Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/2463| Назва: | Еколого-економічний аналіз перспектив використання біопалива |
| Автори: | Лобода, Олександр Андрійович Панасенко, Альона Ігорівна |
| Ключові слова: | БІОЕНЕРГЕТИКА;БІОПАЛИВО;БІОЕТАНОЛ;ЕФЕКТИВНІСТЬ |
| Дата публікації: | чер-2021 |
| Короткий огляд (реферат): | Випускна кваліфікаційна робота: 79 с.; 9 таблиць; 25 рисунка; 56 джерела; 1 мультимедійна презентація. Метою роботи є дослідження перспективних ресурсних можливостей виробництва біопалива на підприємствах України. Завдання дослідження – оцінити за економічним та енергетичним критерієм ефективність енергетичних сільськогосподарських культур вирощених за сучасними інтенсивними технологіями в України, а також отриманих із них біопалив та визначити найбільш економічно та енергетично перспективні. Об’єктом дослідження є процес забезпечення економічного розвитку підприємств з виробництва біопалива та їх структурної перебудови. Предметом дослідження є сукупність теоретичних, методичних і практичних аспектів формування організаційно-економічних засад підвищення енергоефективності виробництва біопалив підприємствами. Робота присвячена дослідженню соціально-економічної необхідності та значення виробництва і споживання біопалива в Україні. Розглянуто основні аспекти розвитку, світовий досвід та стан виробництва біологічних видів палива в світі. Досліджено можливості сировинної бази України та світу для виробництва біопалива та виділені основні чинники, які впливають на розвиток біоенергетики в нашій країні. Визначено доцільність та необхідність розвитку ринку біопалива в Україні. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/2463 |
| Розташовується у зібраннях: | 101 Екологія (Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природо-користування) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Панасенко.pdf Restricted Access | 2.66 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Будівельний факультет Кафедра екології Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи бакалавра на тему ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВ ВИКОРИСТАННЯ БІОПАЛИВА Виконала: студентка 4 курсу, групи ЕК-73 спеціальності 101 «Екологія» Панасенко А.І.______________________ Керівник: професор Лобода О.А. _______________ Рецензент: Бондаренко Ю.Г.___________ Черкаси – 2021 рік 2 ЗМІСТ Вступ…………………………………………………………………..…….…… 3 1 Аналітичний огляд літератури……………………………………………...… 5 1.1 Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії…………………………………………………………….……. 5 1.2 Загальна характеристика, сучасний стан та відомості про нафтовий ринок в Україні та світі……………………………………………….. 9 Загальна характеристика викидів забруднюючих речовин залежно 1.3 від типу палива та їх вплив на навколишнє середовище………….… 20 1.4 Стандарт екологічної безпеки, що регламентує кількість шкідливих речовин у викидах автомобілів………………………….. 25 2 Еколого-економічний аналіз перспектив використання біопалива……….... 29 2.1 Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики…... 29 2.2 Основні концепції біоенергетики в Україні…………………………. 34 Особливості формування і використання біоенергетичного 2.3 потенціалу сільськогосподарських підприємств …………………... 41 2.4 Ефективність виробництва сільськогосподарської продукції як сировини для переробки на біопаливо………………………………. 48 2.5 Економічна та енергетична ефективність виробництва біопалива... 61 Висновки………………………………………………………………………..... 69 Перелік посилань………………………………………………………………... 71 Додатки…………………………………………………………………………... 76 Додаток А. Апробація роботи…………………………………………………... 77 3 ВСТУП У зв’язку з енергетичними проблемами в світі, зростанням світових цін на енергоносії, залежності більшості країн від їх імпорту все більшого значення набуває використання біологічних видів палива. Україна належить до країн, які мають дефіцит власних енергоносіїв і може забезпечити свої потреби за рахунок власних енергоносіїв лише на 50 %, а в нафті – на 10-12 %, в природному газі – до 30 %, що створює загрозу енергетичній безпеці країни. Уведення в енергетичний баланс України біологічних видів палива, які за своєю природою є відновлюваними ресурсами акумульованої сонячної енергії – одне з актуальних завдань сьогодення. Це дасть змогу зменшити використання викопних непоновлюваних джерел енергії, забруднення природного середовища токсичними речовинами та парниковими газами. Щорічний дефіцит палива для виконання основних польових робіт, який зумовлений більшими темпами росту цін на викопні види палива порівняно з ростом цін на сільськогосподарську продукцію, потребує зосередження зусиль на розробці методів та технічних засобів для забезпечення енергоавтономності сільськогосподарського виробництва. Одним з основних напрямків вирішення енергетичної проблеми є перехід на використання палива з власних поновлювальних ресурсів для транспортних засобів із дизельними та карбюраторними двигунами внутрішнього згоряння, що безпосередньо пов’язані з вирощуванням олійних культур і рослин з великим вмістом крохмалю та цукру. Метою роботи є дослідження перспективних ресурсних можливостей виробництва біопалива на підприємствах України. Завдання дослідження – оцінити за економічним та енергетичним критерієм ефективність енергетичних сільськогосподарських культур вирощених за 4 сучасними інтенсивними технологіями в України, а також отриманих із них біопалив та визначити найбільш економічно та енергетично перспективні. Об’єктом дослідження є процес забезпечення економічного розвитку підприємств з виробництва біопалива та їх структурної перебудови. Предметом дослідження є сукупність теоретичних, методичних і практичних аспектів формування організаційно-економічних засад підвищення енергоефективності виробництва біопалив підприємствами. Методи дослідження. Методичною основою роботи є сукупність загальнонаукових та специфічних методів дослідження, фундаментальні положення сучасної економічної науки, розробки вітчизняних і зарубіжних науковців з проблеми ефективності функціонування біоенергетичного комплексу, виробництва та споживання біопалива. 5 1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 1.1 Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії В основі розвитку суспільства найважливішою рушійною силою в усі часи була енергія. Вперше термін «енергія» у сучасному фізичному розумінні застосував у 1808 р. Томас Юнг (Thomas Young) у своїй праці «Лекції з натуральної філософії» [1]. Енергія, перетворена в тепло, а пізніше в електрику, дала змогу нашій цивілізації досягти нинішнього рівня розвитку. На зорі розвитку цивілізації першоджерелами енергії були дві природні базові складові: легковидобувні викопні мінерали (такі як торф) та біомаса, які рівною мірою були задіяні в процесі отримання енергії. Антропогенний вплив людини на екосистему мав локальний характер і обмежувався впливом у межах ареалів розселення людства. Дещо пізніше, з розвитком науково-технічного прогресу та промисловою революцією (кінець XVIII ст.), людство почало використовувати енергію з джерел переважно мінерального походження – нафту, вугілля, газ. Матеріальні об’єкти, в яких зосереджена енергія та є придатними для практичного використання називаються джерелами енергіями. Енергетичні ресурси можна розподілити на декілька типів, коротка класифікація представлена на рисунку 1.1. Рисунок 1.1 – Природні та хімічні джерела енергії 6 Це дало значний поштовх розвитку промисловості, сільського господарства, будівництва та логістики. Як результат, збільшилося масове виробництво і споживання у глобальному масштабі, людство впритул наблизилось до можливості подолати бідність. Але, незважаючи на позитивний ефект від зростання світової економіки, спостерігався побічний наслідок – безконтрольний викид парникових газів у атмосферу та екологічне навантаження на екосистему. Згідно з поглядами В. І. Вернадського, антропогенна діяльність людства стала новою геологічною силою, яка отримала здатність регулятора всіх глобальних процесів – від екологічних до соціальних, визначаючи при цьому подальшу долю біосфери [2]. Історичний аналіз екологічного стану планети свідчить, що антропогенний вплив виявився настільки значним, що на планеті майже не залишилось територій, на стані яких не позначилися б наслідки від людської діяльності. Економічна сутність антропогенної діяльності базується на агресивно-експансивному використанні природних ресурсів, без огляду на те, що економічне зростання обмежено можливостями екосистеми витримувати спричинені навантаження та поновлювати завдані втрати. «Збитки природного капіталу збільшуються прямо пропорційно зростаючому багатству» [3]. Інтенсифікація та індустріалізація суспільства веде до збільшення споживання енергії у сотні разів. Так, лише 10-15 років тому використання викопного палива складало 2,5-3 мільярдів тонн вугілля та 1,5 мільярда тонн нафти, наразі ці показники зросли удвічі і складають близько 5,4 мільярдів тонн вугілля, разом з тим одночасно виділяється в атмосферу 2010 Дж тепла, внаслідок чого підвищується температура всієї планети, що також призводить до швидкого виснаження багатьох сировинних ресурсів. Запаси викопного палива на землі розподілені нерівномірно, і сучасним темпом життя їх вистачить на найближчі 300- 500 років, нафти – 40-50 років, а природного газу – близько 60 років. Тому майбутнє належатиме від екологічно чистої енергії, заснованої на новітніх технологіях (рисунок 1.2). 7 Рисунок 1.2 ‒ Сучасний стан та перспективи розвитку глобального споживання енергії (за джерелами та роками, Ej/a) У науковій літературі індикаторами сталого розвитку прийнято вважати критерії, за допомогою яких можна оцінити рівень розвитку певного регіону та спрогнозувати його соціально-економічний, екологічний та демографічний стан, а також зробити висновки щодо сталості відповідного стану [5]. Такі індикатори надають інструментарій та слугують основою для планування діяльності й розроблення політики сталого розвитку регіону. Але для оцінювання ступеня сталості розвитку певного регіону використання якісних показників приросту недостатньо. Так, показник збільшення обсягу виробництва та споживання продукції сільського господарства в певній адміністративній одиниці країни (регіоні) не свідчитиме про сталість розвитку, а лише про ширше залучення природних ресурсів та інтенсивне їх використання. Відповідно, для оцінки ступеня сталості розвитку як певної адміністративної одиниці, так і країни в цілому, необхідно співвіднести економічні індикатори з показниками витрат на екологічні потреби, ефективності використання ресурсів, часткою працюючого населення, ресурсозбереження та енергоефективності. Таким чином, показник 8 сталості розвиток регіону (адміністративної одиниці) визначається як залежність підсумовуючого показника від соціальних, економічних та екологічних факторів, які вказують міру сталості розвитку регіону. Для їх визначення використовують відповідно кількісні показники по трьох групах факторів [6]: екологічна сталість (відношення річного екологічного збитку до накопиченого екологічного боргу); соціальна сталість (параметри сталості рівня життя населення, на ринку праці, в демографічній сфері, забезпеченості базових потреб тощо); економічна сталість (параметри використання виробничих потужностей регіону, його трудових ресурсів, динаміка капітальних вкладень, конкурентоспроможність виробництва та ін.). Сталий розвиток територій залежить від багатьох факторів, а саме: рівня розвитку інженерної та транспортної інфраструктури, зайнятості населення та наявності робочих місць, позитивної екологічної ситуації та збалансованого розвитку соціальної сфери. Комплексно ці фактори становлять основу стабільного відтворення соціально-економічного укладу і розвитку суспільства. Варто наголосити на важливості балансу у співвідношенні ефекту вищезгаданих факторів. Так, при домінуванні одного або кількох факторів кінцевий результат, який би вказував на покращення якості життя населення, досягається не повною мірою. Такий асиметричний розвиток призводить до негативних наслідків як у цілому на територіях, так і в секторах економіки, які при цьому демонструють зростання. Варто зазначити, що поряд з можливостями, які надає біоенергетика виробникові сільськогосподарської продукції, створюється основа для сталого розвитку економіки регіону та країни в цілому. Використання біоенергетичних ресурсів сільськогосподарськими підприємствами цілком відповідає критеріям сталого розвитку в широкому розумінні, а саме збалансованості економічної, екологічної та соціальної підсистем. Ці критерії вперше було згадано в підсумковій 9 декларації конференції ООН з навколишнього середовища та розвитку в Ріо-де- Жанейро у 1992 р. в межах прийняття «Порядку денного на XXI століття» [4]. 1.2 Загальна характеристика, сучасний стан та відомості про нафтовий ринок в Україні та світі Стан світової економіки багато в чому залежить від джерел енергії, їх обсягів, доступності і можливостями застосування. Важливе значення має структура енергетичних ресурсів, величина їх запасів, якість, здатність до відновлення, ступінь вивченості, розвиненості технологій, що забезпечує можливість освоєння і використання. Ці фактори поряд з розвитком енергоспоживаючих галузей обумовлюють трансформаційні процеси на ринках вуглеводнів. В останні роки факторами, що характеризують загальний стан світової економіки, є: розвиток процесів глобалізації, посилення конкуренції на світовому енергетичному ринку, стагнація попиту на окремі види енергоресурсів і його зміщення в нові регіони, перерозподіл структури споживання вуглеводневої сировини, зміна пріоритетів в політиці країн експортерів сирої нафти (зокрема, розвиток нафтопереробного виробництва в країнах ОПЕК), зростання витрат на виробництво кінцевих енергоресурсів, орієнтація держав на самозабезпечення енергоресурсами, формування і реалізація ними політики енергозбереження та енергоефективності, і, як наслідок, розвиток альтернативних видів енергетичних ресурсів і відновлюваних видів енергії та ін. У той же час, прогнози розвитку світової економіки в цілому і ринку енергоносіїв зокрема, виконані різними організаціями (МЕА, ОПЕК, СЕRА, ІНЕД РАН та ін.) припускають в довгостроковій перспективі стабільне зростання попиту на енергоресурси, незважаючи на досить низькі темпи зростання світового ВВП в короткостроковому періоді. Так, на думку експертів Світового енергетичного агентства (МЕА), енергетичний попит буде рости щорічно на 1,6 % і до 2030 року на 60% перевищить 10 аналогічний показники 2000 року. Найбільш високі темпи зростання попиту на енергоносії (до 80% світового зростання) будуть відзначатися в країнах, що не входять в Організацію економічного співробітництва та розвитку (ОЕСР) [7]. Очікуване зростання попиту обумовлюється прогнозованим збільшенням населення (за прогнозом ООН населення планети до 2040 року виросте майже на 2 млрд.), розвитком транспортного сектора і нових енергоємних технологій, а також звітними даними енергоємності. Аналітичні дані показують зростання споживання для всіх видів палива (рисунок 1.3): відновлюваних джерел (6,4% в рік), які до 2035 р забезпечать до 7% глобального споживання первинних енергоресурсів; гідроенергії і атомної енергії (щорічний приріст 1,8% і 1,9% відповідно), темпи споживання яких будуть випереджати темпи зростання сукупного попиту на енергоносії; газу (1,9% в рік), споживання якого буде зростати самими високими темпами серед викопних видів палива; вугілля на 1,1% в рік; нафти на 0,8%. Рисунок 1.3 – Динаміка споживання нафти в Україні в 2013-2019 рр. в натуральному виражені, барелів на добу 11 Світовий попит на нафту зростає вже півтора століття. Світ живе за формулою, в якій рівень розвитку країни безпосередньо пов'язаний з об'ємом споживання енергії, а нафта як і раніше найбільш ефективний і універсальний її носій. Відчуття стрімкості змін на енергетичному ринку значно випереджає реальний хід подій. Проте нафтові компанії до глобальних змін готуються вже зараз. У стратегії розвитку «Газпром нафти» до 2030 року враховані три можливих шляхи розвитку енергетичної галузі – від стійкого економічного зростання, високих цін і попиту на нафту до сценарію з низьким рівнем нафтових котирувань. У найсприятливішому для нафтогазової галузі варіанті, що має на увазі зростаючий попит на нафту, найкраща модель поведінки – швидкий розвиток традиційного бізнесу. У самому негативному – оптимізація портфеля проектів в умовах низьких цін і стагнуючого попиту. Однак базовим для стратегії обраний проміжний сценарій, який передбачає, що ситуація в світовій економіці буде залишатися вкрай нестабільною, але не революційною. В економіці еластичністю називають реакцію попиту або пропозиції на зміну цін. Якщо зменшення ціни на 1% призводить до підвищення продажів менш ніж на 1%, попит нееластичний. У нафти коефіцієнт еластичності набагато нижче одиниці. Це пояснюється тим, що використання нафти в короткостроковій перспективі визначається факторами, мінливими дуже повільно. Транспорт не може моментально переключитися з одного виду палива на інший. Розробка і реалізація енергозберігаючих програм, а тим більше розвиток альтернативної енергетики, теж справа нешвидка. Як все це працює, ми бачили зовсім недавно. Додаткові обсяги нафти, що прийшли на ринок в результаті сланцевої революції в 2014 році, обрушили ціни, але це не призвело до порівнянної зростання споживання, яке визначалося рівнем розвитку світової економіки. Зупинити зниження цін можна було висновком з ринку зайвого об'єму сировини, і зробити це могла тільки ОПЕК. Один з основних факторів еластичності попиту за ціною – наявність товарів- замінників. Поки рівноцінних замінників нафти немає, баланс ринку буде 12 підтримуватися тільки всередині системи «попит-пропозиція». І навіть не дивлячись на поступове зниження частки нафти в структурі світового енергоспоживання, видобуток і споживання рідких вуглеводнів повільно, але вірно ростуть разом зі світовою економікою. За даними BP Statistical Review of World Energy, в 2018 році споживання нафти в світі досягло 99,8 млн барелів на добу – це історичний максимум. При цьому 2018 рік став дев’ятим роком зростання попиту на нафту поспіль, а темпи його склали 1,5% при середньорічних 1,2% за десятиліття. Попит на нафту визначається як потребами нафтопереробної промисловості, так і тим, наскільки заповнені нафтосховища. Наприклад, стратегічні нафтові резерви імпортозалежної Японії забезпечують нафтопереробну промисловість країни на 84 дня роботи. Крім того, приватні нафтопереробні компанії зобов'язані мати запас, достатній для забезпечення нафтою і нафтопродуктами протягом 70 днів. У Південній Кореї діє система обов'язкового резервування, розрахована на 107 днів споживання, причому 46% цього запасу є стратегічним запасом держави і 54% – комерційним запасом приватних компаній. 2018 рік був позначений рекордним за останній час зростанням споживання енергії в світі. За даними МЕА, він склав 2,3%, що в два рази вище середнього показника з 2010 року. Частка нафти в загальній структурі споживання енергоносіїв як і раніше найбільша – 31%. Як і в зростання видобутку, так і в зростання світового споживання нафти в 2019 році найбільший внесок (близько 20%) внесли США: їм було потрібно 20,5 млн барелів на добу – більше, ніж будь-якій країні світу. Однак відразу за США йдуть стрімко розвиваються Китай і Індія. В цілому, виходячи з сьогоднішньої картини світу, складно робити припущення про те, що споживання нафти в найближчі десятиліття почне скорочуватися, навіть якщо розвиток технологій відновлюваної енергетики піде швидше, ніж зараз. Адже зміна епохи вугілля епохою нафти не скасувала використання застарілого палива – його споживання тільки зросла. Це стосується 13 навіть до XXI століття: світові потужності вугільної генерації росли щорічно до 2017 року, і на вугіллі сьогодні виробляють понад 40% світового електрики. Що вже говорити про нафту, яка має набагато більше широкою сферою використання. Для того, щоб забезпечити необхідний обсяг нафтопродуктів, західні країни модернізують свої нафтопереробні заводи, зосереджуючись на використанні більш якісної сировини, збільшенні коефіцієнта використання виробничих потужностей та реалізації більш повної політики у зовнішній торгівлі нафтою та нафтопродуктами. Крім того, більшість з них досягли високої енергетичної продуктивності, що дозволяє задовольнити потреби промисловості, транспорту та інших галузей економіки при однаковому рівні споживання нафтопродуктів за інших постійних умов. Однак, варто відзначити що свої корективи внесла пандемії коронавірусу – ціни на нафту різко знизилися на початку березня через істотне скорочення попиту по всьому світу, що в свою чергу призвело до розвалу угоди ОПЕК+ – учасники організації не домовилися про продовження угоди по скороченню видобутку нафти, і не змогли домовитися про зміну його параметрів. Підсумки таких дій привели до того, що нафтові котирування обвалилися більш ніж в два рази і продовжують ставити історичні антирекорди. В ситуації що склалася, країни ОПЕК+ уклали нову угоду, за якою видобуток нафти в травні і червні буде скорочена на 9,7 мільйона барелів на добу, у другому півріччі – на 7,7 мільйона, а в 2021 році і аж до кінця квітня 2022-го – на 5,8 мільйона. У 2019 році середньодобовий світовий видобуток нафти склав 80,6 млн барелів на добу. Відомі вчені, які займаються дослідженнями запасів нафти, світові організації та нафтові компанії, прогнозували різні дані про час їх виснаження. За даними ОПЕК (Організація країн-експортерів нафти), світові запаси нафти становлять 1,5 трлн барелів. З огляду на рівень споживання у 2014 році, країни- члени ОПЕК прогнозують рівень достатності запасів нафти на 109 років [7]. В даний час існують оптимістичні та песимістичні прогнози щодо можливих термінів 14 виснаження нафти. Песимісти вважають, що виснаження нафти відбудеться протягом 20-25 років, тоді як оптимісти прогнозують, що виснаження нафти відбудеться не раніше 50-70 років [8]. Песимістичні прогнози щодо повного виснаження запасів нафти та, як наслідок, глобальної світової кризи можуть не справдитися, якщо вжити рішучих заходів щодо обмеження її споживання [9]. Поклади нафти наявні не в усіх країнах. В основному вони розміщені в регіонах, що бідні на родючі землі та з переважаючим жарким кліматом. Згідно з даними Міжнародної Енергетичної Агенції (International Energy Agency), у 2014 р. 10 основних країн-виробників нафти видобули більш ніж 60% від загальних світових обсягів її видобутку [10]. Як зазначив виконавчий директор Міжнародної Енергетичної Агенції Ф.Бірол (Fatih Birol), в МЕА очікують, що порівняно із 2019 р. у 2020 р. середній показник обсягів світового споживання нафти скоротиться на 9,3 млн. барелів на день. Адже, карантинні заходи, пов’язані із протидією урядів країн світу розповсюдженню вірусу «Covid-19», вже призвели до кардинального скорочення руху транспорту у 187 країнах світу. Так,у квітні світовий попит на нафту порівняно з квітнем 2019 р., скоротився на 29 млн. барелів на день (до 70,4 млн. барелів на день). Сумарно, у другому півріччі попит на нафту буде меншим ніж у 2019 р. на 23,1 млн. барелів на день. В МЕА очікують, що відновлення попиту на нафту у другому півріччі 2020 р. відбуватиметься поступово і у грудні попит на нафту буде нижчім ніж у грудні 2019 р. лише на 2,7 млн. барелів на день. Враховуючи результати аналізу поточної ситуації на світовому ринку нафти, в МЕА побудували два сценарії (оптимістичний та песимістичний) подальшого розвитку динаміки споживання нафти у світі до 2040 року За оптимістичним сценарієм для розвитку нафтовидобувної галузі, побудованим МЕА, світовий попит на нафту в продовж 2018-2040 рр. зросте з нинішніх 99,4 до 106,0 млн. барелів на день. За песимістичним сценарієм попит на нафту, за цей період, скоротиться до близько 67 млн. барелів на день. При цьому, 15 попит на нафту в розвинених країнах впаде більше ніж на 50%, а в країнах, що розвивається – майже на 10%. Обсяги споживання нафти у світі постійно зростають (рисунок 1.4). Цьому сприяють багато чинників, серед яких збільшення чисельності населення й автомобілів, розвиток НТП, автоматизація виробництва, поліпшення якості життя, що позначається збільшенням кількості різного роду перевезень і зростанням обсягів споживання енергії в особистих потребах (опалення, освітлення, використання різноманітних приладів) [11]. Рисунок 1.4 – Баланс виробництва та споживання нафти в світі Україна – енергодефіцитна країна. Згідно з підрахунками М. П. Ковалка, енергетична залежність України від імпорту органічного палива становить 60-61% [14]. Щорічне використання нафтопродуктів в Україні складає близько 16 млн. т на рік: з них 5 млн. т бензину, 6 млн. т дизельного палива та 4 млн. т мазуту. 16 Нині власний видобуток нафти задовольняє потребу національної економіки лише на 6-10% (рисунок 1.5). Енергетичний потенціал України зображений на рисунку 1.6. Рисунок 1.5 – Видобуток нафти та газового конденсату компаніями групи Нафтогаз у 2013–2019 роках Рисунок 1.6 – Енергетичний потенціал України 17 Потреби українського ринку в нафті забезпечуються за рахунок власного видобутку та імпортних поставок. Найбільшими підприємствами, що видобувають нафту та газовий конденсат в Україні, є Укрнафта та Укргазвидобування, що входять до складу Групи Нафтогаз. Загалом, зазначені підприємства у 2019 році збільшили видобуток нафти і конденсату на 5,7% – з 1,89 млн т до 1,99 млн т. Укрнафта, зокрема, збільшила видобуток нафти і конденсату на 4,8% – з 1,45 млн т до 1,52 млн т. Компанії вдалося досягти позитивних виробничих результатів в умовах обмежених інвестиційних ресурсів завдяки низці операцій на наявному фонді свердловин: переходу на нові продуктивні горизонти, оптимізації капітальних і поточних ремонтів перспективних свердловин, заміні критично зношеного обладнання. Однак загальний тренд видобутку нафти в Україні за останні роки залишається негативним (рисунок 1.7). Рисунок 1.7 – Залежність України від імпорту палива На території України розташовано шість нафтопереробних заводів загальною проектною потужністю 51 млн. т сирої нафти на рік і Шебелинський 18 газопереробний завод (ШГПЗ), який, у тому числі, виробляє дизельне паливо та бензин. Проектна потужність кожного із заводів становить: Кременчуцького – 18,6 млн. т, Лисичанського – 16,0 млн. т, Херсонського – 7,1 млн. т, Дрогобицького – 3,5 млн. т, Одеського – 2,8 млн. т, Надвірнянського – 2,6 млн. т [10]. У 2020 р. НПЗ України працювали лише на 5,0-16,6% від своїх виробничих потужностей. Недозавантаженість нафтопереробних заводів в Україні є наслідком того, що в Україну імпортують не сиру нафту, а готовий бензин і дизельне паливо (рисунок 1.8). У результаті вітчизняні нафтопереробні потужності залишаються не задіяними, зменшується кількість робочих місць, а держава втрачає надходження до державного бюджету. Рисунок 1.8 – Динаміка імпорту нафти в Україну Ціни на бензин і дизельне паливо в Україні мають чітко виражену тенденцію до підвищення (рисунок 1.9). Особливо гостро тенденція здорожчання нафтових палив в Україні прослідковується в період погіршення економічної ситуації, інфляції та девальвації гривні. Так у 1999 р. середня ціна на бензин по Україні становила 760 грн./т (165 дол. США). У 2014 р. ціна на бензин зросла майже у 22 19 рази порівняно з 1999 р. і становила 17 000 грн./т (1 416,7 дол. США). У 2015 р. у зв’язку з нестабільним валютним курсом вартість бензину коливається від 22 до 24 тис. грн./т (1000 дол. США) [17]. Рисунок 1.9 – Середні ціни на бензин і дизельне паливо в Україні, грн./т Залежно від сценарію розвитку економіки України, сукупний попит на світлі нафтопродукти (бензин, дизельне паливо, гас) в Україні до 2030 р. складе від 13,1 млн т (за песимістичними прогнозами) до 20,8 млн т (за оптимістичними прогнозами). Згідно з базовим сценарієм, попит на світлі нафтопродукти у 2030 р. становитиме 17,4 млн т. Це означає, що середній темп зростання споживання становитиме приблизно 2,7% на рік [18]. Таким чином, є очевидним, що обсяги споживання нафтопродуктів в Україні лише зростатимуть. Попередня динаміка підвищення вартості бензину та дизельного палива є досить стрімкою, тому в Україні доцільно подбати про забезпечення енергетичної безпеки. 20 За визначенням М. П. Ковалка, енергетична безпека – складова економічної безпеки, цілеспрямований вплив суб’єкта управління на загрози та небезпеки, створення державними та недержавними інституціями необхідних і достатніх умов для унеможливлення дефіциту в забезпеченні споживачів економічно доступними паливно-енергетичними ресурсами прийнятної якості в нормальних і надзвичайних умовах, послідовне й активне проведення політики енергозбереження та диверсифікації джерел енергопостачання, забезпечення ефективного функціонування підсистеми енергетичної безпеки [19]. Задля підвищення та зміцнення енергетичної безпеки держави сільське господарство України повинно бути не лише споживачем енергії, але й виробником. Для проведення сільськогосподарських робіт за технологічними нормами щороку необхідно близько 1 400 тис. т дизельного палива і 350 тис. т бензину [20]. Виробництво такої кількості палива потребує близько 3,7 млн т нафти, що переважно імпортується. У зв’язку з цим постійне зростання її вартості призводить до підвищення вартості нафтопродуктів, а отже, і сільськогосподарської продукції. 1.3 Загальна характеристика викидів забруднюючих речовин залежно від типу палива та їх вплив на навколишнє середовище Забруднення атмосфери пересувними джерелами автотранспорту відбувається в більшій мірі відпрацьованими газами через випускну систему автомобільного двигуна, а також, в меншій мірі, картерними газами через систему вентиляції картера двигуна і випарами бензину з системи живлення двигуна (бака, карбюратора, фільтрів, трубопроводів) при заправці і в процесі експлуатації. Кількість картерних газів в двигуні зростає зі збільшенням зносу. Крім того, воно залежить від умов руху і режиму роботи двигуна. На холостому ходу система вентиляції картерних газів, якою оснащені практично всі сучасні двигуни, працює менш ефективно, що погіршує екологічні показники автомобілів [19]. 21 Загалом, під викидами автотранспорту маються на увазі відпрацьовані гази (вихлопні гази) – продукти окислення і неповного згоряння вуглеводневого палива. Викиди відпрацьованих газів – основна причина перевищення допустимих концентрацій токсичних речовин і канцерогенів. Склад відпрацьованих газів залежить від типу споживаного палива, порівняльна характеристика яких наведена у таблиці 1.1. Таблиця 1.1 – Викиди забруднюючих речовин залежно від типу палива, кг/т палива Вид палива Назва дизельне газ газ речовини бензин паливо скраплений стиснутий Вуглицю 201,800 36,200 201,800 87,700 монооксид Азоту діоксид 21,000 31,400 21,000 27,400 Сірки діоксид 1,000 4,300 1,000 – Неметанові леткі органічні 53,000 3,100 25,700 22,700 сполуки Метан 0,900 0,100 0,900 – Сажа - 3,800 – – Свинець 0,0130 – – – З таблиці 1.1 видно, що найбільш екологічно безпечним є дизельне паливо. Не дивлячись на великий викид останніми оксидів азоту та сірки, загальна маса забруднюючих речовин, що потрапляють у атмосферу, з урахуванням класу їх небезпеки, для здоров’я виявляється приблизно у 2,5 рази менше, ніж при використанні інших видів палива. 22 Відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння об’єднують в групи за хімічним складом і властивостями, а також за характером впливу на організм людини [20]. Перша група – нетоксичні речовини: азот, кисень, водень, водяна пара, вуглекислий газ і інші природні компоненти атмосферного повітря. Друга група – оксид вуглецю або чадний газ (СО), який служить індикатором забруднення повітряного середовища автотранспортом [21]. Безбарвний газ без запаху і смаку, шкідлива речовина, що утворюється при неповному згорянні палива (окисленні вуглецю при нестачі кисню). Більше 50% СО, що надходить в атмосферу, припадає на частку автотранспорту. При поганому покритті доріг, на перехрестях, при роботі двигуна на холостому ходу, гальмуванні або прискоренні концентрації СО зростає в 2,5-4 рази. Основна емісія СО в атмосферне повітря відбувається при малих швидкостях руху і при гальмуванні. СО – прекурсор утворення озону в повітрі урбанізованих територій, який, в свою чергу є фотооксидантами, сприяє утворенню кислотних дощів і «парникового ефекту». Влітку СО накопичується в зелених зонах житлових кварталів, закритих дворах. Середня тривалість перебування СО в атмосфері – близько двох місяців [22]. Третя група – оксиди азоту (NO і NO2). Оксиди азоту (NOx) – в міському повітрі включають монооксид азоту (NO) і діоксид азоту (NO2). Основними джерелами антропогенного утворення NO2 є процеси згоряння (обігрів, вироблення електроенергії, робота двигунів машин і судів). Монооксид азоту викидається безпосередньо з вихлопної труби і його утвоення залежить від температури: чим вона вища, тим значніше кількості утворюється монооксиду азоту. Цією особливістю пояснюється факт збільшення викидів NO в пробках, коли температура двигуна підвищується. Монооксид азоту під впливом атмосферного повітря окислюється менш, ніж за дві хвилини до діоксиду азоту. Саме швидкість даної реакції відносить діоксид азоту до пріоритетних забруднювачів атмосфери. Вміст діоксиду азоту максимальний поблизу високонавантажених автомагістралей і в центрі міста. Оксиди азоту відіграють значну роль в утворенні озону в нижніх 23 шарах атмосфери і в формуванні кислотних дощів. При звичайних атмосферних умовах NO повністю перетворюється в NO2. Він важчий за повітря, тому збирається в поглибленнях, канавах і становить велику небезпеку при технічному обслуговуванні транспортних засобів [23]. Четверта група – найчисельніша за складом, котра складається з різних вуглеводнів. У відпрацьованих газах містяться вуглеводні різних гомологічних рядів: парафінові (алкани), нафтенові (циклани) і ароматичні (бензольні), всього близько 160 компонентів. Особливе місце в забрудненні атмосфери автотранспортом займають сполуки класів поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ) [24]. У вихлопних газах автомобільних двигунів присутні до 150 ПАВ і їх заміщених гомологів. При цьому пірен і флуорен міститься в десятки разів більше, ніж бенз(а)пірену, який є індикатором забруднення навколишнього середовища ПАВ. Вміст бенз(а)пірену в атмосферному повітрі міста безперервно збільшується і протягом останніх 15 років перевершує рекомендований стандарт ВООЗ. Концентрація його в вихлопних газах залежить від стану і режиму роботи двигуна. Найбільша кількість бенз(а)пірену виділяється при запуску і зупинці двигуна. Відсоток перевищення гігієнічного нормативу становить від 2 до 98%. Основний відсоток перевищення нестандартних проб припадає на райони з інтенсивним транспортним рухом (включаючи транзитний транспорт), а також центральні райони з щільною житловою забудовою, значно погіршує розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Кратність перевищення становить від 1,1 до 7,5 ГДК . П’ята група – альдегіди. Альдегіди є частково окисленими органічними сполуки, що містять карбонільну групу. Альдегідна функціональна група складається з атома вуглецю, пов’язаного з атомом водню і подвійним зв'язком з атомом кисню (O = CH-). 24 Альдегіди є продуктами неповного згорання і утворюються при низьких температурах горіння. Одна з причин їх утворення – застосування бідної робочої суміші, при якій відбувається розрив реакції горіння в зоні низьких температур. У відпрацьованих газах є два типи альдегідів: формальдегід та акроленін. Формальдегід є безбарвний газ з різким неприємним запахом. Щільність його трохи нижче повітря. Максимальна разова гранично допустима концентрація формальдегіду в атмосфері – не більше 0,05 мг / м3 [18]. Основним джерелом формальдегіду в місті є автотранспорт (97,6% від загального надходження формальдегіду в атмосферу). На вулиці з інтенсивним рухом можна виявити формальдегід в концентраціях від 2 до 10 мг/м3. Формальдегід становить в вихлопних газах 7,1% від загальної кількості альдегідів. Рівень забруднення формальдегідом в районах, що примикають до автомагістралей, в 1,6 рази вище, ніж в житловій забудові. Ширина зон забруднення формальдегідом становить від 50 до 140 м (від осьових ліній магістралей). Акроленін має неприємний запах підгорілого масла, щільність його більша за густину повітря. Вміст його в атмосфері понад 0,002% є критичним для людини. Загальний вміст альдегідів у відпрацьованих газах бензинових двигунів досягає 0,03%. Шоста група – тверді частинки (ТЧ). Вони складаються зі складної суміші твердих і рідких частинок органічних і неорганічних речовин, присутніх в підвішеному стані в повітрі. Утворення ТЧ пов’язано зі зносом частин двигуна, згорянням нафтопродуктів, стиранням шин і гальмівних колодок. При згорянні паливної суміші утворюються вуглецеві частинки з розмірами від 1 до 300 нм. Крім цього, до складу частинок входять різні метали, які потрапляють туди від зносу двигуна і елементів систем очищення вихлопних газів. Автори [22] стверджують, що основними компонентами ТЧ є сульфати, нітрати, аміак, хлористий натрій, вуглець, мінеральна пил і вода. 25 Сьома група включає сірчисті з’єднання (сірчистий ангідрид, сірководень). Сірчистий ангідрид (SО2) утворюється при роботі дизельних двигунів, що обумовлено вмістом сірки в паливі. Основними антропогенними джерелами SO2 є: спалювання містять сірку викопних видів палива для обігріву осель, вироблення електроенергії і вихлопні гази автомобілів. Сірка, що міститься в автомобільному паливі, окислюється до SО2 і сульфатів (SO 2- 4 ) в процесі згоряння з подальшим утворенням сірчаної кислоти (H2SO4) і солей металів. Сульфати займають 5-10% від суми ТЧ в відпрацьованих газах автомобільних двигунів. Восьма група – свинець та його сполуки. Свинець є природним метал, що міститься в невеликих кількостях в гірських породах і ґрунті. Його використовують в промисловості при виробництві бензину, керамічних виробів, фарб, металевих сплавів, батарей і припою. Сполуки свинцю зустрічаються у відпрацьованих газах карбюраторних автомобілів тільки при використанні етилованого бензину. В даний час багато країн скорочують або припиняють виробництво етилованого бензину з метою обмеження надходження свинцю в атмосферне повітря з відпрацьованими газами. Так, в США повністю відмовилися від виробництва автомобільного етилованого бензину ще в 1995 році. В даний час більшість викидів свинцю в США пов'язані зі спалюванням етилованого авіаційного бензину літаками, а також, локально, підвищені рівні вмісту свинцю в повітрі з'являються поблизу промислових підприємств, які обробляють матеріали, що містять свинець, таких як плавильні заводи. 1.4 Стандарт екологічної безпеки, що регламентує кількість шкідливих речовин у викидах автомобілів В даний час на території Європейських країн і України діють екологічні стандарти «Євро», що регулюють вміст шкідливих речовин в вихлопних газах. У Європі ще з другої половини ХХ століття існували окремі екологічні нормативи – різні в різних країнах Європи, а з 1988 року в силу вступив регламент (так званий 26 Євро-0) до вимог знизити рівень викидів окису вуглецю, оксиду азоту та інших речовин в великолітражних автомобілях. Так почався розвиток екологічних стандартів «Євро», що регулюють вміст шкідливих речовин у вихлопних газах. Потім раз в декілька років вимоги посилювалися. Початковий стандарт Євро-1 був одним з найбільш лояльних: він ставився тільки до автомобілів з бензиновими двигунами і регламентував допустимі норми вмісту в вихлопних газах оксиду вуглецю, оксидів азоту і вуглеводнів. За ним послідував Євро-2, який виявився більш жорстким, і регламентував зниження кількості вуглеводнів, що містяться у вихлопних газах, в три рази. У 2005 році цей стандарт був введений і в Україні. Євро-3 торкнувся вже і дизельних автомобілів. Ще більш жорсткий стандарт Євро-4 в Європі почав діяти з 2005 року, в Україні – з 2010 року. Норматив Євро-5 в Європейському союзі ввели з жовтня 2008 року для всіх нових вантажних автомобілів, а з вересня 2009 року і для легкових. В Україні екологічний клас Євро-5 був введений з 1 січня 2016 року. З цього часу, всі автомобілі, які потрапляють на територію України, повинні відповідати даним екологічному стандарту. Це стосується як транспортних засобів, вироблених на вітчизняних заводах, так і всього транспорту, що ввозиться на територію країни з-за кордону. З вересня 2015 року в Європі почав діяти екологічний стандарт Євро-6. Терміни переходу України на стандарт Євро-6 поки невідомі (остаточний перехід на Євро-5 відбувся 1 липня 2016). Верховна Рада України ухвалила в цілому закон, відповідно до якого, починаючи з 1 січня 2025 року, транспортні засоби, ввезені в Україну або вироблені на її території, мають відповідати екологічним нормам не нижче рівня ЄВРО-6. В Україні на сьогодні паралельно існують два стандарти якості бензину. Старі ДСТУ 3868-99 «Паливо дизельне. Технічні умови», ДСТУ 4063-2001 «Бензини автомобільні. Технічні умови» та нові ДСТУ 4839:2007 «Бензини автомобільні підвищеної якості», ДСТУ 4840:2007 «Паливо дизельне підвищеної 27 якості. Технічні умови» (аналог Євро-4). Сумісно обидва стандарти мали діяти до 2011 року, але Держстандартом України перенесено терміни вступу в дію нових стандартів якості нафтопродуктів до невизначеного терміну [6-9]. Одним з головних показників, за яким ДСТУ 4839 (2007) принципово відрізняється від нормативу 4063 (2001), є вміст сірки. У новому стандарті передбачено дві градації: бензин виду II має містити не більше 0,005% сірки (що відповідає нормам Євро-4), а бензин виду I – не більше 0,001% сірки (Євро-5). Перевищення цих норм виводить з ладу дорогоцінні нейтралізатори вихлопних газів. За вмістом олефінових вуглеводнів (зумовлюють зберігання бензину) та ароматичних вуглеводнів (впливають на токсичність вихлопу та утворення нагару на свічах) ДСТУ 4839 (2007) приблизно на третину жорсткіший за старого ДСТУ 4063 (2001) та відповідає еконормам Євро-4. Вміст олефінових вуглеводнів у паливі не має перевищувати 18 %, ароматичних – 35 % [10]. Європейські стандарти викидів визначають припустимі норми вмісту забруднюючих речовин у вихлопних газах автомобілів. Норми викидів визначаються у серії директив Європейського союзу, із поступовим введенням жорсткіших стандартів. У таблиці 1.2 наведено порівняльну характеристику нормативів Євро для легкових автомобілів. Таблиця 1.2 – Характеристика нормативів Євро для легкових автомобілів із бензиновими двигунами, г/км Показники складу викидів Норматив Дата прийняття вуглецю азоту тверді вуглеводні оксид діоксид частки Євро-1 липень 1992 2.720 – 0.970 – Євро-2 січень 1996 2,200 – 0,500 – Євро-3 січень 2000 2,300 0,150 – – Євро-4 січень 2005 1,000 0,080 – – Євро-5 вересень 2009 1,000 0,060 – 0,005 Євро-6 вересень 2014 1,000 0,060 – 0,005 28 У США екологічні норми близькі до вимог Євросоюзу. Розрізняються лише методики вимірювання димності на режимах розгону двигуна. У США видачею сертифікатів на всі моделі автомобілів займається агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) і NVFEL – Національна лабораторія автомобільних паливних викидів. Агентство працює безпосередньо з адміністрацією президента США, встановлює національні стандарти, а також відстежує їх виконання. Федеральний стандарт до викидів в атмосферу в США для легкових автомобілів ще більш «просунутий» і ділиться на три категорії: транспортні засоби з низьким рівнем викидів (LEV), транспортні засоби з наднизьким рівнем викидів (ULEV – гібриди) та транспортні засоби з супернизькими рівнем викидів (SULEV – електромобілі). На кожен з класів існують окремі вимоги. 29 2 ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВ ВИКОРИСТАННЯ БІОПАЛИВА 2.1 Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики Важливою умовою сталого розвитку економіки країни є її енергетична безпека, яка формується, у тому числі, за рахунок створення умов для виробництва і постачання місцевих енергоресурсів. Енергетична безпека є «здатністю паливно- енергетичного комплексу країни, на основі ефективного використання внутрішніх і зовнішніх ресурсів, забезпечити сталий розвиток економіки країни, надійне енергопостачання суб’єктів господарської діяльності та населення в даний час і на перспективу...» [24]. Широке залучення біоенергетичного потенціалу сільськогосподарського сектору економіки для виробництва енергоресурсів сприятиме покращенню енергетичної безпеки країни за рахунок: щорічної відтворюваності біоенергетичного потенціалу; прогнозованості обсягів виробництва енергоресурсів; меншої волатильності ринку біоенергоресурсів; створення сільськогосподарської підгалузі виробництва енергоресурсів. Біоенергетика – це наука, з одного боку, про загальні закономірності перетворення енергії в живих системах (клітинах, організмах, екосистемах тощо), а з іншого – напрям промислової енергетики (більш коректним терміном буде технічна біоенергетика), який пов’язаний з використанням нетрадиційних джерел енергії біологічного походження (переробка різноманітної біологічної сировини та органічних відходів у біопаливо – тверде, рідке або газоподібне). Навколо виробництва біопалива продовжуються гострі дискусії у всьому світі. При цьому важливо відмітити, що учасники цієї дискусії активно розвивають біоенергетику, фінансують науково-дослідні програми і стимулюють розвиток ринку біопалива. Світове виробництво біопалива зростає темпами, які перевищують 10% в рік (таблиця 2.1). Більшість країн світу прийняли біоенергетичні програми. Особливо 30 стрімкий розвиток біоенергетики спостерігається в країнах членах ЄС. Плани Європейського Союзу стосовно того, що в енергетичному балансі частка біомаси до 2020 року становитиме 20%, скоріше всього будуть виконані. Таблиця 2.1 – Глобальне споживання енергії, сучасний стан та прогноз на майбутнє, (за даними IEA) Роки Джерело 2000 2010 2020 2030 2040 2050 Вітроенергетика 0,2 1,4 7,2 15,6 25,4 32 Енергія припливів 0 0 0 0,1 0,3 0,9 та відпливів Сонячна енергія 0 0,9 4,7 22,7 49,2 80 Гідроенергія 7,9 11,3 13,4 14,4 14,8 14,9 Геотермальна 0,3 0,9 2,4 6,4 15,5 16,2 енергія Біопаливо 35,1 44,1 59 75,2 98,3 104,9 Викопне паливо 223,3 260,9 260,2 181,1 71,2 12,5 (вугілля, газ, нафта) Ядерна енергія 6,5 8,2 6,5 3,8 1,2 0 Проведений аналіз розвитку біоенергетики в Європейському Союзі дозволяє зробити висновок про те, що успішний розвиток цієї інноваційної галузі обумовлений в тому числі і завдяки формуванню технологічних платформ (ТП). Значення і роль ТП полягає в наступному: вони об’єднують основні зацікавлені сторони і забезпечують діалог суспільства і бізнесу; сприяють залученню інвестицій в науково-технічний розвиток; мобілізують і направляють існуючі можливості в сектор досліджень і розробок, сприяючи більш ефективному підходу до інновацій, стимулюють координацію європейських і національних дослідних програм; вносять вклад в зростання економіки. Необхідно відмітити, що такий же механізм розвитку інновацій в даний час починає використовуватися і в Україні, де серед затвердженого переліку 29 технологічних платформ є ТП «Біоенергетика». Європейські технологічні 31 платформи (ЄТП) мають уже більш ніж десятилітній досвід своєї роботи, перша ЄТП була створена в 2001 році в сфері аеронавтики. В Україні є досвід участі окремих науково-дослідних установ лише в якості партнерів технологічних платформ в межах Сьомої рамкової програми ЄС. Факторами, що зумовлюють необхідність виробництва та споживання біопалива в Україні, є вичерпність викопних видів палива, залежність від імпорту паливно-енергетичних ресурсів, постійне зростання їх вартості, погіршення екологічної ситуації. Водночас наявність природо-ресурсного потенціалу дає змогу вирощувати широкий спектр культур, що можуть стати сировиною для виробництва біопалива. Однак нині спостерігається високий показник експорту сільськогосподарської продукції, що є неприйнятним, беручи до уваги низький рівень зайнятості населення в сільській місцевості. Враховуючи постійне зростання державного боргу, Україні потрібно нарощувати виробництво кінцевої продукції в державі, створювати додатковий продукт і максимально відмовитись від експорту сировини задля збільшення доходів до державного бюджету. Вироблене в Україні біопаливо можна буде використовувати як в Україні для зменшення залежності від імпорту паливних енергоносіїв, так і експортувати в Європейські країни, де обсяги виробництва і споживання біопалива постійно зростають (рисунок 2.1). Налагодження виробництва та споживання біопалив в Україні сприятиме зменшенню енергетичної залежності від постачальників паливних енергоресурсів. Використання біопалив забезпечує кругообіг вуглекислого газу в природі, зменшує антропогенне навантаження на довкілля за рахунок переробки відновлювальної сільськогосподарської сировини. 32 Рисунок 2.1 – Виробництво біопалива в ЄС, млн л Як відомо, нафта не споживається в чистому вигляді як паливо. Спочатку вона проходить обробку на нафтопереробних заводах. Щороку такі заводи викидають в атмосферу мільйони кілограмів хімікатів, таких як бензол, бутадієн і формальдегід, що зумовлюють виникнення онкологічних захворювань. На додаток, в атмосферу потрапляють нікель, свинець, двоокис сірки, що спричиняють серцеві хвороби, астму й інші легеневі захворювання. Під час згоряння біоетанолу в повітря виділяється у 10 разів менше вуглекислого газу, ніж під час згоряння бензину. Ще однією відмінністю біоетанолу є те, що він не забруднює ґрунтові води. У разі розливу він швидко розкладається природним чином, не завдаючи шкоди довкіллю. Вивільнений при спалюванні біоетанолу вуглекислий газ має первинне атмосферне походження: його знову поглинають рослини, які в майбутньому стануть сировиною для отримання паливного етанолу. Як стверджує М.В. Роїк, використання біопалив зумовлює зниження викидів СО2 в атмосферу, оскільки при їх згорянні відбувається викид тієї ж кількості вуглекислих газів, що був спожитий рослинами під час їх росту. Таким чином у природі зберігається кругообіг СО2, і надлишкова його кількість не надходить в атмосферу. Також під час згоряння біопалива на основі 33 рослинної біомаси утворюється в 20–30 разів менше оксиду сірки й у 3–4 рази менше золи в порівнянні з вугіллям. Побічним продуктом у процесі виробництва рідкого та газоподібного палива є органічна речовина, яку можна використовувати в якості добрив [25]. Заходи, спрямовані на зниження залежності від імпорту енергоносіїв, підвищення вартості традиційних джерел енергії та зростаючий негативний вплив на навколишнє середовище від споживання викопних видів палива є головними рушійними силами, що спричиняють постійне зростання обсягів виробництва та використання відновлювальних джерел енергії (ВДЕ). На рисунку 2.2 наведено причини виробництва біопалива та їх основні переваги. Рисунок 2.2 – Фактори, що зумовлюють виробництво та споживання біопалива У 2013 р. частка ВДЕ у світі як у виробництві електроенергії, так і на транспорті продовжувала збільшуватися, сягнувши рекордних 2,2% світового споживання енергії, порівняно з 0,8% десять років тому. Використання ВДЕ для виробництва електроенергії збільшилося на 16,3% і становило 5,3% від світового виробництва електроенергії з ВДЕ. 34 У транспортному секторі ефективною альтернативою нафтовим паливам є біопаливо. Згідно із Законом України «Про внесення змін до деяких законів України щодо сприяння виробництву та використанню біологічних видів палива», біопаливо – тверде, рідке та газове паливо, виготовлене з біологічно відновлювальної сировини (біомаси), яке може використовуватися як паливо або компонент інших видів палива [26]. Етанол, виготовлений з біомаси, що використовується як паливо, називають паливним етанолом, або біоетанолом. Нині у світі біоетанол є найпоширенішим видом рідкого біопалива, використання якого в якості моторного палива дозволяє подолати енергетичну залежність і суттєво знижує негативний вплив на навколишнє середовище у порівнянні з традиційними паливами [27]. 2.2 Основні концепції біоенергетики в Україні Варто сконцентрувати увагу на відчутних перешкодах у виробництві та використанні біоенергетичних ресурсів сільського господарства України. По- перше, це висока фрагментація виробництва біоенергетичних ресурсів та нерівномірний територіальний розподіл; по-друге, відсутність концентруючих центрів – «хабів» (від англ. hub., у переносному значенні – центр діяльності); по- третє, складність у трансформації існуючих енергосистеми для використання біоенергетичних ресурсів як джерел енергії. Ці три чинники на нинішньому етапі соціально-економічного розвитку країни становлять перешкоду для масштабних змін у ширшому впровадженні біоенергетичних джерел для виробництва енергії. Проте, основною перевагою виробництва енергії з біомаси прийнято вважати те, що вона є найбільш екологічно безпечною галуззю енергетики [28]. Законодавчо перспективи розвитку біоенергетики в Україні визначено «Національним планом дій з відновлюваної енергетики на період до 2020 року». 35 Відповідно до цього документа біоенергетичні ресурси мають заміщувати 8,3 млрд м3 природного газу на рік (рисунок 2.3). Рисунок 2.3 – Динаміка заміщення природного газу за рахунок біоенергетики в Україні до 2020 р., млрд м3 Національним планом дій визначено наступне: а) Україна є енерго- дефіцитною країною та імпортує близько 70 % обсягу природного газу власного споживання; б) енергоємність вітчизняної економіки в 3-4 рази перевищує відповідні показники економічно розвинутих країн; в) використання відновлюваних джерел енергії є одним із найбільш важливих напрямів енергетичної політики України, спрямованої на заощадження традиційних паливно-енергетичних ресурсів та поліпшення стану навколишнього природного середовища; г) галузь біоенергетики в Україні має чи не найбільший потенціал розвитку; д) найбільший енергетичний потенціал в Україні мають такі види біомаси як сільськогосподарські культури, відходи деревини, рідкі види палива з біомаси, біологічна складова твердих побутових відходів, біогаз. 36 Нобелівський лауреат Пауль Крутцен [29], схиляється до думки, що епоха голоцену закінчилась і розпочалась нова епоха антропоцену (др. – грецька. ἄνθρωπος – «людина» + καινός – «нова»). Існує думка, що початком глобальних змін навколишнього середовища, які вказують на зміну епохи, є промислова революція, початок якої припав на XVIII ст. У період промислової революції суспільство перейшло від аграрної економіки переважно до індустріальної, що, зокрема, позначилось на навколишньому середовищі та призвело до наслідків і тенденцій, які ми спостерігаємо в XXI ст. На сторінках Міжнародного наукового журналу «Science» Американської Асоціації сприяння розвитку науки «AAAS», доктор Колін Н. Вотерс з Британської геологічної служби використовує поняття «антропогенні відкладення» та вказує на те, що антропоцен має місце, а також статиграфічно та функціонально відрізняється від голоцену [30]. Це дає підстави припустити, що з настанням антропоцену змінилася роль людини в природі, наслідки людської діяльності вийшли за локальні межі, а їх вплив на біосферу став визначальним. У 2008 р. пропозицію щодо виділення епохи антропоцену як формальної одиниці геохронологічної шкали розглядало Лондонське геологічне товариство. І в даний час вона розглядається групою науково-геологічних товариств [31]. Автор книги «Епоха людини: знищити або створити? Вирішальним епоха нашої планети» Крістіан Швегерль писав: «…вважати землю природною екосистемою, якою керує людина, вже не можна. Вона перетворилась на якусь гуманосистему із вбудованими природними екосистемами. В антропоцені вже не стоїть питання про збереження природи, а про стале господарювання в біосфері» [32]. Антропогенний вплив на навколишнє середовище перевищив допустимі межі, що призводить до руйнування біосфери під впливом низки взаємопов’язаних процесів: економічне зростання, збільшення чисельності населення, зростання споживання ресурсів та руйнування навколишнього середовища. Таким чином, стан економічної, соціальної та екологічної систем, що становився під впливом 37 вищенаведених передумов, призвів до необхідності перегляду концепції господарювання. Новою концепцією світового розвитку, запропонованою як альтернативу існуючій, на Конференції в Ріо-де-Жанейро у 1992 р. в рамках прийняття «Порядку денного на XXI століття» стала концепція сталого розвитку. Її визначено як «розвиток, що задовольняє потреби теперішнього часу, не ставлячи під загрозу здатність майбутніх поколінь задовольняти свої власні потреби» [33]. У концепції сталого розвитку важливе значення приділяється використанню відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). Відновлювані джерела енергії – це енергія, що виробляється з використанням ресурсу, який є відновлюваним у результаті безперервного природного процесу. Такі джерела енергії прийнято поділяти на гідроенергетичні, вітрові, фотовольтаїчні, геотермальні, біоенергетичні. Також існує думка, що ядерну енергію можна прирівняти до відновлюваних джерел енергії у зв’язку з тим, що запасів ядерного палива, з урахуванням можливості його відтворювання у реакторах-розмножувачах на швидких нейтронах, достатньо на тисячі років. Хоча, загалом прийнято розмежовувати відновлювані джерела енергії й атомну енергію, у технології використання якої ще не досягнуто замкнутого паливного циклу. Україна має сприятливі передумови для майбутнього розвитку біоенергетики. Вона володіє великим потенціалом біомаси, доступної для виробництва енергії. Основними складовими цього є відходи сільського господарства, деревні відходи, а в перспективі – енергетичні культури, вирощування яких почало активно розвивається в останні роки. За рахунок цього потенціалу можна покрити до 18 % загального обсягу споживання первинних енергоносіїв в нашій державі [34]. Частка біомаси в загальному обсязі первинної енергії в Україні становить лише 1,24 % . За даними Біоенергетичної асоціації України в 2010 р. біоенергетика замістила 1,1 млрд м3 газу, а в 2014 р. – 3 млрд м3 газу. Якщо цей тренд існуватиме, то прогнозовано в 2020 р. заміщення природного газу досягне 5,4 млрд м3 за рахунок використання біоенергетичних джерел. Також 38 слід відмітити, що згідно з Національним планом дій з відновлюваної енергетики до 2020 р. (рисунок 2.4), запланований обсяг заміщення природного газу має становити 7,2 млрд м3 – 33,4 % збільшення порівняно з існуючим трендом [35]. Рисунок 2.4 – Тенденції зростання біоенергетики в Україні Це, зокрема, вказує на наявність передумов щодо розвитку біоенергетичного потенціалу сільського господарства за рахунок постачання біоенергетичної сировини на ринок або виробництва біоенергетичних ресурсів для подальшого використання або продажу. Загальне споживання біопалив у 2050 році може становити 23 млн т н.е./рік. Близько 50% цих біопалив використовуватимуться для виробництва теплової енергії і напряму заміщуватимуть природний газ (еквівалентно заміщенню 13,7 млрд м3/рік природного газу). Інша частина заміщуватиме вугілля і атомну генерацію для виробництва електроенергії, а також нафтопродукти на транспорті. У період 2020-2050 років в Україні використання деревної біомаси залишатиметься на такому ж рівні, проте зростатиме частка використання соломи, стебел, лушпиння соняшника, сільськогосподарських залишків, енергокультур, рідких біопалив, твердих побутових відходів для виробництва енергії. Такий 39 прогноз ґрунтується на розрахунках, які показують, що потенціал деревної біомаси та лушпиння соняшника в Україні у 2020 році вже використано на понад 90%. Запропонована структура використання біопалив в Україні до 2050 року зображена на рисунку 2.5. Рисунок 2.5 – Структура використання біопалива в Україні до 2050 року Щодо розподілу біоенергетичних ресурсів (рисунок 2.6) у загальному виробництві теплової енергії в Україні, то за існуючими статистичними даними [35], відмічено початок превалювання біоенергетичних ресурсів сільського господарства порівняно з біоенергетичними ресурсами лісогосподарського сектору, що зумовлює наявність тренду щодо розвитку біоенергетичного потенціалу сільськогосподарських підприємств. 40 Рисунок 2.6 – Ранжування використання біопалив в Україні до 2050 року За наявними даними [36], станом на 2020 р. біоенергетичні ресурси сільського господарства складали 10% від загальної кількості біомаси, що використовувалась у біоенергетичних цілях, а решта 90% – деревна біомаса. Беручи до уваги прогнозні показники Національного плану дій з відновлюваної енергетики до 2020 р., відсоток біоенергетичної сировини, який можливо забезпечити за рахунок деревної біомаси, буде на рівні 40 %, а отже, 60 % має забезпечити аграрний сектор економіки України. Підсумовуючи наведені дані щодо збільшення частки сільського господарства у виробництві біоенергетичних ресурсів та враховуючи фактори, які зумовлюють необхідність переходу до сталої економічної моделі у світі, можемо зробити висновок про фактичну наявність потенціалу щодо розвитку ринку біоенергетичних ресурсів вітчизняного аграрного сектору. Використання відновлюваних джерел енергії і зокрема біомаси як палива в Україні регламентується низкою ухвалених актів, що формують законодавче поле та стимулюють заміщення викопних палив у теплопостачанні альтернативними. 41 Серед чинних законодавчих актів варто виділити ті, що регулюють процес впровадження відновлюваних джерел енергії в Україні: Національний план дій з відновлюваної енергетики на період до 2030 р. [37]; Енергетична стратегія України на період до 2035 року [38]; Постанова Кабінету Міністрів України «Про стимулювання заміщення природного газу у сфері теплопостачання» [39]; Постанова Кабінету Міністрів України «Про стимулювання заміщення природного газу під час виробництва теплової енергії для установ та організацій, що фінансуються з державного та місцевого бюджетів» [40]. Наведені законодавчі акти, зокрема, формують законодавче поле для регулювання проектів із використання і впровадження відновлюваних джерел енергії та регламентують умови для трьох сторін – держави, виробників та споживачів енергії з відновлюваних джерел енергії. Державна підтримка розвитку галузі виробництва енергії з відновлюваних джерел енергії реалізується також шляхом створення умов для виробників енергогенеруючого обладнання, яке не використовує природній газ як паливо. Найбільш перспективним напрямом вбачається використання альтернативних палив у проектах, пов’язаних з центральним теплопостачанням. Дедалі більше поширення набуває використання деревної біомаси у вигляді пелет для забезпечення паливного попиту на тепло- та енергогенеруючих підприємств комунальної сфери. 2.3 Особливості формування і використання біоенергетичного потенціалу сільськогосподарських підприємств За даними Міжнародного валютного фонду [41], станом на 2020 р. частка сільського господарства України становила 10 % валового внутрішнього продукту. Площа земель України – 60,3 млн га, з них 70 % – сільсько-господарські угіддя. Маючи добре розвинене сільське господарство, зокрема галузь рослинництва, в 42 ньому щорічно генерується значний обсяг виробничих залишків і відходів, які можна використати як біоенергетичні ресурси. Відповідно до гармонізованих методик і практик визначення й оцінки біоенергетичних ресурсів [42], біоенергетичні відходи сільського господарства поділяють на: первинні відходи, вторинні та продукти відходів тваринництва. Первинні відходи – це побічні продукти сільськогосподарських культур, які залишаються на полі, після збору врожаю: солома злакових культур, стебла і кошики соняшнику, відходи виробництва кукурудзи на зерно тощо. Вторинні відходи – включають різноманітні види біомаси та утворюються в процесі підготовки продукції сільського господарства до подальшої переробки: лушпиння соняшнику, жом цукрових буряків, лушпайка гречки та інші види біомаси подібного типу. Продукти відходів тваринництва – це органічна речовина, яка утворюється в процесі виробництва тваринницької продукції: гній тощо. Частину залишків первинних і вторинних відходів використовують у процесі сільськогосподарського виробництва як добриво, підстилку або корм для худоби. Незадіяну частину відходів сільськогосподарського виробництва вбачається доцільним спрямувати на виробництво енергоресурсів. Беручи до уваги домінуючу сільськогосподарську виробничу спеціалізацію в нашій країні, варто виділити основні культури, які формують найбільшу частку у валовому виробництві і суттєво впливають на обсяг біоенергетичного потенціалу та відходи, які можливо використати для виробництва енергоресурсів. Це: зернові культури, кукурудза на зерно, соняшник та цукрові буряки. У транспортному секторі ефективною альтернативою нафтовим паливам є біопаливо. Згідно із Законом України «Про внесення змін до деяких законів України щодо сприяння виробництву та використанню біологічних видів Палива», біопаливо – тверде, рідке та газове паливо, виготовлене з біологічно відновлювальної сировини (біомаси), яке може використовуватися як паливо або компонент інших видів палива [43]. 43 Під визначенням «біомаса» в сільському господарстві розуміють [43]: сільськогосподарські рослинні культури; рослинні залишки сільськогосподарських культур; трав’янисті культури; продукти переробки сільського господарства; продукти переробки тваринництва. У Директиві Європейського Союзу з відновлюваної енергетики [44], подається наступне визначення терміну «біомаса». Біомаса – це біорозкладні продукти, відходи і залишки біологічного походження в сільському господарстві (у тому числі рослинного і тваринного походження), лісового господарства та суміжних галузей, включаючи галузі рибництва та аквакультур, а також біорозкладні речовини промислових і побутових відходів. Таким чином, біомаса – це (рисунок 2.7): рослини та складові частини рослин; відходи та побічні продукти рослинного і тваринного походження; деревні відходи від деревообробної промисловості; побутові органічні відходи. Рисунок 2.7 – Види біомаси для виробництва твердого біопалива 44 Термін «біомаса» у Законі України «Про внесення змін до Закону України «Про електроенергетику» щодо стимулювання виробництва електроенергії з альтернативних джерел енергії» від 20 листопада 2011 р. № 5485-VI, ст. 17-1, визначається як «не викопна біологічно відновлювана речовина органічного походження у вигляді відходів лісового та сільського господарства (рослинництва і тваринництва), рибного господарства та технологічно пов’язаних з ними галузей промисловості, що зазнає біологічного розкладу, а також складова промислових або побутових відходів, що здатні до біологічного розкладу». У загальному значенні біомаса – це кількість живої речовини (в одиницях маси), що припадає на одиницю площі або обсягу [43]. У вужчому розумінні (з огляду на використання в біоенергетиці) деякі науковці визначають біомасу як «вуглецевомісткі органічні речовини рослинного та тваринного походження (деревина, солома, рослинні залишки сільськогосподарського виробництва, гній, органічна частина твердих побутових відходів та іноді торф)». На переконання С.С. Дев’яткіної та Т.Ю. Шкварницької, у визначенні терміну «біомаса» слід виокремити його біоенергетичну складову. Відповідно біомаса – це органічні речовини, що утворюються в рослинах у результаті фотосинтезу, які можуть бути використані для одержання енергії. Ці ж вчені розмежовують первинну біомасу, що є частиною наземного і водного рослинного світу (продукти лісу, водорості й інші рослини), та вторинну біомасу, тобто таку, що містить придатні для енергетичної утилізації відходи, утворені після збору і переробки первинної біомаси, а також органічні відходи, що утворюються в результаті життєдіяльності людини і тварин [44]. Проаналізувавши наукові підходи щодо розкриття сутності розглянутих вище понять, обґрунтованим буде висновок, що «біоенергетичний потенціал сільськогосподарських підприємств» – це наявні біоенергетичні ресурси підприємства, які можуть бути використані для отримання енергетичних ресурсів. Аналіз семантики поняття «біоенергетичний ресурс» дав нам змогу визначити його сутність як сукупність біологічних, енергетичних та економічних ознак. 45 Відповідно зроблено висновок, що в агрегованому значенні біомаса, яка задіяна у господарській діяльності як енергоджерело, набуває ознак ресурсу, отже може бути визначена як «біоенергоресурс», маючи біологічні – «біо», енергетичні – «енерго» та економічні – «ресурс» ознаки. Відповідний аналіз дав можливість окреслити умови, за яких біомаса набуває ознак біоенергетичного ресурсу (рисунок 2.8). Відповідно біоенергетичні ресурси розглядаються як енергетичні ресурси біологічного походження, що мають здатність до відтворення та беруть участь у формуванні біоенергетичного потенціалу сільськогосподарських підприємств. У сільському господарстві – це енергетичні культури, побічна продукція рослинництва та будь-яка біомаса, що потенційно може бути використана як енергетичне джерело. На нашу думку, той факт, що в процесі сільсько- господарського виробництва значна частина біологічних ресурсів та їх похідних може бути використана для виробництва енергії, визначає фактичну наявність біоенергетичного потенціалу в сільському господарстві. Рисунок 2.8 – Визначення ознак, за яких біомаса набуває значення «біоенергетичний ресурс» Біоенергоресурси – це енергетичні ресурси біологічного походження, що мають здатність до відтворення. У сільському господарстві це енергетичні культури та будь-яка біомаса, що може бути використана як енергоджерело. 46 Враховуючи той факт, що в процесі сільськогосподарського виробництва значна частина біологічних ресурсів та їх похідних може бути використана для виробництва енергії, слід визнати фактичну наявність біоенергетичного потенціалу в сільському господарстві. Біоенергетичний потенціал – ефективна здатність ресурсів біологічного походження бути переробленими в енергію (рисунок 2.9). Біоенергія – енергія, що виробляється з біологічних джерел, але яка не зазнала геологічних змін (як корисні копалини). Носії біоенергії можуть бути як твердими (дерево, солома), так і рідкими (біодизель, біоетанол) чи газоподібними (біогаз). Рисунок 2.9 – Схема формування біоенергетичного потенціалу сільськогосподарських підприємств Біоенергетичний потенціал сільськогосподарських підприємств – наявні біоенергетичні ресурсів підприємства, які можуть бути використані для отримання енергетичних ресурсів. Розрізняють такі види біоенергетичного потенціалу: теоретичний, корисний та економічний. Теоретичний потенціал – це гранична межа наявності біоенергетичних ресурсів, вся фіто- і зоомаса. Враховуючи наявність бар’єрів технічного, 47 структурного, екологічного та адміністративного характеру, слід зазначити, що теоретичний потенціал біоенергетичних джерел фізично доступний у кількості, яка не відповідає його теоретичному значенню. Тому оцінка реального потенціалу енергетичних джерел, яка базується на енергетичному потенціалі не завжди є такою, що відповідає дійсності. Корисний біоенергетичний потенціал – технічно доступний потенціал, який реально відповідає своєму значенню наявності. У деяких випадках при розрахунках корисного біоенергетичного потенціалу беруть до уваги місце розташування, коефіцієнт корисної дії використовуваної техніки тощо. Економічний потенціал використання біологічних джерел енергії – частка від технічного потенціалу, яку можливо економічно використати. Економічний біоенергетичний потенціал деякою мірою впливає на ціни на енергоресурси та на традиційні енергетичні системи [45]. Значущість проблематики забезпечення виробництва енергетичними ресурсами зумовлена їх фізичною обмеженістю та вичерпністю у часі. Це дуже важливі чинники для України, яка є нетто-імпортером енергетичних ресурсів з огляду на її значну залежність від імпортованих енергоджерел та недостатню їх диверсифікацію. У контексті даної проблематики важливим вбачається актуалізація розвитку та використання відновлюваного біоенергетичного потенціалу сільського господарства, який, на відміну від викопних енергетичних джерел, має здатність до відтворення та є поширеним ресурсом. Біоенергетичний потенціал сільського господарства формується за рахунок біоенергетичних ресурсів, таких як біомаса, яку отримують у процесі виробництва продукції рослинництва як побічну продукцію [46]. Використання енергетичної біомаси аграрного виробництва поки що не є поширеним явищем. Енергетичні ресурси (біомаса) сільськогосподарського виробництва значно перевищують наявний енергетичний ресурс деревних залишків, однак, вплив деяких чинників, які на даний час гальмує перехід до агросировини як джерела для виробництва палива – агропелет та агробрикетів. Це, 48 зокрема: особливості сільськогосподарського виробництва (збирання, транспортування, переробка тощо); фізичні та хімічні властивості палива з агросировини, які накладають певні вимоги до їх використання для виробництва енергії; зовнішні чинники, зокрема попит на зовнішньому та внутрішньому ринку. Світовий досвід використання біоенергетичних ресурсів сільського господарства переконує про те, що їх ефективне використання є цілком можливим за умови схвалення відповідних законодавчих ініціатив і використання відповідних технологій та обладнання. 2.4 Ефективність виробництва сільськогосподарської продукції як сировини для переробки на біопаливо В Україні виробництво та споживання біопалива розвивається дуже повільно, оскільки іноземні інвестори зацікавлені у збільшенні експорту сільськогосподарської сировини, а не у переробці її на біопаливо на території України, інвестиції загалом надходять у сировинну галузь. Як результат, вітчизняні сільськогосподарські виробники є лише постачальниками сировини для виробництва біопалива за кордоном. У той же час інтенсивне зростання світового виробництва біоетанолу дає змогу швидко нарощувати потужності з його виробництва в Україні. В останні роки, переважно у відповідь на невизначеності поставок палива та зусилля щодо скорочення викидів вуглекислого газу, біоетанол став одним з найбільш перспективних видів біопалива. Сьогодні він вважається єдиною можливою коротко- і середньостроковою альтернативою нафтовим паливам в Європі й у світі в цілому. Попередні зобов’язання ЄС відповідно до Директиви 2003/30/EC з просування біопалива для транспорту мали на меті заміну 5,75% від усіх видів транспортного палива до 2010 року. Нещодавні зміни, внесені Європейською комісією, збільшили цей показник до 10% до 2020 р. Передові країни світу вже давно займаються виробництвом альтернативних видів моторного палива, а 49 Україна наразі є лише експортером сільськогосподарської сировини. Задля стабільного функціонування сільськогосподарської галузі, створення нових робочих місць, зменшення енергетичної залежності та скорочення витрат на імпортне пальне Україна повинна запровадити власне виробництво біопалив. Щодо економічного аспекту, то вартість біопалива нині залежить від сировини, з якої воно виробляється, та технологій. Проте нинішня вартість біопалива не враховує непрямого ефекту від його використання. Зокрема, за рахунок зниження викидів вуглекислого газу поліпшиться екологічна ситуація у світі, знизиться загазованість у великих містах. Це дозволить заощадити кошти, що витрачаються на медичне лікування. Як зазначає Г. М. Калетнік, Україна має потужний потенціал для вирощування біомаси, придатної для енергетичного використання, без загрози продовольчої безпеки держави, адже сільськогосподарська продукція, що виробляється в Україні, не лише покриває внутрішній попит, але й у значній мірі експортується. Для забезпечення продовольчих потреб потрібно виділити 0,5–0,6 га сільськогосподарських угідь на одну людину під вирощування продовольчих культур. Звідси загальна площа сільськогосподарських угідь, яку потрібно виділити під засівання продовольчих культур, становить 25,85 млн га (помноживши на коефіцієнт 0,778, отримаємо 20 млн га ріллі). Всього ріллі в Україні – 32,5 млн. га. Таким чином, залишається близько 10 млн га орних земель, які можуть бути відведені під вирощування культур, з подальшою їх переробкою на біопалива. Щодо питання, чи доцільно використовувати продовольчу сировину задля переробки на паливо, варто зауважити, що з самого початку розвитку сільськогосподарського виробництва селяни до 30% свого урожаю використовували на відгодівлю тварин, задля забезпечення оранки, посівів, транспортування, молотарки, будівництва. Для України виробництво біопалива матиме виключно позитивний ефект і створить ряд соціально-економічних та екологічних переваг (рисунок 2.10). 50 Упровадження сучасних інноваційних технологій у сфері енергозабезпечення дасть змогу зменшити залежність економіки України від країн-експортерів нафти і газу, що, відповідно, підвищить її енергетичну, економічну й національну безпеку та сприятиме виходу нашої держави на абсолютно новий рівень взаємовідносин з іноземними державами – експортерами нафти та нафтопродуктів і позиціонувати себе як державу з європейським рівнем економічної та екологічної безпеки. Обираючи між експортом сировини та переробкою її у кінцевий продукт, ми повинні виходити із національних інтересів України. Для подолання енергетичної залежності Україна повинна перейняти досвід передових країн світу і налагодити виробництво біопалива із сільськогосподарської сировини. Рисунок 2.10 – Соціально-економічні переваги розвитку виробництва та споживання біопалива в Україні 51 Комплексне розв’язання соціально-економічних, технологічних та екологічних проблем виробництва біопалива є передумовою організації широкомасштабного виробництва біоетанолу в Україні на основі біоконверсії відновлювальної рослинної сировини. Проаналізувавши динаміку світових і вітчизняних цін на нафту та її похідні, цілком очевидно, що їх вартість найближчим часом не тільки не знизиться, а навпаки, зросте. Зростання вартості паливно-енергетичних носіїв призводить до подорожчання абсолютно всіх товарів і послуг, адже вони нерозривно пов’язані з енергетичною складовою. Враховуючи вичерпність та обмеженість запасів нафти та природного газу у світі та в Україні зокрема, наявну динаміку зростання вартості імпортної нафти та цін на бензин і дизельне паливо в Україні, складності в укладенні договорів про імпорт природного газу, досвід передових країн у розвитку альтернативних видів енергії та біопалива зокрема, нашій державі потрібно якнайшвидше перейти на виробництво та використання альтернативних видів палива [34]. Виробництво біопалив в Україні дозволить не лише зменшити залежність від імпорту енергоносіїв, але й сприятиме поліпшенню економічної й екологічної ситуації. Родючі ґрунти та виробничі потужності України дозволяють вирощувати та переробляти значно більшу кількість сільськогосподарської продукції, аніж нині. Налагодження виробництва біопалива в Україні дасть змогу створити нові робочі місця, особливо у сільських місцевостях, де нині істотною є проблема безробіття. Окрім того, розвиток виробництва біопалива надасть додаткові надходження до місцевого та державного бюджетів. Заходи, спрямовані на зниження залежності від імпорту енергоносіїв, підвищення вартості традиційних джерел енергії та зростаючий негативний вплив на навколишнє середовище від споживання викопних видів палива, є головними рушійними силами, що спричиняють постійне зростання обсягів виробництва біопалива. Нині у світі біоетанол є найпоширенішим видом рідкого біопалива, 52 використання якого зменшує енергетичну залежність і суттєво знижує негативний вплив на навколишнє природне середовище, порівняно з традиційними паливами. Україна має сприятливі природно-кліматичні умови та земельний потенціал для вирощування сільськогосподарських культур, у тому числі високоенергетичних видів сировини для виробництва біопалива. Сировиною для виробництва біоетанолу можуть бути всі цукро- та крохмалевмісні рослини або лігніноцелюлозна біомаса (рисунок 2.11). Рисунок 2.11 – Види сировини для виробництва біоетанолу Основними вимогами до сировини є низька собівартість, зручність та ефективність переробки, високий вихід біоетанолу із 1 т сировини та з 1 га,позитивний баланс енергії, низькі затрати при транспортуванні. Біоетанол з рослин отримують шляхом біохімічних перетворень, або так званого процесу ферментації (бродіння), чи з використанням тепла і хімічних речовин у процесі біохімічної конверсії. Від виду сировини та кількості 53 накопиченого у ній крохмалю, цукрів чи глюкози залежить складність біоконверсії та обсяги отримання біоетанолу. Клімат і тип ґрунту визначають види й обсяг рослин, які можна вирощувати в різних географічних районах. Тому вибір культури, що має найвищу економічну й екологічну ефективність при вирощуванні та переробці її на біоетанол, найбільшою мірою залежить від географічного розташування країни, наявності родючих ґрунтів, сумарної кількості опадів і сонячного випромінювання. У тропічних країнах (Бразилія, Аргентина, Таїланд) найпоширенішою сировиною для виробництва біоетанолу є цукрова тростина, у північній півкулі (США, ЄС, Канада) – кукурудза, зернові, цукрові буряки. В Україні найперспективнішими культурами для виробництва біоетанолу є сільськогосподарські культури та продукти їх первинної переробки з високим вмістом цукру або крохмалю – кукурудза, фуражне зерно, цукрове та зернове сорго, цукрові буряки та напівпродукти їх переробки. Сировиною для виробництва біоетанолу може також бути картопля та спеціальні технічні культури. З-поміж усіх культур, що вирощуються в Україні, найбільша частка припадає на зернові (пшениця, жито, ячмінь, кукурудза, овес, просо, сорго). Перспективною культурою для виробництва біоетанолу в Україні є кукурудза. Це одна із небагатьох культур, що має поширений ареал використання в харчовій, крохмально-паточній, біопаливній, мікробіологічній, медичній та інших галузях промисловості, володіє значними кормовими властивостями. Продовольче споживання зерна кукурудзи в Україні є мінімальним, і більшість вирощеної продукції у даний час експортується. У 2000 р. частка рослинницьких галузей у вартості всієї продукції становила 61,5%, у 2015 р. – 70,7%. Посівні площі на території України у 2015 р. становили 28,329 млн га, у тому числі під зерновими культурами – 16,210 млн га, технічними – 7,869 млн га, картоплею і овоче-баштанними – 1,961 млн га та кормовими культурами – 2,288 млн га. Посівна площа сільськогосподарських культур у всіх категоріях господарств за період з 1990 по 2015 рр. скоротилась на 4077 га (рисунок 54 2.12). Провідне місце у структурі посівів належить зерновим культурам, посівна площа яких за досліджуваний період коливається в межах 14–16 млн га і складає 45-57% у загальній структурі посівних площ. Посівні площі зернових і зернобобових культур за досліджуваний період збільшились на 1,627 млн га. Основними технічними культурами в Україні є цукрові буряки, соняшник, ріпак. Площа технічних культур з 1990 по 2017 рр. коливалась у межах 3,7–7,8 млн га, що у загальній структурі посівів становило 11,5% у 1990 р. та 27,5% – у 2017 р. Найбільшою мірою зростання посівних площ технічних культур відбувалось за рахунок збільшення площ посівів соняшнику, ріпаку та сої. Рисунок 2.12 – Динаміка посівних площ сільськогосподарських культур у всіх категоріях господарств, тис. га Протягом останніх років в Україні розширюються площі посівів соняшнику, ріпаку, кукурудзи, попит на які забезпечують іноземні компанії. Високі 55 реалізаційні ціни цих культур при низькій собівартості забезпечували високу прибутковість і рентабельність. У таблиці 2.2 наведено основні економічні показники вирощування деяких сільськогосподарських культур. Так найбільш рентабельними культурами для сільськогосподарських виробників у 2019 р. були соняшник (15,8%), соя (15,8%) та ріпак (8,6%). При цьому варто зазначити, що рівень рентабельності вирощування всіх сільськогосподарських культур за останні 3 роки значно погіршився (рисунок 2.13). Зокрема, найбільше знизився рівень рентабельності виробництва кукурудзи – на 37,1%, цукрових буряків – на 29,5%, соняшнику – на 28,8%. Рисунок 2.13 – Ціна зернових культур За наведеними даними (рисунок 2.14), загальна площа під зерновими та олійними сільськогосподарськими культурами цього року складе 24,2 млн га, що на 0,3 млн га більше, ніж у 2020 році. 56 Рисунок 2.14 – Аналіз економічної ефективності виробництва основних сільськогосподарських культур в Україні Таким чином, виробництво зернових і зернобобових у 2021 році в Україні, за очікуваннями міністерства, повинне зрости майже на 10 млн тонн – з 65,5 млн тонн до 75,1 млн тонн. Такий приріст пояснюється, як вдалими у порівнянні з попереднім роком погодними умовами для озимих культур, так і суттєвим збільшенням площі під посівами пшениці – до 6,9 млн га (на 400 тис га більше, ніж у 2020 році). Це і має забезпечити майже половину приросту валового збору – прогнозується, що пшениці буде зібрано 29,5 млн тонн (проти 25,1 млн тонн минулого року). Оцінка виглядає досить суперечливою з огляду на динаміку ринку 57 олійних, де ціни б’ють рекорд за рекордом. Є певні сумніви щодо готовності аграріїв відвести додаткові площі саме під яру пшеницю. Вирощування та збирання зернових і технічних культур, призначених для переробки в біоетанол, не відрізняється від їхнього виробництва для продовольчих потреб. Величина попиту, як правило, визначається якісними параметрами зазначених сільськогосподарських культур та економічними показниками виробництва та збуту. Різниця полягає в тому, що сорти, котрі використовуються для енергетичних цілей, можуть бути трансгенними різновидами. У 2015/2016 МР Україна посіла 6 місце у світі за обсягами виробництва кукурудзи (28,5 млн т) і друге місце за обсягами експорту (18,9 млн т). Таким чином, Україна експортувала 66,3% від обсягів валового виробництва. Натомість США, що є світовим лідером з вирощування кукурудзи (361,1 млн т), експортували лише 13% від обсягів виробництва (47 млн т). У США 96% бензину, що реалізується на автозаправних станціях, містить у своєму складі біоетанол. Основною сировиною для виробництва біоетанолу в США є кукурудза, адже використання цієї сировини має низку економічних та екологічних переваг. Щороку США збільшують обсяг сировини, що переробляється на біоетанол. Тенденція змін, що наведена на рисунку 2.15, дає можливість прослідкувати за впливом обсягу використання кукурудзи задля виробництва біоетанолу на зростання її вартості. Асоціація виробників біопалива стверджує, що у зв’язку зі збільшенням обсягів виробництва біоетанолу з кукурудзи та, відповідно, зростанням попиту – підвищується ціна на неї. Вважається, що зростання ціни на кукурудзу має позитивний ефект, адже фермери отримують вищі прибутки, а Уряд країни заощаджує кошти за рахунок зниження витрат з надання субсидій фермерам за федеральними програмами. 58 Рисунок 2.15 – Обсяги переробки кукурудзи на біоетанол і його вартість у США Значне зменшення обсягів переробки кукурудзи на біоетанол і зростання її вартості спостерігається у 2015 р. Цей рік був засушливий і спричинив неврожай кукурудзи у США. Внаслідок надмірного виробництва кукурудзи у 2017 р., ціна на неї знизилась, що призвело до суттєвого зростання обсягів виробництва біоетанолу (на 29%). Кукурудза забезпечує найвищий вихід біоетанолу із 1 т сировини – 400–450 л. Виробництво біоетанолу із кукурудзи дає змогу отримати не лише екологічно чисте паливо, а ще й якісний протеїновий корм. Нині у світі найбільш економічно вигідною сировиною для виробництва біоетанолу є цукрова тростина. Вона є витривалою рослиною, яка вирощується в тропічних і субтропічних регіонах для отримання цукру, біоетанолу, а також побічних продуктів – меляси та багасси. Багассу (волокнисті відходи з цукрової тростини, що залишаються після отримання соку) спалюють у теплогенераторах задля отримання теплової енергії. Це знижує собівартість біоетанолу, адже дозволяє заощадити на купівлі електроенергії. Виробництво біоетанолу з цукрової тростини не потребує ферментів для перетворення полісахариду (крохмалю) в зброджувані моносахариди, що дає можливість використовувати меншу кількість технологічних операцій і значно 59 знижує собівартість виробництва. Окрім того, урожайність кукурудзи постійно коливається, і її важко спрогнозувати, оскільки вона залежить від погодних умов, наявності шкідників, поширення захворювань. У той же час урожайність цукрової тростини у тих країнах, де вона вирощується, залишається стабільною та прогнозованою з року в рік. На відміну від кукурудзи, цукрова тростина є багаторічною культурою та може забезпечувати до 7 урожаїв [47]. Це зменшує кількість технологічних операцій при вирощуванні, що в результаті знижує собівартість і сприяє скороченню викидів шкідливих газів в атмосферу. Біоетанол, вироблений з цукрової тростини, забезпечує зниження викидів парникових газів при його спалюванні на 71%. The European Commission’s Joint Research Center (Об’єднаний дослідницький центр Європейської комісії) визначив зниження викидів парникових газів при використанні біопалива з різних видів сировини (табл. 2.2). Дослідницький центр розрахував викиди парникових газів для вирощування, переробки та транспортування сільськогосподарських культур і використав дані для визначення заощадження викидів парникових газів. Так, з-поміж тих видів сировини, що вирощуються у нашому кліматичному поясі, найбільші заощадження викидів парникових газів забезпечує виробництво і використання біоетанолу з цукрових буряків. Таблиця 2.2 – Скорочення викидів парникових газів при виробництві біопалива з різних видів сировини 60 Щодо того, яким шляхом Україні доцільно йти у контексті вибору сировини для виробництва біопалива, то нам варто враховувати агротехнічні можливості щодо вирощування певної культури, її урожайність, вихід біоетанолу, отримання побічної продукції, вартість переробки, відстань транспортування до переробного заводу, важливість для сільського господарства. З погляду всіх цих складових для нашої держави кращої сировини для виробництва біоетанолу, ніж цукрові буряки, немає. Незважаючи на те, що найбільші виробники біоетанолу у світі як сировину використовують кукурудзу та цукрову тростину, найвищий вихід біоетанолу із 1 га забезпечують цукрові буряки (таблиця 2.3). Таблиця 2.3 – Орієнтовна урожайність різних сільськогосподарських культур і можливий вихід біоетанолу з біосировини Як порівняння, вихід біоетанолу із 1 га цукрової тростини у Бразилії становить 4700 л, із 1 га кукурудзи у США – 3000 л. У той же час із 1 га цукрових буряків можна виробити 9000 л біоетанолу (за умови врожайності 900 ц з 1 га). Виробництво біоетанолу з цукрових буряків потребує на 20-30% менше енергоносіїв, ніж із зернової сировини. Це пов’язано з тим, що під час виробництва біоетанолу з крохмалевмісних культур (кукурудза, пшениця, сорго) сировину спочатку піддають гідролізу за допомогою ензимів задля розщеплення крохмалю й отримання глюкози. 61 2.5 Економічна та енергетична ефективність виробництва біопалива При виробництві біоетанолу, біодизелю як компонентів до мінерального палива мають місце виробничі витрати: витрати на сировину; конверсійні витрати; витрати, які виникають при змішуванні біопалива з мінеральним паливом. Витрати на сировину становлять від 50% до 80%. У зв’язку з цим виникає так званий "цільової конфлікт". На даний момент без застосування дешевої сировини, біопаливо в Німеччині є не конкурентоспроможними по відношенню до мінерального палива. З одного боку сільське господарство вимагає високих цін на сировину, що призводить до зменшення конкурентоспроможності біопалива, однак з іншого боку виникає «цільовий конфлікт». Витрати на перетворення сировини в біопаливо в значній мірі залежать від величини установки, так званого масштабного ефекту при виробництві і енергетичної потужності установки. При цьому вирішальним фактором рентабельності виробництва біопалива є можливість додаткового збуту побічного продукту (наприклад: білковий корм, гліцерин, ріпаковий шрот та ін.). Витрати на змішування біопалива з мінеральним паливом залежать від частки біопалива в мінеральному паливі. У процесі змішування виникають поточні витрати на нафтопереробних заводах (поставка, заправка, управління, механізм змішування, зберігання, контроль якості та ін.) і пристосованість до мінерального палива. Крім того, європейський ринок палива базується на порівнянні бензину і дизеля, розвитку якого сприяє сприятлива податкова площина. Збільшення частки дизеля в автотранспорті призводить до ринкової рівноваги між бензином і дизелем. Німецький союз мінерального палива прогнозує, що підвищення частки етанолу на ринку може привести до надлишку бензину на ринку мінерального палива [48]. 62 Таблиця 2.4 – Класифікація витрат при виробництві біопалива Витрати Оцінка Сировина є домінуючим фактором виробничих витрат Сировина Без дешевого сировини неможливо виробити конкурентоспроможну біопаливо Конфлікт між сільським господарством та біопаливом Витрати на конверсію насамперед залежать від: величини установки енергетичної концепції установки Конверсія можливості збуту і ціни на побічний продукт (напр., білковий корм, гліцерин). Ризик падіння ціни побічної продукції на ринку при збільшенні виробництва біопалива Витрати на змішування Витрати застосування чистого залежать від: палива залежать від: палива та технічних витрат на модернізацію можливостей; двигуна / транспортного пристосованість до засобу; інфраструктури; додаткових технічних пристосування до витрат Застосування основного паливу; витрат окремих експортних інфраструктур можливостей додаткових витрат витісненого викопного палива; міжнародної практики змішування; Щоб подивитися, наскільки рентабельним є біопаливо по відношенню до мінерального палива, розглянемо порівняльну оцінку мінерального палива та біопалива в таблиці 2.5. Аналізуючи цю таблицю, можна відзначити, що ціна 63 біопалива значно нижче ціни на мінеральне паливо. Це пов'язано з тим, що для біопалива не застосовувався податок на мінеральне паливо. Таблиця 2.5 – Порівняльна оцінка вартості біопалива і мінерального палива Мінеральне паливо Біопаливо Євро/дм3 Дизельне Бензин Біодизель Біоетанол пальне Ціна продажу 1,17 1,12 1,01 0,58 Податок на мінеральне 0,655 0,47 0,0 0,0 паливо Податок на додану вартість 0,174 0,154 0,14 0,08 (16%) Вартість нетто (без врахування податку на 0,431 0,496 0,87 0,50 мінеральне паливо та додану вартість) Вартість продукту (без врахування транспортних витрат, зберігання, 0,343 0,3774 0,81 0,47 поповнення запасів, реалізації та прибутку Розглядаючи конкурентоспроможність біопалива до мінерального, можна відзначити, що біопаливо (біоетанол) є конкурентоспроможним на сьогоднішній день тільки в Бразилії. У країнах Європейського Союзу виробництво біопалива без державної підтримки є нерентабельним. Якщо порівняти Україну і ЄС, то можна відзначити, що виробництво українського біопалива може бути конкурентоспроможним по відношенню до європейського. Це можна пояснити тим, що Україна має відносно дешеву сировину і дешеву робочу силу. На думку багатьох експертів, конкурентоспроможність біопалива можна досягнути при ціні на нафту в розмірі від 80 до 100 дол. США за барель. При більш низьких цінах на світових нафтових ринках використання біологічних джерел енергії стає неефективним. 64 Показники економічної та енергетичної ефективності виробництва енергетичних культур оцінювали розрахунковим методом. В основу розрахунків покладено технологічні карти, складені для умов інтенсивної технології виробництва [49-51]. Передбачалась традиційна система основного обробітку ґрунту з обертанням пласта. Технологічні засоби, обладнання, знаряддя приймали в основному вітчизняного виробництва, які повністю забезпечують дотримання агротехнічних вимог. Обсяги внесення добрив та засобів захисту відповідали потребі рослин для отримання врожаю: озимого ріпаку – 3,0 т/га, озимої пшениці – 6,0 т/га, кукурудзи на зерно – 8,0 т/га, цукрового буряку – 50,0 т/га. Ціни на матеріали, сировину, продукцію тощо [52] приймали станом на листопад 2020 року. Аналіз і оцінку затрат енергії на виробництво енергетичних сільськогосподарських культур та біопалива проводили за відомими методиками [54-57]. Затрачену енергію на виробництво біопалива в розрахунку на гектар посіву енергетичної культури визначали за формулою: E EM Eп Ед Ел Еб , (2.1) де Е – енергія, затрачена на виробництво біопалива з розрахунку на гектар посіву, МДж/га; Ем – енергія машин та механізмів, перенесена на біопаливо, МДж/га; Еп – енергія рідкого палива, МДж/га; Ед – енергія добрива, засобів захисту та насіння, МДж/га; Ел – енергія праці людей, МДж/га; Еб – енергія, затрачена на переробку сировини в біопаливо, МДж/га. Коефіцієнт енергетичної ефективності біопалива визначали як відношення енергії, отриманої в біопаливі та побічній продукції (соломі, макусі, гліцерині, лушпинні, барді тощо), до затраченої енергії: 65 Ео , (2.2) Е де α – коефіцієнт енергетичної ефективності; Ео – сума отриманої енергії в біопаливі та побічній продукції, МДж. Оцінку кількості отриманого рідкого біопалива, еквівалентного за енергоємністю дизельному, порівняно із затраченим рідким паливом у технологічному процесі здійснювали за коефіцієнтом енергетичної ефективності використання рідкого палива, який визначали за формулою: М бп е бпрп , (2.3) М рп едп де рп – коефіцієнт енергетичної ефективності використання рідкого палива; М бп – обсяг виробництва біопалива з гектара, кг/га; М рп – затрати рідкого палива на гектар площі посіву енергетичних культур, кг/га; ебп – енергоємність біопалива, МДж/кг (для біодизеля ебп = 37,6 МДж/кг, для біоетанолу ебп = 26,7 МДж/кг); едп – енергоємність дизельного палива, МДж/кг (едп = 43,3 МДж/кг). Собівартість одного мегаджоуля енергії біопалива визначали з формули: С Сен . (2.4) Ео Сумарний енергетичний ефект, який показує різницю між отриманою і затраченою енергією на одному гектарі площі посіву (приріст енергії), визначали за формулою: 66 Ееф Ео Е . (2.5) Аналіз витрат коштів на один гектар посіву традиційних для України енергетичних культур, зокрема ріпаку озимого, пшениці озимої, кукурудзи на зерно та цукрового буряку (таблиця 2.6), свідчить, що найнижчі витрати за виробництва ріпаку озимого, які становлять 4830 грн/га, а найбільші – для посівів цукрового буряку – 12650 грн/га. Таблиця 2.6 – Структура витрат та економічна ефективність виробництва енергетичних культур Показник Ріпак Пшениця Цукровий Кукурудза озимий озима буряк Урожайність, т/га 3,0 6,0 8,0 50,0 Витрати на виробництво, 4131,31 5940,0 8720,0 12650,0 грн/га Собівартість основної 5479,0 3902,0 4359,0 753,0 продукції, грн/т Реалізаційна ціна основної 13600,0 8500,0 7510,0 1836,0 продукції, грн/т Прибуток на гектар площі 24363,0 45060,0 51360,0 91800,0 посіву, грн/т Прибуток на тонну 8121,0 7510,0 6420,0 1583,0 реалізованої продукції, грн/т Рівень рентабельності, % 148,22% 126,4% 73,6% 12,51% У структурі витрат усіх розглядуваних сільськогосподарських культур найбільша складова – це добрива, засоби захисту та насіння, яка в усіх випадках перевищує 50%, зокрема: для ріпаку озимого – 2080 грн/га, що становить 56,2%; пшениці озимої – 2362 грн/га (55,2%), кукурудзи – 4243 грн/га (50,1%), цукрового буряку – 6978 грн/га (55,2%). Друга за величиною стаття витрат під час виробництва озимого ріпаку та озимої пшениці – це енергоносії, які становлять відповідно 17,7% і 18,8%. Водночас 67 під час вирощування кукурудзи та цукрового буряку на другому місці витрати на експлуатацію техніки – відповідно 21,3% та 20,2%. Розрахунок рентабельності виробництва біопалива з власної та купленої сировини наведено в таблиці 2.7. Відповідно, собівартість переробки однієї тонни насіння ріпаку на біодизель становить 686,7 грн/т; зерна пшениці на біоетанол – 635,8 грн/т; зерна кукурудзи – 668,8 грн/т; коренів цукрового буряку на біоетанол – 276,0 грн/т. Таблиця 2.7 – Розрахунок рентабельності виробництва біопалива 68 Отримані результати свідчать, що рівень рентабельності найвищий у біодизеля, отриманого з власної сировини, однак прибуток у розрахунку на один гектар посіву найвищий за виробництва біоетанолу з цукрового буряку. Прибуток на один гектар посіву ріпаку в разі реалізації насіння ріпаку порівняно з реалізацією біодизеля більший на 1098 грн. Водночас виробництво і реалізація біоетанолу в усіх розглянутих випадках приносить більший прибуток порівняно з реалізацією сировини (насіння пшениці, кукурудзи та коренів цукрового буряку). Найбільшу питому вагу в структурі затрат на виробництво біопалива складають витрати на сировину, які, зокрема, для біодизеля у першому варіанті досліджень становлять 70%, а в другому варіанті – 85%; для біоетанолу у першому варіанті: із пшениці – 61%; кукурудзи – 62%, цукрового буряку – 48%, а у другому варіанті відповідно з пшениці – 74%; кукурудзи – 73%; цукрового буряку – 58%. Окрім основної продукції, під час виробництва біопалив є побічні продукти, які мають теж важливе народногосподарське значення. У результаті вирощування та переробки ріпаку й пшениці отримуємо солому, яка може бути використана як біопаливо. Спалюючи солому, можна отримати значну кількість теплової енергії (17,4 МДж/кг), а також її можна перетворювати на біогаз, використовувати як добриво, корм тваринам тощо. На біогаз можна перетворити гичку буряку, а також стебла кукурудзи. Значну цінність має макуха ріпакова, якої виходить більше ніж 50% від кількості насіння, а також гліцерин, вихід якого становить близько 5% від маси насіння. З урахуванням побічної продукції ефективність виробництва сільськогосподарської культури на біопаливо зростає. 69 ВИСНОВКИ Одна з основних та глобальних проблем сучасної цивілізації є виснаження природних ресурсів. Запаси корисних копалин, зокрема нафти та природного газу є обмеженими, а в зв’язку з постійно зростаючими об’ємами їх видобування, вони катастрофічно зменшуються. В зв’язку з цим, а також з метою попередження змін клімату на планеті внаслідок виникнення так званого «парникового ефекту», який утворюється через значну концентрацію оксиду вуглецю у вихлопних газах, а також збереження екологічної безпеки велика кількість держав підтримує виробництво та використання біопалива для заміни дизеля або бензину. Відповідно до Директиви 2003/30/ЕС Європарламенту, біопаливо є рідким або газоподібним паливом, яке вироблене з біомаси, до якої відноситься біорозкладені фракції продуктів, відходів і залишків сільськогосподарського виробництва (включаючи рослинні та тваринні субстанції), лісової та пов’язаних з ними галузей промисловості, а також біорозкладені фракції індустріальних і муніципальних відходів. Як біопаливо переважно розглядаються: біодизель, біоетанол, біогаз, біометанол, біодіметиловий ефір, біоетилтетробутиловий ефір, синтетичні біопалива, біоводень, чиста рослинна олія. З біопаливом пов’язані великі надії на оздоровлення навколишнього середовища. Використання в якості сировини рослинних олій, в тому числі з насіння технічних культур і диких рослин, тваринних жирів і відходів сільськогосподарської, харчової і деревообробної промисловості могло б вирішити задачу максимального використання для виробництва біопалива сировини, що відновлюється, місцевого походження, що, звичайно, знижує собівартість продукції. В роботі проведено оцінку економічної та енергетичної ефективності виробництва енергетичних культур – ріпаку озимого, пшениці озимої, кукурудзи, цукрового 70 буряку – та переробки їх на біопаливо. Оцінено економічну та енергетичну ефективність біодизеля з озимого ріпаку і біоетанолу з пшениці озимої, кукурудзи та цукрового буряку. Результати дослідження, свідчать що біопаливо буде окупним, якщо використовувати весь біологічний врожай – солому, макуху, гліцерин тощо. Одночасно підвищиться енергетична ефективність біопалива. Досліджено складові структури затрат коштів та енергії під час виробництва біодизеля та біоетанолу. Розглянуто альтернативні стратегії виробництва біопалива та енергетичних культур.Визначено перспективні напрямки виробництва біодизельного пального в Україні. У найближчому майбутньому Україна має можливість лідерства серед держав колишнього союзу, використавши набутий досвід Європейських країн щодо виробництва біодизельного палива та розвиток конкуренції, яка має місце на ринку біопалив в Україні. 71 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 1. Агропромисловий комплекс України: стан, тенденції та перспективи розвитку. Інформаційно-аналітичний збірник (випуск 4) ; [за ред. П. Т. Саблука та ін.]. – К.: ІАЕ, 2000. – 601 с. 2. Актуальні проблеми аграрної реформи в Україні в умовах системної кризи світової економіки / [Мельник Ю. Ф., Присяжнюк М. В., Андрієвський В. Є. та ін.] ; за ред. І. Г. Кириленка. – К. : Інститут розвитку аграрних ринків, 2009. – 136 с. 3. Альтернативні палива та інші нетрадиційні джерела енергії : підруч. / [О. Адаменко та ін.]. – Івано-Франківськ : Полум’я, 2000. – 255 с. 4. Андрійчук В. Г. Економіка аграрних підприємств: підруч. / В. Г. Андрійчук. – 2- ге вид., доп. і переробл. – К. : КНЕУ, 2004. – 624 с. 5. Андрійчук В. Г. Ефективність діяльності аграрних підприємств: теорія, методика, аналіз / В. Г. Андрійчук. – К. : КНЕУ, 2005. – 292 с. 6. Біопалива (технологія, машини і обладнання) / [В. О. Дубровін та ін.]. – К.: ЦТІ – Енергетика і електрифікація, 2004. – 256 с. 7. Борисюк П. Г. Бурякоцукрова галузь – 2011 : підсумки, уроки і перспективи / П. Г. Борисюк, О. А. Руденко // Цукрові буряки. – 2012. – № 1. – С. 4–6. 8. Буряк П. Ю. Мікроекономіка : навч. посіб. / П. Ю. Буряк, О. Г. Гупало, І. В. Стасюк. – К. : Хай-Тек Прес, 2008. – 367 c. 9. Гетьман О. О. Економіка підприємства : навч. посіб. / О. О. Гетьман, В. М. Шаповал // 2-ге вид. – К. : Центр учбової літератури, 2010. – 488 с. 10. Глеваський І. В. Буряківництво: навч. посіб. для студ. вузів / І. В. Глеваський. – К. : Вища школа, 1991. – 319 c. 11. Головне управління статистики у Вінницькій області [Електронний ресурс]. – Джерело доступу : http://www.vn.ukrstat.gov.ua. 12. Гоменюк В. О. Буряківництво: навч. посіб. / В. О. Гоменюк. – Вінниця : Континент-ПРИМ, 1999. – 276 c. 72 13. Губарик О. М. Методологічні основи оцінювання ефективності фермерських господарств / О. М. Губарик // Держава і регіони. – 2009. – № 10. – С. 105–109. 14. Данькевич О. Г. Перспективи бурякоцукрового виробництва в Україні / О. Г. Данькевич // Збірник наукових праць НУХТ. Економіка. – Київ, 2007. – № 23. – 155 с. 15. Дарміць Р. З. Взаємозв’язок результативності та економічної ефективності в системі менеджменту підприємства / Р. З. Дарміць, Н. О. Вацик // Збірник НЛТУ У-ни. – 2010. – Вип. 20.12. – С. 153–160. 16. Дев’яткіна С. С. Альтернативні джерела енергії: навч. посіб. / С. С. Дев’яткіна, Т. Ю. Шкварницька. – К. : НАУ, 2006. – 92 с. 17. Демків І. О. Тенденції розвитку спиртової галузі України: можливості і межі гнучкості суб’єктів господарювання / І. О. Демків // Економічний аналіз. – 2014. – Т. 17. – № 2. – С. 18–23. 18. Державна Служба статистики України [Електронний ресурс]. – Джерело доступу: http://www.ukrstat.gov.ua/. 19. Державне підприємство спиртової та лікеро-горілчаної промисловості Укрспирт [Електронний ресурс]. – Джерело доступу: http://www.ukrspirt.com/cms/information.html. 20. Економіка підприємств : підруч. / Ф. В. Горбонос [та ін]. – К. : Знання, 2010. – 463 с. 21. Економіка підприємства : підруч. : в 2. т.; ред. С. Ф. Покропивний. – К.: Хвиля- Прес, 1995. – Т. 1 – 393 с. 22. Економіка підприємства : підруч.; за ред. С. Ф. Покропивного. – 2-ге вид., перероб. та доп. – Київ: КНЕУ, 2005. – 526 c. 23. Економіка сільського господарства : навч. посібник / Збарський В. К., Мацибора В. І., Чалий A. A. та ін.; за ред. В. К. Збарського і В. І. Мацибори. – К.: Каравела, 2009. – 264 с. 24. Економічна енциклопедія. – К. : Видавничий центр – Академія, 2000. – Т. 1 – 864 с. 73 25. Економічна теорія: політична економія : підруч.; за заг. ред. С. І. Юрія. – К. : Кондор, 2009. – 604 с. 26. Ємельяненко О. В. Структурні зміни в інтегрованих аграрно-промислових формуваннях / О. В. Ємельяненко // Економіка АПК : міжнародний науково- виробничий журнал. – 2004. – № 6. – С. 45–48. 27. Зінченко О. І. Рослинництво : підруч. / О. І. Зінченко, В. Н. Салатенко, М. А. Білоножко – К. : Аграрна освіта, 2001. – 591 с. 28. Зубенко В. Ф. Цукрові буряки / В. Ф. Зубенко, М. П. Шаповал, Є. І. Нориця. – К. : Урожай, 1983. – 144 c. 29. Ильина З. М. Глобальные проблемы и устойчивость национальной продовольственной безопасности / З. М. Ильина. – В 2 кн. – Кн. 2. – Минск : Институт системных исследований в АПК НАН Беларуси, 2012. – 161 с. 30. Ирисов А. С. Спирт как моторное топливо / А. С. Ирисов. – Л: Государственное научно-техническое издательство по машиностроению, металлообработке и черной металлургии, 1933. – 136 с. 31. Інформаційне агентство УНІАН [Електронний ресурс]. – Джерело доступу : http://economics.unian.ua/energetics/890211-ukrajinski-npz-zbilshili-pererobku- nafti-na-56.html. 32. Калетнік Г. М. Біопаливо: ефективність його виробництва та споживання в АПК України : навч. посіб. / Г. М. Калетнік, В. М. Пришляк. – К.: – Хай-Тек Прес, 2010. – 312 с., іл. 33. Калетнік Г. М. Біопаливо: продовольча, енергетична та екологічна безпека України : монографія / Г. М. Калетнік. – К. : Хай-Тек Прес, 2010. – 516 с. 34. Калетнік Г. М. Виробництво та використання біопалив: підруч. / Г. М. Калетнік . – Вінниця : Консоль, 2015. – 416 с. 35. Калетнік Г. М. Інститути інфраструктури та ціноутворення у розвитку аграрного ринку: регіональний аспект : монографія / Г. М. Калетнік, О. Г. Шпикуляк, Г. О. Пчелянська. – Вінниця, 2012. – 322 с. 74 36. Калетнік Г. М. Розвиток ринку біопалив в Україні: моногр. / Г. М. Калетнік. − К. : Аграр. наука, 2008. – 461 с. 37. Калетнік Г. М. Соціально-економічне значення розвитку ринку біопалива в Україні / Г. М. Калетнік // Економіка АПК : міжнародний науково-виробничий журнал. – № 6. – 2008. – С. 128–132. 38. Калетнік Г. М. Управління регіональною продовольчою безпекою в умовах економічної нестабільності : монографія / Г. М. Калетнік, С. В. Козловський, Е. А. Кірєєва, О. Г. Підвальна. – Вінниця : Меркьюрі-Поділля, 2015. – 252 с. 39. Камінська Т. Г. Внутрішньогосподарський контроль виробництва біопалива / Т.Г.Камінська [Електронний ресурс]. – Джерело доступу: http://archive.nbuv.gov.ua/portal/chem_biol/nvnau/2009_142_2/09ktg.pdf. 40. Кіндрацька Г. І. Економічний аналіз : теорія і практика: підруч. / Г. І. Кіндрацька, М. С. Білик, А. Г. Загородній ; за ред. А. Г. Загороднього. – 2- ге вид. перероб. і доп. – Львів : Магнолія, 2008. – 439 с. 41. Ковалко М. П. Розвинута енергетика – основа національної безпеки України. Аналіз тенденцій і можливостей / М. П. Ковалко, О. М. Ковалко. – К.: ТОВ – «Друкарня «Бізнесполіграф»», 2009. – 104 с. 42. Коденська М. Ю. Обґрунтування необхідності розробки інвестиційних проектів у розвиток біоетанолової галузі на базі продукції цукробурякового виробництва / М. Ю. Коденська [Електронний ресурс]. – Джерело доступу: http://archive.nbuv.gov.ua/portal/chem_biol/agroin/2011_4-6/KODENSKA.pdf. 43. Закон України «Про альтернативні види палива» документ 1391-14, чинний, поточна редакція – Редакція від 24.11.2016, підстава 1713-19 44. Климчук О.В. /Специфіка формування та механізми регулювання ринку біопалива/ Климчук О.В. // ЕКОНОМІКА, ФІНАНСИ, МЕНЕДЖМЕНТ: актуальні питання науки і практики, 2015, №2 45. Прогноз развития мирового рынка биоэтанола. Проблемы индустрии. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://cbio.ru/page/43/id/3816/ 75 46. Прохоренко Я.О./Ринок біоетанолу в Україні та світі / Прохоренко Я.О.// Вісник цукровиків України. - 2014. - № 2(57) . - С.25-27. 47. Ринок біоетанолу в Німеччині- [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.biotoplivo.ru/Legislation/Germany/ 48. Ряузова Т.В./Розвиток біопаливного сегмента ПЕК в Україні/ Ряузова Т.В.// - 2015. - С.1-17. 49. Калетнік Г. М. Біопаливо. Продовольча, енергетична та економічна безпека України : монографія / Г. М. Калетнік. – К. : Хай-Тек Прес, 2010. – 516 с. 50. Термодинамічна ефективність та ресурси рідкого біопалива України / Г. М. Збарний, С. О. Кудря, Г. Г. Кондратюк, Г. О. Четверик. – К., 2006. 51. Біопалива (технологія, машини і обладнання) / [В. О. Дубровін, М. О. Корчемний, І. П. Мас-ло та ін.] – К. : ЦТІ “Енергетика і електрифікація”, 2004. – 256 с. 52. Енергетична стратегія України на період до 2030 року : розпорядження Кабінету Міністрів України від 15 березня 2006 р. № 145 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : www.kmu.gov.ua/control. 53. Медведовський О. К. Енергетичний аналіз інтенсивних технологій в сільськогосподарському виробництві / О. К. Медведовський, П. І. Іваненко. – К: Урожай, 1988. – 208 с. 54. Коденська М. Ю. Обґрунтування необхідності розробки інвестиційних проектів у розвиток біоетанолової галузі на базі продукції цукрово-бурякового виробництва / М. Ю. Коденська. – К. : ННЦ “Інститут аграрної економіки”. – 2010. – 12 с. 55. Лихочвор В. В. Ріпак / В. В. Лихочвор, В. Ф. Петриченко. – 2-ге вид., доповн. – Львів : НВФ “Українські технології”, 2010. – 124 с. 56. Пастухов В. І. Енергетична і економічна оцінка комплексу вітчизняних і зарубіжних машин для вологозберігаючої технології вирощування озимого ріпаку в степу України / В. І. Пастухов, В. Ю. Єльченко, Р. В. Маленко. – Х. : ХНТУСГ, 2010. – 6 с. 76 ДОДАТКИ 77 Додаток А Апробація роботи 78 79