Полезная биомасса. Как отходы сельхозпроизводства помогут развивать биоэнергетику

Как отходы сельхозпроизводства помогут развивать биоэнергетику

Одним из современных видов топлива в последние годы считаются пеллеты. Это гранулированная масса, изготовленная из различных биологических отходов, в том числе отходов сельскохозяйственного производства. Данная инновационная технология может произвести настоящую революцию в энергетике.

По мнению кандидата экономических наук, заведующего отделом «Развитие переработки и логистики сельхозпродукции» Казахского научно-исследовательского института экономики АПК и развития сельских территорий Аскара Баймуханова, в нашей стране можно и нужно наладить производство пеллет из соломы зерновых и масличных культур.

— Аскар Боранкулович, почему Вы обратили внимание именно на производство пеллет из отходов сельхозпроизводства?

— Устойчивый тренд последних десятилетий – поиск и внедрение эффективных рациональных и возобновляемых источников тепловой энергии для снижения загрязнения окружающей среды. Пеллеты из сельскохозяйственной биомассы можно использовать в качестве биотоплива. И для этого у казахстанских сельхозтоваропроизводителей есть условия. Это ежегодное увеличение площадей возделывания зерновых и масличных культур. Следовательно, вырастает объем соломы, которую можно направить на производство пеллет. В свою очередь пеллеты позволят выполнить задачу по переходу на «зеленую» энергетику. Мы провели по этому поводу научное исследование, в ходе которого установили, что потенциальное количество отходов варьируется для различных сельхозкультур и регионов респуб­лики. Также разработали рекомендации по функционированию системы логистики подвоза отработанных материалов аграрного производства в качестве топлива для котельных и показали направления повышения эффективности логистических средств связи на основе существующих и потенциальных путей завоза биомассы.

— А какие выводы были сделаны по итогам исследования?

— Мы пришли к выводу, что агропромышленный комплекс получит значительные выгоды от использования возобновляемых источников энергии за счет «зеленых» технологий. Помимо экологических преимуществ, ВИЭ позволят снизить эксплуатационные расходы, повысить энергетическую безопасность. Производство во­зобновляемой энергии будет способствовать диверсификации доходов хозяйствующих субъектов сферы АПК за счет реализации излишков производимой электро­энергии, а также различных видов биотоплива – перспективного вида возобновляемых энергетических ресурсов с высокой калорийностью. Следует отметить, что в развитии биоэнергетики заложен огромный потенциал, так как Казахстан обладает значительными объемами доступных органических отходов в виде соломы, навоза, остатков переработки сельскохозяйственной продукции. В современном мире широко применяются различные технологии, позволяющие перерабатывать органические отходы в доступную тепловую и электрическую энергию: биогазовые установки, брикетирование соломы, применение котлов для сжигания рулонов соломы и так далее. Использование и преобразование биологических отходов позволит решить не только экологические проблемы, но и снизить эксплуатационные расходы, повысить энергетическую безопасность, получать дополнительный доход за счет продажи переработанной продукции.

— Не исключено, что в Казахстане не всем известно, что такое пеллеты и где их применяют. Расскажите, пожалуйста, об этом.

— Пожалуй, начну издалека. Для производства пеллет, то есть гранул из биомассы, необходимо специальное сырье – растительные отходы. В мире накоплен достаточно большой опыт по использованию растительных отходов сельскохозяйственного производства, в первую очередь соломы, для энергетических целей. Биомасса является единственным возобновляемым источником энергии, способным обеспечивать энергию в трех основных формах (твердое, жидкое и газообразное топливо для отопления, электричества и транспорта) и позволяющим диверсифицировать риски, связанные с перебоями в энергоснабжении.

Стоимость биомассы для производства энергии оказывается более стабильной во времени и более дешевой, чем стоимость ископаемого топлива. Кроме того, рост цен на ископаемые энергоносители вызывает повышение стоимости топлива, что в сочетании с трудностями прогнозирования цен подвергает агропредприятия риску колебания цен на энергию, влияющих на прибыль предприятия и снижающих конкурентоспособность.

Однако использование отходов ограничено из-за проблем, связанных с логистикой при сборе урожая, переработкой и транспортировкой. Относительно редко проводятся исследования управления цепочками поставок биомассы. Этот пробел должен быть устранен, поскольку цепочки поставок биомассы очень важны.

Управление цепочками поставок биомассы связано со стоимостью и сложными логистическими операциями при производстве и использовании энергии биомассы.

Остатки зерновых и масличных культур могут быть значительным источником энергии при условии их правильного сбора и превращения в биотопливо. Несмотря на то, что их количество варьируется для различных культур и регионов, потенциальный объем отходов перед сбором урожая оценивается в тоннах на один гектар.

— То есть во время исследования Вы рассмотрели все возможные проблемы, с которыми могут столкнуться отечественные фермеры, решившие направить часть соломы на производство биотоплива?

— Совершенно верно. Мы провели анкетирование среди сельхозтоваропроизводителей, с помощью которого смогли уяснить круг проблемных вопросов. Также для определения уровня логистической деятельности вдоль цепочек создания стоимости сельскохозяйственных отходов в качестве топлива для котельных и описания эффективности логистики на основе существующих и потенциальных цепочек поставок биомассы проведен анализ логистического аудита, при котором исследованы характеристики производственно-сбытовых цепочек от сырья до энергии. Мы рассмотрели каждый основной этап логистики: сбор урожая, хранение и транспортировка, а также связанные с ними затраты и поток информации по логистической цепочке.

— Транспортировка предполагает большие расстояния?

— Традиционно биомасса использовалась преимущественно в качестве источника тепловой энергии вблизи мест ее производства. Один из примеров – биогазовая установка на свиноферме ТОО «Луговской конный завод» в районе Турара Рыскулова. Понятно, что там уровень производства зависит от количества поголовья свиней. Однако современная тенденция такова, что объекты производства энергии требуют большого количества биомассы для непрерывного производства различных форм энергии, а значит, более сложного управления цепочками поставок биомассы.

Фермер (или сельхозпредприятие) является заинтересованной стороной в цепочке, имеющей возможность участия различными способами (например, в качестве производителя биомассы, ее продавца и оператора логистики). В некоторых случаях в его обязанности может входить доставка биомассы конечному потребителю. Далее по цепочке следует переработчик, который может быть посредником и выполнять обработку/переработку (сушку, прессование и измельчение), хранение, покупку/продажу и разгрузку/погрузку биомассы. Дистрибьютор осуществляет закупку и торговлю, обработку (хранение, сушка, прессование, измельчение, смешивание и сортировка), контроль качества, разгрузку/погрузку и транспортировку. И конечный пользователь, который выполняет закупку, контроль качества биомассы, хранение и в основном производство энергии/тепла. То есть разработка эффективной логистики биомассы для сельского хозяйства требует тщательного рассмотрения потенциала производства энергии типа биомассы, имеющегося в районе исследования, ситуации с землепользованием в этом районе, сезонных колебаний поставок биомассы, наличия эффективной транспортной сети и основных ограничений, препятствующих развитию систем возобновляемой энергии из биомассы.

— Все эти условия можно соблюсти в Казахстане?

— Почему бы и нет? Собранную биомассу можно высушить и временно хранить на поле в виде тюков или паллет, если у фермера или предприятия есть необходимое оборудование. В случае промежуточного хранения биомассу можно собирать с нескольких полей. Аналогично может быть несколько конечных пользователей, имеющих электростанции разной мощности. В исследованных логистических цепочках почти во всех случаях использовалась солома в качестве органического удобрения. Время, в течение которого фермеры оставляют отходы на почве (после сбора урожая), варьируется от одного до 60 дней. В большинстве случаев солома может оставаться в поле более недели. Традиционное обращение с сельскохозяйственными отходами предусматривает измельчение их на полях в качестве органического удобрения или частичное использование. А ведь можно эти отходы использовать с выгодой.

— Но ведь большой объем биомассы нужно где-то хранить…

— Мы в процессе исследования выяснили, что биомассу можно собирать и напрямую транспортировать к конечным пользователям (без использования хранилища) или хранить в течение ограниченного времени. Места хранения неодинаковы в разных цепочках. В некоторых случаях можно использовать как внутрихозяйственные, так и внехозяйственные хранилища. Поскольку во многих случаях используется хранение на ферме, следует обратить внимание на его условия с целью улучшения качества биомассы. В промежуточном хранилище и в хранилище, примыкающем к объектам конечного потребителя, в основном используется капитальное хранилище.

Размер и вместимость хранилища зависят от количества обрабатываемой биомассы и доступной площади для хранения. При этом площадь хранения варьируется от 150 квадратных метров, а мощность (в пересчете на перерабатываемую биомассу) – от 40 кубометров в год. В отдельных случаях, несмотря на то, что хранилище имеет крышу, материал остается открытым, что может ухудшить состояние биомассы и ограничить снижение влажности.

— А как быть с транспортировкой?

— В существующих логистических цепочках расстояние от фермы до потребителя находилось в пределах от двух до 60 километров. В демонстрационных случаях учитывались наибольшие расстояния, чем в зарегистрированных во время исследования данных о существующей цепочке поставок биомассы. Фермеры обычно владеют тракторами и небольшими транспортными средствами с прицепами для внутрихозяйственных перевозок. В случае небольших расстояний между фермой и складом часто используют прицепы меньшего объема – от трех до десяти кубометров. Для транспортировки от места хранения к потребителю или для транспортировки на большие расстояния от фермы к внехозяйственному складу выгоднее использовать транспортные средства объемом 16-100 кубометров. Трудность в том, что выделить подходящие грузовики не удается. Приоритетным было изучение логистической цепочки для отходов биомассы от стадии сбора/заготовки до конечной точки.

— А как Вы, Аскар Боранкулович, предлагаете отслеживать движение транспорта?

— К сожалению, на данном этапе применения информационных систем недостаточно, так как ожидаемый результат не соответствует объему их применения. Причина видится в отсутствии систематизированного подхода к решению задач транспортных перевозок биомассы. Основными средствами связи между различными участниками цепочки создания стоимости конечного продукта являются личное общение, телефон, Интернет. Однако почти во всех существующих цепочках отсутствуют системы маркировки биомассы отходов и отслеживания.

— Что подразумевается под маркировкой биомассы?

— Параметры качества биомассы — содержание влаги, размер тюка – должны быть доступны и должным образом передаваться по цепочке. Из изученных цепочек около 75 процентов имеют информацию о содержании влаги. В большинстве случаев упоминается и другая информация о смешивании отходов биомассы, размерах тюка. Основным методом контроля качества биомассы является визуальный осмотр с целью уменьшить загрязнение почвой и другими примесями.

Некоторые конечные потребители предъявляют требования к содержанию влаги, зольности и размеру тюков. В отношении качества биомассы проблемы возникают при выборе способа уменьшения количества примесей (частиц почвы, камней, пластика и металлической проволоки).

Результаты исследования показали, что для непрерывного потока информации о прослеживаемости с адекватными параметрами качества биомассы необходимо разработать эффективный и хорошо организованный поток информации по всей цепочке создания стоимости. В связи с этим конкретными источниками информации определены веб-сайты, журналы, конференции, советы других субъектов и компаний. Однако не было представлено четкой информации о соответствующих программах обучения участникам, в первую очередь организаторам производственно-сбытовых цепочек.

— Кто может быть потребителем пеллет?

— Как правило, отходы биомассы предназначены для собственного потребления фермером или для переработки и продажи с целью получения возобновляемой энергии. Если торговцы (поставщики услуг) реализуют биомассу, в таких случаях соглашение с фермерами часто бывает простым. Фермерам нужно только подготовить солому для транспортировки с поля, в то время как поставщик услуг должен собрать, обработать и продать ее. Когда договоры о закупках между фермерами и поставщиками услуг, а также между поставщиками услуг и конечными потребителями хорошо скоординированы, поставщики услуг могут достаточно быстро собрать продукцию при условии, что рыночные цены позволяют им получать разумную долю прибыли. В связи с этим надежность соглашения между организатором и конечным потребителем очень важна для инициирования и устойчивости поставок.

— Сколько может стоить тюк биомассы отечественного производства?

— Мы подсчитали, что цена одного тюка может быть в пределах пяти-восьми тысяч тенге. Причем мы также установили возможные потери биомассы при доставке от поля до котельной. Так вот, максимальные общие потери биомассы по каж­дой цепочке поставок могут достигать 37 процентов (в случае пеллет) и 32 процента (в случае тюков). Наибольшие потери происходят на стадии сбора (заготовки) и стадии хранения. Потери при транспортировке незначительны и, как правило, связаны с погрузочно-разгрузочными работами. При этом средние потери по цепочке (заготовка, хранение и транспортировка) составляют 16 процентов для поставки в виде тюков. Чтобы предложить необходимые меры, важно найти ограничения в логистических цепочках. Основные барьеры, препятствующие этому, включают более низкий уровень осведомленности фермеров и конечных пользователей о цепочке; отсутствие устоявшейся модели (опыта) для подражания; нестабильность в cистеме поставок отходов и ее прибыльности (высокая стоимость системы, особенно первоначальные инвестиционные затраты, но более низкая цена энергии на рынке); потеря возможности использовать отходы как органическое удобрение почвы.

— В чем причины такого положения дел?

— На сегодняшний день одним из сдерживающих факторов для фермеров является недостаток информации о том, как рассчитать потенциал биомассы. Следовательно, необходимо проводить дополнительные исследования и собирать надежные данные, предоставляя их для продвижения использования ВИЭ. Отсутствуют хорошо организованный информационный поток и система для эффективного и действенного управления цепочкой создания стоимости биомассы. Следовательно, при планировании усовершенствованной системы обработки и распределения сокращений ее следует дополнить эффективной системой управления для интегрирования отслеживаемости информации.

— Аскар Боранкулович, а как Вы видите решение выявленных проблем?

— Так как производство пеллет является перспективным видом деятельности, необходимо сокращать использование угля в качестве топлива. Также нужно создавать инфраструктуру по использованию брикетов и пеллет, увеличивать количество заводов по их производству. Это позволит решить жизненно важные экономические и социальные вопросы, такие, как сохранение и рациональное использование биоресурсов, производство твердого альтернативного вида топлива из отходов растение­водства в виде брикетов, формирование сервисной инфраструктуры, способствующей функционированию объектов био­энергетики, и другие. И еще раз отмечу, что производство брикетов или пеллет из биомассы может стать перспективным способом повышения энергоэффективности, энергосбережения и доходности производства в агропромышленном комплексе.

Беседовала
Людмила МЕЛЬНИК