Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Научные основы повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства 9
1.1 Факторы повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства 9
1.2 Научные аспекты ресурсосбережения в сельском хозяйстве на основе применения возобновляемых источников энергии 17
1.3 Методические подходы к эколого-экономической оценке эффективности использования биодизельного топлива 31
Глава 2. Оценка состояния и использования энергетических ресурсов в сельском хозяйстве 39
2.1 Анализ использования традиционной энергии в России и за рубежом 39
2.2 Использование альтернативных видов топлива в сельском хозяйстве 48
2.3 Состояние и организация использования энергетических ресурсов в сельском хозяйстве Волгоградской области 61
Глава 3. Обоснование экономической эффективности производства и использования биодизельного топлива в сельском хозяйстве 72
3.1 Обоснование типичных групп хозяйств и оценка энергетического потенциала Волгоградской области 72
3.2 Обоснование использования типоразмерного ряда заводов по производству биодизельного топлива в сельскохозяйственных организациях 80
3.3 Экономическая оценка эффективности производства и внедрения биодизельного топлива на основе растительных масел 86
Заключение 115
Список литературы 118
- Научные аспекты ресурсосбережения в сельском хозяйстве на основе применения возобновляемых источников энергии
- Методические подходы к эколого-экономической оценке эффективности использования биодизельного топлива
- Состояние и организация использования энергетических ресурсов в сельском хозяйстве Волгоградской области
- Обоснование использования типоразмерного ряда заводов по производству биодизельного топлива в сельскохозяйственных организациях
Научные аспекты ресурсосбережения в сельском хозяйстве на основе применения возобновляемых источников энергии
Факторы, влияющие на эффективность сельскохозяйственного производства разнообразны и многочисленны, взаимосвязаны между собой. Среди них можно выделить расширенное воспроизводство, совершенствование системы сбыта и формирования цен сельскохозяйственной продукции, снижение материально-технических затрат на производство продукции и др. [2]. Расширенное воспроизводство – один из путей повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства, основой которого может являться также интенсивный способ увеличения сельскохозяйственного производства. Расширенное воспроизводство может осуществляться и на основе накопления [115]. Однако сегодня, по причине отставания развития отрасли в целом и тяжелого финансового положения отечественных сельскохозяйственных производителей, накопление становится труднодостижимой задачей для них.
Совершенствование системы сбыта и формирования цен на сельскохозяйственную продукцию основывается на взаимосвязанном производстве. Процесс производства сельскохозяйственной продукции должен обеспечивать ее минимальные потери, для чего необходимо прямое взаимодействие поставщиков и потребителей, без лишних звеньев в виде посредников. Чем эффективнее и прямолинейней организована связь, тем эффективнее решается задача потери качества и количества произведенной сельскохозяйственной продукции.
Организация приемно-сдаточных пунктов непосредственно в хозяйствах является одним из способов организации прямой связи, потребитель самостоятельно выбирает продукцию и обеспечивает сельскохозяйственным производителям более высокий доход. Или организация сельскохозяйственных рынков, где производители самостоятельно реализует свою продукцию также без участия посредников и перекупщиков.
Существующая сегодня правовая и нормативная база не работает на сельскохозяйственных товаропроизводителей и не может обеспечить их прямое взаимодействие с потребителями.
Снижение материально-технических затрат на производство продукции в настоящее время является наиболее доступным способом повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства. Сегодня это становится возможным, благодаря внедрению ресурсо- и энергосберегающих технологий. Интенсивные и индустриальные технологии производства продукции в растениеводстве и животноводстве способствуют как повышению продуктивности земли и скота, так и экономному сбережению производственных ресурсов - трудовых, земельных, водных, материальных, в силу чего такие технологии выступают в качестве ресурсосберегающих. Сегодня стоимость можно снизить за счет использования новых видов энергии: воды, ветра, солнца и биомассы, так называемых возобновляемых источников энергии [5, 43].
Основными видами энергоресурсов, которые потребляет сельское хозяйство, являются горюче-смазочные материалы (ГСМ), тепловая энергия, электроэнергия, газ. В зависимости от сельскохозяйственного направления приоритет отдается разным его видам, если для животноводства это ГСМ и электроэнергия, то для растениеводства это ГСМ, а для закрытого грунта тепловая энергия и электроэнергия.
Одним из ключевых факторов стоимости получаемого сельскохозяйственного продукта, является его энергоёмкость. А именно, количество энергии, затрачиваемое на производство единицы продукции. По этому показателю российские производители имеют существенное отставание от своих западных коллег. Несомненно, существенное влияние на этот показатель оказывает географическое положение и климатические условия нашей страны, но отрицать недостатки в используемых технологиях, технических устройствах и системе управления, тоже не стоит [15,16,17]. Сельское хозяйство для повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции неизбежно сталкивается с необходимостью модернизации, ключевой целью которой является повышение производительности и снижение энергоёмкости.
Перспективным направлением энергосберегающей политики является применение, так называемой, технической биоэнергетики – переработка отходов сельского хозяйства. Ежегодно в сельском хозяйстве страны накапливается около 360 млн. т. отходов, из них 50 млн. т. в крупных животноводческих комплексах и птицефермах [42]. Анаэробная обработка этих отходов может дать 15-20 млн. т. у. т. в виде биогаза, до 30 млн. т. экологически чистых биоудобрений, значительное количество очищенной сточной воды [10].
Высокопродуктивное расходование электроэнергии является ключевым фактором энергосбережения, которое достигается: посредством наиболее точного согласования мощности электрооборудования с конкретными потребностями; соблюдением графика работы электрооборудования, полностью исключающего холостую работу или неполную загрузку; поддержанием в технически исправном состоянии электрооборудования, не позволяющего его эксплуатацию в состоянии, отличающемся от нормативного.
Методические подходы к эколого-экономической оценке эффективности использования биодизельного топлива
При хранении водорода наблюдается снижение эффективности его применения, что обусловлено его физическими свойствами в виде низкой плотности.
По сравнению со сжатым метаном водород в сжатом виде имеет в 4,4 раза меньше запаса энергии на единицу. Масса автомобиля при установке на него бака значительно увеличивается и может составлять 50 % от веса транспортного средства [67].
Плотность водорода в сжиженном виде равна 70 кг/м3, в таком состоянии жидкий метан имеет плотность 416 кг/м3, пропан – 585 кг/м3.
Главной особенностью жидкого водорода является более низкая по сравнению с жидким метаном температура кипения, которая равна -252,9 0С. Поэтому условия хранения водорода на транспортных средствах еще более проблематичны, чем с другими видами альтернативных газовых топлив.
В настоящее время для хранения водорода чаще всего используются методы его переноса в связанном виде при необходимости с дальнейшим его извлечением с помощью термохимических воздействий. Наибольшее распространение получили твердые носители, такие как, гидриды металлов и их сплавы, они безопасны при хранении и эксплуатации. Во время термической реакции гидрат распадается, выделяя при этом водород, который поступает в топливную систему. При остановке подогрева водород прекращает свое выделение из гидрида металла.
Перевод транспортных средств на такой криогенный вид топлива как водород, в современных условиях, экономически не оправдан. Данный вопрос требует больших финансовых затрат на решение прочностных, конструктивных, температурных, эксплуатационных и других проблем, связанных с использованием водорода.
Следует отметить, что добавление водорода в бензин, повышает экологические характеристики двигателя, а также снижает расход бензина в определенном диапазоне скорости. Однако, перевод двигателей на питание водородом сопряжен с решением ряда технически непростых задач, как создание самих производственных модулей и развитой инфраструктуры, включающей транспортировочные механизмы, сеть заправочных станций, а также создание экономически эффективного и безопасного в любых условиях эксплуатации водородного двигателя.
Неразвитая инфраструктура производства и транспортировки водорода, отсутствие достаточного количества заправочных станций, отсутствие новых технологических достижений в создании безопасных водородных двигателей не дают возможность применять этот вид топлива. Водородно-воздушные смеси характеризуются наличием широкой области воспламенения 4…75 %, поэтому к двигателям такого типа предъявляются повышенные требования по взрыво- и пожаробезопасности, так как скорость пламени распространяющегося в водородно-воздушной смеси в три раза превосходит бензиново-воздушные смеси.
Как в нашей стране, так и за рубежом научно-исследовательские изыскания в этой области показали, что в современных экономических условиях применение водорода в качестве топлива для транспортных средств ограничено. Однако, данный вид альтернативного топлива является возобновляемым и экологически безопасным и с течением времени, благодаря научно техническому прогрессу, может получить широкое распространение.
Метанол. Наибольшее распространение среди различных видов спиртов в качестве топлива для транспортных средств, как в пределах нашей страны, так и за ее пределами, получил метиловый спирт.
Производство метанола в мировом масштабе постоянно увеличивается и составляет уже более 62 млн. тонн в год, при этом 26 млн. тонн производится в Китае [1]. Россия также является одним из крупнейших производителей метанола, поскольку располагает большим количеством ресурсов для его производства.
Метанол может использоваться в двигателях внутреннего сгорания, как самостоятельный вид топлива, так и в смеси с традиционными ископаемыми.
Также непосредственно применяются на самих транспортных средствах производные катализаторы метанола – смесь водорода с оксидом и диоксидом углерода.
Наиболее высокие экологические и технические показатели достигаются при непосредственной подаче паров метанола на впуске в коллектор, за счет чего топливо более равномерно распределяется в цилиндрах двигателя и полностью сгорает. Так как температура кипения метанола 64,5 0С и он состоит как из горячих элементов, так и из окислителей, при его испарении не образуются смолистые отложения [85].
Наряду с достоинством данного вида топлива существуют и определенные недостатки, возникающие при его использовании. Дело в том, что метанол имеет свойство втягивать воду (гидрофильность), что в итоге приводит к расслоению бензиновых смесей с ним. Поэтому для стабилизации смеси метанола с бензином применяют различные присадки в виде пропанола, изопропунола, изобутанола и других спиртов. Следует не забывать, что метанол так же обладает высокой токсичностью и агрессивностью, при попадании в организм человека он вызывает тяжелые последствия и даже летальный исход.
При использовании метанола загрязнение атмосферы существенно ниже, чем при использовании бензина, следует отметить, что при этом имеется и отрицательная экологическая эффективность – повышенный выброс альдегидов, приблизительно в 2-4 раза выше.
Состояние и организация использования энергетических ресурсов в сельском хозяйстве Волгоградской области
Количество условных единиц тракторов – 3889,8, расход топлива которых составляет 30,7 ц топлива на 1 условный эталонный трактор или 5,9 кг на 1 условно эталонный гектар [89].
В результате замены традиционного топлива на альтернативное изменится себестоимость 1 усл. эт. га механизированных работ. На основе анализа МТП Камышинского района Волгоградской области определено изменение себестоимости 1 усл. эт. га механизированных работ, результаты которой показали снижение на 197,00 руб. и 137,53 руб. при работе на эфире подсолнечного и рапсового масла соответственно [88].
Определим экономический эффект от применяемых различных видов топлива с помощью формулы 1.5. При ее уточнении и адаптации использовалась «Типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды» (табл. 3.4).
Источник: составлена автором. Анализ показал, что наибольший экономический эффект на 1 усл. эт. трактор достигается при использовании биодизельного топлива на основе эфиров подсолнечника и рапса в размере 96,38 тыс. руб. и 60,10 тыс. руб. соответственно. Это говорит о том, что лучшей альтернативой дизельному топливу, являются эфиры растительных масел. Этот способ подразумевает переработку растительного масла в биодизельное топливо методом трансэтерификации или этерификации.
На сегодня существуют два основных способа производства биодизельного топлива на основе растительных масел: в промышленных масштабах – потоковым методом, и в индивидуальном порядке – внутрихозяйственное производство, в рамках одного или нескольких близлежащих хозяйств. За рубежом производство биодизельного топлива чаще всего осуществляется в промышленных масштабах, так как на этапе зарождения этот вид деятельности активно поддерживался государством. Лидером в этой области является Германия, где уже создана законодательная база, регулирующая рынок альтернативных энергоресурсов. Данный способ требует дорогостоящего профессионального оборудования и больших земельных площадей под сам завод. Второй способ становится все больше популярным как в странах Азии и Европы так и во всем мире. Внутрихозяйственное производство биодизельного топлива не нуждается в больших финансовых затратах и сам процесс производства может происходить непосредственно в рамках того хозяйства, которое необходимо обеспечить этим топливом, т.е. его можно произвести на установках собственного изготовления или малогабаритных мини-заводах уже прошедших сертификацию. Данный способ производства можно рекомендовать и для российских фермерских хозяйств. Схема производства биодизельного топлива на оборудовании собственного изготовления представлена в приложении 1. Согласно опубликованным данным стоимость затрат на организацию такого производства не превышает 100 тысяч рублей [приложение 1]. Наиболее перспективным видом топлива для машинно-тракторных агрегатов, исходя из проведенных исследований, является биотопливо на основе растительных масел. Его применение взамен дизельного топлива положительно отразится на процессе производства сельскохозяйственной продукции и обусловит снижение годовых затрат как на 1 эталонный трактор, так и на 1 условно эталонный гектар.
Обоснование использования типоразмерного ряда заводов по производству биодизельного топлива в сельскохозяйственных организациях В настоящее время существует ряд компаний специализирующихся на производстве оборудования для получения дизельного топлива методом трансэтерификации, которые производят собственные мини-заводы под своей маркой, продукция их уже сертифицирована и цена зависит от нужд хозяйства, т.е. суточного объема биодизельного топлива, производимого установкой топлива. Компании производящие оборудование такого типа в лице отечественных производителей ООО «Биосам», ООО «Гелиос», словенская компания ООО «ОТЕЗА», среди иностранных производителей лидирует оборудование выпущенное Украиной, такие как СТ СИСТЕМС, ЕВРОТЕХ Биодизель, ООО "Завод Укрбудмаш", холдинг TT GROUP, BIODIESEL CRIMEA ltd, а также финская компания Preseco Oy. Немецкие производители подобного оборудования на данный момент специализируются на потоковом методе в крупных масштабах с мощностью заводов более 100 тонн в сутки. Отечественная компания Биосам предлагает автоматизированный комплекс MIXER производительностью 500 или 1000 л/час биотоплива. Установки такой мощности подходят для использования в промышленных масштабах, где биодизель производится в потоке. Помимо этого, установки данного типа дорогостоящи и не подходят для внутрихозяйственного использования в отдельно взятых сельскохозяйственных организациях. Однако, раннее украинской фирмой, которая теперь базируется в Крыму, разработано и адаптировано оборудование для мелких, средних и крупных сельскохозяйственных организаций. Поэтому фермеры могут подбирать оборудование в зависимости от своих потребностей в топливе. Так например, сельскохозяйственные организации, площадь земельных угодий которых менее 10000 га, чаще всего пользуются установкой EXON, т.к. данное оборудование имеет различную производительность и оно уже сертифицировано, а биодизель полученный на этой установке, соответствует европейскому стандарту EN14214. Компания предлагает 7 типов заводов в зависимости от их производительности (табл. 3.5).
Обоснование использования типоразмерного ряда заводов по производству биодизельного топлива в сельскохозяйственных организациях
Дальнейшее наращивание объемов производства за счет использования более мощного оборудования дает минимальное снижение цены 1 кг биодизельного топлива. Поэтому для сельских товаропроизводителей рекомендуется использование оборудование с производственной мощностью не менее 1200 кг биодизельного топлива в сутки, но не более 12000 кг.
Анализ урожайности рапса в Российской Федерации за последние 5 лет позволил составить карту зон целесообразности производства биодизельного топлива для сельскохозяйственных организаций (рис. 3.15). Оценка регионов Российской Федерации по возможной урожайности рапса для производства биодизельного топлива
Зеленым цветом изображены регионы, в которых производство биодизельного топлива будет наиболее выгодным, так как возможная урожайность рапса выше 15 ц/га и затраты на производство будут покрыты даже без учета выручки от побочной продукции. В желтой зоне находятся территории, на которых возможная урожайность рапса менее 15 ц/га. Производство биодизельного топлива в данных регионах также целесообразно, однако себестоимость будет выше по сравнению с зеленой зоной, но производство биодизельного топлива будет окупаться за счет реализации побочной продукции. Красным отмечены районы Российской Федерации, в которых производство биодизельного топлива не целесообразно по причине его высокой себестоимости.
1. Для оценки экономической эффективности использования альтернативных видов топлива необходимо введение комплексного показателя эффективности, учитывающего изменение как технических, так и экологических параметров двигателя в результате использования топлива определенного вида, в том числе и биодизельного.
2. В основных сельскохозяйственных регионах России производство биодизельного топлива (на основе рапса) экономически целесообразно. В тоже время Россия отстает от ведущих стран мира по объемам производства и использования альтернативной энергии. Потребление энергии на производство продукции сельского хозяйства в Российской Федерации выше в 2,0 – 2,8 раза, чем в промышленно развитых странах. При этом в России суммарная доля ВИЭ, включая биомассу, в настоящее время составляет примерно 1%. Отставание России обусловлено несовершенством законодательной и нормативной базы, устаревшими технологиями, моральным и техническим износом оборудования и машинно-тракторного парка, а также относительной дешевизной и большим количеством традиционного топлива.
3. Применение биодизельного топлива позволяет увеличить эффективность производства и снизить степень вредного экологического воздействия на окружающую среду. Его использование позволит сэкономить 43,48 тыс. руб./ усл. эт. трактор и 27,08 тыс. руб./ эт. трактор на основе подсолнечного и рапсового масел соответственно.
4. Снижения себестоимости и повышения эффективности сельскохозяйственного производства можно достичь за счет энергосбережения на основе применения биодизельного топлива. С учетом истощаемости запасов полезных ископаемых, а, следовательно, и повышения цен на традиционное топливо, которое за последние 10 лет выросло в цене более чем в три раза, эффективность применения биодизельного топлива будет возрастать.
5. Себестоимость производства биодизельного топлива, следовательно, его цена зависит от себестоимости производства сырья и производительности завода. Таким образом, для сельскохозяйственных предприятий рекомендуется использовать оборудование по производству биодизельного топлива мощностью не менее 1200 л в сутки, но не более 12000 л. Это связано с тем, что дальнейшее наращивание объемов производства, практически, не оказывает влияния на снижение цены производимого топлива, а заводы меньшей производительности не позволяют сделать цену конкурентоспособной в сравнении с дизельным топливом.
6. Оптимальный размер предприятий использующих биодизельное топливо составляет от 300 до 58000 га пашни. Биодизельное топливо экономически целесообразно использовать в хозяйствах с площадью пашни от 300 до 58000 га.
