Геополітичний конфлікт на Близькому Сході знову привернув увагу до альтернативної енергетики. І ця увага нині зосереджується у конкретні проєкти та рішення по всьому світу. Інвестиції у поновлювані джерела енергії, біометан, біоетанол та біодизель разом зі створенням інфраструктури зберігання енергії формують нові енергетичні системи, які є більш стійкими до зовнішніх шоків. Вітчизняний аграрний сектор має значний потенціал для імпортозаміщення проблемних нафтопродуктів і природного газу. Крім того, сільськогосподарська біомаса може стати джерелом як палива, так і сировини для хімічної промисловості. Перехід від викопного палива до агроенергетики вимагає нових технологічних рішень та інвестицій у переробні потужності, але також відкриває значні інноваційні можливості для підвищення доданої вартості.
Розвиток локальних ланцюгів постачання енергоносіїв зменшує високу залежність від їх імпорту і водночас стимулює зайнятість та інфраструктурні інвестиції в регіонах. Водночас необхідно враховувати ризики конкуренції за землю та воду між продовольчим і енергетичним виробництвом, що вимагає збалансованого планування та економічних стимулів для захисту екосистем. Інтеграція агроенергетичних проєктів у програми енергетичної безпеки може прискорити енергетичну трансформацію, але потребує міжгалузевого підходу та підтримки малого і середнього бізнесу. Фінансові інструменти, зокрема зелені кредити та пільгові інвестиційні програми, можуть знизити бар’єри для входу фермерів у ринок біоенергетики і сприяти модернізації устаткування. Крім того, розвиток місцевих мереж розподілу та мікро-генерації підвищує гнучкість системи та підсилює енергетичну автономію громад. У підсумку аграрна енергетика може стати ключовим елементом підвищення не лише конкурентоспроможності агробізнесу, але й розумного поєднання зусиль з енергетичної і продовольчої безпеки зі сталим економічним розвитком в рамках досягнення кліматичних цілей вуглецевої нейтральності.
У таблиці 1 наведено широкий діапазон енергоефективності різних джерел отримання альтернативної біоенергетики. Для агрокультур значення приблизні і залежать від сорту, клімату, агротехнологій та ступеня висушування рослинної сировини. Конверсія в ГДж зроблена з урахуванням типової теплоти згоряння (калорійності) продукту та ефективності перетворення з розрахунку 1 МВт·год ≈ 3.6 ГДж.
Таблиця 1. Орієнтовний вихід біоенергетичних продуктів з 1 га (приблизні середні значення, які можуть відрізнятися в залежності
від технології та інших факторів)
Джерело. Узагальнено на основі аналізу даних U.S. Department of Energy / EIA; USDA Economic Research Service – U.S. Bioenergy Statistics
Енергетичні рослини дають найбільший енергетичний вихід на гектар у вигляді теплової біомаси, тоді як рідкі види біопалива (етанол, біодизель) забезпечують нижчий енергетичний вихід через втрати при переробці. Водночас, біогаз із силосу кукурудзи та агровідходів демонструє середній потенціал і вигідний баланс за умови наявності локальної переробки й інфраструктури для зберігання та очищення біометану. Використання олійних культур для отримання біодизелю дає додатковий економічний ефект, але при цьому висока конкуренція за землю й ресурси з продовольчим виробництвом знижує загальну стійкість такого підходу. Тверде біопаливо демонструє технологічно простий шлях для локальної теплогенерації, але потребує вирішення логістики збору та сушіння. Загалом оптимальна стратегія полягає в комбінованому використанні біоенергетичних і сільськогосподарських культур, а також різноманітних органічних відходів з урахуванням регіональних ресурсів, щоб максимізувати енергетичну віддачу та мінімізувати конкуренцію з продовольчим виробництвом.
Можна навести приклад моделювання доцільності бізнес-рішення з розвитку альтернативної енергетики на прикладі середньостатистичного аграрного підприємства з розміром земельного банку до 3000 га. У таблиці 2 наведено варіант з утриманням додатково 200 корів дійного молочного стада.
Таблиця 2. Аналіз варіанту бізнес стратегії розвитку біоенергетики з рослинництвом і тваринництвом (200 корів)
Джерело. Власні експертні розрахунки
При утриманні 200 корів агропідприємство отримує значну додаткову сировину для біогазової установки у вигляді органічних відходів, що дозволяє суттєво підвищити вихід біогазу без збільшення посівних площ. Органічні відходи разом із силосом кукурудзи й соломою дають стабільніший режим завантаження в біореактор і підвищують виробництво біометану для забезпечення паливом техніки та опалення. В процесі біоенергетної переробки органічних відходів отримують крім енергії додатково цінні екологічно чисті біодобрива.
Вихід біогазу від ферми на 200 корів може орієнтовно досягати обсягу від декількох сотень тисяч кубометрів до 1 мільйона на рік, що дозволяє створити замкнутий енергетичний цикл. Тепло й електрика на фермі, очищення до біометану для паливних двигунів, а також використання відходів ферментації як добрива, що повертає поживні речовини в поля. Варто зазначити, що, наприклад, трактори New Holland серії T6 доступні у версіях використанням палива на біогазі або метані у деяких програмах їх виробника. Крім того, компанія New Holland має значний досвід експлуатації біогазових тракторів через екологічні проєкти в Європі. Також трактори інших моделей підходять для індивідуальних конверсій під метан, і мають двигуни, які допускають різні модифікації під газове паливо.
На ринку середня вартість біогазових енергетичних установок коливається залежно від потужності, країни-виробника, типу сировини, рівня очищення газу й комплектації та орієнтовно складає:
• Невеликі установки 0,2–0,5 МВт електричної потужності можуть коштувати приблизно від €2000–3500/кВт до €400000–€1750000/МВт (загальна вартість установки);
• Середні установки 0,5–2 МВт електричної потужності коштують від €1200–2500/кВт до €1200000–€2500 000/МВт;
• Великі промислові модулі 2–5 МВт електричної потужності коштують від €800–1500/кВт до €800000–€1500000/МВт.
Якщо потрібне виробництво лише біометану з очисною і компресорною станцією з подальшим приєднанням до газової мережі або в якості використання моторного палива (CNG), до бюджету інвестиційних витрат додається ще близько €200000–€600000 за МВт-еквівалент через обладнання для очищення, компресії й сховища. Вартість монтажу, підведення інфраструктури, будівельних робіт й інженерних послуг може змінити фінальний показник десь приблизно в межах 20–40%. Це все слід безумовно також обов’язково враховувати в бізнес-плануванні.
Ще одним варіантом може бути використання технології піролізу агровідходів з подальшим отриманням синтез-газу. В процесі піролізу біомаси отримується синтез газ (CO, H2, CO2, CH4 та ін.), склад і теплоємність якого залежать від температури й режиму процесу. При вищих температурах зростає частка H2 і CO, зменшується кількість смолистих конденсатів. Він придатний для прямого спалювання в газових двигунах або турбінах для виробництва тепла й електрики, але вимагає попереднього очищення від смол, частинок, H2S і вологи для стабільної роботи і захисту обладнання. Після очищення синтез газ може бути перетворений у біометан через синтез метан або шляхом синтезу в метанол і подальшого перетворення, чи використовуваний як сировина для Fischer–Tropsch синтезу рідких палив, а також виробництва водню. Ефективність і економічність системи залежать від масштабів, доступності сировини, рівня очищення та ринкових цін на енергію. Для малих і середніх господарств часто більш привабливі прямі рішення, як, наприклад, біогаз, пелети, тоді як піроліз або газифікація виправдані при доступності великих обсягів сухої біомаси. Є однак і ризики. Передусім, це потреба в капіталовкладеннях, складність очищення синтез газу, корозійні й експлуатаційні проблеми при наявності смол і сірчистих сполук. Тому рекомендується попередня техніко економічна експертна оцінка з урахуванням аналізу доступної біомаси та можливих кінцевих продуктів, щоб більш зважено визначити економічну доцільність цього виду альтернативної енергетики.
Загалом поєднання біодизелю з ріпаку та біометану разом з органічними відходами тварин і силосом дає досить високий рівень енергетичної автономії, зменшує потребу в імпортному дизелі й створює додаткові джерела доходу від реалізації надлишків палива або електроенергії. Є і логістичні переваги, які включають централізований прийом органічних відходів й силосу, зниження витрат на транспортування біомаси та більш ефективне використання капітальних інвестицій у біогазову інфраструктуру.
Юрій КЕРНАСЮК, кандидат економічних наук,
експерт-дорадник з аудиту, економіки та
управління підприємствами
