Енергетична стратегія підприємств аграрного виробництва

Размещено на http://allbest.ru

Енергетична стратегія підприємств аграрного виробництва

Іваненко Віктор Федорович Іваненко Віктор Федорович кандидат економічних наук, завідувач НДВ інноваційних технологій та цифрових трансформацій в галузях АПК, Український науково-дослідний інститут продуктивності агропромислового комплексу, Іваненко Федір Вікторович Іваненко Федір Вікторович кандидат сільськогосподарських наук, доцент, Київський національний економічний університет імені Вадима Гетьмана

Анотація

В статті розглядаються перспективні напрямки ефективного використання основної та побічної продукції біоенергетичних культур. Досліджувались теоретичні та практичні аспекти енергетичної ефективності вирощування буряка цукрового, використання побічної продукції для виробництва біопалива, кормів, добрив. Досліджено енергетичну ефективність альтернативних технологій вирощування буряка цукрового за параметрами технологічних карт. Оптимізація агротехніки вирощування основних сільськогосподарських культур сприяє зменшенню витрат дизельного палива.

Застосування енергозберігаючої техніки та оптимізація технологічних операцій дозволяє суттєво зменшити витрати палива на вирощуванні ресурсовитратної культури - буряка цукрового. Технологічною основою для економії палива є застосування сучасних тракторів та ґрунтообробної техніки.

Висвітлено досвід стратегії та впровадження інновацій у сфері енергоефективності агрохолдингу ТОВ «Астарта Київ». Трансформація посівних площ є одним із напрямків оптимізації витрат і доходів у основному виробництві. ПЗП «Глобинський» ТОВ «Астарта Київ» зменшило посівні площі під буряком цукровим майже у 2 рази, під зерновими культурами (пшениця, кукурудза) посівні площі скоротили на третину, відбулося повне заміщення ріпаку озимого на сою.

Сою вирощують в першу чергу для забезпечення сировиною власного тваринництва та переробного підприємства. У сфері агробізнесу формується тенденція до розробки технологічних та інших інновацій, що забезпечують незалежність виробництва від зовнішніх чинників через використання стійких джерел енергії, таких як гранульований буряковий жом і біогаз, вироблений власною біоенергетичною установкою, що дозволяє частково замінити природний газ на виробничих майданчиках. Буряк цукровий з основної продукції дає вихід енергії у 2-3 рази більший порівняно з іншими сільськогосподарськими культурами.

Ключові слова: виробництво та переробка агропродукції, виробництва біогазу, витрати палива, агротехніка, новітні технології та інновації, основна та побічна продукція рослинництва.

Abstract

Energy strategy of agricultural production enterprises

Ivanenko Viktor Fedorovych Candidate of Economic Sciences, Chief Research Fellow, Ukrainian Research Institute of Productivity of the Agro-Industrial Complex

Ivanenko Fedir Viktorovych Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Vadym Hetman Kyiv National University of Economics

The article considers promising directions for the effective use of the main and by-products of bioenergy crops. The theoretical and practical aspects of the energy efficiency of sugar beet cultivation, the use of food products for the production of biofuel, fodder, and fertilizers were investigated. The energy efficiency of alternative sugar beet cultivation technologies was studied according to the parameters of the technological maps.

Optimizing agricultural techniques for growing the main agricultural crops thanks to the reduction of diesel fuel consumption. The use of energy-saving technology and the optimization of technological operations allow to significantly reduce fuel consumption for the cultivation of a resource-consuming crop - sugar beet. The technological basis for saving fuel is the use of modern tractors and reasonable processing equipment.

The experience of the strategy and implementation of innovations in the field of energy efficiency of the agroholding LLC "Astarta Kyiv" is highlighted. The transformation of cultivated areas is one of the ways of optimizing costs and income in the main production. PZP "Globynskyi" LLC "Astarta Kyiv" reduced the area sown under sugar beet by almost 2 times, under grain crops (wheat, corn) the area sown was reduced by a third, winter rapeseed was completely replaced by soybeans.

Soybeans are grown primarily to provide raw materials for their own livestock and processing enterprises. In the field of agribusiness, there is a tendency to develop technological and other innovations that ensure the independence of production from external factors through the use of sustainable energy sources, such as granulated beet pulp and biogas produced by our own bioenergy plant, which allows to partially replace natural gas at production sites. Sugar beet from the main product gives an energy output 2-3 times higher compared to other agricultural crops.

Keywords: production and processing of agricultural products, biogas production, fuel consumption, agricultural machinery, new technologies and innovations, main and by-products of crop production.

Вступ

Постановка проблеми. У відповідності до Закону України «Про внесення змін до деяких законів України щодо запровадження на ринку природного газу обліку та розрахунків за обсягом газу в одиницях енергії», ст..18 розрахунки на ринку природного газу під час приймання-передачі до/з газотранспортної або газорозподільної системи, купівлі-продажу, постачання, споживання природного газу, надання послуг з транспортування, розподілу, зберігання (закачування, відбору) природного газу або послуг установки LNG здійснюються за обсягом природного газу в одиницях енергії, що визначається за вищою теплотою згоряння. Перерахунок розподілу потужностей у точках входу до газотранспортної системи та/або в точках виходу з газотранспортної системи, замовлених до 1 травня, що настає за датою припинення або скасування воєнного стану в Україні, що визначені в одиницях об'єму (метрах кубічних), в обсяги, визначені в одиницях енергії, здійснюється за коефіцієнтом, що відповідає значенню вищої теплоти згоряння та дорівнює 10,64 кВт-год/ м3 [1].

За даними ПАТ «Укрнафтогаз» якість природного газу та його фізико- хімічні показники, що постачається споживачам України, у тому числі населенню, повинна відповідати чинному стандарту. Стандарт встановлює мінімально допустиме значення нижчої теплоти згоряння природного газу 7600 ккал/м3 (31,8МДж/м3). Допустимий діапазон вищого числа Воббе регламентується від 9840 ккал/м3 (41,2 МДж/м3) до 13020 ккал/м³ (54,5 МДж/м³) з допустимим максимальним відхиленням від номінального значення ±5%. Цим стандартом вміст метану, азоту, водню чи важких вуглеводнів у природному газу не нормується. Основні вимоги зазначеного стандарту щодо фізико - хімічних показників природного газу відповідають нормам країн ЄС [2]. За даними НАК «Нафтогаз України» з посиланням на результати аналізів її власного Центру з контролю якості газу, теплота згоряння природного газу на території України варіює в межах 8 000-8250 ккал/м³, тобто є вищою, що на користь споживачам [3]. Альтернативні джерела енергії для аграрного виробництва є актуальним аспектом сучасних досліджень у сфері раціонального використання основної, побічної продукції та відходів виробництва зернових і технічних культур.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Теплота згоряння природного газу визначається із застосуванням прямого вимірювання (калориметри згоряння), непрямого вимірювання (газова хроматографія) та опосередкованого вимірювання (на основі кореляційних залежностей). Наразі найбільшого поширення набув метод непрямого вимірювання із застосуванням газової хроматографії. Акредитовані відомчі лабораторії та лабораторії регіональних центрах газових компаній, застосовують виключно цей метод. Згідно з ним проводять аналіз компонентного складу відібраного природного газу і розраховують теплоту згоряння газу [4 ].

В Україні налагоджується виробництво біогазу та біометану з побічної продукції та відходів аграрного виробництва. Біогаз відрізняється від природного газу якісними характеристиками та теплотворною здатністю, питомою теплотою згоряння (28-46 МДж/м³, 6,7-11,0 Мкал/м³, 8-12 кВт год/м³). Біогаз порівняно з іншими енергоносіями має вищий показник октанового числа (120-130) та може застосовуватись як паливо у двигунах внутрішнього згоряння після очистки. До складу біогазу входить метан (96,0 - 97,6 %), етан (1,24-1,88 %), пропан (0,30-0,57 %), ізобутан (0,04-0,08%), пентан, гексан, азот, діоксид вуглецю, кисень. Для потреб автотранспорту може застосовуватись біометан, який виробляється збагаченням біогазу, або шляхом газифікації твердої біомаси. Збагачений біометан (100% метан) не відрізняється від природного газу, тому його можна транспортувати та використовувати таким же чином. Використання біометану у якості палива гарантує близькі до нуля викиди СО₂, що є перспективною альтернативою до традиційних джерел енергії та стає магістральним напрямком захисту довкілля від забруднень, руйнування біосфери, утворення надмірної кількості органічних відходів промислового, сільськогосподарського та побутового походження. Одним зі способів подолання цих проблем є активне використання відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), зокрема біоенергетики [5].

Мета статті. Метою досліджень є наукове обґрунтування ефективності енергетичної стратегії аграрного підприємства та розробка рекомендацій щодо вдосконалення інновацій у сфері енергоефективності виробництва та переробки агропродукції.

Завдання для досліджень:

> Узагальнити теоретичні та практичні аспекти енергетичної ефективності вирощування буряка цукрового, використання побічної продукції для виробництва біопалива, кормів, добрив.

> Вивчити досвід стратегії та впровадження інновацій у сфері енергоефективності багатогалузевого підприємства з розвиненою виробничою інфраструктурою.

> Дослідити енергетичну ефективність альтернативних технологій вирощування буряка цукрового за параметрами технологічних карт.

> Вивчити ефективність альтернативних технологічних рішень та інших виробничих інновацій у галузі переробки сировини та побічної продукції аграрного виробництва.

Виклад основного матеріалу

В Україні щороку споживається майже 200 млн.т умовного палива, в тому числі з природних джерел 80 млн т. Потенційним ресурсом енергії є біопаливо (деревина, солома, сировина олійних культур, спирти, біогаз тощо). Найбільш масштабні біогазові установки, що будуються в Україні мають потужність до 20 МВт. Основними складовими інвестиційних вкладень в біогазові проекти, що орієнтовані на комбіноване виробництво теплової та електричної енергії, є витрати на блок генерації енергії (30-40%), будівництво реакторів та інших технологічних споруд (35-45%), а також технологічне обладнання (15-25%).

Окупність біогазових установок може становити 3 роки і більше, навіть за реалізації електричної енергії за «зеленим» тарифом. Потенційно джерелами додаткового доходу від діяльності біогазової станції можуть бути також теплова енергія від когенераційних станцій (до 60% від теплової енергії) та маса від метанового бродіння як добриво для ґрунтів.

Загальний потенціал виробництва біометану в Україні становить понад 8 млрд.м³ або 25% від поточного споживання природного газу. Попри досить інтенсивний розвиток виробництва біометану в країнах ЄС, в Україні цей напрям не розвивається належним чином. Виробництво біометану з біогазу пов'язано з додатковими витратами на вилучення з метану вуглекислого газу. Тому одиниця енергії від біометану коштує дорожче, ніж біогазу.

Повна собівартість біометану, з урахуванням якості сировини, потужності установки та вартості логістики до кінцевого споживача, може перевищувати 1 €/м³. З урахуванням транспортних витрат споживач отримає паливо за ціною понад 50 грн/м³. Найбільш вагомою складовою собівартості біометану є витрати на сировину. Інша проблема обумовлена з підключенням до централізованого теплопостачання, оскільки тепло від біогазу не конкурує з теплом від природного газу. Так само моторне паливо на основі біометану не конкурує з ціною на природний газ та відсутністю гарантій постачальника.

Серед інших проблем розвитку цієї галузі можна виділити:

· Складна процедура розробки проекту.

· Відсутність сертифікації на органічні добрива та землеробство, відсутність техніки для внесення відходів.

· Відсутність досвіду, зокрема використання соломи, недостатньо розвинений ринок біопалива [6].

ТОВ «Астарта Київ» має п'ять цукрових заводів та є провідним виробником цукру в Україні. Річне виробництво цукру компанії сягає 0,5 млн.т та 3-4 млн.т побічної продукції (жом, гичка). Ускладнення трейдингу продукції зернових та іншої аграрної продукції в Україні спонукає підприємства до оптимізації посівних площ та розвитку власної бази для зберігання, переробки основної та побічної продукції. Трансформація посівних площ є одним із напрямків оптимізації витрат і доходів у основному виробництві. ПЗП «Глобинський» ТОВ «Астарта Київ» зменшило посівні площі під буряком цукровим майже у 2 рази, під зерновими культурами (пшениця, кукурудза) посівні площі скоротили на третину та відбулося повне заміщення ріпаку озимого на сою, рис.1.

Рис.1. Трансформація структури посівних площ, ПЗП «Глобинський» ТОВ «Астарта Київ» (1-пшениця озима, 2-кукурудза на зерно, 3-соя, 4-соняшник, 5-ріпак озимий, 6-буряк цукровий), %

Сою вирощують в першу чергу для забезпечення сировиною власного тваринництва та переробного підприємства. Конкурентною перевагою агрохолдингу є забезпечення власною сировиною та енергоносіями для цукроваріння за рахунок виробництва біогазу з відходів виробництва. Підприємства намагаються диверсифікувати власне виробництво через залучення капіталу у переробну інфраструктуру. Зазвичай розглядається декілька варіантів раціонального використання інвестицій, зокрема, залучення коштів на розширення номенклатури товарів, розширення ринків збуту продукції, освоєння виробництва нових товарів. Ефективність диверсифікації залежить від своєчасної орієнтації на нові види товарів, які мають попит та високу конкурентоздатність. Своєчасний аналіз та обробка інформації, яка стосується освоєння нових технологій, видів продукції, діяльності ринків та інших напрямків діяльності в аграрному виробництві вирішує результативність менеджменту.

Виробнича діяльність ТОВ «Астарта Київ» передбачає використання альтернативних енергоресурсів, наприклад природного газу у сфері виробництва цукру, переробки сої, можливості економії дизельного палива у рослинництві та тваринництві. У 2022 році виробництво агрохолдингу були зосереджено у сфері виробництві цукру та переробці сої. Одержана продукція пройшла сертифікацію за міжнародним стандартом ISO 50001 «Енергетика управління».

Енегоефективність виробництва контролюють від створення сприятливих умов агротехніки до процесу переробки сировини власного виробництва. Корпоративна інтегрована система менеджменту дозволяє забезпечувати операційну ефективність та довгостроковий розвиток Компанії. Зокрема, саме завдяки впровадженню стандарту та ефективному управлінні вдалось за 4 роки зменшити використання природного газу на 19,1%, електроенергії на 43,2%, та на 20% стисненого повітря. Загалом споживання енергії у виробництві цукру зменшилося на 10% до 2077 кДж через зменшення посівних площ буряка цукрового. Споживання природного газу зменшилося на 22% порівняно з аналогічним періодом минулого року. Виробництво цукру залишається найбільш енергоємним виробництво, де загальне споживання енергії склало 62% [ 7 ]. У сфері агробізнесу формується тенденція до розробки технологічних та інших інновацій, що забезпечують незалежність виробництва від зовнішніх чинників через використання стійких джерел енергії, таких як гранульований буряковий жом і біогаз, вироблений власною біоенергетичною установкою, що дозволяє частково замінити природний газ на виробничих майданчиках. Буряк цукровий з основної продукції дає вихід енергії у 2-3 рази більший порівняно з іншими сільськогосподарськими культурами, рис.2.

Рис.2. Виробництво біопалива (етанол) з 1 га зібраної площі сільськогосподарських культур: 1-цукровий буряк, 2-пшниця, 3-тритикале, 4-жито, 5-кукурудза, 6-картопля, МДж/га. [8].

Застосування енергозберігаючої техніки та оптимізація технологічних операцій дозволяє суттєво зменшити витрати палива на вирощуванні досить енергозатратної культури - буряка цукрового, табл. 1.

Таблиця 1.

Витрати палива на вирощування буряка цукрового при застосуванні альтернативних технологій, на 100 га

Джерело: Технологічні карти НДІ «Украгропромпродуктивність»

Своєчасне виконання культивації сприяє зменшенню витрат гербіцидів. Оптимізація густоти посівів в межах 100-120 тис. рослин на гектар а також їх рівномірне розміщення у рядках створюють сприятливі умови росту та отримання масивних коренеплодів. За таких умов врожайність буряка цукрового має складати не менше 500 ц/га. Технологічною основою для економії палива є застосування сучасних тракторів та ґрунтообробної техніки, табл. 2. сільськогосподарський енергозберігаючий україна

Таблиця 2.

Агротехнічний план вирощування буряка цукрового на глибоких чорноземах, ПЗП «Глобинський» ТОВ «Астарта Київ»

Для більшості господарств, що вирощують цукровий буряк та планують отримати якісну сировину, самостійно її переробляти, деякі технологічні операції потребують застосування ручної праці, зокрема підбір, підкидання цукрових буряків до навантажувача. Через ускладнення логістики у сфері експорту створені несприятливі умови ціноутворення на продукцію господарств, що спеціалізуються на виробництві зерна.

Одним із реальних варіантів подолання «зернової кризи» є переробка зернових та інших культур в Україні. Показовим є досвід агрохолдингу «Астарта-Київ», який пішов у напрямку диверсифікацію виробництва та створення сприятливих умов для енергетичної незалежності. Агрохолдинг не просто вирощує та реалізує зерно, а й активно розвиває такі напрями, як тваринництво, переробка та власне виробництво енергоносіїв.

Висновки

1. Аграрні підприємства з розвиненою інфраструктурою найефективніше використовують основну та побічну продукцію, відходи виробництва для потреб тваринництва, виробництва біопалива та органічних добрив.

2. Сучасна енергетична стратегія аграрного підприємства має розроблятися на основі новітніх технологій та інновацій у сфері ефективного використання та альтернативних джерел постачання енергоносіїв у рослинництві, тваринництві та переробних галузях.

3. Виробництво біогазу на основі органічної сировини іще не має бажаних показників ефективності. Однак для виробництва біогазу відкриваються нові можливості, які передбачають виробництво електроенергії і тепла з біометану та використання газотранспортної мережі.

4. У дослідженнях встановлено залежність витрат палива від агротехніки вирощування сільськогосподарських культур. Застосування енергозберігаючої техніки та оптимізація технологічних операцій дозволяє суттєво зменшити витрати палива на вирощуванні буряка цукрового, а побічної продукція (жом, гичка) може застосовуватись для виробництва біогазу.

5. Ускладнення логістики у сфері експорту агропродукції створює несприятливі умови ціноутворення на продукцію господарств, що спеціалізуються на виробництві зернових та технічних культур. Одним із реальних варіантів подолання кризи є зберігання та переробка сировини на власних виробничих потужностях.

Література / References

1. Закон України «Про внесення змін до деяких законів України щодо запровадження на ринку природного газу обліку та розрахунків за обсягом газу в одиницях енергії» (Відомості Верховної Ради (ВВР), 2022, № 5, ст.30) {Із змінами, внесеними згідно із Законами № 1974-IX від 16.12.2021, № 2372-IX від 08.07.2022}

2. Якість природного газу - інформаційні матеріали сайту ПАТ «Укртрансгаз» [Ел. ресурс]. - Режим доступу: https://www.naftogaz. com/ information/ yakist- pryrodnogo-gazu-scho-podaetsya-spozhyvacham

3. Якість природного газу РГК «Чернівцігаз» [Ел. ресурс]. - Режим доступу: https://cv.dsoua.com/ua/for-clients/news/id/jakist-prirodnogo-gazu-16988

4. ДСТУ ISO 15971:2014 Природний газ. Вимірювання властивостей. Теплота згоряння та число Воббе (ISO 15971:2008, IDT) [Чинний від 2011-01- 01].

5. Природний газ. Визначення енергії (ISO 15112:2007, IDT): ДСТУ ISO 15112:2009. - К:. Держспоживстандарт України, 2010. - 54 с.

6. UABIO Біогаз та біометан в Україні. [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://uabio.org/biogas-and-biomethane/

7. Компанія «Астарта-Київ» отримала нагороду за лідерство у енергоменеджменті [Електронний ресурс]. - Режим доступу: https://astartaholding.com/kompaniya-astarta-kyyiv- otrymala-nag/

8. Duraisaml R., Salelgn K., Berekete A. Production of Beet Sugar and Bioethanol from Sugar beet and it Bagasse: A Review / International Journal of Engineering Trends and Technology, №4, 2017. Р.222-233

1. Zakon Ukrainy «Pro vnes. zmin do deiak. zakoniv Ukr. shchodo zaprovadzh. na rynku pryrod. hazu obliku ta rozrakhun. za obsiah. hazu v odynyts. enerhii» [The Law of Ukr. "On Amendments to Certain Laws of Ukr. Regarding the Introduct.of Accounting and Calculat. by the Vol.e of Gas in Units of Energy on the Natur. Gas Market"] /(Vid. Verkh. Rady (VVR), 2022, № 5, st.30) {Iz zmin., vnes. zghidno iz Zak. № 1974-IX vid 16.12.2021, № 2372-IX vid 08.07.2022}[in Ukr].

2. Yakist pryrodnoho hazu - informatsiini materialy saitu PAT «Ukrtranshaz» [The quality of natural gas - informational materials of the website of PJSC "Ukrtransgaz"] Retrieved from https://www.naftogaz.com/information/yakist-pryrodnogo-gazu-scho-podaetsya-spozhyvacham [in Ukrainian].

3. Yakist pryrodnoho hazu. RHK «Chernivtsihaz» [Quality of natural gas of RGK "Chernivtsigaz"] Retrieved from https://cv.dsoua.com/ua/for-clients/news/id/jakist-prirodnogo-gazu-16988 [in Ukrainian].

4. DSTU ISO 15971:2014 Pryrodnyi haz. Vymiriuvannia vlastyvostei. Teplota zghoriannia ta chyslo Vobbe [Naturalgas. Measurement of properties. Heat of combustion and Wobbe number] (ISO 15971:2008, IDT) [in Ukrainian].

5. Pryrodnyi haz. Vyznachennia enerhii [Natural gas. Energy determination.] (ISO 15112:2007, IDT): DSTU ISO 15112:2009. - [Chynnyi vid 2011-01-01]. -K:.Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2010 [in Ukrainian].

6. UABIO Biohaz ta biometan v Ukraini [UABIO Biogas and biomethane in Ukraine] Retrieved from https://uabio.org/biogas-and-biomethane/ [in Ukrainian].

7. Kompaniia «Astarta-Kyiv» otrymala nahorodu za lider. u enerhomenedzh. [The company "Astarta-Kyiv" receiv. an awardfor leadership in energy managem.] Retr. https://astartaholding.com/kompaniya-astarta-kyyiv-otrymala-nag/ [in Ukr.].

8. Duraisam1 R., Salelgn K., Berekete A. (2017) Production of Beet Sugar and Bioethanol from Sugar beet and it Bagasse: A Review / International Journal of Engineering Trends and Technology, №4 [in English].

Размещено на Allbest.ru