ресно отметить, что каучук, являясь чистым углеводородом и будучи уникальным растительным продуктом, является таким дорогостоящим.

В прошлом делались попытки найти заменитель каучуконоса среди видов, иных, чем гевейя, но ни один не выдержал испытание временем. Среди различных возможностей получения биотоплива следует изучить возможности использования в этом плане растительных масел, а также пальмового масла; в настоящее время исследуется экономика их производства.

Переработка растительного масла. Типичные издержки производства и переработки растительных масел приводятся в публикащ1и ООН [30]. В таблице 49 дается раскладка издержек производства масла в развитой стране субтропического или теплого климата. Смешанные семена масличных культур (300 т в день) перерабатываются в рафинированное масло, кислое масло и муку при трехсменной непрерывной

Таблица 49. Издержки произиодства масла из смеси семян (1977)

Показатели

Долл/т масла

Сырье семена

химикаты и упаковка Коммунальные услуги Заработная плата Накладные расходы Капитальные издержки (при-бьшь на вложенный капитал -32,4 %)

Кредиты на побочные продукты Всего

838 57 40 61 36

397 392 1037

Таблица 50. Издержки при производстие пальмового масла (1977)

Показатели

Долл/т масла

Возделывание, уборка и т. д. Переработка

Капитальные затраты (прибыль

на вложенный капитал - 25,9 %) обустройство плантации инфраструктура и транспорт маслобойный завод

Кредиты на побочные продукты

Всего

194 38

84 13 45 35 339

работе в течение 250 дней в году. Расчеты показали, что срор: окупаемости составляет 3,9 года при норме прибыли 30,8 %. Основная доля издержек приходилась на семена масличных культур, служившие сырьем. В таблице 50 дается раскладка издержек по возделыванию и переработке пальмового масла в Малайзии (производительноств комплекса 160 т/день). Наибольшая доля издержек падает на выращивание пальмовых плодов. Норма прибыли по выращиванию и переработке пальмового масла является благоприятной, что объясняет значительное расширение этого производства в Малайзии за последние два десятилетия.

Растительное масло как топливо. Были предложения сделать растительные масла, предназначенные для топлива, дешевле, чем пищевые [31]. Однако процесс очистки, применяемый при производстве растительных масел, не играет важной роли при определении расходов. Как уже говорилось, масла в их естественном состоянии имеют ряд недостатков и нуждаются в использовании дорогостоящего процесса обогащения, например замещения глицерола в триглицеридах метанолом или этанолом.

Те же обстоятельства, способствующие получению спирта для использования его в качестве топлива, применимы и к использованию .растительных масел, т. е. дефицит источников энергии и наличие излишков сельскохозяйственной продукции. Растительные масла находятся часто в излишке, но их производство подвержено погодным колебаниям. В результате происходит резкое колебание цен. Этот продукт используется в основном в пищу, и в этом случае потребители могут мириться с высокими ценами, в результате чего он не поступает на топливный рынок. Если использование растительных масел в качестве топлива субсидируется, то этот существенный пищевой продукт становится более дорогим, что отрицательно сказывается на беднейших слоях населения земного шара.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Holland, F. А., Watson, F. Д., and Wilkinson, J. К., Introduction to Process Economics, Шеу, 1914.

[2] Allen, D. H., A Guide to the Economic Evaluation of Rrojects, 2nd edn.. Institute

of Chemical Engineers, 1980. [3] Kharbanda, O. P., and Stallworthy, E. A., How to Learn from Project Disasters,

Gower, 1982.

[4] Pirt, S. J., Fermentation - Л question of life. Advances in Biotechnology, VoL 2,

Ed. M. Moo-Young, Pergamon Press, 1981. [5] Zeikus, J. G., Chemical and fuel production by anaerobic bacteria, Ann Rev Microbiol, 34, 1980, 423-464. [6] Spinks, A., Targets in Biotechnology, Lecture given at the University of Surrey, 11th Feb. 1981.

[7] Agarwal, A., The forgotten energy crisis. New Scientist, 10 Feb. 1983, 377-379. [8] Jones, D., Jones J., Wood chips versus densifled biomass: an economic comparison, pp. Z23-249in[7].

[91 Brandon, R. J., Residual wood fired furnaces: A demonstration of advanced systems, 4th Symposium on Energy from Biomass and Wastes, Lake Buena Vista, Florida, Jan. 1980, pp. 199-221.

[10] Kemp, C. C, Szego, G. C, The energy plantation. Energy Sources, 2, 1975, 263-274.

[11] Grantham, J. В., Ellis, T. H., Potentials of wOod for producing energy, /. Forestry, Sept. 1974, 552-556.

[12] Klass, D. L., Energy from biomass and wastes - 1978 update. Symposium on Energy from Biomass and Wastes, Washington DC, Aug. 1978, 1-27.

[13] Levenhagen, J. I., An update on the city of Waukesha energy recovery incinerator plant, pp. 151-167 in [9].

[14]Kohan, S. M., Barkhordar, P. M., Mission Analysis for the Federal Fuels from Biomass Program, Vol. 4: Thermochemical conversion of biomass to fuels and chemicals, Contract EY-71-C-03-0115 PA131 to the US Dept. of Energy, Final Report, Jan. 1979, SRI International.

[15]Haggin, J., Kriegar, J. H., Biomass becoming more important in US energy mix, Chem and Eng News, Mar. 14, 1983, 23-30.

[16] Martin, S. R., The production of fuel ethanol from carbohydrates. Proceedings of Workshop .on Power Alcohol organised by British Anaerobic and Biomass Association at Mortimer Hill, Reading, 23 Jan. 1981.

[17] Alcohol production from biomasS in the developing countries, World Bank Report Sept. 1980.

[18] MacKillop, A., More biomass energy for the-south, Energy Policy, June 1983, p. 185. [19]Ruchen, C, The development of biogas utilisation in China, Biomass, 1, 1981, 39-46.

[20] Smil, v., Chinese biogas program sputters. Soft Energy Notes, July/August 1982, 88-90.

[21] Madeley, J., Problems of biogas production, Energy Policy, Dec. 1981, 328.

[22j Hobson, P. N., Bousfield, S., and Summers, R., Methane Production from Agricultural and Domestic Wastes, p. 87, Applied Science Publishers, 1981.

[23] Where theres muck - and straw - theres energy. Farmers Weekly, Nov. 21, 1980, 39.

[24] p. 226 in [20].

[25] Veal, F. J., Methane from sorted domestic refuse: an economic assessment, Warren

Spring Laboratory Report No. LR 260(MR), 1977. [26] Le Roux, N. W., Wakerley, D. S., The microbial production of methane from the

putrescible fractions of sorted household waste. Conservation and Recycling, 2,

1978, 163-169.

[27] Wilson, D. C., The uncertain costs of waste disposal and resource recovery. Resource

Recovery and Conservation, 4, 1979, 261-299. [28} Jones, J. L., Methane production via bioconversion: A technoeconomic evaluation,

Chem. Eng Prog, Sept. 1980, 58-64. [29]Varani, F. Т., Materials handling in anaerobic digestion systems, pp. 140-142 in

Proceedings of the Symposium Bio-energy 80, April 21-24, 1980, in Atlanta,

Georgia.

[30] Guidelines for the establishment and operation of vegetable oil factories. United

Nations, New York, 1977. [31] HaU, D., Put a sunflower in your tank. New Scientist, 26 Feb. 1981, 524-6.

ГЛАВА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОЭНЕРГИИ

5.1. ВВЕДЕНИЕ

Сохранение энергии. Как уже говорилось в главе I, энергетические затраты при переработке и экстрагировании топлива являются важным вопросом в" плане перспективного обеспечения топливом, а также вероятности уменьшения запасов энергии. На местном уровне стоимость возобновляемых видов топлива, исходя из затрат ископаемых видов топлива, использованных для их производства, связана с планами увеличения национальных запасов энергоносителей и снижения размеров валютных платежей за импорт первичной энергии. В Великобритании примерно 30% первичной энергии, используемой в стране, потребляется самими энергетическими предприятиями [ 1 ]. По прогнозам, эта доля должна увеличиться с уменьшением доступности топлива. Бьши также высказаны опасения [2], что с понижением концентрации источников энергии и усложнением их переработки производство полезных видов топлива приемлемыми темпами окажется по термодинамическим причинам невозможным. Дополнительным мощным инструментом определения преимуществ альтернативных методов выработки энергии является детальный анализ энергетических затрат при производстве топлива.

Анализ чистых затрат энергии представляет собой попытку оценки затрат первичной энергии при производстве топлива; эти расчеты одно время считались настолько важными, что США потребовали утверждения закона о необходимости представления энергетического анализа как обязательного раздела всех новых технологических проектов по производству энергии [3].

Данные анализа чистых затрат энергии использовались как сторонниками, так и противниками возобновляемых источников энергии; в итоге стало очевидным, что выбор соответствующего метода расчета дает возможность ответа на целый ряд вопросов. В итоге бьша поставлена под сомнение основная философия энергетического анализа, а также возможности любой методологии ответить на вопросы, касающиеся термодинамических пределов продуктивности человеческого общества [2].

Человечеству не грозит гибель от истощения источников энергии вследствие расточительного их использования; как уже говорилось, по-

тенциальные источники энергии имеются в изобилии, мы не знаем только путей их использования. Энергетическая оплата процесса производства топлива не определяет его коммерческую ценность (жизнеспособность), и этот показатель не следует рассматривать как основной фактор. Тем не менее существует значительный интерес к расчетам необходимого количества ископаемого топлива для производства биологически возобновляемых видов топлива. Хотя эта информация играет небольшую роль в экономических спорах по поводу производства новых видов топлива, она может быть очень полезной в часто эмоциональных предложениях относительно "политических" субсидий и правительственных "поощрений" для предоставления возобновляемым видам энергии "равных возможностей".

Допустим^1е затраты энергии. Анализ затрат энергии при производстве топлива поднимает ряд основных проблем. Во-первых, до сих пор не имеется единого мнения относительно числа и вида вводимых энергетических ресурсов при осуществлении данного процесса. Кроме совершенно очевидных затрат энергии и других видов топлива, существует много других вводимых ресурсов, которые включаются и которые могут быть включены. Например, существует энергия, используемая при производстве оборудования, зданий, а также других материалов, энергия, используемая в области исследований и разработок, энергия, необходимая для очистки окружающей среды после проведения процесса. Капитал, прибыль, труд человека, заработная плата — все эти категории могут быть выражены с точки зрения затрат определенного количества энергии.

Энергетическая характеристика каждой категории часто наиболее удобным образом может быть выражена в форме эквивалентных экономических затрат по этой статье. Этот эквивалент получают на основании национальных денежных расходов по отдельным статьям и общего количества энергии, затраченного на их производство и доставку.

Таблица 51. Затраты энергии иа единицу денежных затрат для различных сельскохозяйственных вводимых ресурсов

Показатели

МДж/ф. ст. (1968)

Дизельное топливо Электроэнергия Химические средства Сельскохозяйственные постройки

Трактора и сельхозмашины Технический уход и амортизация оборудования Транспорт, услуги и т. д.

2950 1690 326

260 216

200 84

Некоторые примеры этих денежно-энергетических отношений для сель^ скохозяйственных вводимых ресурсов показаны в таблице 51 [4]. Более полное обсуждение типов вводимых энергетических ресурсов и методов расчетов можно найти в литературе [4, 5, 6].

Энергетическая ценность побочных продуктов. Второй проблемой энергетического анализа является получение дополнительной энергии при производстве побочных продуктов в ходе возобновляемых процессов производства топлива. Примеры можно найти в энергетическом анализе производства газохода, где углеводородные остатки после сбраживания и перегонки могут иметь теплотворную способность, сравнимую с теплотворной способностью спирта. Некоторые авторы утверждают, что использование этих остатков позволяет избежать затрат значительных количеств энергии, необходимой для проиводства альтернативных видов кормов и других продуктов.

Экономить нефть, а не энергию. Наконец, неодинаковая экономическая ценность различных видов энергии (например, жидкие и твердые виды топлива) приводит к стремлению анализировать процесс не с точки зрения общих затрат энергии, а с точки зрения потребления только одного вида энергии. Проблема разделения различных количеств топлива того или иного типа, идущих на изготовление продуктов определенного диапазона, как это можно себе представить, является очень сложной.

Столкнувшись в литературе с энергетическими расчетами, читатель немедленно задаст вопрос, какие вводимые ресурсы и какие выгоды от использования побочных .продуктов были учтены при расчетах. Необ- . ходимо относиться с осторожностью к методу выражения конечных результатов, так как, используя определенный продукт и приводя в действие соответствующий процесс, можно получить высокий выход чистой энергии. Калорийность биомассы сама по себе не является показателем затрат энергии; теоретически для поддержания процесса могут использоваться неограниченные количества биомассы при минимальной стоимости ископаемой энергии. До некоторой степени, интерпретация результатов расчетов затрат энергии, приведенных в этой главе, оставлена для читателя. Роль возобновляемых процессов в увеличении национальных запасов энергии, экономии валюты и Оттягивании того момента, когда нефть иссякнет, также трудно выразить в количественных показателях. Единственное, что можно сказать, опять оставляя интерпретацию фактов читателю, - это то, что чем выше затраты энергии в производстве возобновляемых видов топлива, тем меньше их роль в увеличении мировых запасов энергии. При необходимости чистых затрат ископаемой -энергии трудно подобрать аргументы для обоснования использования возобновляемых видов топлива как варианта окончательного решения проблемы удовлетворения потребностей человека в энергии.