В долгосрочной перспективе США предполагают увеличить производство биотоплива почти на 50% по сравнению с аналогичным показателем середины 2000-х годов, при этом доля данного энергоносителя в суммарном потреблении моторного топлива может превысить 11%; к 2030 г. на внутреннем рынке реализация биотоплива может составить 1,6 млн. барр./сут.
В 2007 г. в США была утверждена программа расширения использования возобновляемых источников энергии, в соответствии с которой выпуск биотоплива предполагалось увеличить к 2010 г. до 380 млн., к 2012 г. – до 950 млн., к 2022 г. – до 60 млрд. т в год. Предполагается, что произведенное биотопливо будет использоваться в смеси с традиционным моторным топливом, полученным из углеводородного сырья. Расширение выпуска биотоплива позволит повысить энергобезопасность страны, снизить нагрузку на окружающую среду и создать значительное количество новых рабочих мест. По данным Министерства энергетики США, в 2005-2011 гг. импорт нефти неуклонно снижался и в 2011 г. составил 45% внутреннего потребления (в 2005 г. – 60%).
Правительство США считает, что на данном направлении могут объединиться усилия как государственных компаний и организаций, так и частных предприятий. При этом предполагается не только расширение непосредственно выпуска биотоплива, но и развитие конечных сфер его потребления (транспортного сектора и электроэнергетики), а также химической промышленности. Предприятия, осуществляющие деятельность в соответствии с данными правительственными программами, могут рассчитывать на государственную поддержку.
В конце 2000-х годов вступил в силу новый закон “Emergency Economic Stabilization Act of 2008”, регламентирующий порядок налогообложения в сфере возобновляемых источников энергии (ВИЭ). При этом, по оценкам экспертов “Energy, Environment and Resources Practice Group”, в целом налоговые льготы для соответствующих субъектов налогообложения могут составить $18 млрд.
С целью более активного развития сферы ВИЭ в США, согласно “Emergency Economic Stabilization Act of 2008”, были предусмотрены следующие основные виды стимулирования хозяйствующих субъектов:
1. Продление на один год срока производственного налогового кредита “Production Tax Credit” (“PTC”) (разрешенный законом прямой вычет определенных расходов из общей суммы налоговых обязательств налогоплательщика) для субъектов, эксплуатирующих ветроэнергетические установки, а также использующих “чистые” угольные технологии, чьи производственные мощности должны были быть введены в эксплуатацию до 31.12.2009 г.
2. Продление на два срока “PTC” для субъектов, эксплуатирующих установки, использующие биомассу и геотермальную энергию, а также предприятий малой гидроэнергетики и малых систем орошения, чьи производственные мощности должны были быть введены в эксплуатацию до 1.11.2011 г.
3. Продление на 8 лет срока 30%-ного инвестиционного кредита “Investment Tax Credit” (“ITC”) (доля инвестиционных расходов в основном капитале, которую компания может вычесть из суммы обязательств компании по уплате налога на прибыль) для субъектов, эксплуатирующих установки, использующие солнечную энергию, введенные в эксплуатацию в срок до 1.1.2017 г., а также предприятий, реализующих проекты в сфере разработки и производства топливных элементов.
4. Введение 10%-ного “ITC” для новых теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).
5. Введение “Clean Renewable Energy Bonds” и выделение финансовых средств в $800 млн. для предприятий, участвующих в производстве энергии с использованием биомассы, твердых бытовых отходов, геотермальной энергии, энергии морской воды, а также малых систем орошения и малых ГЭС.
6. Выделение финансовых средств в $1,5 млрд. в качестве налогового кредита для предприятий, вырабатывающих энергию с использованием угля по новым “чистым” технологиям.
7. Введение специального налогового кредита “Carbon tax credit” для предприятий, осуществляющих хранение СО2 на территории США, а также национальных фирм, чья деятельность обеспечивает снижение вредных выбросов в атмосферу.
8. Продление срока (и увеличение суммы) налогового кредита на доход “Income tax credit” для национальных производителей биодизельного топлива.
9. Снижение ставок определенных налогов, а также сроков амортизации соответствующего имущества и оборудования, приобретенных хозяйствующими субъектами с целью увеличения энергоэффективности предприятий.
В феврале 2008 г. Управление по охране окружающей среды США (“EPA”) изменило требования стандарта “Renewable Fuel Standard” (“RFS”), согласно которым моторное топливо, реализуемое на АЗС, должно содержать не менее 7,8% биотоплива. “EPA” разработало также новые технические требования к электроприборам и ввело специальный знак “Energy Star”, наносимый на устройства, удовлетворяющие определенным показателям энергоэффективности. Определены соответствующие параметры для телевизоров и осветительных приборов (в том числе люминесцентных ламп). Для стиральных машин, кроме норматива, определяющего энергоэкономичность, установлен также показатель по расходу воды. Кроме того, в настоящее время в соответствии с новой программой “Environmentally Preferable Purchasing Program” (“EPP Programm”) государственные организации обязаны приобретать для производственных нужд только природосберегающие и энергоэффективные приборы.
В 2009 г. биотопливная индустрия США испытывала недостаток финансирования, в результате чего сроки реализации многих проектов были перенесены. Кроме того, по мнению ряда специалистов, в стране в достаточной мере не реализованы законодательные возможности по поддержке предприятий данной сферы экономики.
Основным препятствием на пути решения поставленных задач является отсутствие технологий, позволяющих производить продукцию с низкими издержками. В настоящее время в США существуют различные направления развития необходимых технологий, включая и способы производства биотоплива второго поколения.
Компания “Range Feuls” реализует проект строительства завода, выпускающего биоэтанол из отходов древесины. Фирма “Coskata Inc.”, участниками которой являются “GM”, “Vinod Khosla Ventures”, “Blackstoune Group Investment House”, предполагает первоначально производить аналогичный продукт из твердых бытовых и растительных отходов на собственных предприятиях, а затем продавать лицензии на отработанные технологии.
Ряд американских предприятий концентрирует усилия на разработке технологий производства биобутанола, который может использоваться в смеси с традиционными бензинами в объеме до 16% (для биоэтанола данный показатель составляет 10%). Кроме транспортного сектора спрос на биобутанол имеется также со стороны нефтехимических производств.
В связи с благоприятными перспективами развития данного направления в сфере ВИЭ компания “Gevo” предполагает скупать предприятия, производящие биоэтанол, и переориентировать их на выпуск биобутанола. Интерес к проекту “Gevo” проявляют “Vinod Khosta Venture”, “Burill and Co”, “Total SA”. Выпускать биобутанол намерены и такие фирмы, как “BP” и “DuPont”, которые с этой целью организовали совместное предприятие “Butamax Advanced Biofuels LLG”.
В 2009 г. был создан национальный совет США ЕС по энергетике, целью которого является координация усилий США и стран Евросоюза в период перехода на экологически “чистую” и энергоустойчивую экономику.
Национальные темпы прироста производства электроэнергии с использованием ВИЭ могут составить в среднем 2,0% в год, что позволит в 2030 г. вырабатывать из них 558 млрд. кВт-ч. С этой целью в основном будут использоваться энергия воды, биомасса, а также энергия солнца и ветра.
Производство электроэнергии с помощью ВИЭ в США, млрд. кВт-ч
| 2005 г. | 2006 г. | 2010 г. | 2015 г.* | 2020 г.* | 2030 г.* | Среднегодовые темпы прироста, % | |
| Всего | 323,23 | 350,62 | 424,27 | 469,30 | 522,35 | 557,91 | 2,1 |
| Энергия воды | 266,91 | 285,07 | 289,47 | 297,22 | 298,09 | 298,53 | 0,45 |
| Геотермальная | 14,69 | 14,84 | 17,52 | 20,79 | 23,96 | 31,05 | 3,0 |
| Бытовые отходы | 12,70 | 13,46 | 18,85 | 18,85 | 19,08 | 19,47 | 1,7 |
| Дерево и биомасса | 10,57 | 10,97 | 22,98 | 42,96 | 77,53 | 82,55 | 8,5 |
| Солнечная тепловая энергия | 0,54 | 0,49 | 1,15 | 1,97 | 2,04 | 2,18 | 5,7 |
| Солнечная световая энергия | 0,02 | 0,01 | 0,16 | 0,32 | 0,52 | 0,96 | 19,6 |
| Энергия ветра | 17,81 | 25,78 | 74,13 | 87,19 | 101,23 | 123,18 | 8,0 |
* – прогноз.
Источник: “EIA”.
По мнению ряда специалистов, увеличение выпуска биотоплива (в основном из кукурузы) может привести к сокращению ресурсов пресной воды во многих регионах страны. Ранее считалось, что для производства 1 л указанного энергоносителя необходимо затратить от 263 л до 784 л воды (в зависимости от природных условий). Однако, согласно последним исследованиям американских ученых, данный показатель может составить от 5 до 2,2 тыс. л. В 2006-2008 гг. в США ежегодное потребление воды, расходуемое при выращивании соответствующих сортов кукурузы, увеличилось на 246% – с 1,9 трлн. до 6,1 трлн. л.
Современному руководству США удалось принять ряд крупных программ ускорения развития биотопливной промышленности и укрепления энергетической безопасности государства. В августе 2011 г. было заявлено, что в ближайшие 3 года Министерство сельского хозяйства, Министерство энергетики и флот США в партнерстве с частным сектором выделят до $510 млн. на разработку технологии современных авиационных и морских биотоплив для военного и коммерческого транспорта. Эта инициатива является частью государственного “Плана безопасного энергетического будущего”, направленного на снижение зависимости страны от экспорта нефти, создание новых (в том числе высокотехнологичных) рабочих мест, развитие регионов, а также повышение имиджа американских компаний и фермерских хозяйств и усиление их позиций в качестве мировых лидеров этого сектора экономики. Координация действий в рамках указанной программы возложена на два государственных органа – “Биотопливную межведомственную рабочую группу” и “Совет по сельским территориям”, что дает возможность повысить межведомственное сотрудничество при развитии сельских районов США.
Следует подчеркнуть, что масштабные инициативы США в биотопливной сфере позволят модернизировать инфраструктуру в сельских районах страны, стимулировать инновационную деятельность сельскохозяйственных хозяйствующих субъектов, а в долгосрочной перспективе могут оказать благоприятное воздействие на приток рабочей силы и повышение эффективности сельских территорий и, соответственно, уровня жизни местного населения.
К современным важным факторам, сдерживающим активное развитие национальной биотопливной сферы, относятся отсутствие промышленных технологий, производственных мощностей и инфраструктуры для изготовления биотоплива второго и следующих поколений. Для частичного решения этих проблем и быстрого расширения производства биологического реактивного и дизельного топлива для военных и коммерческих целей ответственные министерства и ведомства (сельского хозяйства, энергетики и военно-морского флота) намерены создать несколько новых и/или модернизировать несколько действующих НПЗ, построить или модифицировать несколько заводов по производству биотоплива и нефтеперерабатывающих заводов. В биотопливной промышленности США имеется значительное число передовых разработок.
К одним из последних “ноу-хау”, которые были анонсированы в 2011 г., относятся технология по выпуску биотоплива (авторы – Министерство энергетики США и Институт биоэнергетики “JBEI”) и катализатора, позволяющего производить изобутилен из биоэтанола путем одноступенчатого процесса (лаборатория “Pacific Northwest”).
Первая технология по производству нового вида биотоплива, схожего по техническим характеристикам с углеводородным дизельным топливом, была создана командой генных инженеров. В результате исследований была отработана метаболическая реакция с использованием генномодифицированных кишечной палочки и дрожжей “Saccharomyces cerevisiae”. В результате реакции на первой стадии процесса получают вещество под названием сесквитерпен (относится к классу терпенов, содержится в растениях, используется в парфюмерии, а также для производства различных ароматизаторов и отдушек). На второй стадии сесквитерпен преобразуется в бисаболен, из которого затем путем реакции биосинтеза получают дизельное топливо. Открытие может позволить создать промышленную технологию производства сесквитерпенов, содержащих до 15 атомов углерода (соответствующий показатель традиционного дизельного топлива находится в пределах 10-24). Новое топливо имеет свойства, практически идентичные дизтопливу D2, но его структура гораздо устойчивее к низким температурам, что является значительным конкурентным преимуществом, кроме того, его можно использовать в качестве основного топлива (а не в качестве присадки), поскольку оно менее агрессивно по отношению к системам и агрегатам дизельных двигателей, промышленным трубопроводам и емкостям.
В 2011 г. исследователи национальной лаборатории “Pacific Northwest” разработали новый катализатор, который может стать основой для промышленного выпуска экологически чистой продукции, включая добавки, повышающие октановое число топлива, резину для автопокрышек на биологической основе, а также безопасные растворители для химической промышленности. Данное вещество позволяет производить изобутилен из биоэтанола путем одностадийного процесса без этапа дегидратации, что существенно снижает производственные издержки. Ученые открыли новый катализатор в ходе работы по поиску путей добычи водородного топлива из этанола. Для повышения эффективности обычных катализаторов они использовали оксиды цинка и циркония, а затем скомбинировали эти материалы в смешанный оксид, где атомы циркония и цинка размещены между атомами кислорода. В ходе экспериментов катализатор позволил ускорить процесс производства водорода, а также получить некоторое количество изобутилена.
Значительный интерес к данной проблематике проявляет Министерство обороны США. Следует отметить, что в последние 50 лет в армии США удельное количество углеводородного топлива из расчета на одного военнослужащего выросло с 19 л/сут. до более чем 83 л/сут. Согласно данным организации “Pew Charitable Trusts”, в настоящее время американская армия потребляет более 300 тыс. барр. нефти в сутки (47 млн. л), а по информации Министерства обороны – около 400 тыс. барр./сут. (63,5 млн. л), что больше, чем аналогичный показатель для некоторых стран ЕС (например, Греции). В 2006-2009 гг. военные расходы США на “чистую” энергетику выросли примерно на 300% – с $400 млн. в год до $1,2 млрд. В 2010 г. на эти цели Министерство обороны использовало $15,2 млрд., из них 74% было израсходовано при проведении военных операций, 26% – при осуществлении мероприятий по тыловому обеспечению военных баз. До 2030 г. национальное военное ведомство намерено существенно увеличить (до $10 млрд. в год) расходы в сфере альтернативных источников энергии с таким расчетом, чтобы уже к 2025 г. доля ВИЭ в энергопотреблении армии США приблизилась к 25%. Что касается более близкой перспективы, то к 2020 г. в ВМФ предполагается снизить на 15% потребление традиционного судового топлива по сравнению с аналогичным показателем 2010 г., а к 2016 г. сократить на 50% потребление нефти в военно-воздушных силах США путем замещения ее продукцией биотопливной промышленности.
Таким образом, с помощью альтернативной энергетики Министерство обороны США намерено не только ликвидировать уязвимость армии, связанную с зависимостью от импортного топлива, но и снизить риски при транспортировке топлива в зону боевых действий. Эти проблемы достаточно серьезны, поскольку в современных военных конфликтах нефтяное топливо широко используется для выработки электроэнергии. В Афганистане и Ираке транспортные колонны, поставляющие топливо, составили до 80% всех конвоев; в 2010 г. на 46 транспортных конвоев приходился один погибший военнослужащий.
Масштабная военная программа США “NetZero” по внедрению энергосбережения послужит для страны “локомотивом” развития этого сегмента. Кроме биотоплива, в армии США ожидается рост потребления солнечных панелей, утилизаторов отходов и других энергоэффективных технологий, так как в рамках указанной программы планируется оснастить военные базы автономными источниками питания.
В стране в рассматриваемом секторе одним из ведущих научных учреждений является агентство “DARPA”, которое уже много лет работает над проблемой энергонезависимости военных баз. В 2012 г. может быть продолжено финансирование ее программы “Технология малого прочного реактора”, в рамках которой ведутся экспериментальные исследования по созданию компактных ядерных реакторов, а также гибкой и надежной системы аккумулирования энергии (в том числе путем расширения установленной мощности ветрогенераторов и солнечных батарей). При этом считается, что в случае потери 90% традиционных генерирующих мощностей и при полной зарядке АКБ система должна обеспечивать бесперебойное питание военных объектов (со средней нагрузкой в 150 кВт) в течение 9 дней и 30 дней при выходе из строя 30% генераторов. Конечной целью программы является аварийная система, которая может с использованием ВИЭ непрерывно функционировать в течение 30 дней с нагрузкой не более 100 кВт.
За последние несколько лет ученые “DARPA” получили серьезный опыт военного применения альтернативных источников энергии. Например, в Афганистане (пров. Гильменд) действовал 3-й батальон 5-го полка морской пехоты США, одна из рот которого масштабно применяла солнечные батареи, что позволило ей сократить потребление жидкого топлива на 90% по сравнению с аналогичным показателем традиционных боевых подразделений. (БИКИ/Энергетика Украины, СНГ, мира)