогаз Биогаз — продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов. Биоводород Биоводород — водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом, например водорослями.

Энергетический бюджет мира углеродный: за счет нефти, угля и газа получается более 70% производимой энергии. Это вдвойне опасно, поскольку не только ведет к повышению концентрации диоксида углерода в атмосфере, но и чревато истощением источников энергии. Мировое сообщество предпринимает активные попытки снизить зависимость энергетики от ископаемого топлива. Одно из новых направлений развития современной энергетики — использование био-топлива.

Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород). Несмотря на, казалось бы, полную экологичность биотоплива, использование его не лишено серьезных недостатков.

Твердое биотопливо

Энергоносители биологического происхождения

Топливные гранулы

Жидкое биотопливо

Биоэтанол

Биометанол

Биобутанол

Диметиловый эфир

Биодизель

Биотоплива второго поколения

Газообразное топливо

Биогаз

Биоводород

Углеводороды Ряд микроорганизмов, например Botryococcus braunii, способны накапливать углеводородов до 40 % общего сухого веса. В основном они представлены изопреноидными углеводородами.

Критика Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки сельскохозяйственного сырья. По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в своем отчете за 2005 г. говорит о том, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Мозамбике сельское хозяйство ведётся на 4,3 млн га из 63,5 млн га потенциально пригодных земель.

Распространение По оценкам Worldwatch Institute в 2007 году во всём мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплив, что составляет 1,5% от мирового потребления жидких топлив. Производство этанола составило 46 миллиардов литров. США и Бразилия производят 95% мирового объёма этанола.

Экономический эффект По оценкам Merrill Lynch прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть и бензин на 15%. По оценкам Стэндфордского университета во всём мире из сельскохозяйственного оборота выведено 385 — 472 миллиона гектаров земли. Выращивание на этих землях сырья для производства биотоплив позволит увеличить долю биотоплив до 8 % в мировом энергетическом балансе. На транспорте доля биотоплив может составить от 10 % до 25 %. Производство биотоплива из продовольственного сырья недопустимо, получать его нужно из любых органических отходов и древесины быстрорастущих пород. См. также Возобновляемые ресурсы Биотехнология Агфляция Топливные брикеты

Биотопливо наносит большой ущерб здоровью человека

Биотопливо третьего поколения

Газообразное топливо

Жидкое биотопливо

Твердое биотопливо

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ БИОМАССЫ

Дмитрия Сухецкого в Новоселице Вильшанской знают не иначе как самоделкина. Нет такого дела, которое не было бы подвластно рукам Гавриловича. У фермера небольшой автопарк техники — сельхозмашины, "газелька", грузовичок, но самая большая гордость — мини-трактор, собранный по запчастям самим хозяином. Для мини-чуда — отдельный гараж. Гостеприимный Дмитрий любит показать свою железную лошадку.

НА БУКВУ "Ю". "Собрал из того, что было, — делится мастер. — Двигатель из старой "Победы" купил у соседей за 500 грн., карбюратор — с "Жигулей", передний мост — с комбайна, задний — с "газа", крышка капота когда-то была холодильником, рама самодельная, сиденье из "Опель-Кадетта", а руль с "Мерседеса" снял". Во время "оранжевой революции" тракторишка получил имя одного из его лидеров — на букву "Ю". Кто из двух известных политиков кроется под ним, сельский предприниматель категорически отказался уточнять — мол, разочаровался в событиях 2004 года, как все, и вспоминать об этом не любит, даже сердится.

НОУ-ХАУ ПОСЛЕ ОБИДЫ. Рассматривая маленькое чудо Дмитрия, мужики смеялись: "Да что там твой тракторишко может..." Дмитрий обиделся: "Ну я вам покажу!" Прикрепил трос к 7-тонному трактору, и "малыш" на удивление легко завелся и потянул! А в нем-то самом всего полторы тонны! А однажды решил на своем изобретении проверить возможность ездить на этиловом спирте. Достать же чистейшего этанола в селе не проблема — самогон тут гонят чуть ли не в каждой хате. Но сам хозяин давно завязал — "мотор" пошаливает, беречься нужно. Так и залил однажды в бак бутылку первака и трактор двинулся с места! "Только нужен спирт не ниже 80 градусов и без примесей, иначе не заведется.

Это не мое изобретение, просто поэкспериментировать захотелось, — признается "Кулибин", — Спирт издавна пытались использовать как топливо, а в Бразилии — я там был и читал много — на спирту и сейчас все машины ездят. В масштабах страны Украина могла бы перейти на такое топливо, если спирт гнать из дешевых сельхозкультур или из тех, что на полях остаются, — картошка, свекла мерзлая, из жмыха и даже из опилок. А так, конечно, невыгодно — дороговато водкой заправлять". Мужики негодуют. "Как же так, первак — в трубу!" — на моих глазах сосед изобретателя принюхивался к содержимому бензобака. А самоделкин смеется в усы: "Да они меня тут съедят, если буду "продукт" переводить постоянно. Потому езжу на спирте только ради забавы".