Биоэнергия: технология, термодинамика

РЫНКИ БИОТОПЛИВА

7.1. КАКОВА ЦЕНА БИОТОПЛИВА?

Дорогостоящий выбор. В главе 4 была показана дороговизна боль­шинства видов биотоплива. Этот факт обычно признается даже сторон­никами биоэнергии; она объясняет также, почему использование био­топлива в масштабах, сравнимых с масштабами использования тради­ционных видов в развитых странах, до сих пор не получило распростра­нения. Там, где биотопливо все же используется, существуют особые условия. Например, правительство может субсидировать производство биотоплива (газохол в США и Бразилии) или обложить высокими нало­гами использование ископаемых видов топлива. И наоборот, биологиче­ское сырье для производства биотоплива может представлять собой де­шевые остатки, например, в деревообрабатывающей промышленности; оно может являться загрязняющими отходами; наконец, оно может быть результатом простого сбора материала на местности. Биотопливо может являться побочным продуктом дорогостоящих процессов пере­работки отходов. Эти специальные случаи не представляют собой важ­ного потенциального источника производства энергии, сравнимого с источниками ископаемых видов топлива. Количество энергии, обеспе­чиваемое за счет биомассы (в основном древесные отходы), составляет в США около 3,5 % общего потребления энергии [1]. США особенно хо­рошо обеспечены лесами и ресурсами древесины, и эта цифра может оказаться недосягаемой для других развитых стран.

Промышленные товары часто не имеют единой рыночной стоимости. В различных областях применения существуют различные цены, напри­мер бензин для зажигалок стоит намного больше в расчете на 1 т, чем тот же продукт, используемый для обогрева или на транспорте. Биотоп­ливо может иметь дорогостоящее использование, как, например, уголь для мангалов и грилей, древесина для костров, а также более обычное использование, такое, как заменитель традиционных видов топлива. Этот продукт иногда оценивается не по его калорийности, а с эстетиче­ской точки зрения, а также с точки зрения других факторов. Однако в этих случаях потребности в биотопливе удовлетворяются относитель­но легко и являются незначительными по сравнению с национальной

или мировой потребностью в энергии. Проблема заключается в том, чтобы иметь возможность прогнозировать будущие потребности в типе топлива, которое в настоящее время является дорогостоящим по сравне­нию с традиционными видами топлива, а также по сравнению с теми, которые находятся в стадии разработки (например, ядерная энергия). Со временем эти виды топлива могут стать значительно дешевле, чем ископаемое топливо, от которого в настоящее время зависит челове­чество.

Дорогостоящие виды топлива и будущее. Внимание, уделяемое во­зобновляемым видам энергии, отчасти является реакцией на повыше­ние цен на нефть 1973 — 1974 и 1978 гг. Ископаемое топливо (уголь) сначала вытеснило возобновляемые виды топлива в развитых странах с помощью двойственного воздействия более благоприятных цен и эволюции необходимых технологий использования. Однако существует мнение, что вследствие роста цен на топливо новые отрасли биологиче­ской промышленности, такие, как биотехнология, генная инженерия, микробиология и т. д., повернут процесс в обратном направлении и восстановят в правах некоторые старые виды энергии. Тем не менее эти технологии все еще более дорогие, чем существующие стандартные технологии. Первый вопрос, на который надо получить ответ: являются ли исторические процессы обратимыми? Можно ли легко изменить многовековую тенденцию к использованию более дешевых видов энер­гии? Традиционно с повышением цен спрос на продукт падает при раз­личной степени ’’эластичности” отношения. Спрос на нефть характеризо­вался относительно низкой эластичностью до тех пор, пока энергетиче­ский кризис не дал примерно 15 %-ное падение потребления продукта при росте цен на него [2]. Существует мнение, что это падение связано в основном с факторами цен и сохранения энергии (64 %), а также усло­виями последовавшего спада (36 %). Создаются ли для биоэнергии бла­гоприятные условия в результате роста цен на остальные виды энергии, или же спрос на нее упадет вместе с падением спроса на все дорогие виды энергии? Как ни странно, но этот вопрос никак не обсуждался, и от­дельные специалисты, пытавшиеся поднять этот вопрос Г31, были обви­нены в том, что они вносят разногласия в общие суждения [4] и питают особый интерес к невозобновляемым видам энергии.

Развивающиеся страны. Для осуществления созидательной деятель­ности общества или развития биологических организмов необходим их рост. Страна со снижающимися потребностями в энергии в меньшей сте­пени нуждается в разработке новых видов энергии, тогда как растущая экономика при повышении потребностей в энергии будет изыскивать пути получения новых и дешевых видов топлива. Несомненно, что наи­более благоприятные условия для своего использования биоэнергия имеет в условиях именно такой экономики, когда биоэнергия является более дешевой, чем существующие альтернативы. Эти условия не удовле­творяются в развитых странах, но существуют в некоторых развиваю - 122

щихся странах. В этих странах может происходить быстрый рост населе­ния и валового национального продукта на душу населения. В стране могут отсутствовать запасы угля и нефти, но земельные ресурсы (по крайней мере, в некоторых странах) могут быть значительными. Труд может оплачиваться иначе, чем в развитых странах, а рабочие могут быть привязаны к земле путями, которые в других местах неприемлемы. Та­ким образом, в некоторых обществах может представиться возможность замещения капитала и импортируемого сырья для производства биотоп­лива трудом. Это обычно сводится к одному из вариантов. Время пока­жет, насколько будут благоприятными долгосрочные эффекты с точки зрения национального процветания или социальных последствий. Так как использование тяжелой энергии является симптомом процветания, а не нищеты, использование нищеты для создания дешевого топлива бу­дет печальной главой в истории развития энергетики.

Даже в развивающихся странах производство биотоплива нуждается в наличии особой дешевой формы биомассы, а также субсидий и искус­ственных препятствий на пути использования традиционных форм ископаемых продуктов. Реальности, лежащие в основе издержек произ­водства биотоплива и субсидирования цен, пожалуй, лучше всего отра­жены в международных рыночных ценах на продовольствие, топливо и т. д., а также затратах человеческого труда при производстве различ­ных продуктов. С этой точки зрения спирт, полученный из сахарного тростника, является дорогим как в плане международных цен на авто­мобильный бензин, который он заменяет, так и в плане затрат челове­ческого труда. Если спирт рассматривать как топливо, то он влечет за собой все проблемы, возникающие, например, в связи с добычей нефти в Северном море, которая имеет высокие издержки производства. Оба продукта могут страдать от недостаточного спроса в периоды спада, и обоим грозит снижение производства при падении мировых цен на нефть в случае насыщения рынка.

Альтернативное использование биомасс и их производных. Некото­рые специалисты выражали надежду, что исследования приведут к по­лучению более дешевых биомасс и разработке дешевых процессов их переработки в биотопливо. В обсуждениях этих вопросов приняло уча­стие большое число специалистов, непосредственно заинтересованных в решении этой проблемы. Перспективы исследований по снижению издержек производства биомассы и цен на нее до приемлемых уровней описываются в следующей главе. Однако полезно рассмотреть вопрос, что случится, если биомасса и биотопливо значительно подешевеют. В противоположность урановой руде и низкосортному углю, пред­ставляющих очень небольшую ценность для человека до тех пор, пока они не превращены в электричество или пар, биомасса и ее производные находят очень разнообразное и ценное применение. Примером могут служить зерновые и сахар, дающие продовольствие, корма, химические средства и крепкие спиртные напитки. Процесс превращения раститель­

ных сахаров в спиртные напитки, по сути, аналогичен процессу про­мышленного получения растворителей или топлива для двигателей внутреннего сгорания. Стоимость полученного этанола варьирует в за­висимости от характера использования. В таблице 65 показана стои­мость сахара как продукта питания, питьевого спирта, спирта как раст­ворителя и заменителя автомобильного бензина. Что произойдет, если в результате исследований удастся снизить цену спирта? Ответ, по сути, тот же, что и в случае снижения цен на продукт в результате местных субсидий. Продукт является дорогостоящим, пока не будут введены в действие соответствующие законодательные положения. В Бразилии пили проалкоголь до тех пор, пока спирт не стали денатурировать. В США налоговые льготы даются только тогда, когда спирт денатури­руется нефтью в газохоле.

Аналогичные варианты представлены продуктами: растительными маслами, употребляемыми в пищу; зерновыми и зернобобовыми, ис­пользуемыми на корм животным; древесиной, используемой для произ­водства бумаги и как строительный материал.

Субсидии на производство спирта могут означать, что альтернатив­ные, более дешевые варианты производства спирта будут поставлены в невыгодное положение. Такой эффект уже имел место в Европе, когда действовавшие субсидии на производство этанола поставили под угрозу производство синтетического спирта и лишили его рынков сбыта [51. Другим, нарушающим равновесие эффектом гарохола является имею­щее место субсидирование побочного продукта, такого, как сухая бар­да, используемого в качестве белковой кормовой добавки. Резкое уве­личение переработки зерна на спирт в США привело к опасениям отно­сительно избыточного поступления на рынок сухой барды, а также от­носительно того, что ЕЭС может закрыть двери продукту, составляюще­му конкуренцию их собственному небелковому зерну [6]. В настоящее время зерновые, а не белковые корма подвергаются тарифным ограни­чениям в Европе. Пример производства спирта — это только один из многих вопросов, которые могут возникнуть, если биомасса и биотопли­во резко подешевеют. Проблема избыточного предложения сахара, мо­лочных продуктов и вина в Европе является сигналом трудностей, ко­торые могут возникнуть. Результатами возможных научных открытий может воспользоваться ’’третий мир”, однако в его распоряжении уже находится дешевое продовольствие с возможностями использования известной технологии и традиционных видов топлива. Высокие урожаи, интенсивное сельское хозяйство и современная технология во многих случаях приводили к производству более дешевых продуктов в усло­виях менее благоприятного климата (для культур) в развитых странах, чем те, которые можно получить в благоприятных условиях в странах третьего мира. Примером может служить свекольный сахар, производ­ство которого дешевле в условиях механизированного сельского хо­зяйства, чем производство тростникового сахара в условиях экстенсив­ного сельского хозяйства.