Біоенергетичний потенціал аграрного сектору і промисловості - джерело енергетичної стійкості України

Поділитися:

В умовах цілеспрямованого знищення агресором енергетичної інфраструктури варто максимально використати не задіяні раніше альтернативні джерела енергетичного забезпечення країни.

У цьому контексті значними можливостями володіють аграрний сектор та переробна промисловість, використання біоенергетичного потенціалу яких дозволить принаймні частково замістити традиційні види енергії альтернативними як на національному, так і на місцевому рівнях споживання.

Наразі Україна недовикористовує потенціал переробної промисловості та агросектору для виробництва альтернативних видів енергії, які можуть задовольняти енергетичні потреби як цих галузей, так і економіки загалом. Так, за даними Енергетичного балансу України, у виробництві теплової енергії частка біопалива та відходів у 2020 р. не досягала 5 %, тоді як у Швеції вона становить 60 %, Австрії – 31 %, Фінляндії – 27 %, Латвії – 15 %[1].

При цьому галузь біоенергетики має значний потенціал розвитку. Це зумовлено особливостями клімату, високою родючістю ґрунтів, а також наявністю необхідної робочої сили. Нині у світі близько 64 % біоетанолу отримують із кукурудзи, а близько 77 % світового виробництва біодизелю базується на використанні рослинних олій (37 % олії ріпаку, 27 % – соєвої та 9 % пальмової олій), або відпрацьованих олій (21 %). Тобто ці види палива виробляють із сільськогосподарських культур, що становлять основну частку аграрного експорту України (зернові – 48 %, олійні культури – 23 %)[2].

Загалом економічно доцільний енергетичний потенціал біомаси в Україні становить близько 20–25 млн т у. п./рік. Сьогодні найбільший енергетичний потенціал мають такі види біомаси, як сільськогосподарські залишки (первинні – утворені в полі в процесі збирання врожаю, вторинні – утворені на підприємствах при переробці врожаю, гній тварин) та енергетичні рослини (для отримання твердого біопалива та біогазу). Водночас, у перспективі існує значний невикористаний потенціал розширення переліку джерел сировини, завдяки використанню побічних продуктів та відходів харчопереробної галузі (цукрових, спиртових, пивних, борошномельних, круп’яних, олійно-екстракційних, м’ясопереробних, виноробних заводів тощо), твердих побутових відходів (сміттєсортувальних станцій, підприємств комплексної механіко-біологічної обробки твердих побутових відходів), стічних вод та їхніх осадів з міських очисних споруд і локальних очисних споруд промислових підприємств, покривних культур, вирощених після або до отримання основного врожаю тощо.

Наразі з усієї біоенергії, що виробляється в Україні, близько 70 % отримують саме з твердої біомаси у спосіб її спалювання. Ще 15 % виробляється у вигляді біогазу та близько 15 % припадає на рідкі біопалива типу біодизеля та біоетанолу[3].

Експортовані Україною технічні олійні культури (ріпак, соя) і технічна олія еквівалентні 1,6–1,9 т біодизеля, що може замістити до 30 % імпортованого дизеля[4]. Попри те, що в Україні побудовано 14 великих біодизельних заводів загальною потужністю 300 тис. т/рік та працюють близько 50 менших підприємств, здатних виробляти до 25 тис. т біодизеля щорічно, у 2019 р. в Україні було вироблено лише 70 тис. т рідкого біопалива, тобто більшість потужностей простоює[5]. Частка рідких біопалив (біоетанол та/або біодизель) у використанні транспортом України складає 1 %. Біогаз / біометан на транспорті в Україні досі не використовується[6]. Експорт макухи та твердих відходів від вилучення жирів та олій, значну частину яких можна було б використати для виробництва твердого палива, у 2021 р. склав 4,8 млн т.

Для виробництва біопалива в Україні існують такі можливості:

- Збільшення площ під вирощування енергетичних культур, до яких відносять, зокрема, швидкоростучі дерева (плантації різних видів верби і тополі, павловнії) або інші види рослин (сорго, міскантус). Економічна ефективність вирощування енергетичних культур залежить від їх урожайності та витрат на збирання та переробку в біопаливо. Оскільки здебільшого енергетичні рослини забезпечують урожай не один рік, початкові інвестиції в необхідне обладнання і технічні засоби, а також виробничі витрати орієнтовно окупляться впродовж наступних 2–3 років, за умов дотримання відповідної технології та правильного догляду за їх насадженнями. Енергетичні культури вирощують на землях, що є малопридатними для сільгоспвиробництва, отже, це дозволяє зберегти ґрунти від ерозії, збільшити вміст гумусного шару, поліпшити стан довкілля.

В Україні під енергетичні рослини відведено лише 5,4 тис. га земель. При цьому в країні є від 1 до 4 млн га деградованих та малопродуктивних сільськогосподарських земель, на яких вирощування традиційних сільгоспкультур є економічно неефективним. Такі землі можуть використовуватися для вирощування енергетичних рослин, які є невибагливими до якості ґрунтів та здатні відновлювати їх родючість[7]. Внаслідок воєнних дій, площа тимчасово непридатних для продуктивного агровиробництва земель очікувано зросте. За експертними оцінками[8], енергетичні рослини можуть повністю замінити традиційне паливо. Вирощування енергокультур навіть на 1 млн га може замістити половину всього імпортованого газу. Енергетичну характеристику сільськогосподарських культур наведено у таблиці.

Таблиця

Порівняльна енергетична характеристика традиційних і нових сільськогосподарських культур та енергетичних рослин*

Культури

Вихiд біомаси, т/ га

Вид біопалива

Тепловіддача біопалива, МДж/кг

Паливний еквівалент

Вихід біопалива з 1 т біомаси, кг

Вихід біопалива з 1 га (кг/га)

Вихід умовного палива, y. п./гa

Вихiд енергії, ГДж/га

Вихiд енергії, ГВт .год / га

 

Традиційні культури

Картопля

25

Біоетанол

21,1

0,65

120

3000

1950

65,1

18,08

 

Пшениця / зерно

4

Біоетанол

21,1

0,65

260

1040

676

21,9

15,25

 

Солома пшениці

4

Гранули

15

0,55

1000

4000

2200

33

 

Piпaк / нaciння

3

Біодизель

33,1

0,91

401,5

1204,4

1096,1

39,9

19,08

 

Солома рiпаку

3

Гранули

16

0,6

1000

3000

1800

28,8

 

Цукрові буряки

45

Біоетанол

21,1

0,65

100

4500

2925

95

71,11

 

Гичка цукрових буряків

35

Біогаз 60 %

21,8

0,6

200

7000

4200

161

 

Кукурудза / зерно

6

Біоетанол

21,1

0,65

240,4

1442,2

937,6

30,4

72,33

 

Зелена маса

50

Біогаз 60 %

21,8

0,6

200

10000

6000

230

 

Нові енергетичні культури

Цукрове сopгo / зерно

50

Біоетанол

21,1

0,65

100

5000

3250

105,5

93,19

 

(зелена масa)

50

Біогаз 60 %

21,8

0,6

200

10000

6000

230

 

Цукрове сорго (суха маса)

25

Гранули

17

0,6

1000

25000

15000

425

118,06

 

Міскантус (суха маса)

20

Гранули

17

0,6

1000

20000

12000

320

88,89

 

Свiтчграс (суха маса)

15

Гранули

17

0,6

1000

15000

9000

255

70,83

 

Джерело: Роїк М. В., Курило В. Л., Гументик М. Я., Ганженко О. М. Роль і місце фітоенергетики в паливно-енергетичному комплексі України. Цукрові буряки. 2011. № 1. С. 6–7.

- Використання відходів рослинництва для вироблення біоенергії. Сільськогосподарські відходи переважно складаються з соломи зернових і залишків переробки соняшнику і кукурудзи. Вважається, що на одну тонну зібраного зерна припадає приблизно одна тонна соломи. За підрахунками спеціалістів, завдяки використанню цього потенціалу у виробництві енергії в найближчій перспективі можна задовольнити 13–15 % потреби держави у первинній енергії.

Перевагами використання рослинних решток для виробництва твердого біопалива з подальшим спалюванням для отримання теплової енергії є: ефективність, екологічна чистота спалювання; зручність і тривалий термін зберігання; широкий спектр сировини для виробництва; повна готовність до використання; процес може бути повністю автоматизованим і потребуватиме мінімуму ручної праці. Анаеробна ферментація з отриманням біогазу є ще одним енергетичним напрямом використання відходів рослинництва. На практиці частіше використовують суміш відходів рослинництва і тваринництва з метою збільшення виходу біогазу[9].

- Використання цукрових буряків для виробництва різних видів біопалива, адже цукровий буряк є універсальною біоенергетичною культурою. З сировини цукрових буряків можна отримувати як біоетанол, так і біогаз, а також застосовувати у поєднанні з гноєм тварин.

Побічним продуктом виробництва цукру є жом. При переробці 1 т цукрових буряків можна отримати 800 кг сирого жому, або 238 кг пресованого. За розрахунками, якщо середньодобова переробка буряків на 1 цукровому заводі складає 3 866 т, то за добу на заводі можна одержати 920,1 т пресованого жому. Вихід біогазу (з вмістом метану 70 %) з 1 т пресованого жому становить 100 м3. Отже, за добу біогазова установка на базі цукрових заводів спроможна виробити 92 010 м3 біогазу, а за рік – 33 583 650 м3. Такі установки можуть забезпечити потреби в електроенергії власне заводу й використовуватись для місцевих тепломереж[10].

- Збільшення біогазових установок з переробки відходів тваринництва на біогаз. Перелік видів сировини, що використовується в Україні для виробництва біогазу, обмежується 5 основними видами: гній свиней, гній ВРХ, послід курячий, жом цукрових буряків та силос кукурудзи. При цьому, за оцінкою Біоенергетичної асоціації України (UABIO), загальний потенціал жому використовується орієнтовно на 20 %, гною свиней – на 6 %, гною ВРХ – на 4 %, курячого посліду – на 1 %, Використання потенціалу інших видів сировини для виробництва біогазу не перевищує 1–2 %.

Біогаз в Україні виробляє 51 діюча біогазова установка. Сумарне валове виробництво біогазу в 2019 р. оцінюється у близько 100 млн м3/рік, і лише 34 % потенціалу енергії цього біогазу перетворено на корисну електричну та теплову енергію[11]. Оцінений потенціал виробництва біометану обсягом близько 10 млрд м3/рік є достатнім, щоб повністю покрити довоєнні потреби в імпортованому природному газі та частково – потреби в моторних паливах[12]. Налагодження виробництва біометану здатне суттєво знизити енергозалежність України завдяки його використанню для комбінованого виробництва електроенергії й тепла, теплопостачання, у промисловості (сировина для хімічного виробництва – азотних добрив, метанолу, аміаку тощо) та транспорті (моторне паливо). Значними є також можливості для його експорту завдяки розвиненій газотранспортній мережі України.

Нині дедалі більше споживачів України використовують біопаливо для генерації тепла та електроенергії.

За даними Біоенергетичної асоціації України, у 2020 р. біомаса замістила близько 5,2 млрд м3 природного газу, а це приблизно 15 % від загального довоєнного споживання.

Кількість електростанцій на біомасі становлять невелику частку від загальної кількості енергетичних об’єктів на біомасі, адже біомаса переважно використовується у виробництві тепла. Так, близько 10 % будинків в Україні опалюються біомасою, 10 % – вугіллям та 80 % – газом[13].

З метою зміцнення енергетичної стійкості України, НАК «Нафтогаз України» розпочала підготовчі роботи з будівництва у м. Львові та м. Житомирі теплоелектроцентралей, що працюватимуть на біомасі (деревній трісці) та твердому вторинному паливі. Загальна потужність об’єктів складатиме 90 МВт теплової енергії та 11 МВт електричної. Плановий період здачі об’єктів в експлуатацію у м. Львові – І кв. 2023 р., у м. Житомирі – ІV кв. 2023 р[14].

НАК «Нафтогаз України» має намір побудувати 9 біоТЕЦ та біокотелень у 8 регіонах України, які матимуть загальну потужність 250 МВт теплової енергії та 52 МВт електричної. У планах компанії – стати найбільшим генератором тепла з біомаси до 2027 р., а також замістити близько 2 млрд м3 природного газу.

Останнім часом зроблено низку кроків для розвитку виробництва альтернативних видів палива в Україні:

  • 21 жовтня 2021 р. ухвалено Закон України № 1820-IX «Про внесення змін до деяких законів України щодо розвитку виробництва біометану», яким встановлено законодавчі основи розвитку ринку біометану в Україні та його експорту, завдяки використанню реєстру біометану.
  • Постановою Кабінету Міністрів України «Про затвердження Порядку функціонування реєстру біометану» від 22 липня 2022 р. № 823 затверджено Порядок, що визначає вимоги щодо функціонування реєстру біометану та доручено Державному агентству з енергоефективності та енергозбереження забезпечити його створення та функціонування.
  • Набрав чинності Закон України від 31 травня 2022 р. № 2284-ІХ «Про внесення змін до Податкового кодексу України та інших законів України щодо стимулювання виробництва спирту етилового денатурованого», яким передбачено можливість тимчасово, на період дії правового режиму воєнного стану, суб’єктам господарювання, які мають ліцензію на виробництво спирту етилового неденатурованого, виробляти спирт етиловий денатурований та/або біоетанол на підставі ліцензії на виробництво спирту етилового неденатурованого, а суб’єктам господарювання, які мають ліцензію на виробництво спирту етилового денатурованого, виробляти біоетанол.
  • 01 квітня 2022 р. взято за основу проєкт Закону України «Про внесення змін до Податкового кодексу України та інших законодавчих актів України щодо справляння єдиного внеску та обліку спирту етилового денатурованого та продукції хімічного і технічного призначення» від 30 березня 2022 р. № 7233. Пропонується зниження до 7 % ПДВ та скасування акцизного податку на альтернативне паливо до скасування воєнного стану. Проєкт закону передбачає норму щодо обов’язкової частки (не менше 10 %) вмісту рідкого біопалива в обсягах автомобільних бензинів (при цьому її варто було б відтермінувати до скасування воєнного стану).
  • Закон України від 20 червня  2022 р. № 2320-IX «Про управління відходами» (набере чинності 09 липня 2023 р.) сприятиме налагодженню виробництва біомаси на основі органічних побутових відходів завдяки впровадженню системи роздільного збирання та рециклінгу.

Повніше використання біоенергетичного потенціалу агросектору та переробної промисловості забезпечуватиме якісні зрушення у структурі виробництва і споживання енергетичних ресурсів в Україні зі зростанням частки сталих екологічно чистих видів енергоносіїв, що гарантуватиме надійне енергозабезпечення громад, зміцнить енергетичну безпеку держави.

 

Отримуйте якісну та актуальну аналітику від НІСД у зручному для вас форматі:

- читайте нас у Telegram 
- слухайте на Google Podcast 
- дивіться на YouTube

Зображення: НІСД

[1] Біомаса – переваги та особливості. URL: https://merp.org.ua/articles/167-2015-04-14-06-55-50.html

[2] Калетнік Г. М., Пришляк Н. В. Розвиток галузі біопалива як детермінанта cталого розвитку України. Економіка АПК. 2021. № 2. С. 71–81.

[3] Теплова альтернатива: біомаса поступово заміщує природний газ. Українська енергетика. 2022. 14 вер. URL: https://ua-energy.org/uk/posts/naturalna-alternatyva-biomasa-postupovo-zamishchuie-pryrodnyi-haz

[4] Кількість викидів шкідливих сполук і твердих часток при роботі двигуна на біодизелі зменшується на 20–25 %, сірки – на 98 %, сажі – від 50 % до 61 %, гідрокарбонатів – та вуглекислих монооксидів – на 30–34 %.

[5] Україна має всі необхідні умови для виробництва рідкого біопалива / Укрцукор. 2022. 25 трав. URL: http://ukrsugar.com/uk/post/ukraina-mae-vsi-neobhidni-umovi-dla-virobnictva-ridkogo-biopaliva

[6]  Гелетуха Г.Г., Кучерук П.П., Матвєєв Ю.Б. Перспективи виробництва біометану в Україні. Аналітична записка UABIO № 29. UABIO. Вересень 2022. URL: https://uabio.org/wp-content/uploads/2022/09/UA-Position-paper-UABIO-29.pdf

[7] Енергія, що росте на полях. Економічна правда. 2021. 24 трав. URL: https://www.epravda.com.ua/columns/2021/05/24/674199/

[8] Енергетичні рослини. UABIO. URL: https://uabio.org/energy-crops/

[9] Кириленко І, Г., Токарчук Д. М. Ефективна організація використання відходів аграрних підприємств у формуванні енергетичної та екологічної безпеки. Економіка, фінанси, менеджмент: актуальні питання науки і практики. 2020. № 2. С.  66–82.

[10] Бондар В. С. Цукрові буряки, як відновлювальне джерело біоенергетики. Біоенергетика. 2013. № 1. С. 17–21.

[11] Пояснювальна записка до проєкту Закону України «Про внесення змін до Закону України «Про альтернативні види палива» щодо розвитку виробництва біометану». URL: https://itd.rada.gov.ua/billInfo/Bills/pubFile/699512

[12] Гелетуха Г.Г., Кучерук П.П., Матвєєв Ю.Б. Перспективи виробництва біометану в Україні. Аналітична записка UABIO № 29. UABIO. Вересень 2022. URL: https://uabio.org/wp-content/uploads/2022/09/UA-Position-paper-UABIO-29.pdf

[13] Теплова альтернатива: біомаса поступово заміщує природний газ. Українська енергетика. 2022. 14 вер. URL: https://ua-energy.org/uk/posts/naturalna-alternatyva-biomasa-postupovo-zamishchuie-pryrodnyi-haz

[14] «Нафтогаз» побудує у Львові та Житомирі ТЕЦ на біомасі та твердому вторинному паливі. iPress.ua. URL: https://ipress.ua/news/naftogaz_pobuduie_u_lvovi_ta_zhytomyri_tets_na_biomasi_ta_tverdomu_vtorynnomu_palyvi_334276.html