Оценка эффективности производства электроэнергии на отходах животноводства
Оценки эффективности использования биологических отходов животноводства получены в работе в следующей модельной постановке.
Для обеспечения энергопроизводства на электростанции (БиоЭС) номинальной мощности Рном топливо (биологические отходы животновод —
ства) собирается с круговой площади радиуса R с центром в точке расположения БиоЭС, величина которой рассчитывается соответственно требуемой мощности БиоЭС физиологическим выделениям требуемого расчетного количества скота (из расчета 30 и 4 кГ физиологических отходов на 1 голову соответственно крупного рогатого скота и свиней). Предполагается, что затраты на погрузку — разгрузку и транспортировку несет БиоЭС, а отходы животноводства отдаются БиоЭС бесплатно.
В соответствии с требуемой мощностью БиоЭС и среднестатистическими строительными и производственными нормативами определяются капитальные затраты при строительстве БиоЭС, эксплуатационные затраты на ее содержание (численность и зарплата персонала, расходы на ремонт, запчасти и материалы, содержание автотракторного парка) и затраты на обеспечение топливом (его погрузка на фермах и транспортировка до БиоЭС с учетом пробега и расхода топлива автотранспорта, подготовка для сжигания и пр.).
Параметры и результаты расчета составляющих себестоимости производства электроэнергии на БиоЭС номинальной мощности 10 МВт, работающей на отходах крупного рогатого скота приведены в табл. 3.20.
На рис. 3.18 для примера приведены результаты расчета составляющих себестоимости электроэнергии БиоЭС на физиологических отходах КРС в Краснодарском крае, области при средней плотности накопления отходов скотоводства 100 т/км12.
12.0
11,0
10,0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 0.0
Согласно методическим расчетам, как и в случае использования отходов агропроизводства, использование отходов животноводства в качестве топлива БиоЭС имеет аналогичные производственные и экономические особенности.
|
Таблица 3.20 Характеристики ВиоЭС на биоотходах крупного рогатого скота (КРС)
|
|
Расчет топливной составляющей в себестоимости биоэнергии
|
Доля топливной составляющей в себестоимости электроэнергии, вырабатываемой на БиоЭС, весьма велика (в приведенном примере более 53%) и обусловлена, главным образом, большими затратами на заготовку топлива (на его сбор и погрузку на животноводческих фермах, транспортировку до БиоЭС с учетом большого пробега и расхода топлива автотранспорта, на его разгрузку, сушку, складирование и хранение, а также весьма трудоемкую подготовку для его использования в качестве топлива БиоЭС).
Величина топливной составляющей, как и себестоимости энергопроизводства в целом, существенным образом зависит от площади заготовки топлива, то есть от номинальной мощности БиоЭС. Как видно из приведенных графиков, явно выраженный минимум себестоимости составляет примерно 8,0 EURO-центов/кВт • ч и соответствует номинальной мощности БиоЭС около 5 МВт. Наличие выявленного минимума явля ется весьма специфическим для традиционного энергопроизводства на базе органического топлива и обусловлено указанной выше, кубической зависимостью себестоимости энергии от радиуса территории для сбора отходов животноводства и затрат на их транспортировку с ферм до Био — ЭС. При этом мощность БиоЭС пропорциональна лишь квадрату радиуса территории для сбора топлива.
За счет высокой топливной составляющей себестоимость электроэнергии БиоЭС на отходах животноводства в данном примере оказывается весьма высокой (> 8,0 EURO-цента/кВт • ч), превышающей по величине себестоимость не только вновь строящихся современных газовых, но и более дорогих угольных электростанций.
Величина топливной составляющей оказывается тесно связанной с плотностью скота на рассматриваемой территории. Подтверждающий этот факт пример приведен на рис. 3.19.
|
Рис. 3.19. Себестоимость электроэнергии БиоЭС на отходах животноводства при разной территориальной плотности скота |
Как видно из рисунка, при увеличении плотности КРС на территории региона с 5 голов/км2 до 9 голов/км2 себестоимость электроэнергии БиоЭС, соответствующая ее оптимальной мощности (порядка 5-6 МВт), уменьшается с 9 до 8 EURO-центов/кВт • ч.
Важное народохозяйственное значение имеет анализ возможных энергетических и экономических показателей энергетических станций на базе крупных животноводческих комплексов и птицефабрик. Данные проведенных авторами методических расчетов возможной мощности БиоЭС на биологических отходах животноводства и птицеводства и себестоимости вырабатываемой ими электроэнергии в зависимости от содержащегося в хозяйстве поголовья при стойловом (для скота) и фабричном (для птиц) их содержании приведены в табл. 3.21. Приведенные результаты получены с учетом требуемой числен-
|
Таблица 3.21
|
ности и заработной платы обслуживающего БиоЭС персонала, капитальных и эксплуатационных затрат на строительство и техническую поддержку самой БиоЭС, необходимых технических и транспортных
|
Таблица 3.22 Характеристики БиоЭС на отходах переработки сельскохозяйственной продукции
|
средств. Требуемая номинальная мощность БиоЭС определена в предположении среднегодового значения ее Кинм, равного 50% .
Основным выводом проведенного анализа является то, что использование БиоЭС в единичных животноводческих и птицеводческих хозяйствах экономически оправдано лишь при достаточно большой (но не сверхбольшой) численности содержащегося в них поголовья: около 500 голов для КРС, от 1000 до 2000 для свиней и МРС и свыше 50 и 100 тысяч для кур-несушек и бройлеров соответственно. При этом минимальная себестоимость электроэнергии БиоЭС на отходах скотоводства и свиноводства стойлового содержания составляет 0,055 — 0,065 EURO/кВт • ч, а себестоимость птицеводства — от 0,05 до 0,06 EURO/кВт-ч.
Увеличение себестоимости энергии БиоЭС на отходах животноводческих комплексов при чрезмерно большой численности содержаще
гося в них скота обусловлено ограничением кормовой базы района и необходимостью доставки кормов на большие расстояния с соответствующим ростом транспортной и топливной составляющей себестоимости энергии БиоЭС.
3.4.2. Оценка эффективности производства электроэнергии на отходах переработки сельскохозяйственной продукции
Оценка экономической эффективности производства электроэнергии на основе отходов определенных ранее энергетически перспективных видов переработки сельскохозяйственной продукции для исследуемых в проекте TACIS регионов была проведена по методике, описанной в предыдущих двух разделах.
Наименее неопределенным моментом оценки себестоимости электроэнергии БиоЭС на отходах переработки сельскохозяйственной продукции является отпускная цена самих отходов. В проведенных расчетах отходы считаются бесплатными, что скорее всего приводит к занижению себестоимости на 15 — 20% .
Результаты расчета составляющих себестоимости производства электроэнергии на БиоЭС номинальной мощности 10 МВт на отходах переработки сельскохозяйственной продукции приведены в табл. 3.22.
На рис. 3.20 проиллюстрированы результаты расчета составляющих себестоимости электроэнергии БиоЭС на отходах переработки сельскохозяйственной продукции в Краснодарском крае при средней плотности накопления отходов 100 т/км2.
Как видно из приведенных графиков, минимум себестоимости составляет примерно 4,4 EURO-центов/кВт • ч и соответствует номинальной мощности БиоЭС =10-15 МВт.
3.4.3. Выводы методических исследований экономической эффективности использования отходов сельского хозяйства в качестве топлива для энергопроизводства на БиоЭС
Результаты анализа проведенных методических исследований эффективности использования биотоплива для энергопроизводства на БиоЭС на основе отходов сельскохозяйственного производства позволяют сделать следующие выводы:
1. Экономически эффективным является производство электроэнергии на БиоЭС достаточно большой номинальной мощности (от 5 МВт и выше);
2. Мощность БиоЭС на основе отходов земледелия (производства зерновых, подсолнечника и сахарной свеклы) и животноводства в силу большой транспортной составляющей себестоимости оказывается по экономическим соображениям ограниченной сверху величиной порядка 10 — 15 МВт;
3. Наиболее эффективными видами возобновляемого топлива для производства электроэнергии на БиоЭС являются отходы производства и переработки подсолнечника и зерновых. При достаточно высоких урожаях, соответствующих, например, условиям Краснодарского края, себестоимость электроэнергии, выработанной на их основе, может составлять соответственно около 4,5 и 5,0 EURO-центов/кВт • ч — ниже себестоимости традиционной электрогенерации на электростанциях на мазуте, угле и даже на газе.