Биоэнергетика. Сопоставительный анализ Украины и Германии
Цены на газ растут. Это одна из причин существенного внимания к развитию альтернативной энергетики в Европе. Не меньший интерес к использованию возможностей альтернативной энергетики проявляет Украина. В последние годы эта деятельность становится все более интенсивной. Очевидно, что ориентация экономики Украины на Евросоюз, ускорит эту работу. Представляем Вашему вниманию аналитический обзор « Развитие биогазовых технологий в Украине и Германии: нормативно-правовое поле, состояние и перспективы». Обзор подготовлен под научно-методическим руководством директора, ООО «Научно-технический центр «Биомасса», Украина, Гелетухи Георгия Георгиевича. В заметке приведены выдержки из отчета. Полностью документ приведен в приложении к данной статье.
Настоящее издание подготовлено
Научно-техническим центром «Биомасса», Украина и Биоэнергетической ассоциацией Украины (БАУ) в сотрудничестве с Центром экономических исследований Института экономических исследований и политических консультаций, Украина
и Специальным агентством по возобновляемым ресурсам (Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V./ FNR), Германия по инициативе Специального агенства по возобновляемым ресурсам в рамках выполнения проекта МОЕ 08-01 «Содействие использованию возобновляемых ресурсов в Украине с фокусом на использование биомассы для производства энергии» (Promoting the use of renewable resources in the Ukraine with a focus on biomass for energy). Финансирование: Федеральное министерство продовольствия, сельского хозяйства и защиты потребителей Германии (Bundesministerium fur Ernahrung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz / BMELV)
Содержание
1. Развитие биоэнергетики в Германии
1.1. Общие данные
1.1.1. ВИЭ и биомасса
1.1.2. Ключевые игроки
1.2. Нормативно-правовая база для развития сектора биоэнергетики
1.2.1. Политика и цели ЕС по развитию ВИЭ, значение биоэнергетики
1.2.2. Энергетическая концепция и цели по трансформации энергетики
1.2.3. Национальный план по развитию возобновляемой энергетики (2010)
1.2.4. Фиксированые тарифы при производстве электроэнергии из биомассы (включая КГУ)
1.3. Реализация мероприятий в области биоэнергетики
1.3.1. Мероприятия в рамках плана действий по устойчивому развитию
1.3.2. Производство биометана и развитие биогазовых технологий
2. Предпосылки для развития биоэнергетики в Украине
2.1 Общие данные
2.1.1. Структура энергетического комплекса
2.1.2. Аграрно-промышленный комплекс
2.1.3. Коммунальное хозяйство
2.2. Потенциал получения биогаза в Украине
2.2.1. Потенциал производства биогаза из отходов и побочной продукции АПК
2.2.2. Потенциал производства биогаза из энергетических культур
2.2.3. Возможности увеличения потенциала производства биогаза в АПК
2.2.4. Потенциал биогаза в коммунальном секторе (ТБО и бытовые сточные воды)
2.2.5. Биогаз – источник энергии и не только
2.3. Ключевые игроки
2.4.Нормативно-правовая база для производства биогаза и энергии из него
2.4.1. Механизмы поддержки и стимулирования производства биогаза
2.4.2. Стратегия развития биоэнергетики и технологий производства биогаза
2.4.3. Тенденции развития регулятивного аппарата биоэнергетического сектора
2.5. Экономические параметры и финансовые условия для производства биогаза
2.5.1. Факторы, определяющие экономическую привлекательность биогазовых проектов
2.5.2. Экономические показатели проектов производства биогаза
2.5.3. Финансирование биогазовых проектов
3. Развитие биогазовых технологий в Украине
3.1. Биогазовые технологии в агропромышленном комплексе
3.1.1. Производство биогаза и энергии из биогаза в период с 2009-2012 гг.
3.1.2. Действующие биогазовые установки в АПК
3.1.3. Строящиеся и анонсированные биогазовые проекты
3.1.4. Компании и предложения, представленные на рынке
3.2. Действующие биогазовые проекты в коммунальном хозяйстве
4. Перспективы расширения рынка биогазовых технологий в Украине
4.1. Потенциальный рынок биогазовых установок
4.2. Выращивание энергетических культур для производства биогаза
4.3. Биогазовые проекты в агропромышленном комплексе
4.3.1. Производство биометана
4.3.2. Оптимальные модели организации биогазовых проектов в АПК
4.3.3. Концепция развития производства биогаза до 2030 г.
5. Заключительная характеристика развития биоэнергетики в Украине в сравнении с Германией
5.1.Состояние биогазового сектора
5.2. Барьеры на пути развития производства биогаза и биоэнергетического комплекса в целом
Украина. Энергетика и биоэнергетикаУкраина принадлежит к странам с дефицитом собственных ископаемых топлив. Потребность страны в природном газе удовлетворяется за счет собственных запасов только на 35%. Доля обеспечения собственными ресурсами нефти составляет всего 10–12%. Несмотря на это, проект обновленной Энергетической стратегии до 2030 года предполагает крайне медленное развитие ВИЭ – 10% от общей установленной мощности генерации электроэнергии в 2030 г при ничтожно малом вкладе биоэнергетики.
В Украине практически отсутствует согласованная государственная политика по развитию ВИЭ в целом и биоэнергетики в частности. Принятие Украиной в конце 2012 года обязательства в рамках Энергетического Сообщества достичь 11% ВИЭ в структуре валового конечного энергопотребления в 2020 году, разработка Национального плана действий по возобновляемой энергетике до 2020 г и Плана мероприятий по имплементации Директивы Европейского Парламента и Совета ЕС от 23.04.2009 г №2009/28/ЕС и подготовка проекта обновленной Энергетической стратегии не связаны между собой.
Положительным фактором для развития сектора биоэнергетики в Украине является продолжение действия «зеленого» тарифа на электроэнергию, произведенную из твердой биомассы, а также распространение действия закона на биогаз с 1 апреля 2013 года. В ноябре 2012 г. принят Закон Украины «О внесении изменений в Закон Украины «Об электроэнергетике» относительно стимулирования производства электроэнергии из альтернативных источников энергии» (№ 5485-VI от 20.11.2012).
В целом данный закон можно считать прогрессивным и эффективным механизмом стимулирования сектора производства электроэнергии из ВИЭ. К сожалению, закон устанавливает для электроэнергии из биогаза крайне низкий коэффициент «зеленого» тарифа К=2,3 с последующим постепенным снижением. Также в новом законе введены необоснованные требования к доле местной составляющей для объектов электроэнергетики, претендующих на получение «зеленого» тарифа, дано некорректное определение термина «биомасса», допущен ряд терминологических ошибок.
Оценка экономических параметров типичного энергетического проекта БГУ с мини-ТЭЦ на биога зе в диапазоне электрических мощностей 0,1…2,1 МВтэл показывает, что дисконтированный срок окупаемости проекта за счет продажи электроэнергии с использованием актуального «зеленого» тарифа К=2,3 составляет более 10 лет. Снижение срока окупаемости до 6…8 лет возможно при «зеленом» тарифе на э/э из биогаза 0,1616 Евро/кВт•ч (К=3,0).
При использовании в энергетических проектах БГУ силоса кукурузы в качестве дополнительного субстрата, экономические показатели проекта зависят от стоимости силоса. При рыночных ценах на силос (15…20 Евро/т) и ЗТ с коэффициентом 2,07– 2,3 развитие коммерческих энергетических биогазовых проектов также является проблематичным. Как в случае переработки отходов предприятий, так и при совместном сбраживании с использованием растительных субстратов применение ЗТ на электроэнергию из биогаза на уровне 0,1616 Евро/ кВт•ч (коэффициент ЗТ равен 3,0) позволило бы достичь приемлемых сроков окупаемости 6…8 лет. Альтернативой может быть использование специальных надбавок к ЗТ в случае использования растительного сырья (силоса кукурузы) по примеру Германии.
Принятие Верховной Радой законопроекта № 2946 от 26.04.201357, разработанного группой депутатов во главе с Медяником В.Ю. при экспертной поддержке БАУ, снимает большинство барьеров для развития БГУ в Украине и имеет исключительно важное значение для развития этого сектора экономики.
По данным НТЦ Биомасса, рассчитанным на 2011 г, экономически обоснованный энергетический потенциал отходов биомассы составлял 24,5 млн т у.т. (718 ПДж), а энергетический потенциал биомассы, которую можно вырастить на неиспользуемых сельскохозяйственных землях площадью более 4 млн га – около 13,7 млн т у.т. (402 ПДж). АПК Украины обладает технически доступными ресурсами органических отходов и побочной продукции для производства биогаза в объеме 2,6 млрд м3 CH4/год (93 ПДж).
Объем рынка биогазовых установок предприятий АПК Украины (фермы КРС и свинофермы, птицефабрики, сахарные, спиртовые и пивные заводы) оценивается примерно в 1600 установок с мини-ТЭЦ мощностью от 100 кВтэл. Общая установленная мощность БГУ может составить около 820 МВтэл и 1100 МВттепл. Предполагается, что в краткосрочной (до 2020 г) и среднесрочной (до 2030 г) перспективе целесообразно освоить соот ветственно около 10% и 50% экономически целесообразного рынка БГУ соответственно. При общих инвестициях 15 млрд грн в более чем 800 биогазовых установок до 2030 г, объем вырабатываемого биогаза может составить 1,65 млрд м3/год.
Для увеличения потенциала и реализации коммерческих энергетических биогазовых проектов важно стимулировать производство биогаза, полученного не только из органических отходов, но и с использованием специально выращенного растительного сырья. При использовании 6% пахотных земель под выращивание силоса кукурузы с консервативной величиной урожайности 30 т/га и выходом метана 100 м3 на тонну силоса можно получить 5,4 млрд м3 CH4/год, а при повышенной урожайности 40 т/га и выходе метана 115 м3/т – 8,3 млрд м3 CH4/год.
Развитие сельского хозяйства в Украине, предполагающее повышение плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур, а также рациональное использование земель и ресурсов, позволит в перспективе существенно увеличить потенциал производства энергии из биогаза. Это даст возможность не только частично заместить потребление ископаемых энергоносителей, но и экспортировать биометан в страны ЕС, в частности, в Германию. Имеющийся потенциал сельскохозяйственных земель Украины позволяет сочетать производство продуктов питания и кормов, в том числе и на экспорт, с производством энергетических культур и последующей выработкой электрической и/или тепловой энергии, а также биометана – прямого заменителя природного газа. Энергетическое использование земель является не альтернативой производства продуктов питания, а дополнительной возможностью интенсификации сельского хозяйства и увеличения его прибыльности.
Развитие биогазовых технологий имеет комбинированный положительный эффект, включающий не только энергетический, но и экологический и социальный аспекты, а также способствует возрождению сельскохозяйственных земель.
Развитие биогазовых технологий в Украине было рассмотрено в рамках проекта Специального агенства по возобновляемым ресурсам МОЕ 08-01 «Содействие использованию возобновляемых ресурсов в Украине с фокусом на использование биомассы для производства энергии». Признано, что биогазовые технологии являются стратегически важным направлением развития биоэнергетики. Не вызывает сомнений, что развитие биогазовых технологий имеет большое будущее в Украине.
Биоэнергетика. Сравнение Германии и УкраиныГермания сегодня является мировым лидером в производстве и энергетическом использовании биогаза, что дает основания для детального изучения и применения в Украине лучших практик и позитивного опыта, наработанных в этой стране. За последнее десятилетие среднегодовой прирост установленной электрической мощности ТЭС/ТЭЦ на биогазе в Германии составил 37,2%, при соответствующем показателе прироста числа биогазовых установок 16,6%. Причиной такого бурного роста является наличие базовых условий для экономического развития, в том числе и сельского хозяйства, а также создание государством рамочных условий, стимулирующих развитие биогазовых технологий. Производство энергии из биогаза здесь является одним из приоритетных направлений развития ВИЭ, занимающее заметную нишу в общем энергобалансе страны. Несмотря на безоговорочное лидерство в этой сфере, в т.ч. среди стран ЕС, Германия продолжает наращивать производство биогаза в сельском и коммунальном хозяйстве. Вместе с тем, накопленный опыт заставляет вносить коррективы в уже существующие рамочные условия, основными целями которых являются сбалансированная политика между производством энергии, продуктов питания и кормов, защитой окружающей среды и устойчивым развитием. В этом отношении страна проводит политику, основанную на гибкости принятия решений, ясности, сбалансированности и реальности поставленных целей в развитии сектора.
В Украине производство энергии из биогаза находится на начальном этапе, единственный, явно недостаточный механизм стимулирования заработал лишь в апреле 2013 г. В этом видится достаточно инертная политика государства, не позволяющая биогазовому сектору динамично развиваться, несмотря на существующий потенциал и достаточную осведомленность и готовность потенциальных участников рынка. С точки зрения базовых условий, Украина, по сравнению с Германией, имеет даже лучшие условия для развития биогазовых технологий. При почти вдвое меньшем населении, территория Украины почти в два раза больше территории Германии. По сравнению с последней, Украина из-за меньшей лесистости имеет почти в 3 раза больше пахотных земель, основной фонд которых формируют черноземы.
Для конвертации выгодных базовых условий в интенсивное развитие производства энергии из биомассы и, в частности, из биогаза, необходимо создать рамочные условия, приближенные к таковым в Германии. Сравнение финансового механизма стимулирования развития биогазовых технологий посредством установления ЗТ на электроэнергию, произведенную из биогаза, показывает, почему такие технологии в Украине развиваться при существующих рамочных условиях не будут, либо их развитие будет носить несистемный характер. В отличие от механизма ЗТ в Украине, в Германии действует фиксировано- бонусная система начисления величины ЗТ. Здесь установлены дифференцированные фиксированные тарифы на э/э из биогаза в зависимости от масштаба проекта. Другим отличием является наличие надбавок к основной ставке зеленого тарифа в зависимости от используемого сырья и технологий. Это позволяет целенаправленно выбирать направления развития в зависимости от сформированных условий. Система дифференцированных тарифов позволяет стимулировать не только количество производимой электроэнергии из биогаза, но и регулировать методы, которыми это достигается. Например, отдельно стимулируются БГУ, использующие более 80% навоза, количество силоса кукурузы ограничивается 60%. Для стимулирования использования тепла также применяется специальная надбавка. Бонус величиной от 0,01 до 0,03 Евро/кВт•ч применяется для проектов, поставляющих биометан в газовые сети. Аналогичная система гибких стимулов была бы уместной и в условиях Украины.
Итоговые тарифы на продаваемую электроэнергию (0,18. 0,21 Евро/кВт∙ч) существенно выше украинских аналогов (0,1239 Евро/кВт∙ч), что и позволило в 2011 году обеспечить с помощью биогаза 3% конечного потребления электроэнергии в стране. Важным отличием является то, что ЗТ в Германии устанавливается еще до начала строительства объекта, что указывает на доверие, лояльное отношение и взаимную заинтересованность между государством и инвестором. В Украине же такой тариф предоставляется только после ввода в эксплуатацию объекта, формируя дополнительные риски для потенциального инвестора.
Стремительное развитие биогазовых технологий в АПК Германии стало возможным во многом благодаря использованию ресурса земли для выращивания энергетических растений (преимущественно силоса кукурузы). После дебатов относительно рациональности такого пути вносятся поправки, призванные сместить приоритеты в выборе сырья для производства биогаза, хотя силос кукурузы и в дальнейшем будет играть доминирующую роль. В Украине растительное сырье пока не рассматривается как ресурс для производства возобновляемой энергии, и биогаза в том числе. И это притом, что более 10% пахотных земель в Украине сегодня не используются для выращивания с/х продукции. В то же время в Германии пахотные земли используются полностью, при этом 8,1% земель заняты под выращивание энергетических растений для производства биогаза. Это позволяет удовлетворять как продовольственные и кормо вые, так и в значительной степени энергетические потребности страны. Во многом это достигается за счет эффективного использования земель, следствием которого является высокая урожайность. Например, урожайность зерновых в Германии за последние 10 лет была систематически выше, чем в Украине (62. 72 ц/га в Германии, и 22. 35 ц/га в Украине). Урожайность силоса кукурузы составила в 2011 году в Германии 47,6 т/га, а в Украине, соответственно, 22,5 т/га. Повышение урожайности и расширение использования сельскохозяйственных земель в Украине могут рассматриваться в качестве потенциального ресурса для выращивания энергетических растений.
Важным с точки зрения плодородия земель является как сама доза внесения удобрений, так и какую долю в них занимают органические удобрения. В сравнении с Германией, в Украине применение минеральных удобрений ниже в 4…6 раз, что является основной причиной низкой урожайности пищевых и кормовых культур в нашей стране. Органические удобрения в Украине вносятся только на 2% всех посевных площадей, что является крайне низким показателем. Переработанные в биогазовых реакторах отходы и продукция АПК могут стать замещающим минеральные удобрения ресурсом, применение которого широко практикуется в Германии. Незначительное использование органических удобрений в Украине вызвано неразвитостью рынка органических удобрений и органической продукции по сравнению с рынком Германии.
Законы Германии о ВИЭ (EEG), об обращении с отходами (Abfallgesetz), Постановление об удобре нии аграрных земель (Dungermittelverordnung) стимулируют производство биогаза. Во всех этих законодательных актах определены допустимые нормы содержания вредных веществ (минимальные и максимальные), описаны способы обращения с отходами (хранение, переработка, вывоз на поля, утилизация). Необходимо внести соответствующие поправки в украинский закон об обращении с отходами органического происхождения, а также в административные предписания, регламентирующие удобрение аграрных земель.
Важным направлением повышения энергетической эффективности биогазовых технологий в Германии являются рамочные условия для полезного использования тепла ТЭЦ на биогазе, а также закачивания биометана в газовые сети. В Украине подобные инициативы отсутствуют. Создание рамочных условий для производства биометана позволило бы замещать импортный природный газ, а также создать дополнительный экспортный ресурс, в покупке которого уже сегодня заинтересованы ряд стран ЕС, в т.ч. и Германия.
Опыт Германии по стимулированию развития ВИЭ, в частности биомассы и биогаза представляет большой интерес для Украины. Создание подобных рамочных условий в Украине позволило бы нашей стране повторить успешную историю развития ВИЭ, биоэнергетики и биогазовых технологий БГУ в Германии.
БАРЬЕРЫ НА ПУТИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА В ЦЕЛОМЗакон Украины «О внесении изменений в Закон Украины «Об электроэнергетике» относительно стимулирования производства электроэнергии из альтернативных источников энергии» (№ 5485-VI от 20.11.2012) с нашей точки зрения создал ряд существенных барьеров для развития биоэнергетики и других возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в Украине.
Необоснованно низкий коэффициент «зеленого» тарифа для электроэнергии из биогаза
«Зеленые» тарифы на электроэнергию, производимую из возобновляемых источников, действуют в Украине с 2009 г. Их величины, установленные Законом № 5485-VI в ноябре 2012 года для предприятий, введенных в эксплуатацию в Украине с 1.04.13 г по 31.12.14 г для различных видов ВИЭ приведены в Табл. 5.2.
В целом закон о «зеленых» тарифах в его исходной версии (2009 г) можно считать прогрессивным и эффективным механизмом стимулирования сектора производства электроэнергии из ВИЭ. Это был и есть практически единственный действующий механизм, поддерживающий проекты в данной области. Но в законе оставались неурегулированными вопросы «зеленых» тарифов для электроэнергии, произведенной из биогаза, из твердых бытовых отходов, а также при совместном использовании ископаемых и возобновляемых топлив.
Попытка решения этих проблем была сделана в проекте Закона Украины №10183 от 13.03.2012. Этим законопроектом в версии, принятой в первом чтении 3 июля 2012 г, предусматривалось установление «зеленого» тарифа для электроэнергии, произведенной из биогаза и бытовых отходов, с коэффициентом, соответственно, 2,7 и 3,0. Кроме того, в этой версии было дано корректное определение термина «биомасса», соответствующее директиве ЕС52.
К сожалению, в законопроекте № 10183 в его версии, принятой во втором чтении 20 ноября 2012 г и подписанной Президентом Украины как Закон № 5485-VI, произошли принципиальные изменения, которые перевели его из ранга прогрессивного в ранг сдерживающего развитие возобновляемой энергетики, в частности биоэнергетики, в Украине.
Коэффициент «зеленого» тарифа для электроэнергии, произведенной из биогаза, на предложенном уровне 2,3 (для объектов, введенных в эксплуатацию с 01.04.2013 по 31.12.2014) является совершенно недостаточным для развития биогазовых технологий. При таком коэффициенте сроки окупаемости проектов составят более 12–15 лет, что делает их неприемлемыми для инвестиций. Результаты экономического анализа, подтверждающие данный вывод, приведены в главе 8.
Некорректное определение термина «биомасса»
Закон Украины №5485-VI вводит в закон «Об электроэнергетике» некорректное определение термина «биомасса»:
«В этом Законе биомассой является не ископаемое биологически возобновляемое вещество органического происхождения в виде отходов лесного и сельского хозяйства (растениеводства и животноводства), рыбного хозяйства и технологически связанных с ними отраслей промышленности, ко торое подвергается биологическому разложению, а также составляющая промышленных или бытовых отходов, которая способна к биологическому разложению».
По сравнению с европейской практикой и определением, которое было принято в первом чтении Закона, после слова «отходы» пропущено слово – «и продукты». То есть биомасса должна включать отходы и продукты лесного и сельского хозяйства, а не только их отходы.
При таком определении биомассы, как в принятой окончательной версии Закона, к ней не будут отнесены наиболее распространенные на практике виды биомассы, в частности: дрова, гранулы/ брикеты, щепа и энергетическая верба в качестве топлива для ТЭЦ/ТЭС на биомассе, а также силос кукурузы как сырье для биогазовых установок. Все эти виды биомассы не будут квалифицированы как «отходы». Только это некорректное определение, по нашему мнению, способно полностью остановить развитие сектора биоэнергетики в Украине.