 |
| Washington ProFile | 11.05.2005 |
Биомассой принято обозначать все органические вещества как растительного, так и животного происхождения, источником которых служит ныне существующая биосфера нашей планеты. Биомасса уже давно используется в качестве сырья для производства различного вида топлива, например, горючего газа и этанола (этилового спирта). Таким сырьем служат мусор, пищевые и бытовые отходы, опилки и другие отходы лесной и лесоперерабатывающей индустрии, экскременты сельскохозяйственных животных, солома, излишки зерна и т. п. В качестве сырья могут использоваться и некоторые сельскохозяйственные культуры, которые специально выращиваются для этой цели.
Биомасса может считаться практически идеальным видом топлива с точки зрения производителей сельскохозяйственной продукции, экологов и потребителей. Ее использование наносит значительно меньший ущерб окружающей среде. Этот источник энергии — возобновляемый, его запасам не грозит истощение, как в случае с нефтью, газом и углем. И что особенно важно, энергию биомассы могут производить практически все страны мира. Кроме того, автомобильное топливо, изготовленное из биомассы, обладает важным достоинством — для его использования не требуются серьезные модификации в автомобильных двигателях, а для его хранения и заправки можно использовать ныне существующие АЗС.
По данным Международного Энергетического Агентства, за четверть века производство этанола в мире выросло в 8 раз (с 4 368 млн. литров в 1980 году до 32 665 млн. — в 2004), причем особо заметный прирост был зарегистрирован в последние годы, с ростом цен на нефть. К примеру, в 2000 году мировое производство этанола составляло 17 580 млн. литров, в 2001 — 19 136, в 2002 — 24 106, в 2003 — 28 745. Этанол производят из кукурузы, картофеля, пшеницы, отходов, получаемых при переработке риса и даже мусора. На мировом рынке производства спирта, используемого для транспортных нужд, лидируют США и Бразилия. Причем в Бразилии спирт, производимый из сахарного тростника, обеспечивает до 30% потребностей страны в автомобильном топливе (в США — примерно 2%). По данным организации Национальная Коалиция Спиртовых Автомобилей, в США ныне работают несколько десятков АЗС, на которых можно заправить машину топливом E85 (смесь состоит из 85% спирта и 15% бензина). На подобном коктейле могут ездить около 20-ти моделей автомобилей (в мире существуют и иные градации: к примеру в Таиланде законодательно одобрено использование смеси E10 — 10% спирта и 90% бензина). В течение последнего десятилетия власти США выделили фермерам $ 7 млрд. в качестве дотаций на выращивание кукурузы, необходимой для изготовления спирта. Кроме того, этанол с 1990 года в небольших количествах добавляют в обычный бензин, чтобы уменьшить количество вредных выбросов.
С 1991 года началось также индустриальное производство биодизельного топлива: если в 2000 году объемы производства составляли 949 млн. литров, то в 2003 — 1 768. Биодизельное топливо вырабатывается из растительных (в основном, из сои, рапса, горчицы, масличной пальмы), животных масел и даже пищевых отходов (например растительного масла, отработанного предприятиями пищевой промышленности). По данным организации Национальный Биодизельный СоветNational Biodiesel Board, биодизельное топливо на 5% более экономично и на 5% более энергоемко, чем традиционное. Крупнейшим производителем биодизельного топлива ныне является Европа — в 2003 году производство этого энергоносителя выросло на 43%, по сравнению с уровнем 2001 года. Оно может использоваться для заправки дизельных автомобилей как в чистом виде (в США для обозначения данного вида топлива обычно используется название B100 — многие европейские автомобилестроители изначально предназначают свои модели именно под «чистое» биодизельное топливо), так и в разбавленном традиционным дизельным топливом (наиболее популярна в США смесь B20, которая состоит из 20% биодизельного топлива и 80% традиционного).
Ныне стоимость автомобильного биотоплива зависит от страны-производителя. Цена зависит от «калорийности» сельскохозяйственных культур, стоимости рабочей силы, эффективности процесса переработки и пр. К примеру, этанол в Бразилии стоит дешевле, чем в США: в частности, потому что бразильский сахарный тростник более удобен для производства спирта, чем американская кукуруза. Ныне технология позволяет производить 1 литр биодизельного топлива примерно из 1.2 литра соевого масла. Стоимость этого топлива ныне примерно равна стоимости бензина.
Любопытно, что этанол уже стал объектом международной торговли: например, по данным агентства Reuters, Бразилия уже импортирует этот продукт в США, Индию и ряд иных государств. Потенциально этот рынок будет развиваться: только за последние годы законы, ставящие своей целью поощрить перевод автомобилей на биотопливо, приняли Южная Корея, Филиппины, Япония и Мадагаскар.
По данным доклада, подготовленного Национальной Лабораторией в Ок-Ридже и Министерством Сельского Хозяйства США, в настоящее время 94% энергозатрат американской экономики обеспечиваются за счет невозобновляемых источников энергии. Доля возобновляемых источников в общем энергетическом балансе страны составляет примерно 6%, причем 47% производства энергии за счет подобных источников дает биомасса, опередившая, например, гидроэлектростанции — ныне биомасса обеспечивает около 3% энергетических потребностей США. Авторы доклада полагают, что уже существующие технологии позволяют без больших дополнительных затрат многократно увеличить производство биотоплива, не ставя под угрозу снабжение страны продовольствием и сырьевыми материалами. Это прежде всего относится к этанолу, который применяется в качестве добавки к бензину и другим видам горючего. Сейчас американская промышленность ежегодно производит 12 869 млрд. литров этанола, однако с течением времени этот показатель можно увеличить, как минимум, в 23 раза. Авторы доклада считают возможным к 2010 году изготовлять из биомассы 4% моторного топлива, к 2020 году — 10% и к 2030 году — 20%. В докладе также отмечается, что оптимальное использование ресурсов сельского хозяйства и лесообрабатывающей промышленности даст возможность через 25 лет обеспечить не менее 15% общих энергетических потребностей экономики США. Это позволит значительно снизить ее зависимость от импорта нефти и, как минимум, на 10% сократить интенсивность выброса парниковых газов.
По прогнозу Международного Энергетического Агентства, к 2020 году мировое производство биотоплива, как минимум, учетверится и достигнет 120 млрд. литров в год. К 2010 году мировой автопром выпустит, как минимум, 2 млн. единиц автомобилей, способных работать на спирте и биодизельном топливе. Пока же доля «биологических» автомобилей в автопарке США незначительна, несмотря на то, что с конца 1970-х годов федеральные власти и власти некоторых штатов приняли ряд законов, устанавливающих налоговые льготы для производителей подобного топлива, механических устройств для его использования (автомобили, системы хранения и распределения и пр.) и для покупателей подобных автомобилей. В 2003 году автомобильный парк США составлял примерно 217 млн. автомобилей различных типов. По данным справочника Automotive News Market Data Book, в 2002 году американцы приобрели 16.8 млн. машин. По статистике Энергетической Администрации США, в 2003 году в США использовалось 930.5 тыс. автомобилей, использовавших альтернативные виды топлива. Из них 859.2 тыс. заправлялись этаноловыми смесями (E85), примерно 50.5 тыс. использовали биодизельное топливо. Большинство этих машин использовались государственными и муниципальными структурами, например, на биотопливе ездят автобусы и почтовые машины.
Эффективность этанола и биодизеля достаточно часто подвергается сомнению. К примеру, в 2003 году Корнуэлльский УниверситетCornell University опубликовал результаты исследования, согласно которому был сделан пессимистичный вывод: если считать, что с одного поля, на котором выращиваются сельскохозяйственные культуры, можно получить 100 литров спирта, который возможно превратить в энергию, то затраты на производство этой энергии составят 79 литров в «спиртовом» эквиваленте. Впрочем, есть исследования, доказывающие высокую энергоемкость биоэнергетических культур.
Однако перспективы у подобных автомобилей можно признать радужными. Значительные средства, вложенные в научные исследования по использованию биологического топлива, постепенно начали приносить результат. Косвенным свидетельством этого являются данные Национальной Лаборатории по Изучению Возобновляемой ЭнергииNational Renewable Energy Laboratory: число выданных патентов на изобретения в этой сфере в 1998 году выросло в 25 раз по сравнению с уровнем 1981 года. Кроме того, заметно изменились настроения американских потребителей. К примеру, по данным опроса, проведенного компанией Ipsos-Public Affairs в апреле 2005 года, 41% американцев серьезно рассматривают возможность приобретения более экономичного автомобиля, в том числе такого, который не использует в качестве топлива нефтепродукты. Опрос службы Gallup, продемонстрировал еще больший результат — 57%.
В начале 20 века бензин долгое время соревновался со спиртом и растительным маслом в борьбе за любовь автолюбителей. Нефтяное топливо победило лишь в конце 1930-х годов — примерно на четыре десятилетия о возможностях биоэнергетики забыли. Однако ныне спирт и масло готовы нанести ответный удар.
1826 год. Американский изобретатель Сэмюэль МориSamuel Morey создал двигатель, работавший на спирте и скипидаре.
1876 год. Немецкий изобретатель Николас Отто создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле.
1895 год. Германский изобретатель Рудольф Дизель создал дизельный мотор, который работал на арахисовом масле. Любопытно, что самый первый дизельный мотор, изготовленный в 1890 году, работал на продуктах переработки нефти, но Дизель тогда решил, что растительное масло — более перспективный вид топлива. Впоследствии выпускались исключительно «обычные» дизеля. Главной причиной этого была дешевизна нефти.
1896 год. Американский изобретатель Генри ФордHenry Ford изготовил свой первый автомобиль (носил название «квадрицикл»), двигатель которого работал на спирте. Любопытно, что Форд тогда не оценил опыт германских инженеров Карла Бенца и Вильгельма Даймлера, которые за десятилетие до этого создали автомобиль, работавший на бензиновом двигателе. В 1908 году Форд выпустил в продажу свою знаменитую «Модель Т"Model T — первый в истории массовый автомобиль, который мог работать на бензине, этаноле и смеси обоих видов топлива. Форд прибег к использованию этанола, исходя, в том числе, и из экономических соображений: с 1861 года в США действовали высокие налоги на спирт, введенные во время Гражданской войны. В 1906 году налоги на спирт были резко уменьшены, что сделало цену этанола сопоставимой с ценой бензина. Кроме того, Форд был фермером и считал, что «спиртовое» автомобилестроение поможет крестьянам.
1899 год. В Германии были искусственно уравнены цены на этанол и бензин с целью поощрить местных сельхозпроизводителей и уменьшить объемы импорта.
1907 год. Первая ценовая война этанола и бензина. После того, как в Техасе была начата добыча нефти, бензин подешевел до примерно 5 центов за литр, а стоимость спирта составляла 7 центов. Впоследствии цена спирта упала после того, как его начали производить из отходов сахарной промышленности.
1914 — 1918 годы. Во время Первой Мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива, наряду с бензином.
Начало 1920-х годов. В США и многих странах Европы продаются Koolmotor, Benzalcool, Moltaco, Lattybentyl, Natelite, Alcool, Agrol — смеси бензина и спирта. Франция обязывает нефтяные компании покупать этанол из расчета 10% их нефтяного импорта. Причиной этого были опасения, что мировых запасов нефти хватит не более, чем на четверть века. Спирт виделся единственной альтернативой бензину.
1923 год. Этанол используется нефтяниками: американская компания Standard Oil первой начала добавлять этанол в бензин, чтобы повысить октановое число и улучшить работу двигателей. Обычно для этих целей в бензин добавлялось 6−12% спирта.
1925 год. Большинство стран Европы вводят законы, обязывающие энергетические компании смешивать бензин и этанол.
1933 год. В США поощряется изготовление этанола — в разгар «Великой Депрессии» власти пытались таким образом обеспечить заказами фермеров.
1937 год. Окончательная и казавшаяся бесповоротной, ценовая победа бензина над спиртом. 1 литр бензина в США стоил 5 центов, 1 литр этанола — 8.
1941−1945 годы. Во время Второй Мировой войны в США в бензин, предназначенный для использования невоенными организациями и частными лицами добавлялось до 30−35% этанола. Аналогичные меры предприняли также Великобритания и Швеция. После окончания войны и резкого снижения цены на нефть, этанол вновь перестал пользоваться популярностью и полностью исчез на рынках.
1974 год. В США принят первый закон, ставящий своей целью заинтересовать бизнес и население в использовании этанола в качестве автомобильного топлива. Причиной этого стало введение в 1973 году арабскими государствами-экспортерами нефти эмбарго на поставку нефти в США, Японию и Западную Европу, из-за чего цены на бензин выросли в пять раз.
1978 год. В США начаты продажи автомобильного топлива, представлявшего собой смесь бензина и спирта. Эта смесь была дешевле чистого бензина примерно на треть за счет налоговых льгот, предоставленных федеральными властями. Впоследствии налоговые льготы были еще более увеличены.
1979 год. Этанолом в качестве добавки к автомобильному топливу заинтересовались крупнейшие энергетические компании, которые начали производить подобные смеси. Первопроходцем стала компания Amoco, по стопам которой пошли Ashland, Chevron, Beacon и Texaco.
1980−1984 годы. США выделили на проекты, связанные с развитием биоэнергетики беспрецедентную сумму — около $ 1 млрд. На тот момент в США действовало 10 предприятий, производящих этанол — в 1970 году не было ни одного (в 1984 году их стало уже более 160-ти). Американский бизнес получил серьезные льготы: государство списывало с налогооблагаемой базы до 90% их расходов на строительство спиртзаводов. Кроме того, федеральные агентства обязывались приобретать львиную долю производимого спирта. Также были подняты таможенные тарифы, чтобы исключить демпинг со стороны иностранных производителей этанола, и запрещена перепродажа этанола. Тем не менее, к середине 1980-х годов многие производители этанола вышли из бизнеса — причиной стало резкое падение цен на бензин (к 1985 году закрылось более половины существовавших спиртзаводов). Впоследствии США неоднократно вводило новые льготы для производителей этанола.
1988 год. Новый всплеск интереса к этанолу. В США приняты законы, регулирующие уровень эмиссии — спирт стал идеальной добавкой для уменьшения вредных выхлопов автомобиля. Впоследствии использование бензиново-этаноловых смесей стало обязательным для общественного транспорта крупных городов, особо страдавших от смога.
1989 год. В Дании начато общенациональное использование этанолово-бензиновой смеси.
Начало 1990-х годов. Во Франции начат промышленный выпуск «диестера» — биодизельного топлива, производимого из рапсового масла. С помощью диестера составляются дизельные смеси: 5% диестера добавляется в дизельное топливо, предназначенное для использования обычными автомобилями, 30% диестера — в топливо для машин общественного транспорта.
1995 год. В США разразился неурожай кукурузы, и цены на этанол выросли вдвое.
1997 год. Крупнейшие автопроизводители США вновь начали выпускать автомобили, изначально способные использовать в качестве топлива бензиново-этаноловую смесь E85. Однако автолюбители продолжали использовать бензин из-за отсутствия E85 на подавляющем большинстве АЗС.
2003 год. Ряд штатов США начинают реализацию программ по переводу автомобильного парка на этаноловое топливо.
2004 год. Мировые цены на нефть выросли на 80%, цены на бензин в США — на 30%, на дизельное топливо — на 50%. Американские производители этанола произвели рекордное количество спирта. Крупные нефтяные компании начинают делать инвестиции в компании, специализирующиеся на производстве спирта и биодизельного топлива.
