используются методы расчета, учитывающие существующую стоимость денег, инфлящ1Ю и различное воздействие инфлящ1И на компоненты издержек. Обычно считается, что стоимость предложений по источникам возобновляемой энергии становится относительно меньше в условиях инфляции и растущих цен на энергию. Даже элементы капитальных затрат не увеличиваются вслед за ростом цен. Считается, что инфляция усиливает интерес к возобновляемым источникам энергии. Этот аргумент обычно используется торговыми агентами, которые, продавая устройства, обеспечивающие экономию энергии, утверждают, что, установив эти устройства теперь, можно сэкономить деньги в будущем. Все капитальное оборудование имеет ограниченный срок службы, и издержки на техническое обслуживание и текущий ремонт сведут на нет любые преимущества, полученные во время инфляции. В период инфляции и растущих цен на энергоносители при растущих процентных ставках предложение капитала снижается. Стремительно развивающаяся инфляция фактически явилась следствием растущих расходов по импорту нефти. Инфляция непостоянна, и падение темпов инфляции, сопровождаясь незначительным ростом цен на энергоносители, создает условия для вьщачи ссуд под высокие ссудные проценты. Инфляция также повышает риск при предоставлении ссуд, при этом соответственно предполагается получение более высоких процентов. Прибьши от многих биоэнергетических процессов являются неясными и уже представляют риск для вкладчиков.

4.2. НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ СЖИГАНИЕ

Реальную стоимость мелкомасштабного использования биомассы, например дерева и навоза, используемых в качестве топлива, определить трудно. Огромные усилия по заготовке дров, имеющие место, например, в странах третьего мира [7], не могут быть выражены в экономических издержках. Даже в развитых странах заготовка дров на землях общего пользования является добровольным делом энтузиастов. Как уже отмечалось в главе 2, сжигание соломы на фермах стало менее распространенным. Это происходит вследствие необходимости наблюдения за процессом сжигания, а также выполнения целого ряда функций, которые невозможно выразить в рамках экономических понятий. Тем не менее проведение расчетов возможно в тех случаях, когда биомасса подлежит оплате или при наличии большого количества отходов или остатков протекания процессов. Ниже приводятся примеры таких расчетов.

Сравнительная стоимость дров и ископаемых видов топлива.

В двух источниках [8, 9] даются интересные расчеты издержек по заготовке дров и их использованию для отопления. Прежде всего там дается сравнение стоимости заготовки, распределения, хранения, а также погрузки, разгрузки и транспортировки. Авторы делают вывод, что 76

древесина при стоимости 2,2 долл/ГДж может быть превращена в удобный вид топлива стоимостью 2,9—4,9 долл/ГДж. Наиболее дешевый продукт — сухие щепки, а наиболее дорогостоящий — прессованные брикеты. Продукция биомассы сравнивается со стоимостью импортируемой нефти в Канаде (4,9 долл/ГДж); сравнений с углем и газом не дается. Необходимо проведение крупномасштабных процессов (например, с продуктивностью 18 т/ч) , при этом производство более дорогих брикетов, а не дешевых щепок обеспечило круглогодичную работу предприятия. На основании проведенных расчетов авторы приходят к выводу, что для мелких и средних потребителей энергии экономически более выгодна покупка переработанной древесины (сухие щепки и стружки или прессованная древесина), чем использование сырой древесины или самостоятельная ее переработка.

Таблица 39. Сравнительная стоимость дров и нефти при обогреве жилых помещений (1^80)

В другом источнике [9] проводилось сравнение ряда дровяных бойлеров со стоимостью установки от 1545 до 5500 долл. При расчетах стоимости использования нефти и различных видов древесины делалось допущеьше о том, что темп инфляционного роста цен на нефть был на 2% выше, чем на древесину. Результаты расчетов приведены в таблице 39. Затраты на установку и эксплуатацию дровяного бойлера или печи (при топке их дровами стоимостью 4 долл/ГДж) составили 2604 долл., что соответствовало затратам на нефть за двадцатилетний период. Авторы делают вывод, что в большинстве случаев использование дров домовладельцами является малоэффективным. Высказывалось предложение о предоставлении субсидий группам населения с низким доходом на покупку дров. Авторы отмечали отсутствие современных дровяных отопительных систем, а также преобладание на рьщке (1980) конструкций, обеспечивающих бескреозотное и эффективное сгорание.

Устройства для сжигания больших объемов биомассы. Усиленно пропагандируется использование биомассы, полученной или с "энергетических плантаций", или из промышленных отходов. Например, существует утверждение, что площадь 350 кв. миль достаточна для обеспечения дровяным топливом генератора мощностью 400 МВт [10]. Другие авторы менее оптимистичны; они считают, что для этих целей нужна

площадь в 2 раза больше [11]. В последнем исследовании указывается на широкое использование лесной промышленностью своих отходов для. выработки пара и электричества, несмотря на то что промышленные печи с дровяным отоплением в 3—4 раза дороже печей с газовым нагревом. Экономическое обоснование установки систем с дровяным отоплением определяется наличием дешевого либо бесплатного топлива. Положение меняется, когда за дрова приходится платить по рьшочным ценам. Структура издержек выработки пара и электричества с использованием дровяного отопления показана в таблице 40 [12]. Для расчетов бьш выбран дешевый источник древесины (19,2 долл/т сухой массы или 0,95 долл/ГДж - данные 1977 г.). Капитальнью затраты на строительство парового генератора составили 94,1 млн. долл. и 165,6 млн. долл. -на строительство электрогенератора. Всего в день должно бьшо перерабатываться 3000 т сухой древесины (около 6000 т сырой древесины), что соответствует потреблению сырья очень крупным целлюлозным заводом мощностью 150 МВт. По прогнозам на 1985 г., производство электроэнергии на основе использования древесины на топливо являлось неэкономичным, а пара —малоэкономичным по сравнению с издержками при использовании ископаемого топлива. Стоимость древесного сырья составила 44 % стоимости пара. Капитальные затраты на относительно небольшую электрогенераторную установку значительно увеличили и без того высокую стоимость электроэнергии.

Таблица 40. Выработка пара и электроэнергии на основе использования древесины в 1985 г. (цеиы 1979 г.)

Биомасса

Эксплуатационные затраты ^ Капитальные затраты J Всего

1,32 1.68

3,0

4,76

11,62 16,38

Из сказанного можно сделать вывод, что при достаточном количестве сравнительно дешевого сырья выработка пара и электроэнергии из биомассы может быть экономичной. Однако дешевая древесная биомасса не всегда имеется в наличии, а повышение эффективности использования остатков древесины для производства изделий из дерева снизит необходимость использования древесины как топлива. В случаях, когда биомасса выращивается специально на топливо, эффективность вьфаботки пара и электроэнергии будет в лучшем случае минимальной.

Утилизащ1я отходов, выработка энергии и пара. Способность городского мусора гореть навела на мысль о получении полезной энергии. И снова основными продуктами должны бьши быть электроэнергия и пар, предназначенные для использования на очистных установках или для продажи местным потребителям. Различные свалки мусора являются наиболее дешевым методом удаления отходов, который, однако, дорожает с повышением цен на землю в черте городов. Сжигание отходов с целью выработки энергии и пара - альтернатива указанному методу. При этом не обязательно иметь доходное предприятие, так как местное население обязано нести некоторые расходы по утилизации

Таблица 41. Стоимость утилизации твердых городских отходов (1980 г.)

Способ утилизации

Стоимость, долл/т отходов

Мусорные свалки Простое сжигание Сжигание -н выработка электроэнергии

Сжигание + выработка пара

15

20,1

23,79 17,92

Отходов. Расчетов в этой области немного, возможно, вследствие сложности технологии, рынков сбыта продукции и позиции местных властей. Преимущества, связанные с сжиганием отходов, а также трудности, возникающие в этой области, описаны в литературе [13]. Не следует считать, что выработка электроэнергии или пара путем сжигания городских отходов сама по себе приведет к снижению издержек по сравнению с вариантом городских свалок. Результаты расчетов приведены в таблице 41. Если твердые от^ось! поступают из пригорода (при ожидаемом кредите 6 долл/т), использование свалок становится менее выгодным. Несмотря на дороговизну, вариант сжигания мусора бьш реализован. В течение первых шести месяцев работы надежность системы была ниже желаемого уровня, а система поставки продукции заказчику не бьша завершена. Наиболее сложным моментом при этом оказались поиски заказчика (потребителя пара).

4.3. ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ

Большое число различных схем обогащения биомассы с получением полезного топлива затрудняет подбор типичных расчетов. Все же мы выбрали два примера расчетов - один, приводящий к получению высококалорийного газа, а другой — к получению жидкого топлива (метанола). Хотя в приводимом источнике [М] даются расчеты, основанные

как на кредитах с низким ссудным процентом, получаемых от местных органов управления и т. д., так и на частном финансировании, мы приняли второй источник финансирования с целью показать жизнеспособность предложенных проектов. Для обоих процессов была взята дешевая древесина стоимостью 1 долл/ГДж.

Газификация. В процессе газификации используется стружка свеже-срубленной древесины, которая высушивается и тонко измельчается. Затем высушенная биомасса подается через загрузочный бункер в газификатор с кипящим слоем, работающий при давлении 35,15 кг/см^. Смесь, содержащая 98 % кислорода (из криогенного сепаратора), нагревается до 321 °С и подается с паром в газификатор. Степень превращения сырья принимается равной 98 % при времени нахождения смеси в реакторе 30 мин. Газ, выходящий из газификатора, очищается от примесей в циклонном сепараторе и возвращается в псевдосжиженный слой. Диоксид углерода и соединения серы удаляются путем пропускания их через соответствующие адсорбенты, а газ направляется в трубчатый реактор, где происходит реакция перемещения связей и образование метана из оксида углерода и водорода.

Перемещение связей: HjO + СО -^-Hj + СО2. Образование метана: ЗН2 + СО ->-СН4 + Н2О.

После дальнейшего фракционирования синтетический натуральный газ (СНГ) высушивается и сжимается. Упрощенные экономические расчеты, приведенные в таблице 42, показывают, что капитальные вложения - наиболее важный компонент издержек. Стоимость производства СНГ из древесины в 2 раза выше, чем из угля, вследствие более высоких капитальных затрат, а также различий в размерах предприятий, работающих на древесном сырье и на угле. Предприятия, работающие на древесном сырье, в 7 — 40 раз крупнее, чем эквивалентные предприятия, работающие на угле.

Таблица 42. Стоимость производства синтетического натурального газа из древесного сырья (1979)

Показатели

Долл/ГДж

Материалы:

древесина

другие Заработная плата Накладные расходы Амортизация и проценты иа вложенный капитал Всего

1,5 0,6 1,1 0,9

6,2 10,3

Таблица 43. Стоимость метанола, получеииого из древесного сырья (1979 г.)

Показатели

Долл/ГДж

Долл/т

Материалы:

древесина

другие Заработная плата Электричество Накладные расходы Амортизация и проценты иа вложенный капитал Всего

Метаиол из древесины. Производство метанола [14] было разработано фирмой "Кемикл Системз Инкорпорейтед". Древесина сначала газифицируется, как указывалось выше, а газы после частичного удаления влаги реагируют в высокотемпературном преобразователе с получением более благоприятного соотношения Н2/СО для последующего синтеза метанола. Газ, очищенный от серы, охлаждается, высушивается и при охлаждении сепарируется с получением обогащенных потоков СО и Нг в соотношении 2:1. Синтез проводится в реакторе со слоем псевдосжижен-ного материала, где происходит конденсация метанола. Упрощенные расчеты процесса даны в таблице 43. Стоимость метанола при использовании этого метода была выше (273 долл/т, 1979 г.), чем цена на метанол в США в 1983 г. (примерно 240 долл/т).

4.4. ГИДРОЛИЗ И ФЕРМЕНТАЦИЯ

Из всех процессов производства биотоплива процесс превращения углеводов растений в моторный спирт, по-видимому, в наибольшей степени завладел общественным мнением и значительно укрепил статус биоэнергии. Благоприятные экономические показатели в Бразилии и США (газохол и проалкоголь) способствовали разработке аналогичных схем в других странах. В Европе, где существует крупная спиртовая промышленность, использующая в основном мелассу, картофель и крахмал злаков в качестве сырья, спирт как топливо не используется. Причина заключается в отсутствии таких же значительных субсидий, как в США и Бразилии. Решающие факторы, определяющие необходимость Выдачи субсидий, носят сугубо региональный характер. Использование спирта в качестве топлива дает возможность проверки общих идей использования биоэнергии, а также утверждений, что технология является Хорошо разработанной, издержки могут быть сформулированы с большой долей определенности, а продукт находится в настоящее время на