Биоэнергия: технология, термодинамика

ЧТО МОГУТ СДЕЛАТЬ. ИССЛЕДОВАНИЯ?

8.1. ПОВЕРХНОСТНЫЙ И ВСЕСТОРОННИЙ ПОДХОД

Исследования и экономика. Перед тем как начать проведение иссле­дований по такой технико-экономической проблеме, как биоэнергия, важно определить специфическую природу этой проблемы. Усилия должны быть направлены на понимание и совершенствование многих различных аспектов получения биотоплива с использованием инфор­мации, накопленной в различных областях знаний. Однако данные, которые могут казаться эффективными с научной точки зрения, совер­шенно необязательно должны привести к снижению затрат при произ­водстве биотоплива и побочных продуктов. Для определения очеред­ности исследований, а также для создания уверенности в правильности выбранного направления необходимо прежде всего определить издержки по основным компонентам процесса производства. Такая простая пре - ; амбула очень часто игнорируется, и дается очень поверхностное обосно - і вание исследований, а также возможных результатов. Экономические • аргументы часто рассматриваются как факторы, сдерживающие разви - .] тие созидательных исследований, и о них не вспоминают до тех пор, J пока исследования не становятся завершенными. Такое положение мо­жет быть приемлемым при проведении фундаментальных исследований, но оно совершенно неприемлемо при разработке таких прикладных проблем, как получение энергии из биомассы.

К этой главе число ссылок невелико, так как литературы по этому вопросу немного. В литературе рекомендации по производству био­топлива часто ограничены рамками исследования, при этом никаких указаний относительно осуществления политических курсов в области использования биоэнергии не дается [1], несмотря на то что фонды на исследования выделяются на основе стратегических решений. Несмотря на часто повторяемую мысль о необходимости совершенствования тех - . нологии производства биотоплива, влияние такого совершенствования на общую жизнеспособность процесса определяется редко. Не предпо­лагается также и вероятность каких-либо кардинальных открытий в этой области. Подход, излагаемый ниже, представляет собой только ' личное мнение автора и является предварительным суждением отно­сительно перспектив исследований в области биоэнергии.

Роль каждого. Число различных групп, заинтересованных в био­энергии, резко возросло. Это произошло вследствие природы некото­рых предложений по производству биотоплива, частичного переплетения производства и переработки биомассы и других видов человеческой деятельности, а также сложности методов получения биотоплива, охва­тывающих широкий диапазон научных дисциплин. Таким образом, фермеры, лесники, пивовары, представители бумажной, молочной промышленности, предприятий по переработке сточных вод — все за­интересованы в решении проблем, связанных с получением биоэнергии. Как ни странно, представители отраслей, занимающихся производством традиционных видов энергии, часто менее многочисленны при обсужде­нии вопросов биоэнергии, чем представители указанных отраслей. Одна­ко повышение стоимости производства энергии, болезненное отношение к проблеме истощения ресурсов, а также вопросы эстетического поряд­ка, связанные с биоэнергией, явились основой заинтересованности каж­дого в этом вопросе. Однако, несмотря на то что сама по себе мысль является здравой, требования немедленных действий часто заглушают предложения о необходимости проведения рационального анализа про­блем. Авторов, занимающихся экономическим анализом и указывающих на технические трудности осуществления этих процессов, относят к раз­ряду негативистов. За последние годы энтузиазм по поводу биоэнергии получал объективную оценку только тогда, когда он становился исто­рией и сравнивался с аналогичными явлениями в прошлом.

Разбивка издержек по составным элементам. Новаторские исследо­вания в промышленности имеют тенденцию к двум крайностям. В слу­чаях, когда процесс является в достаточной мере отработанным, иссле­дование может проводиться с целью совершенствования отдельных его аспектов для повышения конкурентоспособности (доработка). Этот тип исследований иногда назьюают текущими научными исследованиями и опытными разработками. В целях более радикального изменения тех­нологии с разработкой совершенно новых процессов подход к исследо­ваниям может носить более радикальный характер (глубокие исследо­вания) . При появлении изобретения или открытия инженеры-технологи и ученые, занимающиеся вопросами развития, могут довести эту идею до совершенства с получением максимального результата. Последний вид исследований проводится значительно реже. Повышение степени риска при выделении средств на всесторонние исследования оправдано только в случае достаточно большой отдачи. При решении определенной проблемы важно установить, какой тип исследования мы собираемся проводить. Улучшение результатов на несколько процентов, в то время как необходимо сокращение издержек вдвое для того, чтобы сделать его рентабельным, вряд ли целесообразно. С другой стороны, поиск всеобъемлющего решения проблемы, требующей только незначительной корректировки или незначительных затрат, также вряд ли будет иметь смысл. Насколько радикальными должны быть изменения технологии, чтобы обеспечить использование биоэнергии в развитых странах? Обеспе­чит ли современное направление проводимых исследований желаемые результаты?

Таким образом, прикладные исследования по такому комплекс­ному вопросу, как биотопливо, должны начаться с анализа издержек производства. Наиболее важные элементы затрат определяют тип и раз­мер технических изменений, которые необходимо осуществить, техно­логию производства и распределения средств. Таким образом, достоин­ства новаторских предложений по различным научным дисциплинам определяются успехом проведенной работы. Иначе, существует опас­ность, что более громкие голоса специалистов в таких областях, как проектирование биореактора, проектирование системы теплообмена или биохимия микробных процессов, будут преобладать в дискуссиях и могут заслонить основные спорные вопросы.

Вернемся снова к структуре затрат на осуществление различных биоэнергетических процессов, описанных в главе 4. Каждый процесс характеризуется своими особенностями, и затраты на эти процессы в значительной степени зависят от района и возможных модификаций процесса Тем не менее обобщения могут и должны быть сделаны. Пол­ные издержки можно разделить на три группы: капитальные вложения, стоимость сырья (биомассы) и ежедневные эксплуатационные расходы. Так как процессы по производству биоэнергии осуществляются в мас­штабах, более широких по сравнению с другими процессами переработ­ки биомассы и вследствие небольшой стоимости используемых мате­риалов (кроме биомассы), эксплуатационные расходы составляют часто только незначительную часть полных издержек по производству био­топлива (при производстве биотоплива в развитых странах). Как уже говорилось, в менее развитых странах трудовые затраты могут играть первостепенную роль и являться определяющим фактором в отношении простейших форм использования биомассы — сжигание дров и угля. В этих случаях труд в различной степени замещает капитальные вло­жения.

Если источник биомассы - полноценный продукт, стоимость сырья является наиболее важным фактором. В качестве примера мож­но привести использование зерновых колосовых для гидролиза и ферментации, использование масличных культур для получения топ­ливной нефти и полные затраты в интенсивной системе лесоводства при использовании древесины на дрова. В тех случаях, когда биомасса представлена отходами, будут преобладать капитальные затраты (например, анаэробное разложение сточных вод, сжигание древес­ных остатков и соломы и термическое обогащение городских от­ходов) .