Структура грошових витрат при закладанні біоенергетичної плантації верби на органогенних ґрунтах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ННЦ «Інститут землеробства НААН»

Структура грошових витрат при закладанні біоенергетичної плантації верби на органогенних ґрунтах

Ткаченко А. М., науковий співробітник

Чабани

Анотації

Стаття висвітлює актуальні економічні аспекти виробництва деревної біомаси з верби з метою отримання альтернативного пального. Проаналізовано структуру грошових витрат, що виникають на кожному технологічному етапі закладання біоенергетичних плантацій на осушуваних торфовищах. За результатами розрахунків запропоновано технологічну карту вирощування біоенергетичної верби Salix triandra L (сорт Панфильська) на органогенних ґрунтах. Виявлено, що ця технологія демонструє значно вищу економічну ефективність виробництва вербової біомаси у порівнянні з іншими відомими варіантами та дозволяє повноцінно використати потенціал осушуваних торфовищ Полісся та Лісостепу для виробництва альтернативних видів палива.

Ключові слова: економічна ефективність, біопаливо, біомаса, альтернативна енергетика, біоенергетична верба, технологічна карта.

The article highlights the actual economic aspects of willow biomass production in order to obtain alternative fuel. The structure of expenses, which occur at every stage of plantation creation on drainable peatlands was analyzed. Based on the calculation results, a technological map of bioenergy willow (Salix triandra L) cultivating has been proposed. It has been found that this technology demonstrates much higher economic efficiency of willow biomass production in comparison with other known variants and allows to fully use the potential of drainable peatlands of Polissya and Forest-steppe for the production of alternative fuels.

Key words: economic efficiency, biofuels, biomass, alternative energy, bioenergy willow, technological map.

Зниження рівня енергетичної залежності нашої держави від країн експортерів традиційного палива та перехід на екологічно безпечні альтернативні джерела енергії закріплене в Енергетичній стратегії України на період до 2030 року [1]. Проте темпи розвитку сектору відновлювального сектору енергетики значно відстають від задекларованих у стратегії показників. Відомо, що теоретично доцільний потенціал вирощування деревної біомаси на енергетичні потреби в Україні є одним з найбільших в Європі, але рівень використання цих можливостей залишається занадто низьким. Однією з основних причин є низька інвестиційна привабливість таких проектів, що зумовлено високим рівнем початкових витрат та довготривалим терміном отримання перших доходів (3-4 роки).

Використання наявного потенціалу для створення біоенергетичних вербових плантацій на вилучених з обробітку осушуваних торфовищах могло б допомогти вирішити енергетичні проблеми на локальному рівні та дозволило б значно знизити обсяги імпорту природного газу. Для забезпечення позитивної динаміки розвитку цього сектору потрібно використовувати сучасні підходи до розробки технологічних карт з урахуванням поточної ситуації на ринках капіталу та можливостей вітчизняних виробників.

Фундаментальні науково-практичні дослідження у напрямку використання енергії біомаси на енергетичні потреби, створення вербових плантацій та дослідження економічної ефективності здійснили: В. Сінченко, Г. Калетнік, М. Роїк, Г. Гелетуха, І. Слюсар, І. Гнап та інші. Проте питання економічно ефективного використання біоенергетичного потенціалу осушуваних торфовищ потребує подальших досліджень.

Для досягнення позитивних результатів на шляху до енергетичної незалежності України, критично важливим є розвиток альтернативної енергетики. Основою для досягнення задекларованих у Енергетичній стратегії цілей з використання ВДЕ є біомаса, як найбільш економічно привабливе відновлювальне джерело енергії. Тому питання її ефективного сталого виробництва є надзвичайно актуальним.

Перші досліди з вирощування біоенергетичної верби на Панфильській дослідній станції ННЦ «Інститут землеробства НААН» (с. Панфили, Яготинський р-н, Київська обл.) були закладені у 2005р. на виведених з обробітку осушуваних торфовищах. Науковцями було досліджено більше 20 різних видів, гібридів і форм цієї рослини і доведено, що найбільш доцільними для заданих ґрунтово-кліматичних умов є верба тритичинкова (Salix triandra L) та верба прутовидна (верба прутовидна Salix viminalis L). Використання цих видів забезпечує урожайність до 54,1 тонн абсолютно сухої біомаси з гектара один раз на два роки [2].

Для визначення економічної ефективності виробництва було проаналізовано основні витрати на кожному технологічному етапі технології вирощування біоенергетичної верби:

- Підготовка ділянки під плантацію

- Підготовка ґрунту та садіння пагонів

- Догляд за плантацією

- Збирання урожаю на промисловій основі

Основний акцент при створенні технологічної карти був зроблений на загальнодоступну сільськогосподарську техніку, що представлена на українському ринку та мінімізацію стартових інвестицій. Розрахунки були проведені з урахуванням мінімізації використання будь-яких хімічних засобів у процесі виробництва у зв'язку з екологічними характеристиками осушуваних торфовищ та законодавства, що стосується охорони водних об'єктів України.

І ЕТАП. Підготовка ділянки під плантацію.

Для вирощування верби Salix на Панфильській ДС було обрано ділянку з типовими для осушуваних торфовищ ґрунтово-кліматичними умовами. Підготовка ділянки складалась з наступних технологічних операцій:

- Мульчування

- Лущення (2 разове)

- Оранка

- Суцільний обробіток

Мульчування проводилось роторним мульчаром РКР-1,5М в агрегаті з трактором МТЗ-892. Така технологічна операція є обов'язковою лише за наявності молодих дерев та густих травостоїв, тому за оцінками науковців Панфильської ДС та ННЦ «Інститут землеробства НААН» її потребу у більшості випадків можна розглядати як 25% від загальної площі ділянки. З метою підрізання кореневищ, знищення пирію та інших бур'янів проводилось 2 разове лущення на глибину 10-12 см ґрунтообробним дисковим агрегатом АГ-2,4 (трактор МТЗ-892).

Наступною технологічною операцією була оранка на глибину 20-25 см плугом загального призначення ПЛН-3-35 у агрегаті з трактором МТЗ-892. Після оранки було проведено 2 разовий суцільний обробіток ґрунту за допомогою борони ЗПГ-15. Це дозволило знищити пророслі бур'яни і вирівняти поверхню поля. економічний грошовий біомаса торфовище

Варто відмітити, що якісна підготовка поля є принципово важливою, так як його термін експлуатації може бути більше 25 років. Загалом, для обробітку ділянки під плантацію можуть застосовуватись доступні ґрунтообробні машини загального призначення.

Основною відмінністю інших відомих технологій вирощування є гостра необхідність внесення мінеральних добрив та гербіцидів, що суттєво збільшують собівартість біомаси [3]. На осушуваних торфовищах Панфильської ДС за період багаторічних досліджень не було встановлено такої необхідності.

Структура витрат на першому етапі створення біоенергетичної плантації мала схожий вигляд із технологіями вирощування традиційних с/г культур. Витрати на цьому етапі склали 1624 грн у розрахунку на 1 га (табл. 1).

Таблиця 1. Структура витрат на першому етапі створення біоенергетичної плантації (1 га) на осушуваних торфовищах

ІІ ЕТАП. Підготовка ґрунту та садіння пагонів.

Обробіток ґрунту перед посадкою є складовою частиною єдиного процесу вирощування енергетичної верби і повинен здійснюватися без розриву у часі, випереджаючи садіння на два чотири проходи садильного агрегату. Такий обробіток спрямований на максимальне збереження вологи, прогрівання ґрунту, створення оптимальних умов для приживання і подальшого росту живців, забезпечення дрібно грудкуватого верхнього шару ґрунту.

Для передпосівного обробітку ґрунту застосовували агрегат Европак АП-3 (трактор МТЗ-892), що забезпечило якісне розпушування ґрунту, покращило аерацію, зменшило кількість бур'янів та створило оптимальні умови для приживання і росту вербових живців. З метою уможливити механізоване збирання урожаю, плантації були закладені смугами по 2 рядки. Саджанці висаджувались на глибину 18-19 см, відстань між саджанцями в рядку 0,60 м, відстань між рядами 0,70 м. За такої схеми, густота насадження склала 15000 шт/га.

Таблиця 2. Структура витрат на другому етапі створення біоенергетичної плантації (1 га) на осушуваних торфовищах

Для механізованого висаджування біоенергетичної верби закордоном існує велика кількість експериментальної техніки (зазвичай несерійного виробництва). Найбільшу популярність здобула садильна машина компанії Egedal (Данія) - EGEDAL Energy Planter. Випускається у 2 та 4-рядковому варіантах. Особливістю цього агрегату є те, що вербовий прут розрізається на живці безпосередньо під час висаджування і ущільнюється у ґрунті. Це забезпечує високий відсоток приживання. Варто зазначити, що в Україні садильна техніка такого типу не виробляється. Також відсутня дилерська мережа закордонних виробників, а це в свою чергу, значно ускладнює пошук та замовлення необхідного обладнання.

Витрати на другому етапі закладання біоенергетичної плантації склали 8772 грн у розрахунку на 1 га (табл. 2). Найбільшу частину витрат на цьому етапі формує вартість садивного матеріалу (закладена в пункт №2 - навантаження пачок пагонів). У 2016 році вартість саджанців від Панфильської ДС становила 0,5 грн/шт. У зарубіжних літературних джерелах зустрічаються ціни до 0,1$/шт (2,5 грн/шт) в залежності від сорту.

ІІІ ЕТАП. Догляд за плантацією.

У випадку закладання біоенергетичних плантацій на осушуваних торфовищах, догляд за ділянками має визначальне значення. В основному, найбільшу небезпеку для першого циклу вирощування верби становлять бур'яни, так як висаджені пагони самі не можуть ефективно їм протистояти. Якщо не проводити адекватний контроль у першому циклі, то в подальшому рослина не зможе забезпечити планову урожайність.

Ранньою весною проводиться суцільний обробіток ґрунту бороною ЗПГ-15 (МТЗ-892) до проростання живців з метою контролювання кількості бур'янів. Щоб уникнути пропусків, через відмирання живців, доцільно проводити підсаджування живців вручну за допомогою меча Колесова. Таку операцію рекомендується проводити якщо укорінилось менше 85% рослин.

З метою поліпшення водно-повітряного режиму, покращання умов росту і розвитку рослин проводиться розпушування ґрунту у міжряддях. Потребу, частоту і глибину визначають з урахуванням таких факторів: стан розвитку рослин, кількості опадів, щільність ґрунту та наявність бур'янів.

Протягом першого року вегетації, висаджені живці випустять 1-3 пагони з максимальною висотою до 3м. На цьому етапі проводиться технологічний зріз з метою стимуляції верби до кращого кущення. На наступний рік живці вже випустять до 6 пагонів (залежно від сорту). Варто зазначити, що в останні роки в науковому товаристві ведеться дискусія стосовно необхідності проведення технологічного зрізування. Тому є доцільним проведення таких досліджень у майбутньому для конкретних ґрунтово кліматичних та гідрологічних умов.

Комплекс агротехнічних засобів повинен забезпечити надійний контроль чисельності бур'янів (особливо у першому циклі збору урожаю), аерацію ґрунту та контроль рівня вологи. Оптимізація технічних засобів та дотримання всіх технологічних операцій забезпечить необхідні умови для росту і розвитку рослин та дозволить максимально мінімізувати внесення хімічних засобів на плантаціях.

Витрати на третьому етапі склали 4016 грн у розрахунку на 1 га (табл. 3). Варто відмітити, що витрати на підсаджування живців на різних полях можуть значно відрізнятися навіть в рамках одного господарства. Основними факторами що впливають на їх величину є якість партії садивного матеріалу, дотримання технології висаджування та погодні умови. Загалом, для догляду за плантацією можуть застосовуватись доступні ґрунтообробні машини загального призначення. Технологічний зріз виконується тією ж технікою, що і збір урожаю.

Таблиця 3. Структура витрат на третьому етапі створення біоенергетичної плантації (1 га) на осушуваних торфовищах

IV ЕТАП. Збирання верби на промисловій основі.

Збирання урожаю біоенергетичної верби розпочинають після закінчення сокоруху на 3-й рік вегетації. Зрізання проводиться на висоті 5-10 см від поверхні ґрунту. Існує три загальноприйнятих способи збору урожаю: пряме подрібнення, в'язання лози у снопи та білетування (англ. - billeting, потрібнення на 10 см палички). На вибір способу впливає доступність сушильних та зберігальних комплексів, стан поля, вимоги споживачів та ін. Збирати вербу можна в період між завершенням сокоруху та до його початку.

У світовій практиці найбільше використовують пряме подрібнення на тріску. Цей метод забезпечує мінімальні затрати праці і витрати коштів, високу якість біосировини, доставка її відразу до місць зберігання або переробки. Для реалізації такого способу збирання енергетичної верби створені спеціальні комбайни та навісні агрегати, що використовуються для зрізання та подрібнення.

У наших розрахунках було проаналізовано механізоване збирання з подрібненням на тріску за допомогою навісного агрегату Ny Vraa JF Z200-HYDRO/E до трактора John Deer 8295R. Отримана біомаса перевозиться до місця збереження самоскидним причепом ТСП-10 (трактор МТЗ-892). Ця ж сама техніка використовується і для технологічного зрізання на третьому етапі.

Витрати на четвертому етапі склали 2969 грн у розрахунку на 1 га (табл. 4). Спосіб збирання та транспортування біомаси може змінюватись в залежності від можливостей та потреб господарства. За необхідності, проводиться природне сушіння на краю поля в буртах. Проте, загальноприйнятою практикою вважається перевезення вологої біомаси до енергогенеруючого об'єкта одразу ж після збирання [3].

Таблиця 4. Структура витрат на четвертому етапі створення біоенергетичної плантації (1 га) на осушуваних торфовищах

Проаналізувавши всі етапи технології вирощування біоенергетичної верби можна підсумувати, що найбільш витратним є ІІ етап, де найбільшу роль відіграє ціна на садивний матеріал. Сумарні витрати на момент отримання першого урожаю з біоенергетичної плантації на осушуваних торфовищах склали 17281 грн/га (за курсом НБУ 1$ =25 грн).

Висновки

Визначено, що основною культурою для створення біоенергетичних плантацій на осушуваних торфовищах може стати верба тритичинкова сорту Salix triandra L. - Панфильська, що забезпечує урожайність сирої маси в даних ґрунтово-кліматичних умовах на рівні 70 т/га (на 3-й рік вегетації). За різними оцінками, теоретично доступні площі для вирощування цієї рослини становлять близько 600 тис. га, а використовуються під промислові біоенергетичні плантації лише 10 тис. га [3]. Враховуючи вищезазначені розрахунки, можна оцінити, що для повноцінного використання всіх наявних площ необхідні інвестиції на рівні 10,2 млрд грн. Очевидно, що для залучення таких коштів потрібно розробити механізми стимулювання як інвесторів, так і виробників з метою забезпечення стрімкого розвитку цього ринку, адже використання наявного потенціалу органогенних ґрунтів може забезпечити істотне зниження обсягів імпорту природного газу.

Література

1. Енергетична стратегія України на період до 2030 р. - Кабінет Міністрів України. - Режим доступу: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/n0002120-13/paran3#n3

2. Наукові засади технологій вирощування високопродуктивних видів деревної та трав'янистої рослинності для виробництва твердого біопалива на осушуваних органогенних грунтах: звіт по НДР (заключний 2011-2015 рр.): № ДР 0111U009081/ ННЦ «ІЗ НААН». - К. 2015. - 36с.

3. Енергетична верба: технологія вирощування та використання : / В.М. Сінченко, М.В. Роїк, Я.Д. Фучило, В.І. Пиркін, С. П. Танчик, А.І. Бабенко та інші . - Вінниця: ТОВ «Нілан-ЛТД», 2015.

Размещено на Allbest.ru