Феденко Г.М.

Харківський національний економічний університет ім. С. Кузнеця

Моделювання ефективного масштабу та вибір організаційно-технологічної схеми виробництва моторного палива в Україні

В умовах зниження частки видобутку легкодоступної якісної нафти і зростання цін на неї все більш доцільним стає виробництво і використання альтернативних видів моторного палива.

В якості інноваційних альтернатив традиційним нафтопродуктам сьогодні розглядають зріджені вуглеводневі гази (ЗВГ), біопаливо (біоетанол і біодизель) і синтетичні рідкі палива (СРП). Саме ці види моторного палива є реальними альтернативами нафтопродуктам, оскільки не визначають необхідність переходу від використання теплових двигунів до двигунів, заснованих на інших фізичних принципах.

В Україні виробництво альтернатив нафтовому моторному паливу або вже створено (зріджений газ), або може бути створене на базі національної сировинної бази. Однак, доцільність виробництва залежить від ролі їх продуктів в умовах глобального дефіциту виробництва нафти і трансформацій світових ринків сирої нафти та готових нафтопродуктів.

Первинними енергоносіями, які можуть використовуватися в якості сировини для виробництва альтернатив нафтовому моторному паливу є: нафтові попутні гази газоконденсатних родовищ і гази, одержані в процесі переробки нафти для отримання ЗВГ; рослинна сировина для одержання біоетанолу та біодизелю; природний газ, кам'яне і буре вугілля, інші вуглевмісні речовини для одержання СРП.

ЗВГ за своєю сутністю не можуть розглядатися як альтернатива нафтопродуктам, оскільки вони виробляються з попутних продуктів нафтовидобутку і нафтопереробки, частка яких у загальній масі нафти не перевищує 6%, тобто практично з тієї ж нафти, тому вести мову про заміну нафти вітчизняного видобутку на ЗВГ вітчизняного виробництва просто нелогічно.

Біоетанол і біодизель – рідке біопаливо, сьогодні широко рекламується і активно, а в окремих країнах примусово, впроваджується в повсякденне життя. Єдиною, хоча і досить вагомою, перевагою біопалива є використання в процесі його виробництва поновлюваних ресурсів – сільгоспугідь та посівних матеріалів. До недоліків біопалива слід віднести такі: обмеженість, фрагментарність і розгалуженість територій придатних для культивування біомаси; низьку, у порівнянні з нафтопродуктами, теплоту згоряння; низьку енергетичну рентабельність; необхідність використання для виробництва біологічної сировини значної частини сільськогосподарських угідь, що мають для людства винятково важливе значення, в умовах світового дефіциту харчових продуктів; неможливість використання біопалива в сучасних двигунах внутрішнього сгорання без їх конструкційного доопрацювання; високу сукупну собівартість виробництва, що істотно перевищує собівартість виробництва інших рідких вуглеводневих палив та інше. Таким чином, біопаливо сьогодні не може бути реальною альтернативою нафти в Україні.

СРП є високоякісними рідкими вуглеводневими паливами. Особливості технології отримання СРП дозволяють виробляти паливо із заданими властивостями, в тому числі і повні аналоги нафтових моторних палив та ін. нафтопродуктів, які нині застосовуються, з вуглецевмісної сировини. Сировиною для отримання СРП в його сучасному промисловому виробництві є природний газ або вугілля (як кам'яне, так і буре). Глобальна ситуація з видобутком природного газу є аналогічною ситуації з нафтою, хоча і не настільки загостреною. З достатнім ступенем вірогідності можна припустити, що вона посилюватиметься по мірі наростання глобального дефіциту нафти. До того ж розробки природного газу в Україні є недостатніми для забезпечення поточних потреб країни в цьому енергоресурсі вже сьогодні, тому розраховувати на використання природного газу в якості сировини для виробництва СРП в майбутньому не раціонально. Єдиним природним енергоносієм, який є в Україні в обсязі, достатньому для організації масштабів виробництва СРП, які дозволять послабити, а можливо і ліквідувати нафтову залежність країни в осяжному майбутньому, є вугілля.

Зазначимо, що сумарна світова виробнича потужність введених в експлуатацію промислових установок СРП мала тенденцію до прискореного зростання, яка обумовлена, як збільшенням кількості введених в експлуатацію заводів, так і середньої їх виробничої потужності.

Сьогодні найбільш широке застосування знайшла технологічна схема виробництва СРП, заснована на методі Фішера-Тропша – непрямого зрідження вугілля. Економічна ефективність і комерційна доцільність використання даної схеми підтверджена більш, ніж тридцятирічним досвідом експлуатації заводів і тому була прийнята як технологічна основа оцінки економічної доцільності створення промислового комплексу СРП в Україні.

Повна технологічна схема заводу повного циклу непрямого орідження вугілля – технологія «вугілля в рідину» (СTL), як правило, складається з двох технологічних блоків: технологія конверсії «вугілля в газ» (CTG) – технологія конверсії «газ в рідину» (GTL). Дана технологічна схема може бути реалізована, як в рамках одного так і деяких підприємств.

Враховуючи даний факт, первинна інформація про заводи СTL була доповнена інформацією про заводи CTG та GTL і на її узагальненні було побудовано математичні моделі залежності величини інвестицій від виробничої потужності заводу. Згадані моделі будувалися з урахуванням результатів досліджень тенденцій зміни питомих капітальних вкладень в заводи GTL і приведенні вартості інвестицій до умов одного часового періоду на основі змін індексу долара (USDx).

Враховуючи вищезгадані методичні особливості, економіко-математичне моделювання залежностей сум необхідних інвестицій від виробничої потужності заводу СTL проводилося в три етапи: 1-й етап – побудова моделі залежності суми необхідних інвестицій від виробничої потужності виробничого переділу CTG заводу; 2-й етап – побудова моделі залежності суми необхідних інвестицій від виробничої потужності виробничого переділу GTL заводу; 3-й етап – синтез, моделі залежності суми необхідних інвестицій від виробничої потужності для повного циклу на основі двох вище вказаних моделей.

Результати побудови економіко-математичних моделей приведені на рис. 1-3.

Рис. 1. Модель залежності питомих інвестицій від виробничих потужностей переділу CTG заводу СРП

Рис 2. Модель залежності питомих інвестицій від виробничих потужностей переділу GTL заводу СРП

Рис. 3. Модель залежності питомих інвестицій від виробничих потужностей завод СРП повного циклу СРП

Результати моделювання свідчать що частина кривої закономірного зниження питомих інвестицій по мірі зростання виробничої потужності заводів СTL наближається до лінійної залежності слабо вираженого зниження при перевищенні межі виробництва у 800 тис. т готового палива на рік. Причина даного явища визначається тим, що зростання виробничої потужності малотоннажних заводів забезпечується за рахунок нарощування потужності одиничних промислових установок, а великотоннажних за рахунок збільшення кількості промислових установок максимальної потужності.

Значення виробничої потужності на рис. 1 – 3 наведено в еквіваленті синтетичного рідного палива. У табл. 1 наведено техніко-інвестиційні характеристики заводів СTL розраховані за допомогою розробленої економіко-математичної моделі.

Таблиця 1

Техніко-інвестиційні характеристики заводів непрямого зрідження вугілля за методом Фішера-Тропша

Виробнича потужність заводу, тис. т/рік	Інвестиції, млн. дол.	Питомі інвестиції, млн. дол. /тис. т	Питомі інвестиції, млн. дол. /тис. т.у.п.
50	202	4,046	2,715
100	250	2,503	1,680
300	442	1,474	0,989
500	634	1,268	0,851
600	730	1,217	0,817
1000	1114	1,114	0,748
2000	2074	1,037	0,696
3000	3033	1,011	0,679
4000	3993	0,998	0,670
5000	4952	0,990	0,664

Найближчою метою в області розвитку проектів GTL зарубіжними фірмами-розробниками ставиться завдання зниження питомого об'єму інвестицій до 600 долл. за одну тону виробничої потужності для заводу потужністю 2,5 млн.т. на рік.

Сьогодні фірми виробники СРП заявляють про те, що такі показники ними вже досягнуті завдяки новим досягненням у вдосконаленні реакторів Фішера-Тропша, каталізаторів і технологій виробництва синтетичного газу.

За даними фірми Syntroleum собівартість виробництва синтетичних рідких продуктів на установках її розробки складає: 21,6 дол. барель для малотонажних установок; 13,5 дол. барель для крупнотонажних установок.

Зважаючи на вище охарактеризовані технологічні особливості виробництва СРП, ресурні можливості і потенційні можливості вітчизняної нафтопереробки можна стверджувати що виробництво СРП в Україні може бути побудовано за трьома організаційно-технологічними схемами:

- єдиного гірничо-хімічного виробництва повного циклу на основі сировинного потенціалу родовищ низькоякісного вугілля;

- централізованого розміщення крупних виробництв повного циклу в регіонах видобутку кам’яного вугілля;

- децентралізованого розміщення малих і середніх виробництв сжиженої нафти в регіонах традиційного видобутку вугілля, з наступною переробкою у товарні нафтопродукти на діючих нафтопереробних заводах.

Результати порівняльного аналізу можливих організаційно-технологічних схем виробництва СРП (табл. 2) свідчать про можливість застосування в Україні двох з них, а саме: єдиного гірничо-хімічного виробництва повного циклу на основі сировинного потенціалу родовищ низькоякісного вугілля та децентралізованого розміщення малих і середніх виробництв в регіонах кам’яного вугілля.

Таблиця 2

Порівняльна характеристика виробництва синтетичного рідкого палива за різними організаційно-технологічними схемами

Показник	Значення за видом організаційно-технологічної схеми
	Єдиного гірничо-хімічного виробни-цтва повного циклу на основі сировин-ного потенціалу родовищ низько-якісного вугілля	Централізованого розміщення крупних виробництв в регіонах традицій-ного видобутку кам’яного вугілля	Децентралізованого розміщення малих і середніх одиничних виробництв в регіонах видобутку кам’яного вугілля
Вид основних готових продуктів	Товарне дизельне паливо, прямогінний бензин	Товарне дизельне паливо, прямогінний бензин	Синтетична нафта
Глибина переробки вугільної сировини (вихід СРП з вугілля), т/т - стандартної вологості - сухої маси	0,088 0,177	0,257 0,356	0,381 0,448
Капітальні вкладення на одиницю виробни-чої потужності (за СРП), тис. грн./т	15,560	4,135	4,680
Поточні витрати на виробництво СРП, тис. грн./т	2,684	4,577	3,630

Застосування першої з указаних схем доцільно для створення цілісного гірничо-хімічного промислового комплексу на базі освоєння родовищ низькоякісного вугілля і розташування виробництва СРП поблизу чи безпосередньо на його терріторії. Прикладом такого родовища може бути Ново-Дитрівське неосвоєне буровугільне родовище в харківській області. Створення промислового комплексу з виробництва СРП за указаною схемою потребує не тільки мобілізації значних фінансових ресурсів інвесторами, але й значних термінів їх освоєння, що визначає економічну недоцільність його першочергової реалізації.

Застосування другої схеми дозволяє диференціювати неохідну масу інвестицій за одиничними виробництвами у доступних для потенційних інвесторів сумами, що робить її практичне впровадження реальним.

Дана організаційно-технологічна схема може бути рекомендована до впровадження негайно. Побудовані за рекомендованою схемою заводи СРП доцільно розміщати в регіонах видобутку кам’яного вугілля по можливості на площадках центральних чи групових вуглезбагачувальних фабрик на яких акумулюється вугілля видобутку наближених до них шахт.

Україна сьогодні має реальну ресурсну і значну частину виробничої бази для розвитку виробництва СРП, а саме одні з найбільших у світі природних запасів кам’яного вугілля, розвинуту вугільну і нафтопереробну промисловість. Виходячи з цих передумов раніш було установлено, що найбільш доцільною формою виробництва в країні стане не створення заводів СРП повного циклу, а заводів синтетичної нафти, споживачем продукції яких можуть бути вітчизняні нафтопереробні заводи.

Література:

1. Паливно-енергетичні ресурси України: [Статистичний збірник] / Державна служба статистики України. –Київ. – 2012. – 334 с.

2. Офіційний сайт Державної служби геології та надр України [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.dgs.kiev.ua/.

3. Гительман Л. Д. Энергетический бизнес / Л. Д. Гительман, Б. Е. Ратников. – М.: Дело, 2006. — 600 с.