Биотопливо представляет собой один из видов возобновляемой энергии. Возобновляемая энергия — энергия, произведенная с помощью ресурсов, которые могут быть восстановлены или не могут быть исчерпаны посредством любой практической деятельности. К известным типам возобновляемой энергии относят также: ветряную, водяную, солнечную, геотермальную, ядерную, геоэнергию.
Использование энергии ветра, воды и солнца довольно распространено в развитых и развивающихся странах; но массовое производство электроэнергии, как и биотоплива, с использованием возобновляемых ресурсов стало обычным относительно недавно. В некоторой степени в этом нашло отражение осознание проблем, связанных с изменением климата из-за загрязнения окружающей среды в связи с увеличением объема вредных выбросов от сгорания ископаемых топлив, а также общее понимание уровня экологических, социальных и политических рисков, которые несет за собой использование традиционных ископаемых топлив.
В сравнении с другими видами возобновляемой энергии биотопливо признается наименее нейтральным по воздействию на окружающую среду. Использование биотоплива, также как и ископаемых топлив, несет за собой выброс в атмосферу диоксида углерода и других «парниковых» газов. С другой стороны, эти вещества не ядовиты и являются достаточно обычными для химического состава атмосферы Земли. Ключевым моментом является также и то, что диоксид углерода вновь поглощается растениями, в том числе идущими на производство биотоплива. Таким образом, можно говорить о некоторой «экологической цепочке», в которую может встраиваться биотопливо. При этом крайне важно в глобальном смысле соблюсти баланс между объемом используемого растительного сырья и уровнем производства биотоплива.
Значительным преимуществом биотоплива, по сравнению с традиционными видами топлив, является то, что оно способно к полному биологическому разложению и, таким образом, потенциально относительно безвредно для окружающей среды.
В биоэнергетических технологиях используются биологические ресурсы для производства различных видов энергетических продуктов, включая электричество, жидкое, твердое и газообразное топливо, тепло, химикаты и другие материалы [5].
Различают три основных вида биотоплива:
♦ жидкое;
♦ твердое;
♦ биогаз.
Примерами твердого биотоплива могут служить любые виды биомассы, подвергающиеся сжиганию (древесина, отходы и др.). Такое топливо используется со времен первого знакомства человека с огнем.
Биогаз получают в процессе анаэробного распада или брожения органической материи. Таким биоматериалом может служить любая биомасса, включая отходы различных современных производств. Биогаз в основном состоит из метана и диоксида углерода. Он может быть использован практически во всех случаях, когда возможно использование природного газа.
Жидким биотопливом обычно являются различные спирты или топлива на основе растительных и животных жиров. В свете современного представления, наиболее распространенным топливом спиртового происхождения является «биоэтанол» — топливный этиловый спирт (топливный этанол). Топливом, производимым из жиров, является «биодизель». Третьим «промежуточным» продуктом является растительное масло, которое может служить, как в качестве топлива (конечного продукта), так и в виде сырья для производства биодизеля.
В связи с тем, что наибольший интерес на сегодняшний день представляют быстрорастущие отрасли биоэтанола и биодизеля, в данной работе основное внимание будет уделено именно этим видам биотоплива.
В целом ключевыми факторами динамичного развития индустрии биотоплива в течение многих лет являлись:
1) значительный рост цен на ископаемые энергоносители;
2) опасения, связанные с возможным быстрым истощением запасов традиционных видов ископаемых топливных ресурсов;
3) связанный с пунктами 1) и 3) возможный дисбаланс спроса на ископаемое топливо и его предложения;
4) растущие проблемы экологической безопасности;
5) возможность снижения зависимости от импорта энергоресурсов для стран, обладающих низким уровнем собственных запасов ископаемого сырья;
6) стимулирование и поддержка развития аграрного сектора;
7) новые возможности для бизнеса (из этой категории было бы некорректным исключить также случаи не совсем прозрачного номинального входа в проекты создания новых мощностей для привлечения финансирования).
Однако, несмотря на наличие целого комплекса факторов, часть из них (например, экологическая безопасность) являются лишь производными от основных — строго экономических и/или политических (рост цен на энергоносители и попытки приобрести глобальные стратегические преимущества отдельными странами в жестких условиях мировой геополитической конъюнктуры).
История
В соответствии с обывательской точкой зрения принято считать, что отправной точкой текущего цикла развития отрасли биотоплива явились 1970-е гг., когда Бразилия, находившаяся в значительной зависимости от внешних поставок нефти, начала успешное производство биоэтанола. Ключевым побуждающим фактором в этот период стал взлет нефтяных цен, стимулированный войной, начавшейся 6 октября 1973 г., а также последующим эмбарго на экспорт нефти в некоторые регионы мира, объявленным арабскими странами 20 октября того же года [4].
В действительности же, более корректным было бы отметить тот факт, что Бразилия производила биоэтанол из сахарного тростника, как минимум, со времен 2-ой Мировой войны, причем весь последующий период характеризовался значительными темпами роста этой отрасли. Вместе с тем, в 70-е гг. она действительно приблизилась к достижению значимых масштабов.
Другим, исторически сложившимся, рынком биотоплива можно считать США. «Битва» между бензином и этанолом уходит корнями в 1826 год, когда Самуэль Морей использовал спирт для работы первого прототипа двигателя внутреннего сгорания. К 1860 г. тысячи заводов в стране производили 90 млн. галл. (340,7 млн. л) спирта для освещения, приготовления пищи и промышленности, эти показатели не включают спирт, пошедший на прямое пищевое потребление [1].
Частичное финансирование Гражданской войны в США финансировалось из доходов от производства спирта. В 1862 г. был введен налог на этанол в размере 2,08 долл. с галлона, что резко повысило стоимость топлива. После войны налог был отменен, и к рубежу веков этанол стал основным топливом для ранних моделей автомобилей по всему миру.
Генри Форд был серьезным сторонником того, о чем он говорил «Топливо будущего… Ежегодный урожай картофеля с одного акра может давать достаточно спирта, чтобы привести в движение машины, необходимые дляобработки полей в течение 100 лет» [2]. Но в 1907 г. были открыты обширные месторождения нефти в Техасе, в результате чего последняя стала дешевле этанола.
В начале «автомобильной эры» использование того или иного источника топлива в будущем оставалось открытым вопросом. В США приверженцы обоих видов топлива лоббировали в Конгрессе введение налоговых послаблений или иных мер. Постепенно, с увеличение количества скважин и снижением цены, нефть заняла доминирующее положение. Затем «битва» перешла на другой уровень. Конкуренция уже шла в сегменте веществ, способных снизить шум работающего двигателя.
Позднее все чаще начало использоваться понятие «экологически чистого моторного топлива». В США модифицированные бензины новых поколений, удовлетворяющие перспективным требованиям предстоящего десятилетия, получили название реформулированных бензинов. Впервые эти требования были выдвинуты в 1990 г. в Дополнениях к «Акту по чистому воздуху» (Clean Air Act, CAA), подготовленному Агентством по охране окружающей среды США (U.S. Environmental Protection Agency, EPA). Выход такого Акта означал конец эпохи этилированных бензинов, и в начале 90-х гг. они практически исчезли с рынка США. Использование первого поколения реформулированных бензинов в 1995-2000 гг. позволило сократить на 15% токсичные выхлопы и выхлопы летучих органических компонентов, образующих смог в городах.
В целом, обеспечение «экологичности» топлива на сегодня означает не только исключение из технологии тетраэтилсвинца (может быть до сих пор актуально для России), но и замену ароматических соединений (в частности бензола) на изопарафиновые углеводороды, ввод в состав бензина высокооктановых кислородосодержащих добавок (МТБЭ, МТАЭ, ИПТБЭ, ДИПЭ и др.), снижение содержания в бензинах олефинов и, при этом, увеличение их дорожного октанового числа до уровня современных требований мировой индустрии.
Сегодня самым эффективным и уникальным во всех отношениях средством является метилтретбутиловый эфир (2-метил-2-метоксипропан). В мировой практике его принято называть МТБЭ.
Единственной, но значительной проблемой, МТБЭ, которая может оказаться решающей, является факт признания данного продукта в качестве потенциального виновника возникновения рака и загрязнителя подземных вод. Однако данная позиция содержит значительную долю политики, что мы попытаемся показать ниже. Но все же, пока МТБЭ является одной из самых популярных топливных добавок по всему миру.
Таким образом, развитие отрасли биоэтанола, органично вписывается в структуру потребления моторного топлива: 3/4используемого топлива — бензин.
История развития рынка биодизеля имеет ряд своих особенностей. Различные виды топлива на основе растительных масел использовались для работы дизельных двигателей примерно до 1920-х гг. [7]. Позднее им на смену пришло нефтяное дизельное топливо, обладавшее такими преимуществами, как: лучшая цена, доступность и наличие государственного субсидирования. Кроме того, были сделаны определенные доработки двигателей. Интерес к биодизелю возобновился в 70-х гг. — во времена нефтяного кризиса. Однако, по экономическим причинам, с учетом поддержки нефтяной отрасли, данный вид топлива опять остался на позиции «слабой альтернативы».
Если не брать в расчет единичные примеры производства биодизеля в течение последнего столетия, можно говорить о том, что промышленная выработка данного вида альтернативного топлива сформировалась в 1992 г. в ЕС (в Германии). Через 10 лет производство достигло объема приблизительно в 1 млн. т, после чего резкий рост продолжился на волне государственной поддержки.
Усовершенствованные виды биотоплива, включая те, что произведены на основе лигно-целлюлозного сырья, предположительно появятся на рынке примерно к 2020 году, в основном в странах ОЭСР. Сегодня затраты на производство биотоплива зачастую выше, чем текущие цены на импортированную нефть, поэтому для того, чтобы сделать их конкурентоспособными по сравнению с нефтяными видами топлива, обычно требуется сильная государственная поддержка.
Мировая индустрия биотоплива характеризуется наличием широкого спектра государственных программ, в целом направленных на увеличение производства биотоплива в конкретной стране и расширение их рыночной доли. В настоящее время выделяются национальные и региональные программы по регулированию индустрии биотоплива, продвигаемые в Бразилии и США.
Программы государственной поддержки отрасли
Бразилия является мировым лидером по использованию возобновляемых ресурсов. Национальная спиртовая программа (Proalcool), принятая в 1975 г., являлась крупнейшей в мире программой по замещению ископаемых топлив, определяющей использование этанола, произведенного из сахарного тростника, для работы автомобильных двигателей.
После нефтяных кризисов 1970-х гг. Правительство Бразилии приняло амбициозный план по обеспечению энергетической независимости страны. Политика программы Proalcool требовала, чтобы легковые автомобили были приспособлены к использованию этанольного топлива, и вела к созданию национальной системы дис-трибьюции биоэтанола (Е100) на базе всех заправочных станций. Снабжение было гарантировано через жесткий постадийный контроль, начиная с выращивания сахарного тростника и заканчивая производством сахара и этанола.
К середине 1990-х гг. программа была заброшена, т.к. слабые поставки этанола и низкие цены на бензин привели к широко распространенному отказу населения от машин, работавших на этаноле. Государственный контроль над производством сахарного тростника, сахара и этанола, а также над маркетингом готовой продукции, также в значительной мере был урезан. В итоге к 2005 году доля этанола в потреблении топлива легковыми автомобилями составила 40%, всего по транспортному топливу — 15%.
Национальная биодизельная программа (PNPB), закладывающая легальные основы в использование биодизеля в качестве топлива, была создана в 2004 г. Федеральным Законом №11.097. Нормы в отношении смеси В2 были введены с января по июнь 2008 г., тогда как увеличение процента биодизеля в смеси до уровня ВЗ стало обязательным с июля 2008 г. Использование смеси В5 изначально планировалось сделать обязательным в 2013 г. Одновременно, весь биодизель, вошедший в программу «марка социального топлива» («Social Fuel Stamp»), имеет гарантированный рынок сбыта через аукционную систему Национального нефтяного агентства (ANP) [3].
Данная программа представляет собой механизм, созданный бразильским Правительством для оказания поддержки фермерам в наименее благоприятных районах. Таким образом, делается попытка связать социальное благосостояние с производством биотоплива при помощи налоговых послаблений производителям биодизеля, покупающим сырье у фермеров в наиболее бедных регионах страны. Под патронажем Министерства аграрного развития (MDA) постановления №01 и 02 от 2005 г. обязывают производителей биодизеля выполнять следующие требования для получения «марки»:
♦ Покупать минимальные объемы сырья у семейных фермеров. Минимальные объемы разнятся, в зависимости от региона: Северо-восток — 50%; Юг и Юго-Восток — 30%; Центро-Запад и Север — 10%;
♦Гарантировать покупку наличных объемов;
♦Заключать контракты с фермерами, предоставлять техническую поддержку и обучение.
Таким образом, текущее бразильское законодательство разрешает продажи биодизеля только через дистрибьюторов топлива. Это позволяет контролировать уровень производства биодизеля, снижая возможность перенасыщения рынка. Новые правила, продвигаемые ANP, позволят осуществлять прямые продажи биодизеля промышленным потребителям (например, крупным фермерам, транспортным компаниям) для использования в смесях до 30%.
В ходе разработки программы бразильским Правительством было представлено несколько законопроектов и резолюций, позволяющих стимулировать производство биодизеля.
Особое внимание было уделено нормам, определяющим налоговую схему. Ключевые федеральные налоги, касающиеся автомобильного топлива, включают три основных компонента:
-CIDE: Средства, полученные от взимания данного топливного налога должны быть, теоретически, использованы для финансирования инфраструктурных работ и поддержки транспортной системы. Для обычного дизеля CIDE определен на уровне 0,07 R$/л.
-PIS/COFINS: Эти два налога взимаются совместно. Длядизеля сумма обложения, составляющая 0,148 R$/л, применяется в отношении производителя при продаже дистрибьюторам.
-IPI — налог на всю произведенную/переработанную продукцию.
В целях стимулирования производства биотоплива и усиления социального участия, Правительство Бразилии установила стимулы и нормы освобождения от налогов (СШЕ, PIS/COFINS, IPI), в зависимости от происхождения сырья, размера производителя и региона производства.
Кроме того, для предотвращения перекоса среди производящих штатов, в октябре 2006 г. Правительство Бразилии приняло решение о выравнивании штатов по уровню налога на добавленную стоимость продукции и услуг (ICMS), который составил 12%. До этой даты, ICMS на биодизель варьировал между 17 и 18%. Отметим, что ICMS на дизельное топливо взимается по четырем различным ставкам (12, 13, 15 и 17%), ниже приводится таблица , где описывает федеральная и государственная стимулирующая налоговая программа.
Участники биодизельной отрасли находят данные налоговые меры слишком ограниченными, играющими на руку исключительно семейным фермерам и/или производителям биодизеля только на севере и северо-востоке Бразилии. Основной объем продукции может производиться из соевого масла, вырабатываемого в Центрально-Западном и других регионах, где наличные объемы сырья и промышленные мощности могут быть в действительности отведены под производство биодизеля.
В США также была принята серия важных законодательных и регулирующих актов, которые помогли выйти отрасли биодизеля в стране на сегодняшний уровень в качестве одного из самых быстрорастущих сегментов отрасли возобновляемого топлива в США. Считается, что основной вклад был внесен такими инициативными актами, как: стандарт Американского Общества по Тестированию и Материалам (ASTM standard), Акт по Энергетической Политике (Energy Policy Act), Санкция Агентства по Защите Окружающей Среды (ЕРА approval), а также несколько Приказов Президента [5].
Стандарт ASTM был опубликован в последней версии (D-6751) в декабре 2001 г. Он разрешал использование смесей нефтяного топлива с чистым биодизелем в концентрации до 20% по объему (В20). Более высокая концентрация разрешалась, но при условии официального обсуждения данного вопроса с производителями двигателей.
Акт по Энергетической Политике, принятый в 1992 г. Конгрессом, ставил задачей снизить зависимость США от импорта нефтепродуктов путем предписания определенным транспортным структурам приобретать машины, способные работать на «ненефтяном» топливе. В 1998 г. в Акт были внесены изменения, позволяющие использовать альтернативное топливо, не покупая специализированной техники. В то время как стандарт ASTM стал лишь первым шагом для отрасли, Акт по Энергетической Политике 1998 г. оказался действительно действенным фактором ускоренного роста биотопливной индустрии.
В марте 1998 г. биодизель стал единственным видом альтернативного топлива, получившим одобрение Агентства по Защите Окружающей Среды. Было произведено два вида тестов. Первый показал, что использование биодизеля заметно снижает выбросы в атмосферу всех регулируемых вредных веществ. В мае 2000 г. был произведен второй тест. Он показал заметное снижение вреда для здоровья человека при использовании биодизеля, особенно, при сравнении с топливом на нефтяной основе. Оба этапа тестирования обошлись в 2,2 млн. USD и финансировались из средств Национального Биодизельного Совета (National Biodiesel Board) [5].
В августе 1999 г. Президент США Клинтон подписал указ №13134, который способствовал более объемному использованию сельскохозяйственных продуктов, включая биодизель сельскохозяйственного происхождения, вместо использования ископаемого топлива. Реализация указа была призвана утроить использование биоэнергии и продуктов имеющих биологическую основу к 2010 г. Указ Клинтона №13149, подписанный в апреле 2000 г., предполагал 20%-е снижение использования ископаемого топлива для государственного транспортного парка.
Кроме приведенных инструментов, определенный вклад в регулирование биодизельной индустрии США был внесен Энергетическим Биллем (Energy Bill), программами по субсидированию, а также индивидуальными инициативными программами штатов. Еще одним важным моментом являлось признание нейтралитета производителей по отношению к различным видам сырья.
В сложившейся практике государственная поддержка в целом увеличивает экономические затраты, но приобретаемые выгоды очень важны, так как они приводят к сокращению импорта нефти и уменьшению выбросов С02, при условии стабильных поставок биомассы и умеренного использования энергии ископаемого топлива при ее обработке.
Оценивая влияния господдержки на развитие региональных рынков биотоплива, рассмотрим динамику развития мировой индустрии биотоплива по основным регионам производителям, рисунок 2.
Как видно из диаграммы, Бразилия долгое время занимала лидирующее положение в производстве биотоплива в мире, начиная с 2005 года ситуация изменилась. Темпы роста производства продукции в США значительно превышают аналогичные показатели по другим регионам: в 2010 году прирост объемов производства в США составил 17%, в Бразилии — 11,5%, в целом по миру — примерно 14%.
В настоящее время структура производства биотоплива по регионам выглядит следующим образом, рисунок 3.
Государственное финансирование в мировом масштабе в 2009 году составило 20 миллиардов долл. США, причем большая часть этой суммы приходится на США и Европейский Союз. Это нашло свое отражение в сложившейся структуре производства биотоплива: в 2010 году в США было выпущено около 43% от общемирового объема производства биотоплива.
По прогнозам ведущих экспертов, государственная поддержка будет увеличиваться примерно до 45 миллиардов долл. США в год в период 2010-2020 гг. и 65 миллиардов долл. США в год в период 2021-2035 гг. [6]
Позитивный прогноз развития мировой индустрии биотоплива большинства мировых экспертов базируется на следующих составляющих: повышение стоимости традиционных источников энергии, сохранение темпов роста численности населения, разработку и внедрение государственных программ развития и совершенствования энергетической отрасли.
Исходя из этого, в ближайший период значительно возрастет конкурентоспособность возобновляемых источников энергии. По прогнозам ведущих аналитических компаний, в мировом масштабе правительственная поддержка производства электроэнергии из ВИЭ и применения биотоплива к 2035 году составит в общей сложности 205 миллиардов долларов США (по курсу доллара 2009 года) против 57 миллиардов за 2009 год (из которых порядка 20 миллиардов пришлось на биотопливо).
Государственная поддержка развития индустрии биотоплива может быть оправдана долгосрочными экономическими и экологическими выгодами, а также возможными выгодами энергетической безопасности, хотя нужно уделить должное внимание и экономической эффективности механизмов финансирования.
В связи с наличием программ государственной поддержки ожидается, что США, Бразилия и Европейский Союз сохранят лидирующие позиции как крупнейшие мировые производители и потребители биотоплива.
В целом, несмотря на обилие статей с положительными отзывами о влиянии биодизеля на окружающую среду, приписывающих ему свойства «биоразлагаемой» (biodegradable) субстанции, существуют и противоположные мнения. Заметим, что при всех существующих «за» и «против» индустрия биотоплива не только имеет определенную историю и продолжает функционировать и сегодня, но и занимает важнейшее место в перспективе развития мирового хозяйства. В этой связи отрасль биотоплива предоставляет собой широчайшее поле для дальнейших исследований.
Авторы:
К. Кугучин, аспирант в секторе исследования агробизнеса, Институт мировой экономики и международных отношений Российской академии наук (ИМЭМО РАН)
Е. Алеханова, ведущий научный сотрудник, к.э.н., Институт ИТКОР
Статья из журнала «РИСК: ресурсы, информация, снабжение, конкуренция», №1, 2012
Библиографический список:
1. Bill Ganzel, «Oil vs. Ethanol», 2007
2. Bill Kovarik, «Henry Ford, Charles F. Kettering and the Fuel of the Future», Automotive History Review, Spring 1998, No. 32.
3. Ministry of Mines and Energy — MME, Brazilian Energy Balance 2008
4. P. Grad, Biofuelling Brazil, in reFOCUS. 2006 5 United States Department of Energy, Bioenergy. www. energy, gov
5. www.bp.com
6. www.pacfuel.com