CC BY
7Леса России и хозяйство в них. 2023. № 1. С. 81-87 Forests of Russia and economy in them. 2023. № 1. P. 81-87
Научная статья УДК 630.8
DOI 10.51318/FRET.2023.47.14.009
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ БАЗА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В КОНТЕКСТЕ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА (НА ПРИМЕРЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
2
Андрей Вениаминович Мехренцев1, Андрей Андреевич Добрачев Алина Флоритовна Уразова3, Глеб Владиславович Кашников4
1,2,з,4 Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия
1 mehrentsevav@rn.usfeu.ru, http://orcid.org/0000-0002-2186-0152
2 a-dobr@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0561-4266
3 urazovaaf@rn.usfeu.ru, http://orcid.org/0000-0003-2771-2334
4
dkashnikovg@list.ru, https://orcid.org/ 0000-0001-5580-9016
Аннотация. Развитие сельскохозяйственного производства и сельских поселений посредством развития энергетики лесных территорий с использованием древесных отходов является актуальной проблемой. Поскольку сельские населенные пункты в Свердловской области, как правило, находятся на лесных территориях, то целесообразно проблемы развития сельского хозяйства и лесной промышленности, социального развития уральских деревень решать комплексно. Лес при таком подходе является источником местных строительных материалов, а отходы лесопереработки местных предприятий и низкосортная древесина будут служить дешевым и экологически чистым топливом для получения тепловой и электрической энергии. Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 г. предусматривается, что в многолесных районах продолжится работа по осуществлению теплоснабжения сельских поселений с использованием лесных ресурсов, созданию в лесопромышленных организациях производства альтернативных видов топлива на основе древесных отходов. В работе дано технико-экономическое обоснование развития биоэнергетических технологий в сельской местности на территории Свердловской области.
Ключевые слова: сельские территории, древесное топливо, биоэнергетика, древесные отходы
© Мехренцев А. В., Добрачев А. А., Уразова А. Ф., Кашников Г. В., 2023
Scientific article
BIOENERGY BASE OF RURAL AREAS IN THE CONTEXT OF THE FOREST COMPLEX DEVELOPMENT STRATEGY (BY THE EXAMPLE OF THE SVERDLOVSK REGION)
Andrey V. Mehrentsev1, Andrey A. Dobrachev 2, Alina F. Urazova3, Gleb V. Kashnikov
i,2,3,4 urai State Forest Engineering University, Yekaterinburg, Russia
1 mehrentsevav@m.usfeu.ru, http://orcid.org/0000-0002-2186-0152
2 a-dobr@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0561-4266
3 urazovaaf@m.usfeu.ru, http://orcid.org/0000-0003-2771-2334
4
dkashnikovg@list.ru, https://orcid.org/ 0000-0001-5580-9016
Abstract. The development of agricultural production and rural settlements through the development of energy of forest areas with the use of wood waste is an urgent problem. Since rural settlements in the Sverdlovsk region, as a rule, are located in the forest areas, it is advisable to solve the problems of agricultural and forest industry development and social development of the Ural villages in an integrated manner. The forest is a source of local construction materials, and wood waste from local companies and low-grade timber will serve as a cheap and environmentally friendly fuel for heat and electricity production. The strategy of development of forestry complex of the Russian Federation until 2030 provides that in multi-forest areas will continue work on the implementation of heating in rural settlements with the use of forest resources, the creation of the forest industry organizations to produce alternative fuels based on wood waste. The paper provides a feasibility study for the development of bio-energy technologies in rural areas in the Sverdlovsk region.
Keywords: rural areas, wood fuel, bioenergy, wood waste
Введение
В условиях экономических санкций, помимо предпринятых Правительством РФ мер по стабилизации финансовой системы и финансовой поддержки ряда отечественных основообразующих промышленных предприятий, от Правительства РФ ждут активных действий по формированию управляемого внутреннего рынка продукции и услуг. Как известно, сущность таких действий в кризисной ситуации состоит в оживлении, а затем в росте промышленного производства на основе мер, предпринимаемых для роста внутреннего потребительского спроса. Задача сегодняшнего дня состоит в том, чтобы максимально сосредоточить на внутренний рынок такие отрасли промышленности, как металлургия, лесная промышленность, нефтехимия, которые традиционно тяготели к работе на зарубежном рынке.
В связи с этим представляется, что совместное развитие агро- и лесопромышленного комплексов в Свердловской области явится тем средством,
которое позволит преодолеть кризис, причем одновременно перевести эти отрасли на уровень производительности труда в современных технологиях.
Перед жителями Свердловской области поставлены важнейшие задачи по перспективному развитию сельского хозяйства и социальной жизни сельских поселений. В основу Стратегии развития агропромышленного комплекса Свердловской области на период до 2035 г. (Стратегия..., 2019) положено комплексное развитие сельских населенных пунктов. Решение задачи комплексного развития сельских территорий обеспечит повышение уровня качества жизни на селе, что, в свою очередь, повлияет на рост эффективности и увеличение объемов производства в агропромышленном комплексе. Реализация принятых программ призвана решить ряд проблем:
- развернуть негативный тренд в демографической ситуации на селе, не допустив снижения численности сельского населения;
- создать дополнительные рабочие места в агропромышленном производстве;
- вовлечь в севооборот заброшенные земли;
- повысить эффективность сельскохозяйственного производства.
Целью Стратегии является повышение уровня жизни сельских жителей с обеспечением их комфортным жильем, медицинским, торговым и бытовым обслуживанием, качественной транспортной инфраструктурой, с предоставлением широких возможностей для получения работы и образования. Все это составляет надежный фундамент продовольственной безопасности Свердловской области.
Поскольку сельские населенные пункты в Свердловской области, как правило, находятся на лесных территориях, то целесообразно проблемы развития сельского хозяйства и лесной промышленности, социального развития уральских деревень решать комплексно. Лес при таком подходе является источником местных строительных материалов, а отходы лесопереработки местных предприятий и низкосортная древесина будут служить дешевым и экологически чистым топливом для получения тепловой и электрической энергии. Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 г. предусматривается, что в многолесных районах продолжится работа по осуществлению теплоснабжения сельских поселений с использованием лесных ресурсов, созданию в лесопромышленных организациях производства альтернативных видов топлива на основе древесных отходов (Стратегия..., 2021). Низкотемпературное вторичное тепло теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), утилизация которого в городах проблематична, может быть эффективно использовано для тепличных хозяйств. Создание небольших ТЭЦ позволит организовать на месте переработку сельскохозяйственного сырья и отходов для получения различных товарных продуктов.
Развитие собственного производства продуктов земледелия и животноводства в области устранит зависимость от импорта, а расширение использования пиломатериалов будет способствовать выполнению программы развития малоэтажного строительства, провозглашенной Президентом России, что обеспечит повышению спроса на продукцию
смежных отраслей промышленности Свердловской области, повысит занятость населения.
Таким образом, развитие сельскохозяйственного производства и сельских поселений посредством развития энергетики лесных территорий с использованием древесных отходов является актуальной проблемой.
Цель, объекты и методика исследования
Целью настоящего исследования является технико-экономическое обоснование развития биоэнергетических технологий в сельской местности.
По объему сельскохозяйственного производства Свердловская область входит в десятку ведущих регионов страны, поставляющих 1/3 продукции сельского хозяйства. Через территорию области проходит северная граница российского земледелия. Состояние земель в области, согласно официальным данным, ухудшилось: «в несколько раз уменьшено внесение удобрений», однако, если анализировать мировые тенденции развития аграрного сектора и наиболее динамично растущей «экологичной» части, данная характеристика является позитивным фактором для развития экологически чистого так называемого органического сельского хозяйства. Этот сегмент рынка, по данным западных экономистов, является наиболее динамично растущим.
Концентрация и развитие населенных пунктов вокруг заводов и промышленных предприятий превратило Свердловскую область в техногенный регион. Однако природные условия (наличие достаточного количества плодородных почв и пр.) дают региону возможность для развития сельского хозяйства. При существующих тенденциях инвестиции и вложения в развитие сельского хозяйства малы и бессистемны. Для примера: капитальные вложения в Восточный округ (аграрно-лесохозяйствен-ный регион) почти в три раза ниже, чем в другие территории, и, как следствие, в три раза выше доля незанятого трудоспособного населения и в три раза ниже уровень жизни.
Промышленная политика региона должна способствовать формированию агропромышленных структур на базе совершенствования связей
сельскохозяйственных производителей и промышленных предприятий. Взаимодействие агропредприятий с лесным сектором экономики позволит получить мощный синергетический эффект для развития сельских территорий.
Рассмотрим биоэнергетический потенциал лесной промышленности Свердловской области. Допустимый ежегодный объем изъятия древесины в эксплуатационных и защитных лесах, обеспечивающий многоцелевое, рациональное, непрерывное, неистощительное использование лесов исходя из установленных возрастов рубок, сохранения биологического разнообразия, водоохранных, защитных и иных полезных свойств лесов, - расчетная лесосека лесного фонда по всем видам рубок лесов Свердловской области, которая составляет 24,8 млн м3 (1,3 % от общего запаса древесины), в том числе 10,8 млн м3 по хвойному хозяйству (0,9 % от общего запаса древесины хвойных насаждений).
Площадь земель лесного фонда, переданная в пользование для различных целей, составляет 34 % от общей площади земель лесного фонда Свердловской области. Использование лесов для заготовки древесины осуществляется на общей площади более 5,1 млн га.
Освоение расчетной лесосеки (установленного (запланированного) объема изъятия древесины) по итогам 2018 г. составило 8158,4 тыс. м3 (33 %), в том числе по хвойному хозяйству - 4244,7 тыс. м3 (39 %), произошло увеличение показателя по сравнению с таковым в 2014-2017 гг. (Стратегия., 2020).
Кроме огромного ресурса расчетной лесосеки, в настоящее время количество ежегодно оставляемой древесины на лесосеках, которая могла быть использована в качестве топлива, составляет 110-120 тыс. м3. В отвалах лесопильных предприятий области накапливается также около 120-150 тыс. м3 неиспользуемых измельченных древесных отходов.
Ежегодно на территории Свердловской области прирастает около 15 млн м3 низкосортной лиственной древесины, являющейся в своей массе дровяным сырьем.
Следовательно, леса Свердловской области обладают огромным природно-ресурсным и эко-
логическим потенциалом, который позволит при неукоснительном соблюдении лесоводственно-экологических требований к их использованию устойчиво и в длительной перспективе обеспечивать потребности Свердловской области в лесных ресурсах.
Результаты и обсуждение
По расчетам специалистов, суммарная теплота сгорания ежегодно накапливающейся и неиспользуемой древесины в Свердловской области, которая может служить топливом, составит около 28-109 Мкал (32,5Т09 кВтч) (Добрачев и др., 2015).
С учетом влажности древесного топлива 50 % и термического к.п.д. энергетических установок 50 % ежегодно за счет дополнительно привлеченного древесного сырья в Свердловской области могут быть введены дополнительные энергетические мощности около 2500 МВт, в том числе тепловой мощности 1900 МВт и электрической мощности 550 МВт.
Если считать, что доступность этого сырья составляет 30 % о общего объема исходя из наличия на сельскохозяйственных территориях лесозаготовительных предприятий и соображений логистики, то уже в настоящее время дополнительно получаемая тепловая и электрическая мощности могли бы составить соответственно 580 и 160 МВт. Общая мощность - 740 МВт.
Расчетное значение теплотворной способности сырых дров в реальном процессе (по данным промышленной группы СТЭК для проекта ТЭЦ с применением 5 паровых котлов и 2 турбогенераторов) составляет 1040 ккал/кг.
При сжигании 1 м3 дров будет получено около 8-103 Мкал энергии. Если принять стоимость 1 м3 дров 500 руб. с учетом транспортных расходов, то стоимость 1 Мкал, полученной при сжигании дров, составит 0,0625 руб.
Затраты на дровяное топливо при годовом расходе древесного топлива 5 -106 м3 древесины составят 0,58 -109 руб.
За последние 10 лет минимальная цена газа составляла примерно 2100 руб. за 1000 м3. В настоящее время цена газа почти в 3 раза выше (Сайт о платежной системе юманей, 2021).
Теплота сгорания природного газа - около 8000 ккал/нм3.
Одна тысяча кубометров газа даст 8000 Мкал, при этом стоимость 1 Мкал произведенного тепла из природного газа составит 0,262 руб.
Тогда общие затраты на производство количества энергии с использованием газа в качестве топлива (эквивалентного при сжигании древесины) составят 2,44-109 руб.
Годовой экономический эффект от применения дровяного топлива вместо газа, рассчитанный с использованием нынешней цены на газ 2100 руб. за 1 тыс. м3 газа (около 60 долл.), составляет 1,82409 руб.
При этом ежегодные затраты на газ для получения общей энергетической мощности в 740 МВт составят 7,3 • 109 руб.
По оценкам реального бизнес-плана удельная стоимость общих затрат в расчете на 1 МВт общей производимой энергии с использованием дровяного топлива, включая затраты на приобретение оборудования, топливного склада, приборов, на монтаж, пуско-наладочные работы, строительство здания, составляет 5,7 млн руб. Тогда затраты на ввод необходимых энергетических мощностей порядка 740 МВт составят 5,7 х 740 = 4,2-109 руб.
При ожидаемом росте цен на газ доходность для вводимых мощностей в результате перехода с газа на древесное топливо и соответственно экономический эффект вырастут многократно (Трутаев, 2007).
Соответственно, срок окупаемости внедрения проектов ТЭЦ на древесном топливе будет уменьшаться от 2-3 лет до менее одного года.
Необходимо отметить, что в настоящее время отечественная промышленность выпускает все необходимое оборудование для оснащения ТЭЦ разных энергетических уровней. Оборудование сравнительно недорогое, показавшее свою надежность.
Таким образом, при строительстве сети ТЭЦ малой и средней мощности на древесном топливе будет создана надежная энергетическая база, приближенная к местам потребления энергии.
В пересчете на потребности ЖКХ производимой на ТЭЦ электроэнергии достаточно для снабжения жилищ, в которых может проживать 2,5 млн чел.
Комплексный подход к решению проблем развития уральской деревни будет способствовать увеличению занятости местного населения, которое будет вовлекаться как в сельскохозяйственное производство, так и в работу местных лесоперерабатывающих предприятий. Это особенно важно, учитывая сезонный характер сельского хозяйства.
Создание энергетических источников в сельских муниципалитетах обеспечит условия для роста производства продукции сельского хозяйства, перерабатывающих малых и средних предприятий, малоэтажного домостроения, в том числе на основе применения комплектующих элементов из древесины, а также строительства сети районных дорог.
Выводы
Решение задач по созданию и распространению в Свердловской области энергетических и технологических комплексов может осуществляться специалистами Уральского государственного лесотехнического университета во взаимодействии со специалистами Института энергетики УрФУ. Биоэнергетические проекты будут ориентированы на использование лучших технологий и образцов оборудования, хорошо зарекомендовавших себя при эксплуатации в промышленности.
Дорожная карта развития биоэнергетики на территории Свердловской области должна предусматривать:
1) инвентаризацию объемов потенциальных источников и накопленного древесного энергетического сырья по территории Свердловской области;
2) логистическое исследование для выявления точек размещения и мощности модулей ТЭЦ на основании учета на сельских территориях:
- неснижаемых объемов древесного топлива;
- потенциала производства сельхозпродукции по видам, объемам продукции и конечным продуктам переработки;
- демографических возможностей территорий;
- сложившегося сельскохозяйственного и промышленного потенциала территорий;
3) разработку развернутого технико-экономического обоснования комплексного развития сельскохозяйственных, агропромышленных предприятий и предприятий лесной промышленности на территориях административных образований;
4) план поэтапного строительства и внедрения энергетических модулей и предприятий по производству и переработке дополнительно производимой сельскохозяйственной продукции.
Список источников
Добрачев А. А., Мехренцев А. В., Шпак Н. А. Ресурсы биотоплива Свердловской области и их использование : информационно-справочное издание. Екатеринбург : УГЛТУ, 2015. 285 с.
Сайт о платежной системе юманей. URL: https://oyoomoney.ru/articles/skol-ko-stoit-gaz-v-2021-godu-tarify-po-regionam-povyshenie-cen/?ysclid=l5gjg2gjpa123872473 (дата обращения: 07.09.2022).
Стратегия развития агропромышленного комплекса Свердловской области на период до 2035 года : постановление правительства Свердловской области № 386-1III от 28.06.2019 года. URL: https://docs.cntd.ru/ document/561427328 (дата обращения: 24.04.2022).
Стратегия развития лесного комплекса Российской Федерации до 2030 года : распоряжение правительства Российской Федерации № 312-р от 11.02.2021 года. URL: https://docs.cntd.ru/document/573658653 (дата обращения: 24.04.2022).
Стратегия развития лесного фонда Свердловской области на период до 2035 года : постановление правительства Свердловской области № 205-ПП от 02.04.2020 года. URL: https://docs.cntd.ru/ document/570723208 (дата обращения: 24.04.2022).
Трутаев В. И. Древесное топливо на весах экономики // Энергия и менеджмент. 2007. № 3. С. 18-21.
References
Development strategy of the agro-industrial complex of the Sverdlovsk region for the period up to 2035. Resolution of the Government of the Sverdlovsk Region № 386-PP dated 28.06.2019. URL: https://docs.cntd. ru/document/561427328 (accessed: 24.04.2022).
Development strategy of the forest fund of the Sverdlovsk region for the period up to 2035. Resolution of the Government of the Sverdlovsk Region № 205-PP dated 02.04.2020. URL: https://docs.cntd.ru/ document/570723208 (accessed: 24.04.2022).
Dobrachev A. A., Mehrentsev A. V., ShpakN. A. Biofuel resources of the Sverdlovsk region and their use // Information and reference edition. Yekaterinburg : UGLTU, 2015, 285 p.
Strategy for the development of the forest complex of the Russian Federation until 2030. Order of the Government of the Russian Federation № 312-r dated 11.02.2021. URL: https://docs.cntd.ru/ document/573658653 (accessed: 24.04.2022).
Trutaev V. I. Wood fuel on the scales of economy // Energy and Management, 2007. № 3. P. 18-21.
Website about the Yumaney payment system. URL: https://oyoomoney.ru/articles/skol-ko-stoit-gaz-v-2021-godu-tarify-po-regionam-povyshenie-cen /?ysclid=l5gjg2gjpa123872473 (accessed: 07.09.2022).
Информация об авторах
А. В. Мехренцев - кандидат технических наук, доцент;
А. А. Добрачев - кандидат технических наук, доцент;
А. Ф. Уразова - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;
Г. В. Кашников - студент.
Information about the authors
A. V. Mehrentsev - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; A. A. Dobrachev - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; A. F. Urazova - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor; G. V. Kashnikov - second-year student.
Статья поступила в редакцию 10.09.2023; принята к публикации 20.02.2023. The article was submitted 10.09.2023; accepted for publication 20.02.2023.
