Выбор наилучших доступных технологий получения биоэнергии на основе эколого-экономических критериев
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
УДК 504.03
Выбор наилучших доступных технологий получения биоэнергии на основе эколого-экономических критериев
Канд. техн. наук, доц. Сергиенко О.И. oisergienko@yandex.ru Кащенко Ю.С., Елистратова А.П.
Университет ИТМО 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В настоящее время технологии переработки биологического сырья нашли широкое применение для решения проблемы экологически безопасной утилизации органических отходов, уменьшения загрязнения окружающей среды, а также получения альтернативной энергии. Одна из основных тенденций развития агропромышленных регионов заключается в поиске наилучших доступных технологий (НДТ) переработки органических отходов с использованием комплексных технологий утилизации биомассы за счет метанового сбраживания с получением биогаза. Критерии для выбора НДТ в той или иной отрасли определяются ее спецификой и масштабами экологического воздействия и на сегодняшний день не определены. В статье обсуждается применение эколого-экономических критериев в жизненном цикле биогазовой установки: стоимость жизненного цикла и углеродный след. Анализируется применимость данных критериев для идентификации и выбора наилучших доступных технологий переработки органических отходов с получением биогаза.
Ключевые слова: наилучшие доступные технологии, биогаз, органические отходы, эколого-
экономические критерии, углеродный след, жизненный цикл.
The choice of the best available techniques for the production of bioenergy on the basis of ecological and economic criteria
Ph.D. Sergienko O.I. oisergienko@yandex.ru Kashchenko Y.S., Elistratova A.P.
ITMO University 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
Today, technologies of the biological raw materials processing are widely used for the purpose of problem solving of the environmentally safe disposal of organic wastes, reducing environmental pollution as well as obtaining an alternative energy. One of the main trends in the development of agro-industrial regions is to search for the best available techniques (BAT) of organic waste processing using integrated technologies for the utilization of biomass due to methane fermentation to obtain biogas. Criteria for t he selection of BAT in a particular industry are determined by its specificity and scale of environmental impacts, and to date are undefined. The article is concentrated on the use of ecological and economic criteria in the life cycle of a biogas plant: life cycle costs and carbon footprint. The applicability of these criteria to identify and select the best available techniques for organic waste processing to produce biogas are analyzed in the article.
Keywords: best available techniques, biogas, organic wastes, ecological and economic criteria, carbon footprint, life cycle.
361
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Как известно, неконтролируемая эмиссия метана, накапливающегося в атмосфере Земли, приводит к выраженному парниковому эффекту и, как следствие, к постепенному изменению климата планеты, поскольку молекулы метана обладают в 21 раз более сильным поглощающим эффектом для инфракрасного излучения, чем молекулы углекислого газа. Значительными источниками выделения метана, наряду с разработкой каменного угля и жизнедеятельностью жвачных животных, являются также городские свалки и полигоны ТБО, а также отходы сельского хозяйства и пищевой отрасли.
В настоящее время наиболее эффективными способами использования эмиссии метана является получение энергии и биоудобрений. Российская законодательная база пока все еще ориентирована на общее, рамочное регулирование управления отходами. Некоторые понятия существуют только «на бумаге», внедрение наилучших доступных технологий в отношении обращения с биоотходами пока не реализуется на практике. Действующие санитарные правила затрагивают только правила обращения с биоотходами по организации места сбора и временного хранения до размещения на свалке, и на практике не побуждают собственника отходов проводить их переработку [1].
Направления использования биогаза различны - от непосредственного сжигания в тепловых установках различной производительности до совместной выработки тепловой и электрической энергии или подпитки биогазом сетей природного газа. При этом биогаз может быть получен, как из отходов агропромышленного комплекса и пищевой отрасли, так и на коммунальных очистных сооружениях или полигонах твердых бытовых отходов. За рубежом, особенно в Европейском Союзе, широко распространена практика получения биоэнергии из специально выращиваемого растительного сырья
[2]. В российских условиях проблема утилизации отходов животноводческих комплексов является
весьма актуальной, и ее решение путем полной переработки отходов основного производства в продукцию, имеющую самостоятельное значение и потенциальную нишу на рынке (биогаз и биоудобрения), позволит не только улучшить экологическую обстановку в районе размещения хозяйств, но и существенно повысить рентабельность производств.
Производство биогаза в промышленных условиях представляет собой процесс сбраживания биологических отходов и сбор биогаза для его дальнейшего использования в качестве топлива. Промышленная биогазовая станция представляет собой строительный объект, в котором доля оборудования составляет около 70-80% [3]. Это закрытые реакторы (ферментеры, дайджестеры, метантенки, биореакторы), выполненные из монолитного железобетона или стали с покрытием.
При нормальной работе метантенка получаемый биогаз содержит около 60–70 % метана, 30–40 % двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, а также примеси водорода, аммиака и окислов азота и может быть использован для решения вопросов энергосбережения [4].
Критерии для выбора НДТ в той или иной отрасли определяются ее спецификой и масштабами экологического воздействия. На сегодняшний день критерии выбора комплексных технологий утилизации биомассы за счет метанового сбраживания с получением биогаза отсутствуют.
В связи с этим целью работы являлся выбор критериев экологической и экономической эффективности для сравнительной оценки биогазовых установок и выбора наилучших доступных технологий получения биоэнергии.
Задачи исследования заключались, во-первых, в определении критериев эколого-экономической эффективности для идентификации НДТ для получения биогаза, в частности экологических и экономических результатов в жизненном цикле продукции, в т.ч. на единицу экологического эффекта; и, во-вторых, в проведении сравнительной оценки биогазовых установок, утилизирующих различные субстраты и их смеси.
362
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Методология выбора НДТ с учетом экономических затрат, экологических результатов и экологических воздействий в жизненном цикле биогазовых
установок
В процессе принятия решений о внедрении новых технологий всегда должны быть сбалансированы и учтены экологические и экономические интересы. Как известно, концепция НДТ, в соответствии с принципом комплексного предупреждения и контроля загрязнения, учитывает возможные затраты и выгоды, получаемые в результате внедрения технологии, а также направлена на обеспечение комплексной защиты окружающей среды с тем, чтобы в ходе решения одной экологической проблемы не допустить создания более серьѐзной другой [5,6].
Для определения НДТ необходимо выбрать такую технологию или технические меры, или управленческие решения, которые являются наиболее действенными для достижения общего высокого уровня охраны окружающей среды. На практике могут возникнуть ситуации, в которых не ясно, какая именно технология будет обеспечивать самый высокий уровень охраны окружающей среды. Поэтому возникает необходимость проведения сравнительной оценки вариантов технологий для выбора наилучшей, наиболее эффективной.
В соответствии с рекомендациями [7,8] выбор НДТ осуществляется в несколько этапов. Вначале проводится сбор и обобщение имеющихся данных о потреблении ресурсов, выбросах, сбросах загрязняющих веществ и образовании отходов в результате применения рассматриваемых технологий. Затем определяются особенности альтернативных технологий и устанавливаются ключевые индикаторы для сравнения вариантов. Определяются затраты, которые должны учитываться при проведении оценки: капитальные затраты, операционные затраты, затраты на техобслуживание, годовой доход, предотвращѐнные издержки и другие, степень их детализации. Устанавливаются ограничения и условия, которые необходимо учитывать для обработки и представления информации об экономических затратах, такие как изменения биржевых курсов, инфляция, дисконтирование и пр. [9]. Приводится обоснование того, какие затраты можно относить к затратам, относящимся к охране окружающей среды, и определяются критерии эколого-экономической эффективности технологий [10].
При выборе НДТ в соответствии с рекомендациями [9] целесообразно учитывать затраты в жизненном цикле биогазовых установок, включая капитальные затраты, текущие (эксплуатационные) издержки и стоимость демонтажа и утилизации после окончания жизненного цикла (ЖЦ). С учетом различий в производительности установок, применяемых субстратов и сроков службы целесообразно в качестве основных индикаторов рассматривать затраты в жизненном цикле в удельном выражении, т.е. на единицу получаемой энергии или тонну перерабатываемых отходов.
В качестве дополнительного индикатора для проведения эколого-экономической оценки предлагается использовать сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) (углеродного следа) за счет сокращения потребления биоэнергии (тепловой и электрической) на собственные нужды и отпуска электрической энергии в локальную сеть. Экономия выбросов ПГ иллюстрируется моделью «inputoutput» (затраты - выпуск) (рис. 1).
363
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Рис.1. Модель «input – output» для определения индикаторов эколого-экономической эффективности биогазовых установок Для получения сопоставимых результатов целесообразно рассмотреть удельное сокращение выбросов ПГ на единицу затрат в жизненном цикле (ЖЦ) биогазовой установки в течение 10 лет эксплуатации (табл. 8) [11,12].
Сравнительный анализ биогазовых установок с учетом экономических затрат и экологических результатов в жизненном цикле
В табл. 1 приведены технические характеристики биогазовых установок для утилизации отходов пивоваренной отрасли (пивной дробины) и сельскохозяйственных отходов: птичьего помета, навоза крупного рогатого скота и свиней, а также смешанного субстрата – навоза и отходов зерновых.
Традиционные экономические показатели в тыс. руб. и экологические результаты и воздействия в физических единицах показаны в табл. 2.
364
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Сравнительная характеристика установок для утилизации отходов с полученим биогаза
Показатель
Производительность
по
переработке отходов, т/сутки
Субстрат
Потребляемая электроэнергия,
кВт/год
Потребляемая тепловая энергия,
кВт/год
Получение тепловой энергии,
тыс.кВт/год
Получение
электрической
энергии, тыс. кВт/год
Получение удобрений
в жидком виде, м3/год
в твердом виде, т/год
Получение биогаза, м3/сутки
«ZORGBiogasAG», Германия [13]
300 Пивная дробина
77015
49640
34 675
33 288
64 240 28 470 38 000
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия [12] 476
Навоз
73000
36500
25920
21637,2
«ЗОРГ», Украина [13]
784,7
Помет
WELtek BioPower, Германия [14]
70
Зерноотходы
80300
32641
43800
566175
168192
1599405
57732,125
1599405
262800 -
24687
276816 -
46185,7
5570,2 2484
Таблица 1.
ГНУ СКНИИЖ, Россия [15]
56 Навоз и зерноотходы 13464
375649
1637039
673216,7
5570,2 1676
365
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Таблица 2. Показатели эколого-экономической эффективности установок для утилизации отходов с получением биогаза
Наименование показателя
Чистая годовая экономия, тыс.руб. Период окупаемости, лет Чистый дисконтированный доход, тыс. руб. Снижение воздействия на почву, т/сут Сокращение потребления природного газа, тыс. м3 Сокращение потребления электроэнергии, тыс.кВт-ч/год Сокращение выбросов СО2, млн т/год
«ZORGBiogasAG», Германия
192 514,40 1,30
321 691,9
300
8 322
33 210
4 907
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия 92 290,00 3,30 149 010,0
476
5 406,45
21 564,3
3 188
«ЗОРГ», Украина
WELtek BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ, Россия
290 473,50 0,44 -
11 697,42 4,20 -
11 428,68 0,98 -
784,7
70
56
10 114,67
543,99
367,04
57 688
1 599 405
673 203,2
5 964
321
216
366
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Рассмотрим более подробно определение эколого-экономических индикаторов на примере установки «ZORGBiogasAG» для утилизации пивной дробины (табл. 3).
Таблица 3 Техническая характеристика биогазовой установки для утилизации пивной
дробины
Производитель поставщик
Состав оборудования
Техническая характеристика
Разработчик - ZORGBiogasAG ,Швеция, г. Цюрих. Страна-производитель – Германия 1. Биогазовый стальной реактор с высококачественным покрытием по технологии высокотемпературного спекания "elamel" (долговечное, стойкое к химическим воздействиям, коррозии и ударо-прочное) – 11 шт.; 2. Загрузчик сырья – 1шт.; 3. Мешалки (наклонные, погружные) – 11 шт.; 4. Теплопункт (для поддержания фиксированной t°С для микроорганизмов) – 1 шт.; 5. Газгольдер (хранилище биогаза) – 11 шт.; 6. Сепаратор (для разделения переброженной массы на твердую и жидкую фракцию) – 1 шт.; 7. Промышленный контроллер фирмы Siemens CPU315-DP2 с системой распределенной периферии Simatic ET200S – 1 шт.; 8. Панели оператора OP277 Touch – 1 шт. 9. Когенерационная электростанция для выработки электроэнергии и тепла из биогаза –1шт. Производительность по переработке сырья – 300 т/сут Выход биогаза – 38 000 м3/сут Потребляемая электроэнергия – 211 кВт Потребляемая тепловая энергия (при - 30°С) – 136 кВт Обслуживающий персонал – 2 чел. Занимаемая площадь – 3,2 га
При строительстве биогазовой установки достигаются такие экологические результаты, как сокращение потребления природного газа и связанное с ним сокращение выбросов СО, СО2, NO, NO2, а также сокращение потребления электроэнергии. Экономическая оценка экологических результатов при внедрении биогазовой установки приводится в соответствии с рекомендациями [16] по методике для выполнения технико-экономического обоснования проектов чистого производства (табл. 4).
Экономическая оценка включает расчеты, связанные с определением доходности строительства биогазовой установки. Сумма чистой годовой экономии рассчитывается как разность между суммой доходов, полученных в результате реализации проекта и эксплуатационными затратами (табл.5). Учитывается потерянная прибыль от реализации пивной дробины в текущей ситуации до внедрения биогазовой установки.
367
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
В таблице 6 приводятся экономические результаты внедрения биогазовой установки компании «ZORGBiogasAG» на отработанной пивной дробине.
Экологические результаты
Форма экологического эффекта
Сокращение потребления природного газа, тыс. м3/год
Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/год: - СО - NO - NO2
Сокращение потребления электрической энергии, тыс. кВт-ч/год Итого:
Экологические сбережения
Количество
%
6657,6
16 %
59,2 1,23 7,57
3030,96
100 % 100 % 100%
5%
Таблица 4
Экономия, тыс. руб.
25 299
0,110 0,132 1,21 7 577,4 32 877,8
368
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
Вид экологического и экономического результатов
Сокращение потребления природного газа, тыс. м3/год
Сокращение выбросов СО, т/год Сокращение выбросов NO, т/год Сокращение выбросов NO2, т/год Сокращение потребления эл. энергии, тыс.кВт/год Выработка электроэнергии, тыс.кВт/год Выработка тепловой энергии, тыс.кВт/год
Получение твердых биоудобрений, т/год Получение жидких биоудобрений, м3/год Продажа высушенной дробины, т/год ИТОГО (годовая экономия): Эксплуатационные затраты: - электроэнергия - тепловая энергия - ФОТ - страховые взносы
- затраты на текущий ремонт и обслуживание ИТОГО: (эксплуатационные затраты): ИТОГО: чистая годовая экономия
Чистая годовая экономия
Текущая ситуация
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
После мероприятия
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
41 697,6
158 451
35 040 133 152
59,2 0,110
-
-
1,23 0,132
-
-
7,57 1,21
-
-
3 030,96 7 577,4
-
-
- ---
- --- --- ---
4 620,9 28,56 720 1440 216 432
3 341, 52
№ 4, 2014 Таблица 5
Экономия
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
6 657,6
25 299
59,2 0,110 1,23 0,132 7,57 1,21
3 030,96
7 577,4
33 288
83 220
34 675 28 470 64 240 - 20 800
17 337,5 85 410 9 636 - 27 040 201 441,4
- 4 620,9 - 28,56 - 720 - 216 - 3 341, 52
- 8927,0
192 514,4
369
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Экономические результаты при внедрении биогазовой установки
Таблица 6
Показатель
Капитальные затраты (Io), тыс. руб.
Простой период окупаемости (Ток), год Чистый дисконтированный доход (NPV), тыс. руб. Динамический период окупаемости (Тдинок), год Индекс доходности проекта (PI)
Точка безубыточности производства биогаза: - объем производства биогаза, м3/сут; - количество пивной дробины, т/сут; - коэффициент запаса, %
Значение 259 552,8
1,3 321 691,9
3,62 1,24
24 977 197 34
Как видно проект является рентабельным, предприятие достаточно быстро покрывает свои издержки и начинает получать прибыль при текущем объеме производства. Аналогично были определены показатели для всех вариантов оборудования (табл.7).
Таблица 7
Индикаторы эколого-экономической эффективности вариантов оборудования для получения биогаза
Наименование показателя
Чистая годовая 1 экономия, тыс.руб.
Период 2 окупаемости, лет
Чистый дисконтированный 3 доход (NPV), тыс. руб. Индекс доходности 4 проекта (PI)
Снижение 5 воздействия на
почву т/сут Сокращение потребления 6 природного газа, тыс. м3 7 Сокращение
«ZORGBiogasA G», Германия
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия
Экономические показатели
192 514,40
92290,00
«ЗОРГ», Украина
290 473, 50
1,3 3,3 0,44
321 691,9
149 010
-
1,24 13,1 Экологическая оценка
300 476
784,7
8322 33210
5406,453 21564,3
10114,67 57688
WELtek BioPower, Германия 11697,42
4,20
-
-
70
543,996 1599405
ГНУ СКНИИЖ,
Россия 11428,68
0,98
-
-
56
367,044 673203,24
370
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Наименование показателя
потребления электроэнергии, тыс.кВт-ч/год Сокращение 8 выбросов СО2, млн т/год
«ZORGBiogasA G», Германия
4907
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия
«ЗОРГ», Украина
WELtek
BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ,
Россия
3188
5964
321
216
С учетом затрат в жизненном цикле (ЖЦ) установок, включая затраты на оборудование, монтаж и пуско-наладку, транспортировку, электроэнергию и тепловую энергию на собственные нужды, на оплату труда, техническое обслуживание и утилизацию, включая демонтаж и вывоз оборудования, на основе предложенных критериев можно сделать выбор в пользу установок WELtek BioPower и ГНУ СКНИИЖ. (табл.8).
Таблица 8 Сравнительный анализ установок для получения биогаза на основе оценки затрат
в жизненном цикле
Наименование показателя
Затраты ЖЦ, тыс. руб.
«ZORGBiogasA G»,
Германия
ГК «Корпорация «ГазЭнерго
Строй» Россия
580 537
362 037
«ЗОРГ», Украина
203 716
WELtek
BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ,
Россия
86 860
80 411
Затраты ЖЦ на единицу получения энергии руб./кВт Затраты ЖЦ на 1 т отходов, руб./т Затраты ЖЦ на 1 т CO2 экв., руб./т
0,854 530,2 0,118
7,613 208,4 1,136
0,902 71,1 0,342
0,027 340,0 2,706
0,035 314,7 3,723
Выводы и заключение
Проблема утилизации отходов животноводческих и птицеводческих комплексов и пищевой отрасли является весьма актуальной и ее решение путем переработки отходов основного производства в продукцию, имеющую самостоятельное значение и потенциальную нишу на рынке (биоэнергия и биоудобрения), позволит не только улучшить экологическую обстановку в районе размещения хозяйств, но также и получить существенную экономию.
371
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Предлагаемые критерии эколого-экономической эффективности в жизненном цикле биоэнергии позволяют сделать выбор наилучшей из технологий на основе удельных затрат в жизненном цикле. На основании себестоимости биоэнергии и биоудобрений с учетом затрат в жизненном цикле, повидимому, наилучшей следует считать установку WELtek BioPower, Германия, и российскую установку производства ГНУ СКНИИЖ.
Установление цены за 1 т выбросов ПГ в CO2-экв. имеет важное практическое значение при организации торговли квотами на выбросы ПГ. Однако, как видно из табл. 2, данный критерий не соответствует наилучшей технологии с точки зрения экономической оценки затрат в жизненном цикле. Очевидно, это объясняется самой сущностью данного критерия, т.к. он отражает сторону выхода из жизненного цикла установок и не имеет экономической ценности при отсутствии торговли квотами. Для получения сопоставимых оценок при выборе НДТ из альтернативных вариантов в дальнейшем целесообразно рассмотреть потребление материальных ресурсов в жизненном цикле биогазовых установок.
Хотя оценка экономической обоснованности и является неотъемлемой частью определения НДТ, в процессе принятия решений должны быть сбалансированы и учтены экологические и экономические интересы.
В случае если технология является чрезмерно дорогой, чтобы считаться наилучшей, необходимо провести ее детальный анализ с применением эколого-экономических критериев. Для биогазовых установок в качестве такого критерия можно рекомендовать затраты в ЖЦ на единицу получения энергии. Бремя доказательств и аргументации, как показано в работе [5], должно ложиться на тех, кто возражает против предложенной НДТ.
Список литературы
1. Европейский опыт обращения с отходами производства и потребления/Под ред. Т.В. Боравской - М .: Изд-во ТПП РФ, 2011. - 212 с.
2. Rohn H., Liedtke C., Wiezen К. Measuring side effects of a closed carbon cycle – a case study of a biogas
plant in Germany // Energies - 2014, Vol. 7, No. 6, pp. 1-14. 3. Мариненко Е.Е. Основы получения и использования биотоплива для решения вопросов
энергосбережения и охраны окружающей среды в жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве: учебное пособие. – Волгоград: ВолгГАСА, 2003. – 100 с. 4. Фокина В.Д., Хитров А.Н. Переработка навоза в биогаз. Обзорная информация. – М.: Всесоюзный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по сельскому хозяйству, 1981. – 37 с. 5. Reference Document on Economics and Cross-Media Effects // Электронный ресурс:
http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/ippc_brefs/library
6. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control// Электронный ресурс: http://eur-
lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L 7. Наилучшие доступные технологии: опыт и перспективы / Е.Б. Королева, О.Н.Жигилей, А.М,
Кряжев, О.И. Сергиенко, Т.В. Сокорнова. – СПб: ООО «Ай-Пи», 2011. – 123 с. 8. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Электронный ресурс: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html
372
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
9. Баженов В.И. Показатель LCC – затраты жизненного цикла как базовый экономический анализ в альтернативу показателя приведенных затрат. – М.: ЗАО «Водоснабжение и водоотведение», 2011.
10. Биогазовые установки // Электронный ресурс http://www.alterenergy.info/equipment/biogas-plants 11. ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»// Электронный ресурс http://www.gazenergostroy.com/ 12. Установки Зорг Биогаз АГ// Электронный ресурс http://zorgbiogas.ru/ 13. Установки WELtek// Электронный ресурс http://www.weltec-biopower.ru/ 14. Установки ГНУ СКНИИЖ // Электронный ресурс http://www.freepatent.ru/ 15. Сергиенко О.И. Организация экологически более чистого производства. Учеб. пособие, 2012.- СПб:
Университет ИТМО, 43 с. 16. Утилизация навоза/помета на животноводческих фермах для обеспечения экологической
безопасности территории, наземных и подземных водных объектов в Ленинградской области / под ред. В.И. Могилевцева. - СПб., 2012. – 237 с. 17. ГОСТ Р 14.13 - 2007 «Оценка интегрального воздействия объектов хозяйственной деятельности на окружающую среду в процессе производственного экологического контроля», 2007 г. 18. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Электронный ресурс: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html 19. Зинченко А.В. Международная методика инвентаризации выбросов парниковых газов. – Справочно-
методическое пособие, СПб, НИИ «Атмосфера», 2003г. – 327 с.
References
1. Evropiskiy opyt obrashcheniya s otkhodami proizvodstva I potrebleniya/ Pod Redakciei Boravskoi T.V. – М.: ТPP RF, 2011. – 212 s.
2. Rohn H., Liedtke C., Wiezen К. Measuring side effects of a closed carbon cycle – a case study of a biogas plant in Germany // Energies - 2014, Vol. 7, No. 6, pp. 1-14.
3. Marinenko E.E. Osnovy poluchenija i ispol'zovanija biotopliva dlja reshenija voprosov jenergosberezhenija i ohrany okruzhajushhej sredy v zhilishhno-kommunal'nom i sel'skom hozjajstve: uchebnoe posobie/VolgGASA, Volgograd, 2003. – 100 s.
4. Vsesojuznaja akademija sel'skohozjajstvennyh nauk imeni V.I. Lenina. Vsesojuznyj nauchnoissledovatel'skij institut informacii i tehniko-jekonomicheskih issledovanij po sel'skomu hozjajstvu. Obzornaja informacija. V.D. Fokina, A.N. Hitrov. Pererabotka navoza v biogaz. – Moskva, 1981.
5. Reference Document on Economics and Cross-Media Effects // Jelektronnyj resurs: http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/ippc_brefs/library
6. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control// Jelektronnyj resurs: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L
7. Nailuchshie dostupnye tehnologii: opyt i perspektivy / E.B. Koroleva, O.N.Zhigilej, A.M, Krjazhev, O.I. Sergienko, T.V. Sokornova. – SPb: OOO «Aj-Pi», 2011. – 123 s.
8. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Jelektronnyj resurs: http://www.ippcrussia.org/content/id/ru/207.html
9. Bazhenov V.I. Pokazatel' LCC – zatraty zhiznennogo cikla kak bazovyj jekonomicheskij analiz v al'ternativu pokazatelja privedennyh zatrat. – M.: ZAO «Vodosnabzhenie i vodootvedenie», 2011.
10. Jekonomicheskie aspekty i voprosy vozdejstvija na razlichnye komponenty okruzhajushhej sredy», 2006 g. // Jelektronnyj resurs: http://www.14000.ru/brefs/BREF_ECME.pdf, http://www.twirpx.com/file/716910/
11. Biogazovye ustanovki // Jelektronnyj resurs http://www.alterenergy.info/equipment/biogas-plants
373
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
12. GK «Korporacija «GazJenergoStroj»// Jelektronnyj resurs http://www.gazenergostroy.com/
13. Ustanovki Zorg Biogaz AG// Jelektronnyj resurs http://zorgbiogas.ru/
14. Ustanovki WELtek// Jelektronnyj resurs http://www.weltec-biopower.ru/
15. Ustanovki GNU SKNIIZh // Jelektronnyj resurs http://www.freepatent.ru/
16. Sergienko O.I. Organizacija jekologicheski bolee chistogo proizvodstva. Ucheb. posobie, 2012.- SPb:
Universitet ITMO, 43 s.
17. Utilizacija navoza/pometa na zhivotnovodcheskih fermah dlja obespechenija jekologicheskoj bezopasnosti
territorii, nazemnyh i podzemnyh vodnyh ob#ektov v Leningradskoj oblasti / pod red. V.I. Mogilevceva. SPb., 2012. – 237 s. 18. GOST R 14.13 - 2007 «Ocenka integral'nogo vozdejstvija ob#ektov hozjajstvennoj dejatel'nosti na okruzhajushhuju sredu v processe proizvodstvennogo jekologicheskogo kontrolja», 2007 g.
19. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Jelektronnyj resurs: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html 20. Zinchenko A.V. Mezhdunarodnaja metodika inventarizacii vybrosov parnikovyh gazov. – Spravochno-
metodicheskoe posobie, SPb, NII «Atmosfera», 2003g. – 327 s.
374
№ 4, 2014
УДК 504.03
Выбор наилучших доступных технологий получения биоэнергии на основе эколого-экономических критериев
Канд. техн. наук, доц. Сергиенко О.И. oisergienko@yandex.ru Кащенко Ю.С., Елистратова А.П.
Университет ИТМО 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В настоящее время технологии переработки биологического сырья нашли широкое применение для решения проблемы экологически безопасной утилизации органических отходов, уменьшения загрязнения окружающей среды, а также получения альтернативной энергии. Одна из основных тенденций развития агропромышленных регионов заключается в поиске наилучших доступных технологий (НДТ) переработки органических отходов с использованием комплексных технологий утилизации биомассы за счет метанового сбраживания с получением биогаза. Критерии для выбора НДТ в той или иной отрасли определяются ее спецификой и масштабами экологического воздействия и на сегодняшний день не определены. В статье обсуждается применение эколого-экономических критериев в жизненном цикле биогазовой установки: стоимость жизненного цикла и углеродный след. Анализируется применимость данных критериев для идентификации и выбора наилучших доступных технологий переработки органических отходов с получением биогаза.
Ключевые слова: наилучшие доступные технологии, биогаз, органические отходы, эколого-
экономические критерии, углеродный след, жизненный цикл.
The choice of the best available techniques for the production of bioenergy on the basis of ecological and economic criteria
Ph.D. Sergienko O.I. oisergienko@yandex.ru Kashchenko Y.S., Elistratova A.P.
ITMO University 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
Today, technologies of the biological raw materials processing are widely used for the purpose of problem solving of the environmentally safe disposal of organic wastes, reducing environmental pollution as well as obtaining an alternative energy. One of the main trends in the development of agro-industrial regions is to search for the best available techniques (BAT) of organic waste processing using integrated technologies for the utilization of biomass due to methane fermentation to obtain biogas. Criteria for t he selection of BAT in a particular industry are determined by its specificity and scale of environmental impacts, and to date are undefined. The article is concentrated on the use of ecological and economic criteria in the life cycle of a biogas plant: life cycle costs and carbon footprint. The applicability of these criteria to identify and select the best available techniques for organic waste processing to produce biogas are analyzed in the article.
Keywords: best available techniques, biogas, organic wastes, ecological and economic criteria, carbon footprint, life cycle.
361
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Как известно, неконтролируемая эмиссия метана, накапливающегося в атмосфере Земли, приводит к выраженному парниковому эффекту и, как следствие, к постепенному изменению климата планеты, поскольку молекулы метана обладают в 21 раз более сильным поглощающим эффектом для инфракрасного излучения, чем молекулы углекислого газа. Значительными источниками выделения метана, наряду с разработкой каменного угля и жизнедеятельностью жвачных животных, являются также городские свалки и полигоны ТБО, а также отходы сельского хозяйства и пищевой отрасли.
В настоящее время наиболее эффективными способами использования эмиссии метана является получение энергии и биоудобрений. Российская законодательная база пока все еще ориентирована на общее, рамочное регулирование управления отходами. Некоторые понятия существуют только «на бумаге», внедрение наилучших доступных технологий в отношении обращения с биоотходами пока не реализуется на практике. Действующие санитарные правила затрагивают только правила обращения с биоотходами по организации места сбора и временного хранения до размещения на свалке, и на практике не побуждают собственника отходов проводить их переработку [1].
Направления использования биогаза различны - от непосредственного сжигания в тепловых установках различной производительности до совместной выработки тепловой и электрической энергии или подпитки биогазом сетей природного газа. При этом биогаз может быть получен, как из отходов агропромышленного комплекса и пищевой отрасли, так и на коммунальных очистных сооружениях или полигонах твердых бытовых отходов. За рубежом, особенно в Европейском Союзе, широко распространена практика получения биоэнергии из специально выращиваемого растительного сырья
[2]. В российских условиях проблема утилизации отходов животноводческих комплексов является
весьма актуальной, и ее решение путем полной переработки отходов основного производства в продукцию, имеющую самостоятельное значение и потенциальную нишу на рынке (биогаз и биоудобрения), позволит не только улучшить экологическую обстановку в районе размещения хозяйств, но и существенно повысить рентабельность производств.
Производство биогаза в промышленных условиях представляет собой процесс сбраживания биологических отходов и сбор биогаза для его дальнейшего использования в качестве топлива. Промышленная биогазовая станция представляет собой строительный объект, в котором доля оборудования составляет около 70-80% [3]. Это закрытые реакторы (ферментеры, дайджестеры, метантенки, биореакторы), выполненные из монолитного железобетона или стали с покрытием.
При нормальной работе метантенка получаемый биогаз содержит около 60–70 % метана, 30–40 % двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода, а также примеси водорода, аммиака и окислов азота и может быть использован для решения вопросов энергосбережения [4].
Критерии для выбора НДТ в той или иной отрасли определяются ее спецификой и масштабами экологического воздействия. На сегодняшний день критерии выбора комплексных технологий утилизации биомассы за счет метанового сбраживания с получением биогаза отсутствуют.
В связи с этим целью работы являлся выбор критериев экологической и экономической эффективности для сравнительной оценки биогазовых установок и выбора наилучших доступных технологий получения биоэнергии.
Задачи исследования заключались, во-первых, в определении критериев эколого-экономической эффективности для идентификации НДТ для получения биогаза, в частности экологических и экономических результатов в жизненном цикле продукции, в т.ч. на единицу экологического эффекта; и, во-вторых, в проведении сравнительной оценки биогазовых установок, утилизирующих различные субстраты и их смеси.
362
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Методология выбора НДТ с учетом экономических затрат, экологических результатов и экологических воздействий в жизненном цикле биогазовых
установок
В процессе принятия решений о внедрении новых технологий всегда должны быть сбалансированы и учтены экологические и экономические интересы. Как известно, концепция НДТ, в соответствии с принципом комплексного предупреждения и контроля загрязнения, учитывает возможные затраты и выгоды, получаемые в результате внедрения технологии, а также направлена на обеспечение комплексной защиты окружающей среды с тем, чтобы в ходе решения одной экологической проблемы не допустить создания более серьѐзной другой [5,6].
Для определения НДТ необходимо выбрать такую технологию или технические меры, или управленческие решения, которые являются наиболее действенными для достижения общего высокого уровня охраны окружающей среды. На практике могут возникнуть ситуации, в которых не ясно, какая именно технология будет обеспечивать самый высокий уровень охраны окружающей среды. Поэтому возникает необходимость проведения сравнительной оценки вариантов технологий для выбора наилучшей, наиболее эффективной.
В соответствии с рекомендациями [7,8] выбор НДТ осуществляется в несколько этапов. Вначале проводится сбор и обобщение имеющихся данных о потреблении ресурсов, выбросах, сбросах загрязняющих веществ и образовании отходов в результате применения рассматриваемых технологий. Затем определяются особенности альтернативных технологий и устанавливаются ключевые индикаторы для сравнения вариантов. Определяются затраты, которые должны учитываться при проведении оценки: капитальные затраты, операционные затраты, затраты на техобслуживание, годовой доход, предотвращѐнные издержки и другие, степень их детализации. Устанавливаются ограничения и условия, которые необходимо учитывать для обработки и представления информации об экономических затратах, такие как изменения биржевых курсов, инфляция, дисконтирование и пр. [9]. Приводится обоснование того, какие затраты можно относить к затратам, относящимся к охране окружающей среды, и определяются критерии эколого-экономической эффективности технологий [10].
При выборе НДТ в соответствии с рекомендациями [9] целесообразно учитывать затраты в жизненном цикле биогазовых установок, включая капитальные затраты, текущие (эксплуатационные) издержки и стоимость демонтажа и утилизации после окончания жизненного цикла (ЖЦ). С учетом различий в производительности установок, применяемых субстратов и сроков службы целесообразно в качестве основных индикаторов рассматривать затраты в жизненном цикле в удельном выражении, т.е. на единицу получаемой энергии или тонну перерабатываемых отходов.
В качестве дополнительного индикатора для проведения эколого-экономической оценки предлагается использовать сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) (углеродного следа) за счет сокращения потребления биоэнергии (тепловой и электрической) на собственные нужды и отпуска электрической энергии в локальную сеть. Экономия выбросов ПГ иллюстрируется моделью «inputoutput» (затраты - выпуск) (рис. 1).
363
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Рис.1. Модель «input – output» для определения индикаторов эколого-экономической эффективности биогазовых установок Для получения сопоставимых результатов целесообразно рассмотреть удельное сокращение выбросов ПГ на единицу затрат в жизненном цикле (ЖЦ) биогазовой установки в течение 10 лет эксплуатации (табл. 8) [11,12].
Сравнительный анализ биогазовых установок с учетом экономических затрат и экологических результатов в жизненном цикле
В табл. 1 приведены технические характеристики биогазовых установок для утилизации отходов пивоваренной отрасли (пивной дробины) и сельскохозяйственных отходов: птичьего помета, навоза крупного рогатого скота и свиней, а также смешанного субстрата – навоза и отходов зерновых.
Традиционные экономические показатели в тыс. руб. и экологические результаты и воздействия в физических единицах показаны в табл. 2.
364
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Сравнительная характеристика установок для утилизации отходов с полученим биогаза
Показатель
Производительность
по
переработке отходов, т/сутки
Субстрат
Потребляемая электроэнергия,
кВт/год
Потребляемая тепловая энергия,
кВт/год
Получение тепловой энергии,
тыс.кВт/год
Получение
электрической
энергии, тыс. кВт/год
Получение удобрений
в жидком виде, м3/год
в твердом виде, т/год
Получение биогаза, м3/сутки
«ZORGBiogasAG», Германия [13]
300 Пивная дробина
77015
49640
34 675
33 288
64 240 28 470 38 000
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия [12] 476
Навоз
73000
36500
25920
21637,2
«ЗОРГ», Украина [13]
784,7
Помет
WELtek BioPower, Германия [14]
70
Зерноотходы
80300
32641
43800
566175
168192
1599405
57732,125
1599405
262800 -
24687
276816 -
46185,7
5570,2 2484
Таблица 1.
ГНУ СКНИИЖ, Россия [15]
56 Навоз и зерноотходы 13464
375649
1637039
673216,7
5570,2 1676
365
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Таблица 2. Показатели эколого-экономической эффективности установок для утилизации отходов с получением биогаза
Наименование показателя
Чистая годовая экономия, тыс.руб. Период окупаемости, лет Чистый дисконтированный доход, тыс. руб. Снижение воздействия на почву, т/сут Сокращение потребления природного газа, тыс. м3 Сокращение потребления электроэнергии, тыс.кВт-ч/год Сокращение выбросов СО2, млн т/год
«ZORGBiogasAG», Германия
192 514,40 1,30
321 691,9
300
8 322
33 210
4 907
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия 92 290,00 3,30 149 010,0
476
5 406,45
21 564,3
3 188
«ЗОРГ», Украина
WELtek BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ, Россия
290 473,50 0,44 -
11 697,42 4,20 -
11 428,68 0,98 -
784,7
70
56
10 114,67
543,99
367,04
57 688
1 599 405
673 203,2
5 964
321
216
366
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Рассмотрим более подробно определение эколого-экономических индикаторов на примере установки «ZORGBiogasAG» для утилизации пивной дробины (табл. 3).
Таблица 3 Техническая характеристика биогазовой установки для утилизации пивной
дробины
Производитель поставщик
Состав оборудования
Техническая характеристика
Разработчик - ZORGBiogasAG ,Швеция, г. Цюрих. Страна-производитель – Германия 1. Биогазовый стальной реактор с высококачественным покрытием по технологии высокотемпературного спекания "elamel" (долговечное, стойкое к химическим воздействиям, коррозии и ударо-прочное) – 11 шт.; 2. Загрузчик сырья – 1шт.; 3. Мешалки (наклонные, погружные) – 11 шт.; 4. Теплопункт (для поддержания фиксированной t°С для микроорганизмов) – 1 шт.; 5. Газгольдер (хранилище биогаза) – 11 шт.; 6. Сепаратор (для разделения переброженной массы на твердую и жидкую фракцию) – 1 шт.; 7. Промышленный контроллер фирмы Siemens CPU315-DP2 с системой распределенной периферии Simatic ET200S – 1 шт.; 8. Панели оператора OP277 Touch – 1 шт. 9. Когенерационная электростанция для выработки электроэнергии и тепла из биогаза –1шт. Производительность по переработке сырья – 300 т/сут Выход биогаза – 38 000 м3/сут Потребляемая электроэнергия – 211 кВт Потребляемая тепловая энергия (при - 30°С) – 136 кВт Обслуживающий персонал – 2 чел. Занимаемая площадь – 3,2 га
При строительстве биогазовой установки достигаются такие экологические результаты, как сокращение потребления природного газа и связанное с ним сокращение выбросов СО, СО2, NO, NO2, а также сокращение потребления электроэнергии. Экономическая оценка экологических результатов при внедрении биогазовой установки приводится в соответствии с рекомендациями [16] по методике для выполнения технико-экономического обоснования проектов чистого производства (табл. 4).
Экономическая оценка включает расчеты, связанные с определением доходности строительства биогазовой установки. Сумма чистой годовой экономии рассчитывается как разность между суммой доходов, полученных в результате реализации проекта и эксплуатационными затратами (табл.5). Учитывается потерянная прибыль от реализации пивной дробины в текущей ситуации до внедрения биогазовой установки.
367
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
В таблице 6 приводятся экономические результаты внедрения биогазовой установки компании «ZORGBiogasAG» на отработанной пивной дробине.
Экологические результаты
Форма экологического эффекта
Сокращение потребления природного газа, тыс. м3/год
Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, т/год: - СО - NO - NO2
Сокращение потребления электрической энергии, тыс. кВт-ч/год Итого:
Экологические сбережения
Количество
%
6657,6
16 %
59,2 1,23 7,57
3030,96
100 % 100 % 100%
5%
Таблица 4
Экономия, тыс. руб.
25 299
0,110 0,132 1,21 7 577,4 32 877,8
368
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
Вид экологического и экономического результатов
Сокращение потребления природного газа, тыс. м3/год
Сокращение выбросов СО, т/год Сокращение выбросов NO, т/год Сокращение выбросов NO2, т/год Сокращение потребления эл. энергии, тыс.кВт/год Выработка электроэнергии, тыс.кВт/год Выработка тепловой энергии, тыс.кВт/год
Получение твердых биоудобрений, т/год Получение жидких биоудобрений, м3/год Продажа высушенной дробины, т/год ИТОГО (годовая экономия): Эксплуатационные затраты: - электроэнергия - тепловая энергия - ФОТ - страховые взносы
- затраты на текущий ремонт и обслуживание ИТОГО: (эксплуатационные затраты): ИТОГО: чистая годовая экономия
Чистая годовая экономия
Текущая ситуация
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
После мероприятия
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
41 697,6
158 451
35 040 133 152
59,2 0,110
-
-
1,23 0,132
-
-
7,57 1,21
-
-
3 030,96 7 577,4
-
-
- ---
- --- --- ---
4 620,9 28,56 720 1440 216 432
3 341, 52
№ 4, 2014 Таблица 5
Экономия
Сумма Кол-во тыс.руб./
год
6 657,6
25 299
59,2 0,110 1,23 0,132 7,57 1,21
3 030,96
7 577,4
33 288
83 220
34 675 28 470 64 240 - 20 800
17 337,5 85 410 9 636 - 27 040 201 441,4
- 4 620,9 - 28,56 - 720 - 216 - 3 341, 52
- 8927,0
192 514,4
369
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Экономические результаты при внедрении биогазовой установки
Таблица 6
Показатель
Капитальные затраты (Io), тыс. руб.
Простой период окупаемости (Ток), год Чистый дисконтированный доход (NPV), тыс. руб. Динамический период окупаемости (Тдинок), год Индекс доходности проекта (PI)
Точка безубыточности производства биогаза: - объем производства биогаза, м3/сут; - количество пивной дробины, т/сут; - коэффициент запаса, %
Значение 259 552,8
1,3 321 691,9
3,62 1,24
24 977 197 34
Как видно проект является рентабельным, предприятие достаточно быстро покрывает свои издержки и начинает получать прибыль при текущем объеме производства. Аналогично были определены показатели для всех вариантов оборудования (табл.7).
Таблица 7
Индикаторы эколого-экономической эффективности вариантов оборудования для получения биогаза
Наименование показателя
Чистая годовая 1 экономия, тыс.руб.
Период 2 окупаемости, лет
Чистый дисконтированный 3 доход (NPV), тыс. руб. Индекс доходности 4 проекта (PI)
Снижение 5 воздействия на
почву т/сут Сокращение потребления 6 природного газа, тыс. м3 7 Сокращение
«ZORGBiogasA G», Германия
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия
Экономические показатели
192 514,40
92290,00
«ЗОРГ», Украина
290 473, 50
1,3 3,3 0,44
321 691,9
149 010
-
1,24 13,1 Экологическая оценка
300 476
784,7
8322 33210
5406,453 21564,3
10114,67 57688
WELtek BioPower, Германия 11697,42
4,20
-
-
70
543,996 1599405
ГНУ СКНИИЖ,
Россия 11428,68
0,98
-
-
56
367,044 673203,24
370
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Наименование показателя
потребления электроэнергии, тыс.кВт-ч/год Сокращение 8 выбросов СО2, млн т/год
«ZORGBiogasA G», Германия
4907
ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»,
Россия
«ЗОРГ», Украина
WELtek
BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ,
Россия
3188
5964
321
216
С учетом затрат в жизненном цикле (ЖЦ) установок, включая затраты на оборудование, монтаж и пуско-наладку, транспортировку, электроэнергию и тепловую энергию на собственные нужды, на оплату труда, техническое обслуживание и утилизацию, включая демонтаж и вывоз оборудования, на основе предложенных критериев можно сделать выбор в пользу установок WELtek BioPower и ГНУ СКНИИЖ. (табл.8).
Таблица 8 Сравнительный анализ установок для получения биогаза на основе оценки затрат
в жизненном цикле
Наименование показателя
Затраты ЖЦ, тыс. руб.
«ZORGBiogasA G»,
Германия
ГК «Корпорация «ГазЭнерго
Строй» Россия
580 537
362 037
«ЗОРГ», Украина
203 716
WELtek
BioPower, Германия
ГНУ СКНИИЖ,
Россия
86 860
80 411
Затраты ЖЦ на единицу получения энергии руб./кВт Затраты ЖЦ на 1 т отходов, руб./т Затраты ЖЦ на 1 т CO2 экв., руб./т
0,854 530,2 0,118
7,613 208,4 1,136
0,902 71,1 0,342
0,027 340,0 2,706
0,035 314,7 3,723
Выводы и заключение
Проблема утилизации отходов животноводческих и птицеводческих комплексов и пищевой отрасли является весьма актуальной и ее решение путем переработки отходов основного производства в продукцию, имеющую самостоятельное значение и потенциальную нишу на рынке (биоэнергия и биоудобрения), позволит не только улучшить экологическую обстановку в районе размещения хозяйств, но также и получить существенную экономию.
371
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
Предлагаемые критерии эколого-экономической эффективности в жизненном цикле биоэнергии позволяют сделать выбор наилучшей из технологий на основе удельных затрат в жизненном цикле. На основании себестоимости биоэнергии и биоудобрений с учетом затрат в жизненном цикле, повидимому, наилучшей следует считать установку WELtek BioPower, Германия, и российскую установку производства ГНУ СКНИИЖ.
Установление цены за 1 т выбросов ПГ в CO2-экв. имеет важное практическое значение при организации торговли квотами на выбросы ПГ. Однако, как видно из табл. 2, данный критерий не соответствует наилучшей технологии с точки зрения экономической оценки затрат в жизненном цикле. Очевидно, это объясняется самой сущностью данного критерия, т.к. он отражает сторону выхода из жизненного цикла установок и не имеет экономической ценности при отсутствии торговли квотами. Для получения сопоставимых оценок при выборе НДТ из альтернативных вариантов в дальнейшем целесообразно рассмотреть потребление материальных ресурсов в жизненном цикле биогазовых установок.
Хотя оценка экономической обоснованности и является неотъемлемой частью определения НДТ, в процессе принятия решений должны быть сбалансированы и учтены экологические и экономические интересы.
В случае если технология является чрезмерно дорогой, чтобы считаться наилучшей, необходимо провести ее детальный анализ с применением эколого-экономических критериев. Для биогазовых установок в качестве такого критерия можно рекомендовать затраты в ЖЦ на единицу получения энергии. Бремя доказательств и аргументации, как показано в работе [5], должно ложиться на тех, кто возражает против предложенной НДТ.
Список литературы
1. Европейский опыт обращения с отходами производства и потребления/Под ред. Т.В. Боравской - М .: Изд-во ТПП РФ, 2011. - 212 с.
2. Rohn H., Liedtke C., Wiezen К. Measuring side effects of a closed carbon cycle – a case study of a biogas
plant in Germany // Energies - 2014, Vol. 7, No. 6, pp. 1-14. 3. Мариненко Е.Е. Основы получения и использования биотоплива для решения вопросов
энергосбережения и охраны окружающей среды в жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве: учебное пособие. – Волгоград: ВолгГАСА, 2003. – 100 с. 4. Фокина В.Д., Хитров А.Н. Переработка навоза в биогаз. Обзорная информация. – М.: Всесоюзный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по сельскому хозяйству, 1981. – 37 с. 5. Reference Document on Economics and Cross-Media Effects // Электронный ресурс:
http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/ippc_brefs/library
6. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control// Электронный ресурс: http://eur-
lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L 7. Наилучшие доступные технологии: опыт и перспективы / Е.Б. Королева, О.Н.Жигилей, А.М,
Кряжев, О.И. Сергиенко, Т.В. Сокорнова. – СПб: ООО «Ай-Пи», 2011. – 123 с. 8. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Электронный ресурс: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html
372
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
9. Баженов В.И. Показатель LCC – затраты жизненного цикла как базовый экономический анализ в альтернативу показателя приведенных затрат. – М.: ЗАО «Водоснабжение и водоотведение», 2011.
10. Биогазовые установки // Электронный ресурс http://www.alterenergy.info/equipment/biogas-plants 11. ГК «Корпорация «ГазЭнергоСтрой»// Электронный ресурс http://www.gazenergostroy.com/ 12. Установки Зорг Биогаз АГ// Электронный ресурс http://zorgbiogas.ru/ 13. Установки WELtek// Электронный ресурс http://www.weltec-biopower.ru/ 14. Установки ГНУ СКНИИЖ // Электронный ресурс http://www.freepatent.ru/ 15. Сергиенко О.И. Организация экологически более чистого производства. Учеб. пособие, 2012.- СПб:
Университет ИТМО, 43 с. 16. Утилизация навоза/помета на животноводческих фермах для обеспечения экологической
безопасности территории, наземных и подземных водных объектов в Ленинградской области / под ред. В.И. Могилевцева. - СПб., 2012. – 237 с. 17. ГОСТ Р 14.13 - 2007 «Оценка интегрального воздействия объектов хозяйственной деятельности на окружающую среду в процессе производственного экологического контроля», 2007 г. 18. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Электронный ресурс: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html 19. Зинченко А.В. Международная методика инвентаризации выбросов парниковых газов. – Справочно-
методическое пособие, СПб, НИИ «Атмосфера», 2003г. – 327 с.
References
1. Evropiskiy opyt obrashcheniya s otkhodami proizvodstva I potrebleniya/ Pod Redakciei Boravskoi T.V. – М.: ТPP RF, 2011. – 212 s.
2. Rohn H., Liedtke C., Wiezen К. Measuring side effects of a closed carbon cycle – a case study of a biogas plant in Germany // Energies - 2014, Vol. 7, No. 6, pp. 1-14.
3. Marinenko E.E. Osnovy poluchenija i ispol'zovanija biotopliva dlja reshenija voprosov jenergosberezhenija i ohrany okruzhajushhej sredy v zhilishhno-kommunal'nom i sel'skom hozjajstve: uchebnoe posobie/VolgGASA, Volgograd, 2003. – 100 s.
4. Vsesojuznaja akademija sel'skohozjajstvennyh nauk imeni V.I. Lenina. Vsesojuznyj nauchnoissledovatel'skij institut informacii i tehniko-jekonomicheskih issledovanij po sel'skomu hozjajstvu. Obzornaja informacija. V.D. Fokina, A.N. Hitrov. Pererabotka navoza v biogaz. – Moskva, 1981.
5. Reference Document on Economics and Cross-Media Effects // Jelektronnyj resurs: http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/ippc_brefs/library
6. Directive 2008/1/EC of the European Parliament and of the Council of 15 January 2008 concerning integrated pollution prevention and control// Jelektronnyj resurs: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L
7. Nailuchshie dostupnye tehnologii: opyt i perspektivy / E.B. Koroleva, O.N.Zhigilej, A.M, Krjazhev, O.I. Sergienko, T.V. Sokornova. – SPb: OOO «Aj-Pi», 2011. – 123 s.
8. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Jelektronnyj resurs: http://www.ippcrussia.org/content/id/ru/207.html
9. Bazhenov V.I. Pokazatel' LCC – zatraty zhiznennogo cikla kak bazovyj jekonomicheskij analiz v al'ternativu pokazatelja privedennyh zatrat. – M.: ZAO «Vodosnabzhenie i vodootvedenie», 2011.
10. Jekonomicheskie aspekty i voprosy vozdejstvija na razlichnye komponenty okruzhajushhej sredy», 2006 g. // Jelektronnyj resurs: http://www.14000.ru/brefs/BREF_ECME.pdf, http://www.twirpx.com/file/716910/
11. Biogazovye ustanovki // Jelektronnyj resurs http://www.alterenergy.info/equipment/biogas-plants
373
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Экономика и экологический менеджмент»
№ 4, 2014
12. GK «Korporacija «GazJenergoStroj»// Jelektronnyj resurs http://www.gazenergostroy.com/
13. Ustanovki Zorg Biogaz AG// Jelektronnyj resurs http://zorgbiogas.ru/
14. Ustanovki WELtek// Jelektronnyj resurs http://www.weltec-biopower.ru/
15. Ustanovki GNU SKNIIZh // Jelektronnyj resurs http://www.freepatent.ru/
16. Sergienko O.I. Organizacija jekologicheski bolee chistogo proizvodstva. Ucheb. posobie, 2012.- SPb:
Universitet ITMO, 43 s.
17. Utilizacija navoza/pometa na zhivotnovodcheskih fermah dlja obespechenija jekologicheskoj bezopasnosti
territorii, nazemnyh i podzemnyh vodnyh ob#ektov v Leningradskoj oblasti / pod red. V.I. Mogilevceva. SPb., 2012. – 237 s. 18. GOST R 14.13 - 2007 «Ocenka integral'nogo vozdejstvija ob#ektov hozjajstvennoj dejatel'nosti na okruzhajushhuju sredu v processe proizvodstvennogo jekologicheskogo kontrolja», 2007 g.
19. BREF 08.2006 FDM. Food, Drink and Milk Industries, 2006 // Jelektronnyj resurs: http://www.ippc-
russia.org/content/id/ru/207.html 20. Zinchenko A.V. Mezhdunarodnaja metodika inventarizacii vybrosov parnikovyh gazov. – Spravochno-
metodicheskoe posobie, SPb, NII «Atmosfera», 2003g. – 327 s.
374