УДК 332.12

Экономическая эффективность альтернативных технологий энергообеспечения потребителей Свердловской области

Г.С. Чеботарева, А.А. Двинянинов, А.Д. Бердников, Д.А. Тинарский

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия

Аннотация

Глобальным трендом современной экономики является курс на декарбонизацию, связанный с развитием технологий низкоуглеродной энергетики, сокращением выбросов парниковых газов и т. п. Эффективным ответом на данный вызов может стать применение крупных биогазовых установок, которые позволяют автономно и экологично обеспечить в полном объеме энергией частных потребителей. Однако существующие программы социальной газификации могут препятствовать распространению сверх капиталоемких биогазовых проектов. Цель работы – оценка экономической эффективности замены традиционных способов энергообеспечения частных потребителей в российских регионах альтернативными биогазовыми технологиями. Проверяется гипотеза о том, что биогазовые установки являются реальной экономически обоснованной альтернативой магистральному газоснабжению и другим технологиям независимо от удаленности проживания частных потребителей. Авторский подход основан на дисконтированной стоимостной оценке технологий в течение жизненного цикла, достигаемой экономии, сценарном распределении затрат между участниками проекта. Итоговым показателем эффективности являются приведенные затраты на потребляемый газ, а решение принимается на основе сравнительной оценки с соблюдением принципа наименьшей стоимости. Объектами стали три альтернативы – магистральное газоснабжение, сжиженный газ и биогазовая установка. Расчеты проведены для сельского поселения, расположенного в Свердловской области. Сценарная оценка доказала, что гипотеза обоснована: крупная биогазовая установка может стать экономической альтернативной традиционному энергоснабжению вне зависимости от удаленности потребителей от магистральных сетей; основное условие – владельцем является агропромышленное предприятие, которое обеспечит требуемый объем исходного сырья и покроет 95 % затрат с учетом достигнутой экономии. Целесообразность участия предприятия связана с выполнением требований законодательства по утилизации отходов и достижению «экологического эффекта». Теоретически обоснованы возможные экономические выгоды для предприятия как направления будущих исследований. Полученные выводы обладают теоретической и практической значимостью. Методология может быть применена при оценке эффективности использования биогазовых установок при выходе агропромышленного предприятия на розничный рынок электроэнергии.

Ключевые слова

биогазовая установка; возобновляемая энергетика; магистральное газоснабжение; сжиженный газ; экономическая эффективность

JEL classification

Список использованной литературы

1. Федорова Е., Федорова В., Вовкодав К., Каджаева Е. Природный газ и новые источники энергии: путь от конкуренции к синергии // Энергетическая политика. 2022. № 7 (173). С. 26–37. http://doi.org/10.46920/2409-5516_2022_7173_26

         2. Chebotareva G.S., Dvinayninov A.A. Economic feasibility of gasification scenarios in remote areas (the case of Sverdlovsk region, Russia) // R-Economy. 2023. Vol. 9, No. 1. Pp. 5–18. http://doi.org/10.15826/recon.2023.9.1.001

         3. Chebotareva G., Strielkowski W., Berdnikov A., Tinarsky D. Regional perspective on prospects and risks of the renewable energy in Russia // Energy Science and Engineering. 2024. Vol. 12, Issue 10. Pp. 4139–4165. https://doi.org/10.1002/ese3.1868

         4. Чеботарева Г.С., Двинянинов А.А. Экономическая альтернатива замены централизованного газоснабжения автономными биогазовыми установками в городах России // Journal of Applied Economic Research. 2021. Т. 20, № 3. С. 582–612. http://doi.org/10.15826/vestnik.2021.20.3.023

         5. Chebotareva G., Čábelková I., Strielkowski W., Smutka L., Zielińska-Chmielewska A., Bielski S. The Role of State in Managing the Wind Energy Projects: Risk Assessment and Justification of the Economic Efficiency // Energies. 2023. Vol. 16, Issue 12. 4807. http://doi.org/10.3390/en16124807

         6. Awafo E.A., Amenorfe J. Techno-economic studies of an industrial biogas plant to be implemented at Kumasi Abattoir in Ghana // Scientific African. 2021. Vol. 11. e00712. http://doi.org/10.1016/j.sciaf.2021.e00712

         7. Wang X., Chen Y., Sui P., Gao W., Qin F., Wu X., Xiong J. Efficiency and sustainability analysis of biogas and electricity production from a large-scale biogas project in China: an energy evaluation based on LCA // Journal of Cleaner Production. 2014. Vol. 65. Pp. 234–245. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2013.09.001

         8. Zhang C., Xu Y. Economic analysis of large-scale farm biogas power generation system considering environmental benefits based on LCA: A case study in China // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 258. 120985. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120985

         9. Wehner M., Lichtmannegger T., Robra S., et al. The economic efficiency of the co-digestion at WWTPs: A full-scale study // Waste Management. 2021. Vol. 133. Pp. 110–118. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.07.031

         10. Fareed M.I., Ur Rehman M.A., Ahmad S., Ghaffar I. Techno-Economic Feasibility of Biogas Plants in Pakistan // Acta Scientific Microbiology. 2019. Vol. 2, Issue 10. Pp. 85–90. http://doi.org/10.31080/ASMI.2019.02.0377

         11. Adeoti O., Ilori M.O., Oyebisi T.O., Adekoya L.O. Engineering design and economic evaluation of a family-sized biogas project in Nigeria // Technovation. 2000. Vol. 20, Issue 2. Pp. 103–108. http://doi.org/10.1016/S0166-4972(99)00105-4

         12. Esposito L., Vecchio C., Cattaneo G., Gu Z., Scotto di Perta E. Addressing Challenges and Outcomes in the Biogas Sector: An Analysis of Efficiency, Economic Savings, and Environmental Impacts Using an Advanced SWOT Model // Energies. 2023. Vol. 16, Issue 21. 7413. http://doi.org/10.3390/en16217413

         13. Аничин В.Л., Добрунова А.И., Акупиян О.С. Анализ субсидирования товаропроизводителей АПК Белгородской области // Экономика сельского хозяйства России. 2024. № 2. С. 51–55. http://doi.org/10.32651/242-51

         14. Elyakova I.D., Noyeva E.Y., Khristoforov A.A., et al. Prospects for development of renewable energy sources to preserve the ecosystem of Arctic Zone of Russia // Indian Journal of Science and Technology. 2016. Vol. 9, Issue 46. 107556. http://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i46/107556

         15. Rafiee A., Khalilpour K.R., Prest J., Skryabin I. Biogas as an energy vector // Biomass and Bioenergy. 2021. Vol. 144. 105935. http://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105935

         16. Kozłowski K., Pietrzykowski M., Czekała W., et al. Energetic and economic analysis of biogas plant with using the dairy industry waste // Energy. 2019. Vol. 183. Pp. 1023–1031. http://doi.org/10.1016/j.energy.2019.06.179

         17. Kusz D., Kusz B., Wicki L. et al. The Economic Efficiencies of Investment in Biogas Plants – A Case Study of a Biogas Plant Using Waste from a Dairy Farm in Poland // Energies. 2024. Vol. 17, Issue 15. 3760. http://doi.org/10.3390/en17153760

         18. Ciula J., Gaska K., Iljuczonek L., Generowicz A., Koval V. Energy efficiency economics of conversion of biogas from the fermentation of sewage sludge to biomethane as a fuel for automotive vehicles // Architecture Civil Engineering Environment. 2019. Vol. 12, Issue 2. Pp. 131–140. http://doi.org/10.21307/ACEE-2019-029

         19. Klimek K., Kaplan M., Syrotyuk S. et al. Investment Model of Agricultural Biogas Plants for Individual Farms in Poland // Energies. 2021. Vol. 14, Issue 21. 7375. http://doi.org/10.3390/en14217375

         20. Wang J., Chai Y., Shao Y., Qian X. Techno-economic Assessment of Biogas Project: a Longitudinal Case Study from Japan // Resources, Conservation & Recycling. 2021. Vol. 164. 105174. http://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105174

         21. Nurgaliev T., Koshelev V., Muller J. Simulation Model for Biogas Project Efficiency Maximization // BioEnergy Research. 2023. Vol. 16. Pp. 1084–1098. http://doi.org/10.1007/s12155-022-10484-4

         22. An J., Sokolinskaya N.E. Economic valuation of biogas production in Russia // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1399, Issue 3. 033072. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1399/3/033072

         23. Meyer E.L., Overen O.K., Obileke K.C. et al. Financial and economic feasibility of bio-digesters for rural residential demand-side management and sustainable development // Energy Reports. 2021. Vol. 7. Pp. 1728–1741. http://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.03.013

         24. Tsagarakis K.P., Papadogiannis C. Technical and economic evaluation of the biogas utilization for energy production at Iraklio Municipality, Greece // Energy Conversion and Management. 2006. Vol. 47, Issues 7-8. Pp. 844–857. http://doi.org/10.1016/j.enconman.2005.06.017

         25. Volpi M.P.C., Fuess L.T., Moraes B.S. Economic performance of biogas production and use from residues co-digestion in integrated 1G2G sugarcane biorefineries: Better electricity or biomethane? // Energy Conversion and Management. 2023. Vol. 277. 116673. http://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.116673

         26. Mohammed M., Egyir I.S., Donkor A.K. et al. Feasibility study for biogas integration into waste treatment plants in Ghana // Egyptian Journal of Petroleum. 2017. Vol. 26, Issue 3. Pp. 695–703. http://doi.org/10.1016/j.ejpe.2016.10.004

         27. Chen L., Cong R., Shu B., Mi Z. A sustainable biogas model in China: The case study of Beijing Deqingyuan biogas project // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 78. Pp. 773–779. http://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.027

         28. Buragohain S., Mohanty K., Mahanta P. Hybridization of solar photovoltaic and biogas system: Experimental, economic and environmental analysis // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2021. Vol. 45. 101050. http://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101050

         29. Abbas T., Ali G., Adil S.A., Bashir M.K., Kamran M.A. Economic analysis of biogas adoption technology by rural farmers: The case of Faisalabad district in Pakistan // Renewable Energy. 2017. Vol. 107. Pp. 431–439. http://doi.org/10.1016/j.renene.2017.01.060

         30. Lawson N., Alvarado-Morales M., Tsapekos P., Angelidaki I. Techno-Economic Assessment of Biological Biogas Upgrading Based on Danish Biogas Plants // Energies. 2021. Vol. 14, Issue 24. 8252. http://doi.org/10.3390/en14248252

         31. Govender I., Thopil G.A., Inglesi-Lotz R. Financial and economic appraisal of a biogas to electricity project // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 214. Pp. 154–165. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.12.290

         32. Cudjoe D., Nketiah E., Obuobi B., Adu-Gyamfi G., Adjei M., Zhu B. Forecasting the potential and economic feasibility of power generation using biogas from food waste in Ghana: Evidence from Accra and Kumasi // Energy. 2021. Vol. 226. 120342. http://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120342

         33. Canote S.J.B., Barros R.M., Lora E.E.S. et al. Energy and Economic Evaluation of the Production of Biogas from Anaerobic and Aerobic Sludge in Brazil // Waste and Biomass Valorization. 2021. Vol. 12. Pp. 947–969. http://doi.org/10.1007/s12649-020-01046-w

         34. Silva H.L.D.C.E., Córdova M.E.H., Barros R.M. et al. Lab-scale and economic analysis of biogas production from swine manure // Renewable Energy. 2022. Vol. 186. Pp. 350–365. http://doi.org/10.1016/j.renene.2021.12.114

         35. Сивцева Ж.Г., Друзьянова В.П., Спиридонова А.В., Самуйло В.В., Панова Е.В. Пиролизная технология для создания автономного электроснабжения // Дальневосточный аграрный вестник. 2023. Т. 17, № 3. С. 127–137. http://doi.org/10.22450/19996837_2023_3_127

         36. Фадеева Н.А., Васильев О.А. Эффективность применения продуктов переработки биогазовой установки в тепличном хозяйстве // Вестник Казанского ГАУ. 2018. Т. 12, № 4. С. 42–44. http://doi.org/10.12737/article_5a5f05a3301649.45392015

         37. Sritrakul N., Hudakorn T. The economic value and satisfaction of substituting LPG in households by a biogas network: A case study of Bo Rae Subdistrict in Chai Nat Province Thailand // Energy Reports. 2020. Vol. 6, Supplement 2. Pp. 565–571. http://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.11.120

Благодарности

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 23-78-01242, https://rscf.ru/project/23-78-01242/

Информация об авторах

Чеботарева Галина Сергеевна

Кандидат экономических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19); ORCID https://orcid.org/0000-0001-7496-4927 e-mail: g.s.chebotareva@urfu.ru

Двинянинов Артем Андреевич

Младший научный сотрудник, старший преподаватель кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19); ORCID https://orcid.org/0000-0002-9852-1861 e-mail: aadvinianinov@urfu.ru

Бердников Алексей Дмитриевич

Ассистент кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19); ORCID https://orcid.org/0009-0009-7934-8854 e-mail: berdnikov.alexey@urfu.ru

Тинарский Данил Александрович

Ассистент кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19); ORCID https://orcid.org/0009-0006-1355-9382 e-mail: danil.tinarsky@urfu.ru

Для цитирования

Чеботарева Г.С., Двинянинов А.А., Бердников А.Д., Тинарский Д.А. Экономическая эффективность альтернативных технологий энергообеспечения потребителей Свердловской области // Journal of Applied Economic Research. 2025. Т. 24, № 1. С. 216-256. https://doi.org/10.15826/vestnik.2025.24.1.008

Информация о статье

Дата поступления 23 сентября 2024 г.; дата поступления после рецензирования 15 ноября 2024 г.; дата принятия к печати 29 ноября 2024 г.

DOI: https://doi.org/10.15826/vestnik.2025.24.1.008

Скачать полный текст статьи: