Биоэнергетика.
Человечество может получить достаточное количество электроэнергии, не вырабатывая ее на ГЭС, АЭС или ТЭС, работающих на угле, нефти, природном газе и горючих сланцах. Можно необходимую энергию получать, используя альтернативные источники энергии, например ветровые, приливные, геотермальные, солнечные и волновые электростанции или ТЭС, работающие на биомассе.
Под альтернативной энергией понимаются биогаз, биодизель и другие углеводороды, полученные в результате переработки биомассы. Ресурсы данных источников колоссальны, но ограниченны. Альтернативная энергетика удовлетворить потребность человечества может только при экономии энергии. Например, в Индии правительство на федеральном и региональном уровнях выделяет значительные субсидии для реализации программ по установке усовершенствованных печей. К концу 2000 года в стране работало 32,6 миллиона таких печей. Использование улучшенных печей спасло от уничтожения более 13 миллионов тонн древесины в год. А если усовершенствовать печи по всему миру? Использование биомассы в энергетических целях дает большие перспективы: можно использовать отходы сельского хозяйства (получение биогаза в животноводстве, использование на ТЭС отходов растениеводства), а также получать топливо (выращивание энергетических лесов).
Что можно сделать из биомассы?
Биогаз. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около шестидесяти разновидностей технологий получения биогаза. Наиболее распространенный метод - анаэробное сбраживание в метатанках, или анаэробных колоннах. Биомасса (экскременты сельскохозяйственных животных; солома и прочие отходы растениеводства) сбраживаются в результате жизнедеятельности метанобактерий, в результате чего образуются биогаз и побочные продукты (витамин В, удобрение).
Потенциал: Россия ежегодно накапливает до 300 миллионов тонн в сухом эквиваленте органических отходов.250 млн. т. в сельскохозяйственном производстве и 50 млн. т в виде бытового мусора. Эти отходы являются сырьем для производства биогаза. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза может составить 90 млрд. м3.
3) Производство биоэнергии (в Украине): конкурентоспособность сельскохозяйственных культур и другой сельскохозяйственной и лесохозяйственной сырья
Использование биоэнергии - важный вопрос энергетической безопасности при растущих мировых цен на энергоресурсы. Автор работы констатирует: сегодня производство рапса в Украине может конкурировать с другими странами, однако производство биодизеля и биоэтанола пока не прибыльное. И призывает обратить внимание на другую, более дешевую, сырье для производства возобновляемой энергии.
Использование биоэнергии - важный вопрос энергетической безопасности при растущих мировых цен на энергоресурсы. Автор работы констатирует: сегодня производство рапса в Украине может конкурировать с другими странами, однако производство биодизеля и биоэтанола пока не прибыльное. И призывает обратить внимание на другую, более дешевую, сырье для производства возобновляемой энергии.
Использование биоэнергии - важный вопрос энергетической безопасности при растущих мировых цен на энергоресурсы. Возобновляемая энергетика предлагает интересные возможности для украинского сельского и лесного хозяйства. К тому же, энергетическая безопасность и использование биоэнергии является актуальными вопросами. Цены на ископаемое топливо растут, что провоцирует дискуссии по уменьшению зависимости от импортируемой энергии. Но каждая страна имеет свои возможности и условия использования возобновляемых источников энергии. Производство биотоплива - это только один из способов использования биомассы для производства энергии.
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) предлагают больше возможностей. Однако в каждом случае нужно сравнивать рыночные цены или альтернативную стоимость сельскохозяйственной продукции и сырья, используемые для производства возобновляемой энергии. Наконец, именно стоимость ВИЭ известной мере определяет цену биоэнергии.
Сельскохозяйственный сектор имеет значительный потенциал поставок сырья, необходимого для производства биоэнергии. В лучшем случае это может привести к уменьшению выбросов парниковых газов (ПГ) и пойдет на пользу качества почвы и воды, а также способствовать биоразнообразия.
Очевидно, что биотопливо не всегда эффективным способом использования сельскохозяйственной продукции, как ВИЭ. Применение ВИЭ (собственного производства или импортируемого), очевидно, может улучшить энергетическую безопасность Украины, но возникает вопрос: "Какой будет его экономическая стоимость?"
Масличные
В Европе рапс культивируют с начала XIX века. Европейские фермеры выращивают преимущественно озимый рапс. В Украине тоже 
доминирует озимый рапс, который обычно дает более высокие урожаи, поэтому его доля растет (с 63 до 82% за последние три года).
В Украине, с 2003 года, посевные площади рапса значительно расширен. С 2004 по 2006 г. объем производства маслосемян этой культуры более удвоено (с 158,3 т. до 647,1 тыс. т).
Семена рапса из Украины активно экспортируют. Рост производства и экспорта связано с ростом мирового спроса на продукцию рапсовых комплекса, а ЕС становится особенно важным рынком сбыта семян рапса и масла в связи с ростом объемов производства биодезельного топлива. Украинским фермерам выгодна эта мировая тенденция.
Цена на экспортном рынке с Украины "идет вслед" за мировым. При этом имеет место уменьшение разрыва между ценами внешних и внутреннего рынков.
В своем подробном анализе Lakemeyer (2007) делает вывод о том, что Украина может конкурировать с другими странами в сфере производства рапса. При текущей стоимости производства, украинские фермеры получают хорошие доходы от производства этой культаа. Предполагается, что рано или поздно национальная перерабатывающая промышленность инвестировать в оборудование для переработки семян рапса для увеличения доли Украины в цепи стоимости. Однако пока остается без ответа вопрос - рапсовое масло на биодизель перерабатывать в Украине или экспортировать в другие страны. При нынешнем соотношения цен на энергоносители и биотопливную сырье производство биотоплива в Украине неприбыльное. Итак, лучшей стратегии является экспорт, что позволит сохранить присутствие украинской продукции на международных рынках, пока ценовое соотношение существенно не изменится.
Правда, политические решения ЕС относительно использования биотоплива обусловили рост мировых цен на рапс. Это углубляет сомнения относительно конкурентоспособности рапса как сырья для биотоплива в Украине. Вместе украинские фермеры и производители растительного масла могут получить свою выгоду от сотрудничества с субсидированный сектором производства биодизеля в ЕС, увеличивая экспорт.
Зерновые
За последний год мировые цены на пшеницу и кукурузу значительно возросли вследствие снижения урожаев в некоторых регионах мира и роста спроса на корма (в основном, в Азии) и для производства биоэтанола (главным образом, в США). В Украине урожай зерновых в прошлом году был значительно ниже, чем в предыдущие годы, за неблагоприятных погодных условий.
При нынешнем уровне цен на энергоресурсы и сырье производство биоэтанола из зерновых (кукурузы или пшеницы) не является выгодным.
Сахар
Предполагая, что Украина рассматривает возможность производства этанола из собственного сахара, вычислим стоимость этого производства (табл. 1).
Высокая стоимость производства свидетельствует, что производство этанола из собственной сахаросырья не выгодно. При нынешнем уровне цен свекольная сахаросырья слишком дорога, чтобы тратить ее на производство биотоплива, которое при нынешних рыночных цен неконкурентоспособное сравнению с ископаемым топливом.
Заметим, что мы предположили довольно оптимистичные расходы на уровне 90 млн долл. США при условии годовой мощности производства 200 тыс. куб. м этанола. К операционным расходам включены затраты на энергию, транспортировку и т.д. (например энзимы, которые используют для ферментации. Транспортные расходы на сахарную свеклу для производства биоэтанола выше, чем для пшеницы. Стоимость сырья воспроизводит цену на сахар (118 долл. / т), рассчитанной на основе данных Лондонской международной финансовой фьючерсных и опционной бирже и внутренних цен на сахар в Украине. Стоимость преобразования основывается на уменьшенных ставках за размеров завода и технические возможности использовать сахарную свеклу вместо пшеницы.
Выгода от побочной продукции оценена несколько песимистичбесспорным. Винаса (ферментирована патока) имеет в своем составе такие питательные вещества, как азот, фосфат, поташ и сахарозу. В концентрированном виде ее можно применять как удобрения или в очищенном виде - в качестве кормовой добавки в животноводстве. Рыночная цена винасы - около 140 $ / т. Винаса - это единственный побочный продукт, выгода от которого припущенная в этом исчислении. Есть и другие побочные продукты, например жом. Однако жом сахарной свеклы производит сахарная промышленность, поэтому это скорее побочный продукт сахарного производства, а не производства этанола. Поэтому мы его не учитывали.
В этих предположений стоимость производства биоэтанола из сахарной свеклы в Украине составит 428 дол./м3, что не выгодно, если сравнить с ископаемым топливом. А если взять сравнение международного масштаба, исчисленная стоимость производства в Украине эффективнее соответствующий показатель в Европейском Союзе, но неконкурентоспособна против стоимости производства в Бразилии, где в качестве сырья используют сахарный тростник.
Растительное сырье второго поколения
Увеличить производительность производства биотоплива можно за использование всего растения вместо переработки только отдельных ее частей. Это второе поколение биотоплива. К нему относят переработку древесно-целлюлозной биомассы. Такой процесс газификации сырья обеспечивает выработку синтетического газа (так называемого сингазу) - смеси окиси углерода, водорода и других соединений. Сингаз потом можно превратить в дизтопливо (с помощью синтеза Фишера-Тропша), метанол, или диметил эфир - газообразное топливо, май 
же такое же, как пропан. В альтернативе водород можно отделить и использовать как топливо. Сейчас основная заинтересованность существует в производстве биодизеля на основе синтеза Фишера-Тропша (дизтопливо ФТ). Однако через большие затраты, чем по обычным технологиям, коммерческое производство биотоплива на основе газификации пока не организовано. Но ведутся значительные научно-исследовательские работы по созданию коммерчески выгодных процессов.
Солома
После сбора урожая солома остается на полях, если ее не используют в животноводстве. Для сохранения гумуса солому часто приорюють, но по хорошо спланированного обращения культур это не обязательно делать ежегодно. Излишки соломы разных культур разные. Средняя энергетическая емкость соломы составляет 4-4,5 kWh / кг. Ее можно использовать на фермах в качестве горючего для небольших бойлеров и в установках DH. Объем доступной для производства энергии соломы можно вычислить на основе текущих объемов производства в растениеводстве. С учетом средних показателей урожайности зерновых из собранной с гектара биомассы можно получить около 23 ГДж (1 ГДж = 109 Дж) (в Германии за высшейурожайности - 70 ГДж / га). Если всю солому (а это 7200 тысяч т) в Украине использовать для производства энергии, ежегодно можно получать 300 ПДж (1 ПДж = 1015 Дж). Этот расчет является первым шагом к пониманию энергетического потенциала, который до сих пор не используют. Zhovmir и Zhelyezna (2005) дополнили этот расчет информацией о текущих объемах использования соломы в животноводстве. Они пришли к выводу: даже если в животноводстве и использовать определенное количество соломы, для энергетических нужд оставаться 2,5-4 млн т. Это "осторожный" вывод, что, учитывая положение дел в сельскохозяйственном секторе, производство зерновых становится все интенсивнее, следовательно, объемы остаточной соломы расти с ростом урожаев.
Производство тепла из соломы является экономически выгодным из-за ее относительно небольшую стоимость. Для пшеницы, при условии урожайности 3 т / га, выход соломы можем предположить на уровне 1,9 т / га, из которых нетрудно подсчитать содержание азота, фосфата, калия, магния и других веществ. Следовательно, можно рассчитывать примерно на 20 долл. / га стоимости баланса гумуса и удобрения в поле. Например, хозяйство продает солому в качестве горючего на тепловую станцию. Минимальная цена такой соломы составит 11 долл. / т, так это стоимость, которая соответствует содержанию гумуса и азота.
Цены на солому как на сырье для отопления, можно рассчитать, сравнивая с мазутом или газом, если учесть, что калорийность соломы (4,7 kWh / кг) почти вдвое ниже калорийность мазута (10 kWh / kg).
Conseur (2006) проанализировал стоимость отопления в Германии на основе различных топливных материалов, таких как газ, мазут, деревянные гранулы, солома. Эта база данных не совпадает в деталях с украинской базой данных, но ее можно использовать как пример ценовых тенденций (табл. 3).
Навоз и отходы для производства биогаза
Производство энергии на биогазовых заводах является одним из самых гибких способов выработки энергии на небольших предприятиях для 
отдельных домохозяйств и сел или на современных крупных предприятиях, поставляющих энергию тысячам людей. Уже есть современные технологии производства биогаза, и стоимость инвестиций сокращается. Производство биогаза - это естественный и, по сути, биологический процесс, в котором участвуют различные типы бактерий.
В Европе построено большое количество предприятий разного масштаба, но большинство из них используют сельскохозяйственное сырье, такое как кукуруза или ржаной силос. Это относительно дорогой способ выработки возобновляемой энергии, поскольку цикл производства сырья и его альтернативная стоимость позволяют продавать ее по более высокой цене на рынках пищевой продукции.
В других странах, например в Китае, отходы сельскохозяйственного производства (навоз, солома, жом сахарной бурьяков, канализационный отстой, органические отходы) используют для производства биогаза.
Заметим, что к прогнозов и оценок потенциала нужно относиться осторожно, поскольку они могут существенно отличаться в зависимости от различных предположений. По навоза часто пользуются данными о количестве голов скота. Количество навоза от животных домохозяйств можно вычислить на основе опыта многих других стран, имеющих обобщенные данные. По нашим собственным подсчетам, которые основаны на данных о поголовье крупного рогатого скота и свиней, что составляет примерно 9 и 8 миллионов животных, соответственно, можно сделать вывод о том, что Украина может производить из навоза 8400000000 м3 биогаза в год, потенциально означает 137,3 PJ энергии.
Эти данные свидетельствуют, что наибольший потенциал недорогого производства биогаза из навоза связан с сельскохозяйственной деятельностью.
Относительно другой потенциальной сырья, это, в частности, органические отходы домохозяйств, органические промышленные отходы, (в т.ч. с боен), отстой после механического и биологической очистки сточных вод (последний часто имеет низкий потенциал производства биогаза.
Значит, сельское хозяйство может обеспечить животным навозом, а отстой, который появляется в конце процесса производства, можно использовать как удобрения. Жидкий навоз скота имеет для фермеров высокую ценность, поскольку содержит азот. Один кубометр жидкого навоза превращается в среднем на 4 кг N, что соответствует 2,4 долл. на основе содержания азота. Но в процессе газификации фермеры не теряют азота, следовательно, будет производиться энергия, а жидкий навоз оставаться ценным удобрением.
Возобновляемые источники энергии могут в значительной мере заминиты ископаемое топливо. Выбросы CO2 и метана уменьшаются и делают эти ВИЭ 
привлекательными для инвестирования в совместное внедрение. Опыт многих лет означает, что проблемы с запахом и гигиеной, связанные с отстоим и навозом, уже уменьшено. С экономической точки зрения выгода заключается в том, что производятся возобновляемая энергия и побочные продукты в форме жидкого удобрения и кондиционера почвы.
Древесина
На лесопильных, бумажных фабриках и в деревообрабатывающей промышленности тоже остаются отходы, которые можно использовать для выработки энергии. На лесопильных преимущественно - это кора и опилки. Целлюлоза-бумажные предприятия оставляют отходы в виде черных и сульфатных растворов и отходы коры и древесины. Лесопильные продуцируют крае, щепки, опилки, кору и прочие отходы, которые являются дешевым две. Некоторые из этих отходов можно использовать для выработки целлюлозы, древесно-опилочных плит или пресс-картона. Отходы в форме больших кусков могут превращаться в древесно щепу, которую затем сжигают в бойлерах, а опилки можно сжигатьв специальных печах или прессовать в гранулы или брикеты для сжигания в небольших бытовых печах, как это уже делают во многих домах. Часто деревоперерабатывающей промышленность использует собственные отходы для получения энергии на отопление, выработки пара и электроэнергии.
Одновременно с произрастания древесных отходов для получения энергии лесное хозяйство имеет и другие возможности. Можно выращивать на плантациях деревья быстро растут. Швеция уже активно практикует это с тополем и ивой. При средней урожайности с 10 т / га сухой древесины ежегодно можно получить 500 тыс. т биомассы. Как удобрения для этих плантаций можно применять отстой с водоочистных сооружений. Изучением этих вопросов в последнее время занялись и другие страны, в т.ч. Литва. Шведский опыт демонстрирует, что эти растения не истощают почву, потому хранят в нем азот. Как доказали эксперименты Block (2004), для уборки урожая пригодны обычная сельскохозяйственная техника и оборудование. Древесина, особенно отходы от лесопилок, которые еще недостаточно широко используют, имеют большой потенциал использования как возобновляемые недорогой источник энергии в украинских домохозяйствах или на предприятиях. Как видно из таблицы 4, стоимость использования древесины для производства энергии является низкой по сравнению с ископаемой сырьем, таким как мазут или газ. Благодаря высокой энергетической эффективности, древесина имеет реальный потенциал в сельских регионах Украины.
Выводы
Целесообразность использования пахотных земель для производства пищевой продукции или энергии демонстрируют показатели валового производства энергии на гектар.
Производство биотоплива и биоенерегии имеет очевидные преимущества в сельском секторе. Однако следует также указать и на некоторые недостатки.
Производство биодизеля из рапса в Украине вызывает сомнения из-за высоких рыночных ценах на продукцию рапсовых комплекса на мировых рынках. К тому же, производство биодизеля, сопоставимо с высоким товарной стоимости сырья, никогда в прошлом не было выгодно без субсидирования. Итак, лучшим вариантом будет продажа произведенного семян рапса и рапсового масла на мировых рынках.
Биоэтанол из сахарной свеклы дает высокую производительность, чем биоэтанол из рапса. Но наивысшую валовую производительность на гектар дает производство биогаза из кукурузы.
Производство биогаза из органических отходов животноводства может предоставить новые возможности для некоторых сельскохозяйственных предприятий и сельских территорий. Местное производство биогаза поможет улучшить обеспечение энергией отдаленных районов, в которых импортирована энергия стоит особенно дорого.
Использование соломы для отопления дешевле использования сельскохозяйственной сырья, которую можно продавать по высокой цене на рынках пищевых продуктов. Солома - в большинстве регионов Украины, поэтому хорошо подходит для индивидуальных систем выработки энергии. Благодаря высокой теплоотдачи, значительным подспорьем для крестьян является использование древесины. Быстрорастущие насаждения, которые можно выращивать на специальных участках, а также отходы древесины, которые все еще используют недостаточно широко, имеют большой потенциал использования ради получения дешевой возобновляемой энергии в домохозяйствах или на предприятиях.
4) Заключение.
Биогаз если не полностью, то хотя бы частично может обеспечить потребности сельских жителей, владельцев дачных и садовых участков в топливе. Кроме того, при производстве биогаза отходы полностью идут в дело, в результате не только улучшается санитарное состояние территории, уничтожаются возбудители инфекционных заболеваний, исчезает неприятный залах гниющих растений, гибнут семена сорняков, но и образуются ценнейшие высококачественные органические удобрения, обладающие повышенным потенциалом. Биогаз если не полностью, то хотя бы частично может обеспечить потребности сельских жителей, владельцев дачных и садовых участков в топливе. Кроме того, при производстве биогаза отходы полностью идут в дело, в результате не только улучшается санитарное состояние территории, уничтожаются возбудители инфекционных заболеваний, исчезает неприятный залах гниющих растений, гибнут семена сорняков, но и образуются ценнейшие высококачественные органические удобрения, обладающие повышенным потенциалом.