CC BY
26
Назаседании Коллегии Минсельхоза, состоявшемся 22марта 2007г., Министр сельского хозяйства Российской Федерации Алексей Васильевич Гордеев отметил, что одна из главных задач на 2007г. -технологическая модернизация отрасли. Поскольку обеспечить ее без совершенствования технических средств, на наш взгляд, невозможно, редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» решила издать тематический номер, посвященный разработкам ученых в сфере механизации, автоматизации и электрификации аграрного производства. Мы благодарим вице-президента Россельхоза-кадемии академика Ю. Ф. Лачугу и сотрудников аппарата Отделения механизации, автоматизации и электрификации Россельхозакадемии ЮЛ. Шогенова и В.А. Самсонова за помощь, оказанную при подготовке этого номера.
К сожалению, не все научно-исследовательские Институты откликнулись на наше предложение. По все вероятности, это связано с организационными сложностями, а не с тем, что ученым нечего сказать. Однако это не единственный номер нашего журнала по указанной тематике. В дальнейшем редакция планирует продолжить такую работу и надеется, что подобных недоразумений возникать не будет.
На сегодняшний день к числу главных проблем сельскохозяйственного производства относится низкая обеспеченность энергоресурсами. Один из путей выхода из сложившегося положения — использование возобновляемых источников энергии. Однако развитие таких технологий безучастия государства невозможно, а в России сейчас нет закона о поддержке реэнергетики. С просьбой рассказать о возможных путях развития биоэнергетики и ситуации с формированием новой законодательной и нормативной базы по этому вопросу мы обратились к заместителю директора Департамента научно-технологической политики и образования Минсельхоза России Н.Т. Сорокину. С предоставленного им в порядке обсуждения материала редакция решила начать тематический номер.
О ЗАКОНОДАТЕЛЬНОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ ОСНОВ БИОЭНЕРГЕТИКИ (в порядке дискуссии)
Н.Т. СОРОКИН
Департамент научно-технологической политики и образования Минсельхоза России
Сельское хозяйство России — это один из крупнейших потребителей энергоресурсов. По данным Минп-ромэнерго, отрасль ежегодно потребляет (рис. 1) 18,5 % дизельного топлива (5,0 млн т), 6,0 % бензина (1,5 млн т) и 6,2 % электроэнергии (58,5 млрд кВт-ч) от их валового потребления (рис. 1).
Дизельное топливо Бензин Электроэнергия
Рис. 1. Доля сельского хозяйства в потреблении энергоресурсов, %.
На сегодняшний день баланс энергии в мире формируется преимущественно на основе трех невозобновляемых углеводородных источников — природного газа, нефти и угля. В последние годы мировое производство нефти и газа отличается незначительными темпами роста (1,5...2 % в год), что не соответствует быстро увеличивающимся потребностям экономики.
Необходимость решения глобальных проблем, связанных с ограниченностью ископаемых запасов топлива и обеспечением экологической безопасности, обусловила интенсивный рост использования возобновляемых источников энергии и, в частности, биологических.
На энергию биомассы в мировой структуре возобновляемых источников сейчас приходится 13 % (рис. 2). Причем ежегодно объем ее производства увеличивает-
ся- энергия малых рек энергия биомассы
=у - низкопотенциальное - солнечная энергия тепло
И — энергия ветра энергия тепла земли
Рис. 2. Структура возобновляемых источников энергии.
ся на 10 %. Биомасса, аккумулирующая в себе солнечную энергию в форме углеводородов, служит исходным сырьем для выработки биотоплива в твердом, жидком и газообразном виде в зависимости от технологии переработки.
Несмотря на то, что Россия обладает крупнейшими запасами нефти, ее хватит лишь на ближайшие 35-40 лет. В то же время имеющийся ресурсный потенциал биомассы в России, в связи с тем, что доля пашни, используемой в сельском хозяйстве РФ составляет 9 % ее площади на планете, а запасы древесины — до 25 % их мирового количества, практически неисчерпаем. Биомасса — естетственный источник энергии, ее воспроизводство не изменяет климат, присутствует во всех климатических зонах России, при правильном сжига-
нии не образует экологически вредных соединений.
В Российской Федерации наиболее перспективно развитие производства дизельного биотоплива, которое можно использовать в виде:
смеси рапсового масла (75 %) с дизельным топливом (25 %). В указанной пропорции она обладает наилучшим соотношением баланса энергии (39,8 ГДж);
метилового эфира растительного масла (МЭРМ) в чистом виде;
смеси дизельного топлива и МЭРМ.
Лидеры производства дизельного биотоплива — Германия, Франция, Италия и США. По прогнозу, сделанному с учетом объявленных мощностей, его потребление в мире должно возрасти с 5,1 млн т в 2005 г. до 20,9 млн т в 2010 г. (рис. 3).
20.906
8.276
. ■. |-л_
2004/05 2005/06 2006/07 2007/08 2008/09 2009/10
Рис. 3. Прогноз мирового потребления биодизеля до 2010 г.
К сожалению, в России на сегодняшний день нет ни одного предприятия по производству дизельного биотоплива, хотя имеются мощности и значительный опыт выпуска растительных масел, используемых для его изготовления.
Дизельное биотопливо можно производить из семян разных масличных культур. Россия обладает высокими конкурентными преимуществами в их выращивании. Так, за последние 5 лет производство подсолнечника возросло в 2,5 раза и составило в 2006 г. 6,7 млн т. Однако дальнейшее расширение его посевов может отрицательно сказаться на плодородии и фитосанитарном состоянии почвы. В этой связи наиболее выгодным сырьем для изготовления биодизельного топлива в природно-климатических условиях России следует считать рапс, получивший широкое распространение в Европе. Благодаря предпринятым в 2005-2006 гг. Минсельхозом мерам производство этой культуры в нашей стране в 2006 г. увеличилось в 2 раза — до 560 тыс. т. В2006г. значительно выросли площади, занятые рапсом в Республике Татарстан, в Липецкой, Орловской, Тульской, Кемеровской, Омской и Калининградской областях. В 2007 г. в целом по Российской Федерации прогнозируется их увеличение до 750...800 тыс. га.
В качестве альтернативного топлива для бензиновых двигателей в мире широко используется биоэтанол (рис. 4). Его ежегодное производство в Бразилии и США составляет около 13 млн т.
В Российской Федерации этиловый спирт для пи-
Рис. 4. Производство биоэтанола в мире.
щевых и технических целей изготавливают 173 предприятия. Их суммарная мощность — около 1,6 млн т, а средняя загрузка — не превышает 45 % (в 2006 г. было выпущено 687 тыс. т. спиртов).
Производство биоэтанола, как добавки к моторному топливу, по технологии с укороченным ректификационным циклом на промышленной основе в России также отсутствует.
Как показывают расчеты, в Российской Федерации для этих целей наиболее эффективно использование сахарного и зернового сорго, кукурузы, сахарной свеклы, топинамбура и пшеницы.
Потенциально только в юго-восточной зоне европейской части России возможно расширение посевов сахарного и зернового сорго, кукурузы и пшеницы до 5...6млн га, что позволит производить порядка 6...7млн т биоэтанола.
Российская потребность в этом виде топлива при условии доведения его доли в бензинах до 5 %, как это допускается нормативами (ГОСТ 552201-2004), составит 1,25 млн т.
Однако указанный ГОСТ, также как и норматив на дизельное топливо (ГОСТ Р 52368-2005) только рекомендует, а не обязывает производителей моторного топлива применять биодобавки.
Еще один вид моторного биотоплива, использование которого интенсивно развивается — биогаз. Его производство основано на разложении органических материалов микроорганизмами. Главные продукты этого процесса — горючие газы (преимущественно метан, водород, моноокись углерода) и органическое удобрение.
Такая технология позволяет эффективно решать серьезные экологические проблемы, возникающие приути-лизации отходов животноводческих ферм. В этой отрасли в России ежегодно образуется более 50 млн т твердых органических отходов, из которых можно получить порядка 75 млрд м3 биогаза и до 10 млн т удобрений.
Мировой опьгг свидетельствует, что внедрение новых видов топлива без серьезной политической и экономической поддержки со стороны государства невозможно.
Расширение использования альтернативных возоб-
новляемых источников энергии, в том числе из возобновляемого растительного сырья, в США, Японии, Бразилии, Канаде и странах ЕС сопровождалось принятием соответствующего законодательства и различных программ поддержки.
Так, в Европейском сообществе сельхозпроизводители в случае продажи рапса не на пищевые цели получают субсидии в размере 350 евро/га. Кроме того, предпринимателям возвращают до 30 % средств, вложенных в строительство биодизельных заводов, а также освобождают их от уплаты топливного налога на объем добавленного в топливную смесь биодизеля. В целом, например, в Германии суммарные субсидии на 1 т биодизеля за полный производственный цикл достигают 470 евро, что обеспечивает его конкурентоспособность на рынке топлива.
Еще 18 июня 1998 г. Европарламент заявил о необходимости увеличения доли биологического топлива на рынке в течение последующих 5 лет путем реализации следующих мер:
освобождение от налогов;
финансовая поддержка предприятий, производящих биотопливо;
введение обязательной квоты на производство биологического топлива для нефтеперерабатывающих компаний.
Распоряжением Европейского парламента и Совета Европейского Союза от 8 мая 2003 г. № 30 «О мерах по стимулированию использования биологического топлива и других видов возобновляемого топлива в транспортном секторе» установлены минимальные доли использования биологическихидругихвидовтоп-лива. Согласно этому документу к 31 декабря 2005 г они должны составить до 2 % общего объёма бензина и дизтоплива, представленного на рынках, к 31 декабря 2010 г. — не менее 5,75 % и к 2020 г. — не менее 20 %.
Во многих странах созданы специальные органы исполнительной власти, реализующие программы и координирующие работы в области производства альтернативной энергии.
В России основной документ, регулирующий отношения в сфере использования энергетических ресурсов — Федеральный Закон, принятый в апреле 1996 г. № 28-ФЗ «Об энергосбережении». Однако он не имеет биоэнергетической направленности и в этом нормативном акте лишь дается понятие возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива.
Второй документ, затрагивающий отношения в сфере биоэнергетики, — «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», утвержденная распоряжением Правительством Российской Федерации от 28 августа 2003 г. №1234, в которой также не предусмотрены конкретные меры, способствующие развитию биоэнергетики.
В этой связи Министр сельского хозяйства обратился 4 декабря 2006 г. к Президенту Российской Федерации В.В.Путину с предложением поручить Правительству разработать комплекс мер по ускоренному развитию биоэнергетики, предусмотрев:
подготовку нормативно-правовых документов, регламентирующих обязательное использование биологических добавок в моторном топливе;
установление специальных налоговыхусловий для производства и реализации моторного топлива с содержанием биологических добавок;
финансирование, в рамках частно-государственного партнерства, в том числе за счет средств Инвестиционного фонда, проектов, связанных с возделыванием высокоэнергетических культур и строительством заводов для производства биотоплива.
Президент дал указание — в первом полугодии 2007г. подготовить предложения по ускоренному развитию производства и потребления биологических видов топлива, включающие:
нормативно-правовое обеспечение развития биоэнергетики;
меры поддержки и инновационной и инвестиционной деятельности в этой сфере.
На основании этого поручения в Минсельхозе России разработан проект таких предложений, который проходит сог^шсовсише в Минфине России, Мштромэнерго России, Минобрнауки России и Минэкономразвития России.
Законодательное и нормативно-правовое обеспечение развития биоэнергетики согласно разработанным предложениям предусматривает:
разработку проектов Федеральных законов «Об основах развития биоэнергетики в Российской Федерации», «О внесении изменений и дополнений в Федеральный закон от 22 ноября 1995 с № 171-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции»; «О внесении изменений в Налоговый кодекс Российской Федерации» в части налогообложения моторного топлива, содержащего биологические добавки и денатурированный спирт из возобновляемого растительного сырья; «О внесении изменений и дополнений в Федеральный закон от 1995 г. № 193-ФЭ «О сельскохозяйственной кооперации» в части распространения положений закона на производство биологических видов топлива;
подготовку предложений в проект Федерального закона «Об энергосбережении» в части биоэнергетики и о внесении в проект «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» раздела «Развитие биоэнергетики»;
подготовку предложений о включении в Программу разработки технических регламентов, утвержденную Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.05.2006 № 781-Р, специального технического регламента «О безопасности продуктов биоэнергетики» и о включении в новую редакцию Общероссийского классификатора продукции продуктов биоэнергетики;
разработку системы национальных стандартов России по биоэнергетике (виды биодобавок, биотоплива, методы их испытаний и использования);
подготовку проекта Постановления Правительства Российской Федерации «О внесении изменений в «Положение о Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации» в части установления полномочий Министерства сельского хозяйства в области биоэнергетики.
Государственная поддержка инновационной и инвестиционной деятельности в области биоэнергетики согласно разработанному плану предполагает:
координацию работ по подготовке инвестиционного проекта развития биоэнергетики в Российской Федерации, предусматривающего комплексное решение проблем в сфере выращивания масличных кулыур, получения биологических добавок, биотоплива и белковых кормов;
участие в инвестиционных проектах по биоэнергетике на условиях частно-государственного партнерства (расширение посевов высокоэнергетических культур, строительство заводов по производству биотоплива и белковых кормов);
в рамках разрабатываемой Государственной программы «Развитие сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» предусмотреть мероприятия по увеличению производства сельскохозяйственных культур с высоким содержанием энергии;
подготовку предложений по внесению дополнений в План мероприятий по развитию отечественного сельскохозяйственного машиностроения на 2006-2008 гг., утвержденный приказом Минпромэнерго России от 27 апреля 2006 г. № 96, по разработке и производству технических средств для возделывания, послеуборочной обработки и хранения семян высокоэнергетических культур, их переработки и использования;
подготовку предложений для внесения в перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденных Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. № 842 — «Технологии биоэнергетики»;
разработку мероприятий по совершенствованию подготовки кадров путем модернизации государственных образовательных стандартов и учебно-программной документации.
Представленные предложения 12 марта 2007 г были одобрены экспертным советом Комитета по энергетике, транспорту и связи Государственной Думы (12 марта 2007 г.) и согласованы с Министром образования и науки Российской Федерации АА Фурсенко. Кроме того, они полностью одобрены группой экспертов в составе академика, вице-президента РАН Н.А Платэ, академика РАН И.И. Моисеева,членов-корреспонден-тов РАН А.Е. Гехмана и С.Н. Хаджиева, доктора химических наук М.В. Цодикова.
Несомненно, для реализации перечисленных мероприятий по развитию биоэнергетики требуется соответствующее законодательное обеспечение. Ключевое значение в этом отношении будет иметь рамочный Федеральный закон «Об основах развития биоэнергетики в Российской Федерации».
На сегодняшний день разработаны и реализуются крупные пилотные инвестиционные проекты по производству биодизельного топлива (на основе рапсового масла) и биоэтанола в таких субъектах Российской Федерации, как Республика Татарстан, Краснодарский край, Липецкая, Воронежская, Белгородская, Ростовская, Омская области и др.
Например, в Московской области ФГУ СП «Прогресс»
Министерства обороны в г. Чехов-1 создает производство дизельного биотопливамощностъю 50 тыс. пи Егопотреб-ность в семенах рапса соспшвшп 152 тыс. т в год. Выход на проектную мощность намечен на Iполугодие 2009 г.
В Омске совместно с чешской компанией «СЫторга^ намерены построить завод по производству биоэпшнола, который должен ежегодно выпускать более 50 тыс. т топлива. Инвестиционный проект «Биокомплекс» поддерживает правительство области. Общий объем капиталовложений составит более 7млрд руб. Реализация проекта позволит создать в регионе около 1250рабочих мест.
Томский завод «Экстрасиб» также планирует заняться биоэтанолом, годовое производство соспшвит 150 тыс. т, инвестиции — 150 млн евро.
Прорабатывается вопрос о строительстве крупного завода по выпуску биоэтанола в Республике Татарстан. Предполагаемая мощность предприятия 200...300тыс. т в год.
В2007г. холдинговая компания «Випойл» начнет строительство завода в Волгограде, его пуск в эксплуатацию запланирован на 2008 г. Основным сырьем для производства биотоплива станут кукуруза и фуражная пшеница.
В Азовском районе Ростовской области завод по выпуску биоэпшнола планируют построить через два года. Он будет рабопшть с использованием пшеницы, кукурузы и сахарной свеклы.
Развитие биоэнергетики в интересах страны требует более тесной интеграции и координации деятельности министерств, ведомств и корпораций, осуществляющих производство биологического углеводородного сырья, переработку древесины, добычу и переработку минерального сырья.
Реализация намеченных комплексных мер по ускорению темпов развития биоэнергетики в Российской Федерации позволит решить следующие задачи: значительно увеличить посевные площади; обеспечить стабильный сбыт сельскохозяйственной продукции;
увеличить обеспеченность животноводства в кормовом белке;
повысить доходность сельскохозяйственного производства и инвестиционную привлекательность отрасли; расширить и изменить структуру экспорта; снизить зависимость отрасли и национальной экономики от роста цен и тарифов на невозобновляемые источники энергии;
наладить устойчивое энергоснабжение сельского населения и аграрного производства в зонах децентрализованного электроснабжения;
обеспечить гарантированным минимумом энергии объекты в зонах централизованного энергоснабжения во время аварийных отключений;
улучшить экологическую обстановку и получить дополнительные источники «углеродных кредитов» в рамках Киотского протокола;
создать десятки тысяч новых рабочих мест в различных отраслях экономики.
Учитывая общественную значимость решения вопросов биоэнергетики для сельскохозяйственных
товаропроизводителей, в соответствии со статьей 16 закона «О развитии сельского хозяйства» от 29 декабря 2006 года № 264-ФЗ создана Ассоциации «Биоэнергетика», которая будет участвовать в подготовке предложений по формированию и реализации государственной аграрной политики в этой сфере путем: участия в разработке проектов нормативных правовых актов, целевых программ, национального доклада;
обобщения и распространения достижений науки и техники, российского и иностранного опыта в сфере развития сельского хозяйства;
предоставления необходимой информации для формирования и реализации государственной аграрной политики;
выработки рекомендаций для органов государственной власти.
Производство энергии из биомассы вписывается в
идеологию двух приоритетных национальных проектов: «Развитие агропромышленного комплекса» и «Доступное жилье».
Для разработки мер государственного стимулирования использования возобновляемых и местных источников энергии, а также формирования производственных мощностей по переработке биомассы в сельской местности на прошедших 22 мая 2007 г. парламентских слушаниях подготовлены рекомендации по наделению такими полномочиями соответствующего федерального органа исполнительной власти.
Данная статья имеет целью проинформировать общественность сельской местности о возможных путях развития биоэнергетики на селе и ее перспективах на базе формирования новой законодательной и нормативной базы.
ИССЛЕДОВАНИЯ ОДНОПРОВОДНИКОВОЙ РЕЗОНАНСНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Д. С. СТРЕБКОВ, академик Россельхозакадемии
A.И.НЕКРАСОВ, кандидат технических наук
B.И.ВЕРЮТИН, кандидат технических наук О.А.РОЩИН, кандидат технических наук Л.Ю.ЮФЕРЕВ, кандидат технических наук ВИЭСХ
Возрождение сельского хозяйства России не возможно без создания принципиально новой энергетической концепции электрификации сельского хозяйства с использованием альтернативных, возобновляемых источников электрической энергии и распределительных сетей нового поколения.
Важнейшая задача электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, удалённых от генерирующих станций и электрических систем, — создание экономичных, высокоэффективных и надёжных линий электропередач.
Современное состояние сельской электрификации в основном сформировалось в 70-80 гг. прошлого столетия и сейчас характеризуется низкими показателями. В 2006 г. объём производства в аграрном секторе составил 75 % от уровня 1990 г., а потребление электроэнергии в сельском хозяйстве — 59,3 %, в том числе в производственной сфере — 41,1 %. Сегодня линии электропередач не могут обеспечить снабжение удалённых районов, где проживает более 10 % населения России, из-за технической невозможности их сооружения и дороговизны. Поэтому проблема разработки новых методов и устройств электроснабжения сельскохозяйственных потребителей малой мощности крайне актуальна.
Анализ существующих систем централизованного электроснабжения и автономных электростанций,
использующих местное топливо и возобновляемые источники энергии, показал, что вопрос рационального, надёжного и экономичного электроснабжения для отдалённых районов остаётся не решённым. Исходя из этого, наряду с существующими традиционными способами предлагается резонансный метод передачи электрической энергии на повышенной частоте, основанный на работах Николы Тесла.
С 1992 г. во Всероссийском научно-исследова-тельском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) ведутся работы по изучению и созданию резонансной системы передачи электрической энергии по однопроводниковой кабельной и воздушной линиям на повышенной частоте для снабжения сельскохозяйственных потребителей малой мощности 0,1...20 кВт (рис. 1).
Рис. 1. Электрическая схема РС с двумя высокочастотными (ВЧ) трансформаторами: 1 — генератор повышенной частоты; 2 — резонансный контур повышающего трансформатора; 3 — однопроводная линия; 4 - резонансный контур понижающего трансформатора; 5 — выпрямитель; 6 — преобразователь.
В конце сороковых — начале пятидесятых годов в связи с нехваткой в стране алюминиевых проводов в ВИЭСХе были разработаны схемы трёхфазной сети с использованием земли в качестве одного из фазных проводов (один провод — земля или два прово-
