Общий лесной фонд Российской Федерации составляет 1 174,7 млн. Га, а запасы древесины превышают 82 млрд. м3 (23% мировых запасов). Ежегодный прирост леса - около 800 млн. м3, при этом вырубается около 205 млн. м3 ежегодно (из которых до 35 млн. м3 отходов остается в лесах). Что касается отходов деревообработки, то в северо-западном регионе России ежегодно производится около 16 млн. м3 древесных отходов, половина от этого объема может быть использована для производства энергии (может быть получено около 4 миллионов тонн условного топлива).
Земли сельскохозяйственного назначения в России составляют более 400 миллионов гектаров, в том числе сельскохозяйственные угодья - около 220 миллионов гектаров, из которых около 120 миллионов гектаров являются пахотными землями. С 1990 года до 40 миллионов гектаров пахотных земель и более 20 миллионов гектаров лугов и пастбищ не использовались. Это представляет значительный резерв для производства биомассы, в том числе биоэнергии. Поэтому в России для успешного развития отечественной биоэнергетики есть все необходимое. Наряду с крупнейшими лесными ресурсами и пахотными землями, в России также имеются передовые технологические установки (гидролизные заовды), технологический уровень которых позволяет перерабатывать биомассу не только в топливо первого, но и второго поколения.
Что касается биогаза, то это универсальный вид топлива, который можно производить в любом сельском поселении, независимо от его географического положения и климатических условий. Потенциальная добыча биогаза в России составляет до 72 миллиардов мі в год. Что касается производства биодизеля, то в настоящее время в нашей стране не создано серьезных технологических мощностей для его производства. Там же
ТВЕРДОЕ БИОТОПЛИВО
Формирование биотпливного рынка в России хорошо развито только в сегменте твердого топлива. Активно отрасль стала развиваться благодаря развитому лесоперерабатывающему комплексу (в Карелии, Коми, Краснодарском крау и др.) и из-за большого спроса древесины на внешних рынках. Конечными продуктами являются являются топливные пеллеты и брикеты, торфяные брикеты, технологическая щепа и т.д.
Ежегодно в России заготавливается до 200 млн м3 древесины из которых из которых 30-50% лесной биомассы переходят в отходы без утилизации или не вывозятся с делянок. В 2015 году выручка 50-ти крупнейших компаний лесопромышленного комплекса России выросла на 46,1% (до 410 млрд руб.), что говорит о развитости промышленности. По данным Росстата по состоянию на 2015 год, за последние годы производство пеллет выросло в 2,5 раза (до 980 тыс. т). Однако, большинство производимой продукции (около 90%) уходит на экспорт, в основном в страны ЕС. Темпы роста экспорта пеллет, произведенных в России, ежегодно составляют 10-15%. Основные страны-импортеры - Дания и Швеция (43% и 25%). Стратегическая программа исследований по биоэнергетике (Редакция 5, переработанная и дополненная) Технологическая Платформа «Биоэнергетика», Москва 2017, стр 66-67
В России этот вид биотоплива не находит широкого распространения по объективным причинам - внутренний рынок твердого биотоплива слабо развит. Хотя для населения периферийных малых городов и поселков европейского Севера использование пеллетных котельных (вместо мазутных и дизельных) может снизить себестоимость энергии. Однако переход с жидкого топлива или угля на топку сухой биомассой потребует создания иной инфраструктуры, а также хранения и подготовки топлива.
Тем не менее имеется опыт эксплуатации установок для газификации древесных отходов, тепловая мощность которых - от 100 кВт до 3 МВт, обеспечивающих производство топливного газа в объемах от 70 до 2500 м 3 /час, что соответствует объемам переработки древесных отходов от 40 до 2200 кг/час.
ЖИДКОЕ БИОТОПЛИВО
Большинство регионов России обеспечены биоресурсной базой для производства топлива для транспорта. Однако, до сих пор производство жидких моторных биотоплив не получило развития. Крупномасштабное производство возможно только в случае поддержки государством данной отрасли с помощью установления целевых значений обязательного применения жидких топлив в связи с слабой развитостью внутреннего рынка.
Производство биоэтанола сдерживалось высокими акцизами, Но в 2018 году был принят Федеральный закон 448-ФЗ от 28.11.2018 г. о внесении изменений в 171-ФЗ от 22.11.1995 г. «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции и об ограничении потребления (распития) алкогольной продукции». После введения ФЗ возникнут основания для активного развития отрасли. Развитие производства биодизеля в РФ также тормозится недостаточностью нормативной базы, налогового регулирования и государственного стимулирования. В 2016 г. введён стандарт для смесей биодизельного топлива (В6-В20) для дизельных двигателей разных типов, содержащего от 6% до 20% биодизельного топлива в традиционном дизтопливе. Это тоже сможет способствовать развитию сегмента биотопливного рынка. Биоэнергетика в российской федерации дорожная карта на 2019-2030 Подготовлена ТП «Биоэнергетика» в соответствии со Стратегической Программой Исследований, Москва 2019, стр 10
Наиболее перспективной культурой для производства биодизеля в России считается рапс. С 2001 г. до 2013 г. произошло увеличение посевных площадей рапса и объёмов производства рапсового масла в 10 раз. Основная часть семян и масла на основе рапса отправляется на экспорт, где из них производят биодизель, а в последние годы - и авиационного биотопливо. В период 2010-2015 гг объёмы экспорта выросли на 63,2%, а за 10 лет (2005-2015 гг) - в 4,4 раза. Основной покупатель российского рапсового масла - Норвегия с долей экспорта 50,2%. На втором месте - Литва с долей в 13,1%. В 2015 году существенно возросли объёмы поставок в Китай - до 23,2 тыс. тонн. - 8% в общем объёме экспорта рапсового масла из России. В 2015 г. произошло сокращение на 24-25% относительно 2014 г. и объёмов производства рапсового масла (до 390,0 тыс т), и объёмов экспорта как масла (до 262,8 тыс т.), так и семян из-за падения мировых цен на традиционные энергоносители и глобального сокращения в связи с этим производства биодизеля. Не менее перспективным ресурсом для производства биодизеля является такая культура, как рыжик, масло их него может успешно использоваться для производства биодизеля и авиационного биотоплива. В России культура в промышленных масштабах возделывается с 2011 г., и к 2015 г. площади под его выращивание выросли почти в 3 раза: с 35 до 90 тыс га.
Реальные перспективы развития рынка моторных биотоплив связаны с внедрением новых технологий производства. В то же время, имеющееся значительное отставание России от мировых лидеров в области производства жидкого биотоплива предоставляет шанс для оперативного создания индустрии экспортоориентированного производства транспортных биотоплив (включая авиационный биокеросин) и удовлетворения стремительно растущего мирового спроса на эти продукты на фоне дефицита биомассы в энергозависимых странах. Отдельную проблему представляет создание отечественных биоперерабатывающих. Наиболее эффективной считается комплексная переработка биомассы (биорефайнинг) с получением, помимо биотоплива, других полезных веществ, которые используются как пищевые добавки и красители, витамины, сырье для производства биопластиков, смазочные материалы и т.д. Биоэнергетика в российской федерации дорожная карта на 2019-2030 Подготовлена ТП «Биоэнергетика» в соответствии со Стратегической Программой Исследований, Москва 2019, стр 9 В российских условиях данная технология особенно актуальна в таких регионах, как Урал, Южная Сибирь и др. Удаленность от морских портов делает экспорт зерна не выгодным, но переработка и получение более ценных продуктов позволяет дать стимул для развития местного сельского хозяйства.
ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО
Производство биогаза в России имеет более длинную историю по сравнению другими видами биотоплива. В 1980-е годы на пике роста отечественной биотехнологии были приняты правительственные постановления о производстве биогаза из органических сельскохозяйственных отходов, стоков и ТБО. Последовавший в 90-г годы прошлого века технологический провал не смог не сказаться на этих планах, которые так и не были реализованы. До настоящего времени рыночного сегмента биогаза находится в начальной стадии формирования. Технологическая цепочка представлена не полностью: отсутствует товарный рынок биогаза, крайне ограничено предложение биогазового оборудования, способного удовлетворить сложившиеся потребительские запросы.
Органические отходы животноводства и растениеводства являются стабильной сырьевой базой для биогазового сегмента биоэнергетики. Совокупное ежегодное производство отходов, генерируемых российским агропромышленным комплексом составляет 773 млн т. Перерабатывая их, можно получить около 66 млрд м3 биогаза (с выработкой 190 млрд кВтч электроэнергии при его сжигании) и около 112 млн т высококачественных удобрений как побочного продукта производственного процесса. Таким образом, максимальный потенциал по производству биогаза сконцентрирован в регионах с развитым сельскохозяйственным производством. Стратегическая программа исследований по биоэнергетике (Редакция 5, переработанная и дополненная) Технологическая Платформа «Биоэнергетика», Москва 2017, стр 71
2. Долгосрочные перспективы развития сектора биоэнергетики в контексте декарбонизации мировой экономики
2.1 Прогнозы низкоуглеродного развития в энергетике крупнейших стран до 2050 года
В последнее время наблюдается быстрый рост долгосрочных прогнозов развития мировой энергетики на 2030 и 2050 годы. Особенностью построения прогнозов является, с одной стороны, попытка учесть самые экологичные и радикальные рекомендации экологов, а также более реалистичные характеристики экономического роста крупнейших развивающихся стран. После подписания в 2015 году Парижского соглашения политика стран в области декарбонизации экономики стала еще более актуальна. В связи с этим, актуально и построение долгосрочных прогнозов, учитывающих социально-экономические и экологические эффекты. В этом параграфе будут проанализированы прогнозы низкоуглеродного развития Китая, США и России, составленные экспертами, которые учитывали социально-экономические и экологические эффекты при построении модели долгосрочного прогноза до 2050 (используется один источник, поскольку прогнозы носят уникальный характер).
Китай
Понятие декарбонизации заключается в трансформации экономической структуры, снижении энергоемкости и поощрении использования неископаемых видов топлива с целью ограничения выбросов и сохранением экономического роста. По оценкам экспертов, в период с 2010 по 2050 год ВВП на душу населения увеличится более чем в 6 раз. Однако, тенденции в области энергетики не связаны с этим ростом, поскольку прирост первичной и конечной энергии составит 78% (с 93,7 Эдж в 2010 году до 166,9 Эдж в 2050 году) и 71% (с 66,9 Эдж в 2010 году до 114,4 Эдж в 2050 году).
Рисунок 5 - Пути энергетического развития Китая по источникам энергии за 2010-2050 (первичная энергия - слева, конечная энергия - справа).
Этот рост обусловлен главным образом промышленным сектором (+28%), строительным сектором (+141%) и транспортным сектором (+204%), а также изменениями в экономической структуре, ростом темпов урбанизации и завершением процесса индустриализации. В частности, доля угля в потреблении первичной энергии в 2050 году снизится до 20%, в то время как доля природного газа и неископаемого топлива увеличится, составив 17% и 43%. биотопливо энергетика декарбонизация
В рамках соблюдения политики глубокой декарбонизации, выбросы СО2, связанные с потреблением энергии, сократятся на 34% (с 7,25 Гт СО2 в 2010 году до 4,77 Гт СО2 в 2050 году), главным образом за счет сокращения как первичной энергии на единицу ВВП на 73%, так и связанных с энергетикой выбросов СО2 на единицу энергии на 61%
Рисунок 6 - Драйверы выбросов CO2 (Китай, 2010-2050 гг)
Первое во многом объясняется структурными изменениями, сопровождающимися значительным сокращением доли энергоемких секторов экономики и повышением энергоэффективности в масштабах всей экономики. Последнее обусловлено главным образом декарбонизацией энергетического сектора и электрификацией конечных потребителей (с 21% в 2010 году до 32% в 2050 году) при одновременном повышении уровня жизни и модернизации способов использования энергии. Применение технологий УХУ в производстве электроэнергии и в промышленном секторе также является одним из важнейших фактором декарбонизации
На отраслевом уровне выбросы в промышленном секторе остаются самыми большими, однако в совокупности доля выбросов в строительном и транспортом увеличится с 17% в 2010 году до 49% в 2050 году
Рисунок 7 - Выбросы СО2 по отраслям (Китай, 2010-2050 гг)
США
Переход к низкоуглеродной энергетической системе предполагает три основные стратегии: высокоэффективное конечное использование энергии в строительном, транспортном и промышленном; декарбонизация электроэнергии и других видов топлива; и трансформация конечных видов топлива с высокоуглеродных на низкоуглеродные. По оценкам экспертов, несмотря на почти двукратное увеличение ВВП в период с 2010 по 2050 год, общее конечное потребление энергии в США снизится с 68 до 47 Эдж. Результатом является снижение энергоемкости экономики на 74% (Мдж/$). Среднегодовые темпы повышения энергоэффективности (с помощью новых технологий) составляют 1,7% в жилых домах, 1,3% в коммерческих зданиях, 2,2% в пассажирских перевозках (частично от перехода на электропоезда) и 0,7% в грузовых перевозках.
Потребление первичной энергии в период с 2010 по 2050 год сокращается на 24%. Доля нефти в первичной энергии сократится с 39% до 6% за 2010-2050 год, а доля биомассы за этот период возрастет до 26%. В совокупности ископаемые виды топлива (нефть, уголь и природный газ с УХУ и без него) сокращаются с 92% до 47%. За тот же период времени конечная энергия уменьшается на 31%. Доля жидкого топлива в конечной энергии снижается с 46% до 9%, в то время как доля электроэнергии в конечной энергии возрастает с 20% до 51%, а доля газообразного топлива возрастает с 28% до 41%.
Рисунок 8 - Пути энергетического развития США по источникам энергии за 2010-2050 (первичная энергия - слева, конечная энергия - справа).
Основные движущие факторы изменений в выбросах СО2 в период с 2010 по 2050 год характеризуются численностью населения, ВВП на душу населения, энергоемкостью ВВП и интенсивностью выбросов СО2. За период с 2010 по 2050 год эксперты ожидают: рост численности населения США (+42%) от совокупного изменения, рост ВВП на душу населения (+87%), снижение энергоемкости ВВП (-74%) и снижение интенсивности выбросов СО2 в конечной энергии (-80%). В результате выбросы СО2 сократятся на 86% по сравнению с показателем 2010 года. Тремя основными факторами, способствующими сокращению выбросов СО2, являются: (1) повышение эффективности конечного использования энергии; (2) практически полная декарбонизация производства электроэнергии; и (З) широкомасштабная электрификация конечных пользователей энергии. Сокращению выбросов способствуют две дополнительные меры: переход на частично декарбонизированный трубопроводный газ и использование технологии УХУ для некоторых крупных промышленных потребителей газа.