Перспективи виробництва та використання біогазу в Україні
Ринок біогазу продовжить стрімко розвиватися, заміщаючи інші енергоносії у загальній структурі енергетичного балансу країн
Розвиток біогазових технологій в ЄС
За даними Міжнародного енергетичного агентства, 13,1% первинної енергії в світі в 2010 р. було вироблено з відновлюваних джерел енергії (ВДЕ). За період з 1991 р. по 2010 рік споживання енергії з ВДЕ в ЄС збільшилася в два рази і склало 12,4% кінцевого енергоспоживання ЄС-27.
Одним з важливих секторів ВДЕ в світі є виробництво та енергетичне використання біогазу. Лідером у виробництві біогазу по праву можна вважати ЄС загалом і Німеччину зокрема. Загальна кількість біогазових установок (БГУ) в Європі перевищує 11 тис. одиниць (7,2 тис. од. У Німеччині). Загальне виробництво біогазу в ЄС-25 в 2010 р. склало 10,9 млн. т н.е. (Еквівалент 13,5 млрд. м 3 природного газу), з них 6,7 млн. т н.е. вироблено в Німеччині. При цьому річний приріст склав 31,3%.
У 2011 р. в Європейському Союзі 56,7% біогазу було вироблено на біогазових установках, що використовують як сировину відходи агропромислового комплексу (АПК) і спеціально вирощене рослинна сировина. Близько третини біогазу (31,3%) отримано на полігонах твердих побутових відходів (ТПВ). Частина, що залишилася (12%) проведена на станціях очистки стічних вод.
Біогаз використовувався для виробництва електроенергії (переважно) і / або тепла. У 2011 р. виробництво електроенергії з біогазу в ЄС зросло порівняно з 2010 р. на 18,4% і досягло 35,9 ТВт • год За той же період продаж тепла, отриманого з використанням біогазу, підприємствам та теплових мереж збільшилася на 16% до 2,2 млн. т н.е.
У балансі виробництва електроенергії з ВДЕ в ЄС електроенергія з біогазу становить 4,5%, а в балансі виробництва електроенергії з біомаси - 24,4%. За прогнозом Єврокомісії щодо структури виробництва електроенергії з ВДЕ в ЄС в 2020 р. частка електроенергії з біогазу становитиме близько 8%, перевищивши внесок малої гідроенергетики, геотермальної та сонячної енергетики, а також електроенергії з ТПВ.
В останні роки набули поширення проекти з виробництва очищеного біогазу (биометана) з подальшим закачуванням в мережі ПГ. У 2011 р. в ЄС налічувалося близько 180 установок з виробництва біометану, 130 з яких постачали биометан в газові розподільні мережі, на інших биометан використовувався в якості моторного палива для автомобілів. Сумарна потужність Біометанові установок становила 70000 нм 3 / ч. Загальне виробництво биометана в 8 країнах ЄС в 2010-2011 р.р. склало приблизно 0,5 млрд. м 3 / рік.
Великі обсяги виробництва біогазу та биометана стали наслідком додаткового використання в якості вихідної сировини спеціально вирощуваних рослинних культур (переважно кукурудзи). Наприклад, у Німеччині для цих цілей було задіяно близько 1 млн. га, що становить 8,3% від загальної площі орних земель (більше 12 млн. га).
За оцінками аналітиків, ринок біогазу продовжить стрімко розвиватися, заміщаючи інші енергоносії у загальній структурі енергетичного балансу країн.
Досвід виробництва біогазу, стан розвитку біогазових технологій в Україні
В Україні існують поодинокі приклади впровадження біогазових технологій. Перша з нині працюючих на відходах тваринництва БГУ промислового типу була побудована в 1993 р. на свинофермі комбінату "Запоріжсталь". Після цього були запущені біогазові установки компаній "Агро-Овен", "Еліта", "Українська молочна компанія" (табл. 1).
Біогазові установки на комбінаті "Запоріжсталь" була впроваджена з метою очищення стоків та зменшення споживання енергії, на сьогоднішній день енергетична (теплова) утилізація біогазу реалізується на власні потреби свинокомплексу комбінату. На свинокомплексі корпорації "Агро-Овен" електроенергія, що виробляється на біогазової установки, споживається на власні потреби підприємства, при цьому когенераційна установка не підключено до загальної електромережі. Експлуатація БГУ компанії "Еліта" була припинена в 2011 р. у зв'язку з нерентабельністю роботи за відсутності "зеленого" тарифу (ЗТ). Єдиною біогазової установкою, підключеної до мережі, є на сьогоднішній день БГУ на фермі ВРХ "Української молочної компанії".
У вересні 2011 р. було розпочато будівництво біогазової установки на базі свинокомплексу в с. Копанки, Ів.-Франківської обл. У 2012 р. "Миронівський хлібопродукт" почав роботи з будівництва біогазової установки на птахофабриці "Орель-Лідер" у Дніпропетровській обл. Планує реалізувати амбітну програму будівництва з 30 БГУ компанія "Укрлендфармінг". Агропромхолдинг "Астарта-Київ" в 2012 р. анонсував будівництво біогазової установки на Глобинському цукровому заводі (Полтавська обл.) За рахунок кредиту ЄБРР. Таким чином, впровадження біогазових технологій залишається долею флагманів АПК, що мають власні ресурси для роботи в умовах слабкого фінансового ринку і відсутності інвестицій.
Кілька прикладів впроваджених біогазових проектів існує на полігонах ТПВ в містах Ялта, Алушта, Львів, Маріуполь, Кременчук, Луганськ, Київ (табл. 2), а також Бортницької станції очистки стічних вод (м. Київ).
Проект на Київському полігоні № 5, реалізований компанією ЛНК, є в даний час найбільш успішним українським біогазовим проектом. На полігоні працює лінійка з п'яти біогазових двигунів компанії TEDOM встановленою потужністю 177 кВт ел кожен. У 2012 р. на полігоні ТПВ вироблено, поставлено в мережу і продано за економічно обгрунтованого тарифу, визначеного НКРЕ, 3,26 ГВт • год електроенергії. Компанія нарощує потужність цього проекту, в 2013 році заплановано введення в експлуатацію газопоршневої установки виробництва компанії GE Jenbacher потужністю 1063 кВт ел . Крім цього, компанія ЛНК в червні 2013 вводить в експлуатацію газопоршневу установку виробництва компанії GE Jenbacher потужністю 1063 кВт ел на полігоні ТПВ м. Бориспіль. У травні 2013 компанія отримала можливість продавати е / е, вироблену з біогазу на Бориспільському полігоні, за "зеленим" тарифом (134,46 коп / кВт · год).
Потенціал виробництва біогазу в Україні
АПК України, виробляючи значні обсяги органічних відходів, потенційно володіє ресурсами для виробництва біогазу, здатними замістити 1,5 млрд. м 3 ПГ / рік (теоретичний потенціал). При подальшому розвитку сільського господарства і широкому використанні рослинної сировини (силос, трави) цей потенціал може бути доведений за різними оцінками від 6 до 18 млрд. м 3 / рік у перерахунку на ПГ. У першому випадку передбачається використовувати 6% орних (50% вільних від посівів) земель в Україні під вирощування кукурудзи на біогаз при врожайності 30 т зеленої маси з 1 га. Другий варіант з більш високим прогнозом припускає використання 7,9 млн. га земель під вирощування кукурудзи з урахуванням підвищення врожайності.
У табл. 3 показаний потенціал вироблення біогазу на існуючих підприємствах АПК України, а також з силосної кукурудзи, вирощуваної на 50% вільних орних земель (при підвищеній врожайності 40 т зеленої маси з 1 га і виході біогазу 180 м 3 / т).
Значна частка потенційного ринку БГУ в Україні може бути освоєна до 2030 року. Необхідною передумовою реалізації даних проектів на першому етапі є введення економічно обгрунтованого ЗТ для електроенергії з біогазу. Для реалізації ефективних енергетичних біогазових проектів важливо стимулювати виробництво електроенергії з біогазу, отриманого не тільки з відходів біомаси, але також із спеціально вирощеного рослинної сировини. Паралельно з виробництвом електроенергії в Україні доцільно розвивати виробництво биометана для прямого заміщення природного газу або більш ефективної енергетичної утилізації біогазу при виробництві електроенергії та тепла.
Стимули і бар'єри на шляху розвитку виробництва біогазу в Україні та пропозиції щодо їх подолання
Одним з перевірених і дієвих механізмів стимулювання розвитку відновлюваних джерел енергії в світі є використання фіксованих "зелених" тарифів для електроенергії, виробленої з ВДЕ. В Україні для електроенергії, виробленої з біогазу, гарантований законом ЗТ діє тільки з квітня 2013 р., а його величина становить 0,1239 євро / кВт · год (з коефіцієнтом ЗТ рівним 2,3).
Авторами визначено такі законодавчі бар'єри на шляху розвитку виробництва енергії з біомаси, зокрема з біогазу, і пропозицій щодо їх подолання шляхом внесення змін до Закону України № 5485-VI, а саме:
1. Необгрунтовано низький коефіцієнт "зеленого" тарифу для електроенергії з біогазу.
2. Некоректне визначення терміну "біомаса".
3. Необгрунтовані вимоги щодо частки місцевої складової обладнання, матеріалів і послуг у загальній вартості проектів.
4. Термінологічні помилки в описі основних елементів обладнання для об'єктів електроенергетики, що використовують енергію біогазу.
5. Дискримінаційний підхід до біогазовим установкам, які введені в експлуатацію до 01.04.2013.
Детальний аналіз діючих Законів України в сфері відновлюваної енергетики, в т.ч. мають відношення до виробництва біогазу, ідентифіковані основні бар'єри та пропозиції щодо їх подолання наведені в аналітичній записці БАУ № 2 і № 3.
Крім законодавчих бар'єрів, існують і інші проблеми розвитку виробництва біогазу в Україні.
відсутність нормативної бази;
складність застосування податкових пільг при ввезенні біоенергетичного обладнання;
відсутність цільового фінансування проектів БГУ українського виробництва; відсутність діючої програми розвитку сектора.
Концепція розвитку виробництва біогазу в Україні до 2030 р.
Враховуючи технічну та економічну доцільність, а також поточну структуру і величину підприємств в АПК України (ферми ВРХ та свиноферми, птахофабрики, цукрові заводи, спиртові заводи, пивні заводи), обсяг ринку біогазових установок оцінюється приблизно в 1600 установок з міні-ТЕЦ потужністю від 100 кВт ел . Загальна встановлена ??потужність БГУ може скласти близько 820 МВт електричних і 1100 МВт теплових.
Вважаємо за доцільне в короткостроковій (до 2020 р.) і середньостроковій (до 2030 р.) перспективі освоїти відповідно 9% та 51% економічно доцільного ринку БДУ. Загальна річна вироблення електричної енергії при цьому може скласти у 2020 році 0,45 млрд. кВт · год і 2,5 млрд. кВт · год у 2030 р. При загальних інвестиціях в більш, ніж 800 біогазових установок різних потужностей до 2030 р. до 15 млрд. грн., обсяг виробленого біогазу складе 1,65 млрд. м 3 / рік (1,2 млн. т у.п.) (табл. 4).
При цьому з силосу кукурудзи сумарно буде вироблено близько 2/3 обсягу біогазу, а 1/3 об'єму - з відходів. Для вирощування необхідного обсягу силосу кукурудзи буде потрібно 0,15 млн. га орних земель, що становить усього 0,5% від їх загальної площі або 4,3% від площі вільних орних земель (станом на 2011 р.). Потенціал використання скидного тепла від міні-ТЕЦ складе у 2020 році 0,395 млн. Гкал, в 2030 р. - 2,234 млн. Гкал.
Кількість нових робочих місць до 2030 р., як прямих, так і в суміжних видах діяльності, складе близько 5200 одиниць, скорочення викидів парникових газів - близько 6 млн. т СО 2екв / рік.
Висновки
Виробництво біогазу в світі в цілому, і в країнах ЄС зокрема, знаходиться на етапі стрімкого зростання з тенденцією до інтенсифікації існуючих технологій отримання біогазу, а також пошуку нових видів сировини і технологій його переробки в біогаз, максимально повного корисного використання енергії біогазу. У 2010 р. в ЄС було вироблено 13,5 млрд. м
3 біогазу в еквіваленті ПГ, планується зростання виробництва майже в 2 рази до 2020 р.
Розвиток біогазових технологій в Україні дозволить у перспективі виробляти щорічно від 1,5 до 6 млрд. м
3 еквівалента ПГ, внесе значний внесок у забезпечення енергетичної незалежності держави, сформує альтернативний газо-паливний ресурс, забезпечить можливість покриття пікових навантажень в електромережі, сприятиме створенню нових робочих місць, розвитку місцевої економіки, поліпшенню екології та підвищення родючості грунтів.
Для інтенсивного нарощування виробництва біогазу та енергії з нього необхідно створити умови для розвитку цього виду бізнесу. Першочерговими завданнями мають стати: підвищення "зеленого" тарифу для е / е з біогазу до 0,1616 євро / кВт · год (коефіцієнт ЗТ 3,0) - для біогазу з продукції відходів АПК, і до 0,1454 євро / кВт · год (коефіцієнт ЗТ 2,7) - для інших видів біогазів; усунення в ЗУ № 5485-VI ряду термінологічних упущень, що стосуються терміну "біомаса" і назв основних елементів БГУ, а також скасування на даному етапі розвитку галузі вимоги "місцевої складової".
При інтенсивному будівництві БГУ, інвестиції в галузь до 2030 р. можуть скласти не менше 15 млрд. грн., При загальному числі проектів більше 800 од. і річний виробленні біогазу 1,65 млрд. м
3 (1,2 млн. т у.п.).