Постановка проблеми. Україна є поки що енергозалежною державою, яка лише частково забезпечує себе енергоресурсами і змушена імпортувати майже 35 % викопних енергоносіїв на десятки мільярдів доларів США за рік. Це переважно природний газ, нафтопродукти, кам'яне вугілля, ціни на які в міру зменшення обсягів видобутку будуть збільшуватися.

Крім того, темпи збільшення обсягів використання відновлювальних джерел енергії, на які багата Україна, тривалий період були невисокими. Якщо у 2010 р. обсяги заміщення природного газу біопаливом становили 1,1 млрд м³, то у 2016 р. - 3,5 млрд м³, або 3,3% від обсягів кінцевого споживання енергії [4]. З и темпами у 2025 р. Україна вийде на 5,5 млрд м³, а у 2030 р. - на 7 млрд м³, що недостатньо. У той самий час, у 2014 р. частка біоенергетики у загальній структурі світового енергоспоживання становила 14% [15, с.15], а у ряді скандинавських країн - 1740 %. І це при тому, що Україна багата на біоенергетичні ресурси, особливо такі, як деревна біомаса, відходи сільськогосподарського виробництва - солома, стебла і стержні кукурудзи, стебла і кошики соняшнику, лушпиння соняшнику, жом буряків цукрових і меляса, силос кукурудзи, гній тваринництва та послід птахівництва, побутові відходи, стічні води та інші джерела.

В Україні значні площі малопродуктивних для виробництва так званих маргінальних земель, на яких можна одержувати значні обсяги біомаси таких біоенергетичних культур, як верба, міскантус, тополя, просо прутоподібне, сорго та ін. Загальний потенціал біомаси, доступний для біоенергетики, становить 89950 тис. т, а використовується - 10466 тис. т, або 11,6 %. Потенціал виробництва біогазу - 20,6 млрд м³ за рік.

Все ж таки необхідно відмітити, що в останні 3-4 роки в Україні у галузі біоенергетики розпочалося пожвавлення. Здійснено низку біоенергетичних, у першу чергу, біогазових проектів європейського рівня, зокрема у компаніях - "Астарта", "Ґудвеллі Україна", "Екопрод", "Рокитне", "Славута", "Нива", "Дніпровська", "Гнідавський цукровий завод" та ін. Крупна аграрна компанія "Миронівський хлібопродукт" будує під Да - дижином Вінницької області потужний біогазовий комплекс на 20 МВт/г [8].

Ухвалено необхідні нормативно-правові акти, що регулюють і стимулюють виробництво електроенергії з альтернативних джерел, зокрема державою гарантовано "зелений тариф", відповідно до курсу евро і купівлю електроенергії до 2030 р., вдвічі збільшено інвестиції у відновлювальні джерела енергії, відбувається заохочення приватних фермерських господарств щодо постачання енергії в агросектор та ін.

Однак невирішених і складних проблем в українській біоенергетиці значно більше. Практично відсутня чітка стратегія розвитку біоенергетики на державному рівні, пов'язана з регіональним розвитком біоенергетичних структур, особливо на рівні об'єднань територіальних громад сіл і селищ. У країні відчувається сильна протидія провідних енергетичних компаній і їх лобі застосуванню біологічних видів палива, особливо біоетанолу і біогазу, які становлять для них небезпечну конкуренцію.

Недостатній ще обсяг державних і приватних інвестицій у біоенергетику, особливо в науково-технічну сферу, існують певні бар'єри при входженні виробників в ринок і непрозорі правила гри на ньому, невідпрацьовані чітко тарифи на біоенергетику, ціни та умови за підключення до системи передачі й систем розподілу і т.п. Найістотнішим недоліком є величезна прірва між пропагандою значення біоенергетики, потенційними можливостями окремих біоенергетичних культур і видів палива [13, 14] і реальним втіленням цих можливостей у життя. Практично не опрацьованими залишаються економічні проблеми біоенергетики.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питаннями біоенергетики найбільш предметно займаються: Інститут економіки та прогнозування Національної академії наук України, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН, Інститут продовольчих ресурсів НААН, Біоенергетична асоціація України та інші установи й організації. Інститут біоенергетичних культур, зокрема розробив інтродукцію ряду біоенергетичних культур таких як міскантус, енергетична верба, просо прутоподібне, цукрове сорго та ін.; вивів багато сортів цих культур, створив дослідницькі плантації, обґрунтував технології вирощування і збирання. Керівником проблем із біоенергетики є директор Інституту академік НААН М.В. Роїк. Значний внесок у розвиток біоенергетики належить кандидату технічних наук Г.Г. Ге - лєтусі [7, 10, 11], особливо з технічних, технологічних і організаційних питань і проблем. Слід відмітити також праці академіка НААН Г.М. Калетніка [6]. Однак поряд із висвітленням у науковій літературі певних досягнень із технології виробництва біосировини [3], потенційних можливостей окремих культур і видів палива, недостатньо проводяться розрахунки вартості їх переробки і використання, показники прибутковості, строків окупності об'єктів біоенергетики та ін. Разом із тим біоенергетика потребує досить значних матеріально-грошових витрат, інвестицій та інновацій. Для прикладу, з літературних джерел можна дізнатися, що гектар зеленої маси кукурудзи може дати 8600 м³ біогазу, але практично важко знайти дані про те, що при скошуванні зеленої маси та її переробці вихід біогазу зменшиться на 20 % - до 6880 м³, і нечистого газу, а суміші газів, яку потрібно очистити й одержати в результаті близько 5000 м³ нормального.

Потрібно також враховувати, що очисних установок на полі немає, необхідне відповідне обладнання дорого коштує, а також обладнання для транспортування газу і підключення до системи передачі й розподілу, витрати на вирощування і транспортування сировини. У результаті, за величиною загальні витрати будуть такими, як і вартість одержаного й реалізованого за існуючою ціною природного біогазу (близько 25,530,0 тис. грн у розрахунку на 1 га). Тому в галузі біоенергетики вкрай потрібні глибокі і більш чіткі економічні дослідження.

Мета статті - обґрунтувати основні концептуальні засади стратегії й реальні показники розвитку біоенергетики в Україні на період до 2030 року та напрями становлення її матеріально-технічної бази; розрахувати витрати на виробництво різних видів біопалива, прибутковість і строки окупності інвестицій у біоенергетику.

Виклад основних результатів дослідження. Установлено, що за своїми природними можливостями Україна здатна виробити - 49 млн т умовного палива (ум. п.) за рік. Економічний рівень оцінюється експертами у 20-25 млн т ум. п. [12, с.10]. Однак нерозвиненість матеріально-технічної бази біоенергетики, надто низькі темпи збільшення частки виробництва електроенергії з відновлювальних джерел взагалі є причиною того, що багато дослідників і наукових закладів дають дуже песимістичний прогноз розвитку біоенергетики на період до 2030 року [9, с.68] - на рівні 2,2 млн т у нафтовому еквіваленті (н. е.) і приблизно 4 млн т н. е. для 2050 р. Дійсно, за даними української асоціації відновлювальної енергетики частка ВДЕ [2] у загальному обсязі виробництва електроенергії за період з 2012 по 2017 р. зросла всього від 0,43 до 1,47 % і становила 1374,712 ГВт проти 93517,823 ГВт. Однак частка біомаси при цьому дорівнювала 80%. Це означає, що біоенергетика є провідною ланкою в ланцюгу ВДЕ порівняно з вітровою, сонячною і гідроенергією.

В Україні в 2017 р. працювало кількасот підприємств з виготовленням пелет, тисячі малих, середніх і великих котлів на деревних відходах, дровах, трісці, гранулах, понад 200 котлів і генераторів на тюкованій соломі, лушпинні, стеблах і кошиках соняшнику, стеблах кукурудзи та ін. агросирови - ні. Для біогазу використовується силос кукурудзи (зелений), жом буряків цукрових, гній тваринництва, послід птахівництва та ін. Вже висаджуються плантації енергетичної верби, міскантусу, проса прутоподібного, сорго та інших культур. На цукрових заводах виробляються біоетанол із меляси, а також органічні розчинники, кормові добавки, органічні добрива з барди, мікробіологічні препарати та інша продукція.

1. Прогноз розвитку біоенергетики в Україні на період до 2030 року

Джерело: Власні розрахунки.

Такі реальні факти пожвавлення в розвитку біоенергетики та крайня необхідність у якомога більшому обсязі використання від - новлювальних джерел енергії на заміну викопним та привозним її видам дало змогу авторам запропонувати більш реальний варіант її розвитку (табл.1). При визначенні обсягів виробництва на перспективу в цілому і в розрізі окремих видів палива враховувалися не тільки тенденції розвитку біотехнологій, що склалися в попередні роки, а й реальні позитивні зміни за період 2012-2017 рр., та стратегічні виклики і проблеми, які стоять перед біоенергетичною галуззю на наступні 12 років. Так, обсяги загального постачання первинної енергії з низки об'єктивних і суб'єктивних причин в Україні зменшилися за період з 2007 по 2016 р. на 34,2 % від 139,3 до 91,7 млн т н. е. Змінилася структура імпорту. Якщо закупівля вугілля за останні роки збільшилася на 16 % і нафтопродуктів на 9 %, то практично призупинено імпорт сирої нафти, а також істотно (майже на 70 %) зменшено обсяги купівлі природного газу - тільки за 2016 рік на 15 %. Разом з цим Україна знизила експорт енергії на 1,4 тис. т н. е., що становить 20,5 % від обсягів 2014 р. Відчутно зменшилися загальні обсяги використання енергії, які становили у 2016 р.51,6 млн т н. е. [4].

За даних обставин роль біоенергетики значно підвищується, у той самий час темпи її розвитку і внутрішні суперечності такі, що не можуть поки що задовольнити ні державу, ні громадянське суспільство. Основними проблемами, які потрібно невідкладно вирішити, слід назвати оновлення державної стратегії розвитку цієї галузі на середню (20 років) і оглядову (50 років) перспективу; визначити пріоритети з виробництва окремих видів біопалива і здійснити розрахунки щодо створення для цього відповідної матеріально-технічної бази - визначити типи й кількість біоенергетичних комплексів, їх вартість і строки окупності та фінансове забезпечення. Необхідно усвідомити, що біоенергетика на майбутнє може стати, якщо не головним, то вирішальним чинником енергетичної незалежності і безпеки держави у жорстких умовах конкуренції. З цієї точки зору найбільш істотними концептуальними положеннями у розвитку біоенергетики, на думку науковців, мають стати такі.

1. Доведення у період до 2030 р. загальних обсягів виробництва біопалива в Україні до 8,5 млн т н. е., що становитиме близько 10 % від загального виробництва первинної енергії. З них 4,5 млн т н. е., або 52,9 % має бути твердого палива, 1,0 млн т н. е., або 11,8 % - рідкого, 3,0 млн т н. е., або 35,3 % - біогазу. Вихід у 2040 р. на виробництво 13 млн т н. е. біопалива, а у 2050 р. - 19 млн т н. е., що становитиме близько 20 % від загального обсягу виробництва енергії.

2. Закладення у період до 2030 р. фундаменту матеріально-технічної бази вітчизняної біоенергетики, а саме:

будівництво додатково до існуючих підприємств з виготовлення твердих видів палива 723 заводів потужністю 7920 т за рік і 127 заводів потужністю 3300 т за рік;

використання для виготовлення рідких видів палива наявних в Україні спиртових і пивоварних заводів, а також цукрових заводів із відповідним обладнанням для вироблення біоетанолу, кормових добавок, органічних добрив та ін.;

доведення кількості біогазових установок (БГУ) в Україні до 304 у 2020 р., 525 - у 2025 р., 665 - у 2030 році загальною тепловою потужністю відповідно 207, 357 і 452 МВт;

здійснення у галузі муніципальної біоенергетики [5] реконструкції 4500 існуючих індивідуальних котлів вітчизняного виробництва, 1000 середніх вітчизняних котлів з механічною подачею гранул, будівництво 1500 нових індивідуальних котелень з імпортними котлами, 100 крупних котелень із спеціалізованими котлами, паливними складами і системами газоочистки.

3. Створення до 2030 р. міцної сировинної бази біоенергетики - закладення близько 500 тис. га плантацій біоенергетичних культур на незадіяних для сільськогосподарського виробництва землях; використання відходів сільськогосподарських культур із площі близько 8 млн га.

4. Дотримання директиви ЄС щодо сприяння виробництву енергії з відновлювальних джерел із метою зниження використання в Україні обсягів викопних енергоресурсів на 30 %, що дасть змогу державі позбутися залежності від імпортованих енергоносіїв; розроблення і контролювання державної і регіональних програм розвитку біоенергетики та місцевих видів палива; спрощення процедури отримання "зеленого тарифу" та удосконалення механізмів тарифоутворення з метою стимулювання місцевих альтернативних видів палива; розробка і впровадження системи субсидування внутрішніх цін на газ для населення і ЖКГ у низових ланках його використання.

5. Підтримка наукового забезпечення та інноваційної діяльності в галузі розвитку біоенергетики, найперше у сфері селекції, насінництва і розсадництва біоенергетичних культур і підвищення їх урожайності; класифікації й обліку маргінальних земель, закладання на них великих біоенергетичних плантацій; покращання технологій вирощування і переробки біомаси на біопаливо; вивчення теплотворних властивостей усіх видів біопалива, їх хімічного складу і впливу на довкілля; обґрунтування найефективніших способів переробки біосировини [1]; методів спалювання біопалива, переробки тепла на електроенергію та ін.

6. Забезпечення фінансової підтримки біоенергетики, шляхом інвестування у галузь коштів із державного бюджету та шляхом залучення приватного капіталу, запровадження пільгових механізмів кредитування, стимулювання залучених коштів із вітчизняних й іноземних фондових ринків та акціонування, податкового стимулювання, розвитку страхування продукції біоенергетики, а також ринку фінансових послуг через формування кредитної інфраструктури й поліпшення кредитних механізмів.

На основі викладених вище підходів науковцями Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН розроблено проект концепції розвитку біоенергетики в Україні на період до 2030 р. і здійснено попередні розрахунки, які можуть стати індикаторами відповідної державної програми. Окремі з них наводяться нижче (табл.2).

2. Прогнозні обсяги виробництва біосировини для виготовлення біопалива на період до 2030 р.

Джерело: Власні розрахунки.

Наведені в табл.2 показники одержано на основі розрахунків необхідних площ посіву і посадки ряду біоенергетичних культур, урожайності й валових зборів їх сухої маси.

Розраховано також загальний обсяг витрат на розвиток біоенергетики за видами палива (табл.3).

Показники табл.3 свідчать про те, що на створення місцевої матеріально-технічної бази, як основи розвитку вітчизняної біоенергетики, необхідно вкласти на період до 2020 р.26,9 млрд грн, у наступні 5 років - 33,1, а з 2025 по 2030 р. - 39,6 млрд грн, відповідно у дол. США - 1024 млн, 1258 і 1506 млн.

При цьому перевага в розвитку складових біоенергетики має надаватися будівництву біоенергетичних комплексів і підприємств із виробництва твердих видів палива та БГУ, як основних генераторів теплоенергії, що легко перетворюється в електричну та сприяє зменшенню викидів парникових газів у атмосферу, і є значним резервом для розширення робочих місць, особливо у невеликих містах, селах і селищах.

3. Прогноз витрат на розвиток біоенергетики України на період до 2030 р.

Джерело: Власні розрахунки.

Найбільший прорив в застосуванні біопалива може бути здійснений у муніципальній сфері, 16 тисяч котелень якої, або 67% від загальної кількості, працює поки що на природному газі. Саме вони витрачають на нагрівання води майже 8 млрд м³ природного газу. Підраховано також, що при переводі умовного палива в теплову енергію (за показником 1 кг у. п. = 42 МДж) в Україні у 2020 р. може бути одержано 18,1 ГДж енергії, у 2025 р. - 26, у 2030 р. - 35,7 ГДж.

Розширення обсягів використання біопалива приведе до значного зменшення викидів забруднюючих речовин у повітря, таких як сполуки сірки, фтору і хлору, азоту, вуглецю, отруйних аерозолей, ртутних сполук, радіоактивного пилу. Лише зменшення викидів СО2 з біогазових установок становитиме у 2020 р. - 2554 тис. т за рік, у 2025 р. - 4410, у 2030 р. - 5586 тис. т за рік.

Заміна бензину і дизельного палива на біогаз і біодизель сприятиме зменшенню викидів парникових газів у 1,5-2,0 рази; спалювання пелетів при виробництві електроенергії зменшить викиди парникових газів у 12 раз порівняно із спалюванням кам'яного вугілля; а застосування рідкого палива у двигунах внутрішнього згоряння як добавки до бензину істотно знизить викиди у довкілля шкідливого свинцю, вуглеводів і метанолу; вмісту сірки в біодизелю у 10 раз менший, ніж у дизтопливі.

Таким чином, становлення і успішний розвиток біоенергетики в Україні принесе не лише пряму економічну вигоду від економії коштів на викопні види палива, а й забезпечить відчутне оздоровлення довкілля як основної складової екологічної безпеки країни. Щодо загальних показників економічної ефективності функціонування суб'єктів біоенергетики в Україні до 2030 р., приведених у табл.3, то вони свідчать про те, що розвиток біоенергетики дасть значну вигоду як державі, так і виробникам. Так, уже у 2020 р. прогнозується виручка від реалізації 4,09 млн т н. е. палива на суму 33,9 млрд грн при собівартості 26,9 млрд грн, рівні рентабельності виробництва 25,8% і окупності витрат 4,7 року. Такий строк окупності пов'язано з великими витратами на початкових фазах формування багаторічних плантацій біоенергетичних культур, які почнуть давати врожай і віддачу з 2 і 3-го років вегетації, а деякі ще пізніше. Однак у 2025 р. прибуток збільшиться до 51,4 млрд грн, витрати - до 33,1 млрд грн, рівень рентабельності - до 55,2 %, окупність витрат знизиться до 2,2 року. У 2030 р. відповідно - виручка - 70,5 млрд грн, собівартість - 39,6 млрд грн, рівень рентабельності - 77,8 %, строк окупності - 1,6 року (вартість 1 т н. е. = 315 дол. США). Звичайно, за нинішніх умов такий прогноз може бути нездійсненним. Автори стверджують, що створення досить потужної біоенергетичної галузі можливе лише за умови залучення крупних іноземних інвестицій і проведення радикальних реформ в Україні, основними з яких є судова, земельна, адміністративно-управлінська, а також припинення воєнних дій. Однак в Україні вже є очевидними ряд ознак пожвавлення і прогресивних дій у кожній із даних сфер, що може стати запорукою у розвитку біоенергетики. Слід враховувати й інші погляди на дану проблему, які потрібно розглянути і знайти спільну обґрунтовану стратегію.

Висновки