Биоэнергетика: основные тенденции развития рынка и перспективы для России

Введение

В настоящее время, одним из наиболее важных вопросов мирового сообщества является проблема рационального и эффективного использования энергоресурсов, внедрения энергосберегающих технологий и, конечно же, замены традиционных невозобновляемых источников энергии на возобновляемые.

Беспрецедентные экономические и энергетические санкции, введенные против РФ в течение 2022 года, а также ряд иных происшествий (подрыв ниток газового трубопровода Северный Поток 2 и введение потолка цен для российской нефти), лишили страну устоявшихся рынков сбыта традиционных источников энергии в Западной Европе и вынуждают правительство принять меры по переориентации энергетических рынков на восток, преимущественно в азиатские регионы [1]. Однако, для осуществления данной задачи необходима реализация ряда крупномасштабных и дорогостоящих проектов (строительство новых нефте- и газопроводов в Сибири) [2]. И хотя, ситуация на внутреннем рынке остается стабильной, внедрение и развитие альтернативных источников энергии, таких как биотопливо, является как никогда актуальным.

Так, Е. С. Панцхава обращает внимание на то, что около трети населения Земли продолжают использовать биомассу (в виде древесины) в качестве основного источника энергии, а совокупный энергетический потенциал растительных ресурсов на нашей планете в 10 раз превышает расходуемое количество ископаемого топлива [3].

Колганов Е. С. и Гаврилова О. И. тесно связывают биотопливо с концепцией «зеленой экономики», главной целью которой является обеспечение экономического роста и роста инвестиций при одновременном улучшении окружающей среды и качества жизни [4].

Автором статьи сделано предположение о необходимости увеличения доли биоресурсов в общей массе производства энергии в России. Целью исследования является рассмотрение целесообразности развития биоэнергетической отрасли в России. Задачи: определение сущности биотоплива, выявление и анализ тенденций рынка биоэнергетики, а также выделение преимуществ и недостатков биотоплива в сравнении с традиционными видами энергии.

Элементы научной новизны заключаются в определении экономической характеристики биотоплива, позволяющей провести сравнительный анализ с традиционными видами ресурсов как в части первоначальных инвестиций, так и с учетом производственных и эксплуатационных расходов.

При написании работы использовались теоретические (описательный, сопоставительный) и эмпирические (сравнения, классификации) методы исследования.

Обзор рынка биоэнергетики

Биотопливо, как правило, относится к твердому, жидкому или газообразному топливу, которое может заменить бензин или дизельное топливо, производимое из нефти. Биотопливо, в настоящее время, является важным и перспективным объектом для разработки и использования в качестве возобновляемого источника энергии. Для производства биотоплива используется биомасса, которая включает в себя следующие организмы: зеленые растения, животные и иные микроорганизмы, образующиеся с помощью фотосинтеза. Иными словами, к биомассе относятся все живые и пригодные для роста органические вещества. В отличие от традиционных энергоресурсов, таких как: нефть, газ и уголь, биотопливо относят к ВИЭ (возобновляемым источникам энергии) [5].

В настоящий момент, в мире существует ряд тенденций, связанных со стремлением развитых государств к энергетической нейтральности, это вызвано ростом цен на сырьевые ресурсы и, конечно, их неблагоприятным влиянием на окружающую среду. Данные тренды способствуют замещению традиционных видов топлива альтернативными источниками энергии. Уже сейчас идет активное развитие отрасли биоэнергетики, по данным МЭА (международного энергетического агентства), в мировой структуре валового производства электроэнергии доля биоэнергетики составляет 2,4% (рис. 1).

Рисунок 1. Мировая структура валового производства электроэнергии в 2022 г.

Источник: составлено автором по данным МЭА [6].

Вопреки большому потенциалу солнечной энергии рынок биотоплива и энергии из отходов практически не уступает им. Согласно прогнозам МЭА, производство энергии из биотоплива продолжит расти и к 2030 году практически в 2 раза превысит текущий уровень [7].

В тройку лидеров по производству электроэнергии на биоресурсах по данным IRENA (международного агентства по возобновляемым источникам энергии) входят Китай, США и Бразилия (рис. 2).

Рисунок 2. Страны лидеры по производству электроэнергии из биоресурсов в 2022 г.

Источник: составлено автором по данным IRENA [8].

Главными источниками для производства возобновляемой энергии в Китае являются водные и биоресурсы, а государственные инвестиции в развитие альтернативной энергетики составили более 3 млрд долларов менее чем за 10 лет. В 2019 году инвестиции в ВИЭ сократились до 202 млн долларов, что на 1 млрд меньше вложений 2016 года [8]. Данный факт может говорить о завершении реализации крупномасштабных проектов в данной области и выходе страны на приемлемый уровень поставок возобновляемой энергии, который составляет 8% от общей массы (аналогичный показатель у природного газа).

В США последние несколько лет меры поддержки ВИЭ принимались только на уровне отдельных штатов, поскольку страна уже имеет большой опыт в развитии данной отрасли. Но в 2022 году был принят законопроект, который предусматривает инвестирование около 375 млрд долларов в развитие ВИЭ в течение 10 лет. Проект включает разработку мер по борьбе с изменением климата, инвестиции в производство и налоговые льготы [9].

Бразилия имеет наибольшую долю биоресурсов в поставках энергии (более 70%) среди альтернативных источников, а также наибольшую долю ВИЭ в общей массе (около 45%), что объясняется наличием больших площадей растительных ресурсов и их разнообразием. При этом инвестиции в развитие значительно меньше – менее 2 млрд долларов за 5 лет (с 2014 по 2019 гг.) [8].

В России главенствующую позиции среди альтернативных источников занимает гидроэнергия (84%), на втором месте – биоэнергия (14%). Однако доля ВИЭ в сравнении с традиционными источниками чрезвычайно мала и составляет 1–3% [8]. По словам вице-премьера Александра Новака в России планируется нарастить долю нетрадиционных источников энергии в 10 раз к 2040 году, что возможно реализовать путем сокращения доли угольной генерации с 15% до 7% [10]. В РФ присутствует программа государственной поддержки ВИЭ 2014–2024 гг., которая также включает механизм гарантированного возврата доходности для частных инвестиций в данном секторе [11]. Данная программа будет продлена до 2035 года с общей суммой инвестиций 360 млрд долларов, но пакет мер не предусматривает поддержку проектов на базе биоресурсов [12].

Стоит также проанализировать данные совокупной мощности генерации электроэнергии по источникам, где можно увидеть, что мощности биоэнергетической отрасли крайне малы и составляет лишь 2%, что значительно уступает другим источникам альтернативной энергии, таким как: солнечная, ветровая и гидроэнергия (рис. 2).

Рисунок 3. Совокупная мощность по возобновляемым источникам энергии 2022–2027 гг.

Источник: составлено автором по данным МЭА [6].

Кроме того, мощность отрасли биоэнергетики единственная из представленных, которая не будет меняться вплоть до 2027 года и продолжит сохраняться на уровне 2%. В то время как фотоэлектрическая мощность практически утроится и превысит 2350 ГВт к тому же периоду, обойдя гидроэнергетику в 2024 году, природный газ в 2026 году и уголь в 2027 году соответственно. То есть солнечная энергетика будет обладать крупнейшей установленной электрической мощностью в мире [6].

Все вышеописанные факты свидетельствуют о невысоких технологических перспективах биоэнергетической отрасли, закладываемых международным энергетическим агентством в прогнозе до 2027 года.

Экономическая характеристика биотоплива, преимущества и недостатки использования в России

Как уже было сказано ранее, биотопливо производится из возобновляемых ресурсов и потому относительно менее огнеопасно по сравнению с традиционными видами топлива, что существенно снижает риск возникновения пожаров на производстве.

Биотопливо — это продукты, производимые в процессе переработки сельскохозяйственных, лесных, городских и сельских органических отходов; все живые вещества в составе биотоплива могут войти в биологический цикл Земли. То есть любого рода остатки или отходы, создающиеся в процессе переработки лесного хозяйства или пищевой промышленности, могут быть использованы для создания биотоплива. Устойчивость материалов и переработка ресурсов являются современными передовыми производственными моделями [13].

Также, в настоящее время, существует тенденция по переходу угольных и мазутных котельных на биомассу (в том числе из древесины), в первую очередь в тех субъектах, где уже имеется опыт работы с такими технологиями и отсутствует доступ к природному газу [14].

Кроме того, важнейшим преимуществом производства биотоплива, по сравнению с добычей невозобновляемых источников энергии, является отсутствие привязки к месту выращивания растений, используемых для производства, поскольку отсутствует процесс добычи как таковой, а затраты на транспортировку сырья до пункта переработки значительно ниже [15]. Чего нельзя сказать о нефти, газе или угле, добыча которых происходит на заранее разведанном месторождении или в шахте [16]. Продолжительность строительства заводов по переработке или ТЭС, которые функционируют на основе биомассы, также значительно ниже срока строительства аналогичных объектов, работающих на основе традиционных источников энергии (табл. 1).

Но даже при всех преимуществах, связанных с биоэнергией, ее производство на нынешнем рынке довольно дорогое: стоимость исследования и расширение производства, влекущее за собой увеличение производственных и эксплуатационных расходов, могут вызвать значительное повышение цены на единицу продукции (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительные характеристики ТЭС разного типа

Электрическая мощность ТЭС, работающей на биомассе, в 40 раз меньше мощности ТЭС на природном газе, при этом первоначальных инвестиций требуется более чем в 3 раза больше. Производственные и эксплуатационные расходы биотоплива на 1 кВт в год в 5 раз превышают аналогичный показатель станции, работающей на природном газе, что, конечно же, будет отражаться на стоимости энергии, произведенной из биомассы, для потребителя.

Широкое использование биотоплива также может привести к росту цен на продовольствие и, как следствие, ухудшить экономическое положение малообеспеченных слоев населения, поскольку возрастает ценность сельскохозяйственной продукции и цена на нее. Кроме того, на использование любой биомассы для производства топлива нужен огромный объем воды, которой требуется 20–40% от изначального объема сырья, что создает дополнительную нагрузку на окружающую среду и снижает доступность питьевой воды в случае резкого увеличения промышленных масштабов производства биоэнергетической отрасли [18]. При сжигании или химической обработке биотоплива, состоящего в основном из водорода и углерода, образуется углекислый газ, который способствует глобальному потеплению. Хотя биотопливо и производит меньше выбросов парниковых газов, чем ископаемое топливо, но, в любом случае, оно способствует глобальному потеплению.

Также существует опасность, что многие фермеры в странах третьего мира будут использовать землю, изначально предназначенную для производства продовольственных культур, для выращивания энергетических источников биотоплива, что может вызвать проблему голода и недостатка продуктов питания в этих странах. Поскольку, даже если эти источники не являются съедобными, сокращается количество земли, на которой потенциально могли быть выращены продукты продовольствия.

Что касается России, с экономической точки зрения, развитие биоэнергетики как одного из видов альтернативной энергетики сделает страну менее зависимой от углеводородов. Это может привести как к финансовой экономии, так и снижению негативного влияния на экологию. Немаловажным фактором в пользу использования биотоплива является наличие в России большого количества залежных и пахотных земель, которые могут быть использованы для выращивания биоресурсов [19].

Однако Россия обладает также и большими запасами традиционных источников энергии (газа, нефти и угля), а главенствующую роль среди ВИЭ занимает гидроэнергия, что объясняется наличием больших запасов водных ресурсов [20]. В связи с этим развитию биоэнергетики уделялось меньшее внимание. Кроме того, существует проблема больших инвестиционных затрат, необходимых для строительства перерабатывающих заводов или ТЭС на основе биоресурсов (табл. 1). Если идти по пути модернизации уже имеющихся электростанций, то это также несет за собой весьма существенные издержки, поскольку необходимо менять технологический принцип работы этих станций. С учетом данных факторов, развитие традиционных источников (например газификация всех регионов страны) и их рациональные использование представляется более эффективной моделью в настоящий момент.

Заключение

Возросшее значение энергетической безопасности и стремление многих стран к достижению минимального уровня выбросов парниковых газов в атмосферу способствуют активному развитию ВИЭ, использование биотоплива является одним из наиболее перспективных направлений для развития в энергетике и имеет свои преимущества и недостатки.

К преимуществам относятся: безопасность использования по сравнению с традиционными видами топлива, в перспективе экологическая нейтральность, возможность строить перерабатывающие заводы без привязки к месту сбора сырья, источник сырья – возобновляемые ресурсы.

К недостаткам относятся: дорогое производство, использование большого объема воды и земли, предназначенных для производства продовольственных культур, что может вызвать рост цен на продукты питания и их дефицит.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что гипотеза о необходимости в значительном увеличении доли биоресурсов в энергетике страны не устояла. Хотя Российская Федерация имеет огромный потенциал, и растительные ресурсы, а также побочные продукты пищевой и перерабатывающей отрасли могут потеснить традиционные виды топлива в долгосрочной перспективе, однако, на данный момент это является экономически нецелесообразным в связи с ориентированностью экономики на нефтепродукты и природный газ как источники энергии.