ГЛАВА

ЧТО МОГУТ СДЕЛАТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ?

8.1. ПОВЕРХНОСТНЫЙ И ВСЕСТОРОННИЙ ПОДХОД

Исследования и экономика. Перед тем как начать проведение исследований по такой технико-экономической проблеме, как биоэнергия, важно определить специфическую природу этой проблемы. Усилия должны быть направлены на понимание и совершенствование многих различных аспектов получения биотоплива с использованием информации, накопленной в различных областях знаний. Однако данные, которые могут казаться эффективными с научной точки зрения, совершенно необязательно должны привести к снижению затрат при производстве биотоплива и побочных продуктов. Для определения очередности исследований, а также для создания уверенности в правильности выбранного направления необходимо прежде всего определить издержки по основным компонентам процесса производства. Такая простая преамбула очень часто игнорируется, и дается очень поверхностное обоснование исследований, а также возможных результатов. Экономические аргументы часто рассматриваются как факторы, сдерживающие развитие созидательных исследований, и о них не вспоминают до тех пор, пока исследования не становятся завершенными. Такое положение может быть приемлемым при проведении фундаментальных исследований, но оно совершенно неприемлемо при разработке таких прикладных проблем, как получение энергии из биомассы.

К этой главе число ссылок невелико, так как литературы по этому вопросу немного. В литературе рекомендации по производству биотоплива часто ограничены рамками исследования, при этом никаких указаний относительно осуществления политических курсов в области использования биоэнергии не дается [1], несмотря на то что фонды на исследования выделяются на основе стратегических решений. Несмотря на часто повторяемую мысль о необходимости совершенствования технологии производства биотоплива, влияние такого совершенствования на общую жизнеспособность процесса определяется редко. Не предполагается также и вероятность каких-либо кардинальных открытий в этой области. Подход, излагаемый ниже, представляет собой только

личное мнение автора и является предварительным суждением относительно перспектив исследований в области биоэнергии.

Роль каждого. Число различных групп, заинтересованных в биоэнергии, резко возросло. Это произошло вследствие природы некоторых предложений по производству биотоплива, частичного переплетения производства и переработки биомассы и других видов человеческой деятельности, а также сложности методов получения биотоплива, охватывающих широкий диапазон научных дисциплин. Таким образом, фермеры, лесники, пивовары, представители бумажной, молочной промышленности, предприятий по переработке сточных вод - все заинтересованы в решении проблем, связанных с получением биоэнергии. Как ни странно, представители отраслей, занимающихся производством традиционных видов энергии, часто менее многочисленны при обсуждении вопросов биоэнергии, чем представители указанных отраслей. Одна-, ко повышение стоимости производства энергии, болезненное отношение к проблеме истощения ресурсов, а также вопросы эстетического порядка, связанные с биоэнергией, явились основой заинтересованности каждого в этом вопросе. Однако, несмотря на то что сама по себе мысль является здравой, требования немедленных действий часто заглушают предложения о необходимости проведения рационального анализа проблем. Авторов, занимающихся экономическим анализом и указывающих на технические трудности осуществления этих процессов, относят к разряду негативистов. За последние годы энтузиазм по поводу биоэнергии получал объективную оценку только тогда, когда он становился историей и сравнивался с аналогичными явлениями в прошлом.

Разбивка издержек по составным элементам. Новаторские исследования в промышленности имеют тенденцию к двум крайностям. В случаях, когда процесс является в достаточной мере отработанным, исследование может проводиться с целью совершенствования отдельных его аспектов для повышения конкурентоспособности (доработка). Этот тип исследований иногда называют текущими научными исследованиями и опытными разработками. В целях более радикального изменения технологии с разработкой совершенно новых процессов подход к исследованиям может носить более радикальный характер (глубокие исследования) . При появлении изобретения или открытия инженеры-технологи и ученые, занимающиеся вопросами развития, могут довести эту идею до совершенства с получением максимального результата. Последний вид исследований проводится значительно реже. Повышение степени риска при вьщелении средств на всесторонние исследования оправдано только в случае достаточно большой отдачи. При решении определенной проблемы важно установить, какой тип исследования мы собираемся проводить. Улучшение результатов на несколько процентов, в то время как необходимо сокращение издержек вдвое для того, чтобы сделать его рентабельным, вряд ли целесообразно. С другой стороны, поиск

всеобъемлющего решения проблемы, требующей только незначительной корректировки или незначительных затрат, также вряд ли будет иметь смысл. Насколько радикальными должны быть изменения технологии, чтобы обеспечить использование биоэнергии в развитых странах? Обеспечит ли современное направление проводимых исследований желаемые результаты?

Таким образом, прикладные исследования по такому комплексному вопросу, как биотопливо, должны начаться с анализа издержек производства. Наиболее важные элементы затрат определяют тип и размер технических изменений, которые необходимо осуществить, технологию производства и распределения средств. Таким образом, достоинства новаторских предложений по различным научным дисциплинам определяются успехом проведенной работы. Иначе, существует опасность, что более громкие голоса специалистов в таких областях, как проектирование биореактора, проектирование системы теплообмена или биохимия микробных процессов, будут преобладать в дискуссиях и могут заслонить основные спорные вопросы.

Вернемся снова к структуре затрат на осуществление различных биоэнергетических процессов, описанных в главе 4. Каждый процесс характеризуется своими особенностями, и затраты на эти процессы в значительной степени зависят от района и возможных модификаций процесса Тем не менее обобщения могут и должны быть сделаны. Полные издержки можно разделить на три группы: капитальные вложения, стоимость сырья (биомассы) и ежедневные экс1шуатационные расходы. Так как процессы по производству биоэнергии осуществляются в масштабах, более широких по сравнению с другими процессами переработки биомассы и вследствие небольшой стоимости используемых материалов (кроме биомассы), эксплуатационные расходы составляют часто только незначительную часть полных издержек по производству биотоплива (при производстве биотоплива в развитых странах). Как уже говорилось, в менее развитых странах трудовые затраты могут играть первостепенную роль и являться определяющим фактором в отношении простейших форм использования биомассы — сжигание дров и угля. В этих случаях труд в различной степени замещает капитальные вложения.

Если источник биомассы - полноценный продукт, стоимость сырья является наиболее важным фактором. В качестве примера можно привести использование зерновых колосовых для гидролиза и ферментации, использование масличных культур для получения топливной нефти и полные затраты в интенсршной системе лесоводства при использовании древесины на дрова. В тех случаях, когда биомасса Представлена отходами, будут преобладать каштальиые затраты (например, анаэробное разложение сточных вод, сжигание древесных остатков и соломы и термическое обогащение городских отходов) .

9.2. ТЕХНОЛОГИИ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ К ИЗМЕНЕНИЯМ СТОИМОСТИ СЫРЬЯ

Стоимость биомассы. Как было показано в главе 2, издержки по выращиванию и уборке биомассы значительно выше издержек при добыче ископаемых видов топлива. Цены на биомассу, предназначенную для превращения ее в биотопливо, могут быть значительно выше при учете транспортных расходов, импортных пошлин, расходов на хранение прибьшей. Цена на биомассу, включающая расходы по доставке, немедленно выключает большинство видов биомасс из производства биотоплива, если только эти расходы не компенсируются субсидиями. Исследования в области естественных наук могут сделать очень немного для того, чтобы способствовать субсидированию (если только исследователи не становятся политиками). Многие предприятия не станут полагаться на такого рода субсидии при осуществлении долгосрочных капиталовложений. Реализация излишков биомассы фермерами по цене, ие покрывающей издержки производства, и при отсутствии компенсации приведет скоро к банкротству фермеров.

Как было показано выше, наиболее важными элементами стоимости биомассы являются удобрения, машины и земельная рента; структура издержек производства биомассы (травяного силоса) показана на рисунке 17 (см. табл. 19 в главе 2). Земельная рента не является предметом исследования в области естественных наук. Остаются механизация и химические средства, необходимые для обеспечения высоких урожаев и сохраняющие издержки на низком уровне. Дорогостоящая, но необходимая роль, которую играет современная технология, — это основная дилемма, с которой приходится сталкиваться в области биоэнергии.

По крайней мере, при трех технологиях получения биоэнергии стоимость биомассы особенно важна. Это прямое сжигание для выработки пара и электроэнергии, спиртовое брожение растительных углеводов и экстрагирование растительных масел. В каждом случае биомасса, служащая сырьем для производства биотоплива, представляет основные отрасли мировой промышленности. Используются следующие виды биомассы: древесина (прямое сжигание), зерновые колосовые и сахароносные культуры (спиртовое брожение), семена и плоды масличных культур (производство растительных масел). Тот факт, что эти виды биомассы представляют основные отрасли промьпиленности, является благоприятным обстоятельством для производства биоэнергии в том отношении, что человечество имеет большой опыт в производстве этих форм биомассы в широком масштабе. Однако важные в экономическом отношении аспекты использования биомассы будут вступать в серьезный конфликт с производством более дешевых продуктов, таких, как топливо.

Прямое сжигание. При прямом сжигании закупленной древесины (в промышленности или для обогрева жилья) основной компонент

Древесина, 70 долл/кор/^

Машины

Рента

Заработная плата

Удобрения и тл.

Рис. 17. Структура издержек производства биомассы.

Окупаемость Рис. 18. Издержки отопления дровами.

издержек - стоимость самой древесины (рис. 18). Для соответствующим образом высушенной древесины имеются необходимые устройства для сжигания, и хотя они обычно более дорогостоящие, чем устройства для сжигания нефти, газа и угля, никаких радикальных изменений в технологии сжигания здесь не требуется. Проведенные исследования выявили причины загрязнения окружающей среды при сжигании древесины, а также способствовали повышению эффективности процесса сжигания. Однако это не улучшает положения со сжиганием древесины, так как стоимость последней значительно выше стоимости ископаемого топлива. В Великобритании проблема может быть частично решена путем сбора древесных отходов на землях общего пользования и на пустырях. Часть древесины имеется в продаже в форме дешевых отходов рубки леса, разделки древесины и других остатков, являющихся результатом деятельности в различных областях лесного хозяйства. Рыночная цена на высушенную древесину делает невозможной конкуренцию древесины с углем, газом или нефтью. Что могут сделать исследования в плане обеспечения предложения конкурентоспособной биомассы для сжигания?

Учет отходов и остатков. Ответ на вопрос о возможности такого учета не очень обнадеживает. Существует статистический подход, дающий суммарное количество остатков древесины и биомассы в национальном масштабе. Обычно такие подсчеты дают довольно значительные количества энергии (калориметрическая бомба, расчет на сухую биомассу). Такие исследования проводились во многих странах, включая Великобританию, США и Францию. К сожалению, статистика не указывает, какое количество биомассы может быть собрано в одном месте и при каких издержках. Эти цифры не могут оказаться полезными ни

при организации службы распределения древесины, ни при устройстве индивидуального дровяного центрального отопления.

Энергетические плантации. Другим подходом является оргашйация "энергетических плантаций". Высказывались предложения высаживать быстрорастущие деревья на бедных землях с последующей уборкой всей биомассы. При этом, по прогнозам, издержки производства должны быть значительно меньше, чем при существующей практике лесоводства. Экономия обычно достигается в методах уборки. На первый взгляд эта мысль кажется перспективной. Однако в Великобритании не существует таких энергетических плантаций, предназначенных для промышленного производства топливной древесины. В сущности, эта мысль была высказана перед возникновением нефтяного кризиса для оказания помощи целлюлозной промышленности Великобритании, где стоимость целлюлозы значительно выше, чем стоимость топлива. Но по расчетам издержки оказались слишком высокими. Отчасти причиной этому бьш тот факт, что быстрый рост на бедных почвах сам по себе является противоречием, так как высокие урожаи могут быть получены только на плодородных почвах при интенсивных методах возделывания и внесении удобрений. Полные издержки в расчете на 1 т произведенной древесины на таких плантациях скорее всего будут выше, чем в лесах с выборочной рубкой и самовосстановлением (как, например, в Скандинавии и СССР), но, возможно, ниже, чем при интенсивной системе лесоводства, когда рубки ухода проводятся в течение цикла роста. В Великобритании вопрос наличия земельных угодий представляет собой наиболее сложную проблему, где исследования мало что могут сделать.

Моторный спирт. Стоимость сырья — основной элемент издержек в общей стоимости производства моторного спирта (рис. 19). Побочные продукты нередко играют решающую роль в определении степени цен-

Сырье

Топли (уголь)

Биомасса

Коммунальные службы

Ла6о торные исследо- вания + материалы

Накладные^ расходы

Постоянные издержки

Оплачиваемый побочный продукт

Капитальные 41здержки

Оплачиваемый побочный продукт

Рис. 19. Стоимость производства спирта из кукурузы.

Рис. 20. Стоимость производства растительного масла.