Разработка механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна на основе использования региональных биоэнергоресурсов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ниемб Бекуме Сюзанн

• Ниемб Бекуме Сюзанн
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Ниемб Бекуме Сюзанн

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Исследование влияния электроснабжения на развитие экономики в Республике Камерун

1.1. Анализ энергообеспечения на Африканском континенте

1.2. Общие характеристики экономики Камеруна и анализ баланса генерирующих мощностей

1.3 Факторы внешней и внутренней среды, которые влияют на спрос и предложение электроэнергии в Камеруне

1.4 Комплексный анализ предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна по потреблению электроэнергии

Глава 2. Методические положения по оценке экономической и технологической составляющей использования биоэнергетических ресурсов на электроснабжение предприятий малого и среднего бизнеса

2.1. Понятие и анализ экономики генерации электроэнергии с использованием биотехнологий

2.1.1. Основные понятия биотехнологий

2.1.2. Характеристика биотоплива

2.1.2.2. Анализ экономических условий получения биотоплива для генерации электроэнергии в мире

2.2. Формирование оценки и характеристики себестоимости использования биомассы для малых и средних предприятий Камеруна

2.2.1 Источники поставок биотоплива и выбор технологии получения биотоплива для малых и средних предприятий Камеруна

2.2.2. Экономический анализ биотехнологии (газификация биомассы) в Камеруне

2.2.3. Структура затрат на получение биомассы в Камеруне

2.3. Разработка организационной схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов малого и среднего бизнеса Камеруна

2.3.1 Схема функционирования децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна

2.3.2 Предпосылки выбора схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов малого и среднего бизнеса Камеруна

Глава 3. Разработка методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предприятий Камеруна

3.1 Основные показатели для оценки энергетической безопасности малого и среднего бизнеса Камеруна

3.1.1 Факторы, определяющие энергетическую безопасность децентрализованной системы энергоснабжения

3.1.2. Комплекс показателей для оценки энергетической безопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна

3.2. Практическое внедрение методики комплексной оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения

3.2.1. Формирование комплекта решений по организации децентрализованной системы электроснабжения

3.2.2. Оценка показателей, характеризующих уровень допустимости энергобезопасности децентрализованной системы электроснабжения

3.3 Формирование механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна на основе децентрализованной системы электроснабжения с применением региональных биоэнергоресурсов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна на основе использования региональных биоэнергоресурсов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Электроснабжение предприятий малого и среднего бизнеса является важным элементом экономического развития. Сбои в поставках электроэнергии серьезно ограничивают развитие предприятий, порождают дополнительные издержки, влияют на их конкурентоспособность, приводят к банкротствам и, в целом, замедляют перспективы роста национальной экономики. Для стран с развивающейся экономикой сдерживающим фактором может стать ограничение или отсутствие электроэнергии в отдельных частях страны. Примером такой страны является Республика Камерун, в которой удельное потребление электроэнергии в году равно 0,32 кВт*ч/чел., что ниже среднемирового на 90 %. Государственные программы и законодательство, например, Закон № 2011/022 от 14 декабря 2011 года, регулирующий сектор электроэнергетики в Камеруне, устанавливают условия доступа к использованию энергии и правовой режим ее использования. В Камеруне, при наличии энергопотенциала воды, биомассы, геотермальных, солнечных, ветровых источников, наблюдается дефицит мощности и постоянные отключения потребителей. В последние годы существенное влияние в балансе потребления начинают оказывать темпы развития малого и среднего бизнеса. Камерун на данный момент дестабилизирован с точки зрения многих аспектов инфраструктурного обеспечения функционирования бизнеса. Следствием является повышение вероятности приостановки или полного закрытия предприятия. Биоэнергетические ресурсы часто имеют связь с отходами бизнеса и при этом могут повлиять на уровень его энергетической безопасности. Разработка механизма вовлечения в ресурсный цикл этих отходов способствует развитию малого и среднего бизнеса путем создания нового вида деятельности, которое нужно организовать и экономически обосновать. Особенность рассматриваемых задач в стремлении обеспечить энергетическую безопасность при максимизации экологической эффективности. Под энергетической

безопасностью будем понимать бесперебойную доступность источников энергии по доступной цене как определяет международное энергетическое агентство.

Актуальность разработки механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна обусловлена наличием ресурса для развития биоэнергетики и неудовлетворенного спроса на электроэнергию.

Степень разработанности темы исследования. Теоретической и методологической основой исследования послужили научные труды российских ученых в области возобновляемой энергетики и обеспечения энергобезопасности: В.В. Елистратова, Э.Л. Акима, П.П. Безруких, H.A. Беккер, В.В. Бушуева, В.И. Велькин, В.М. Макарова, В.И. Колибабы, А.А., М.М. Гаджиева, О.Э. Кичигина, М.В. Кузнецова, Т.С. Хачатурова, Ю.М. Беляева, А.Е. Череповицына, Р.А. Серебрякова, Т.П. Некрасовой, С.С. Сулоевой М.П. Федорова, а также научные разработки таких зарубежных авторов, как С. Азар, Ван Ден Броэк, Й. Дикманн, Е. Смите, А. Фаидж, М. Рагвитц, М. Бехбергер, В. Дорнбург, Б. Фишер, К. Хеймлинк, М. Хоогвяйк и др.

Развитие использования биотехнологий в энергетическом секторе рассматривали в своих работах следующие ученые: О.С. Дубнова, И.М. Менделеев, Г.Г. Гелетуха, Т.А. Железная, Д.Г. Родионов, Г.Е. Лычев, А.А. Ковалев, Л.В. Завьялов, И.В. Дергачев, В.М. Боровков, Ю.В. Караев, а также научные разработки таких зарубежных авторов, как Ларc Риден, М. Кальтшмитт, Т. Чребет, Дж. Мартинка, М. Макдональд, У. Марчаим, Д. Дюблейн, А. Штайнхаузер, М. Стиклен, Д. Дюблейн, А. Штайнхаузер, Ю. Цянь, М. Бейль, В. Бейрих, О.В. Новикова и др.

Изучению потенциала возобновляемых источников энергии и обеспеченности энергией в Африке посвящены работы таких авторов, как Б. А. Аделекан, Л.С. Меконнен, Р.Г. Тесфахуни, Хайле Фенти, Г. Корнелиус, Г. Касали, Шаббир Х. Гевала и др.

Эффективность биоэнергетики в странах Африки к югу от Сахары рассматривали в своих работах следующие ученые: К. Имасику, В. М. Томас, Р. Янссен, Д. Руц, Д. Вудс, Л. А. Дугума, Эю Камвилу, К. Мути, Ф. Хартли, Р. Камусоко и др.

Оценка ресурсов биомассы и производство биоэнергии для чистого и устойчивого развития в Камеруне в работах ученых: Эдуард Мбумбуэ, Мунгнутоу М. Инусса, Танви Ричард Гогому и др.

Теоретические и методические основы формирования механизма энергоснабжении предприятий посвящены работы таких авторов, как В.В. Насонов, А.А. Туксин, А.С. Соколицын, В.Н. Судаченко, А.Ф. Эрк, А. Н. Литвиненко, Е.В. Тимофеев, С.А. Ракутько, В.С. Курасов, Н.О. Маарита, и др.

Применение теории нечетких множеств для описания экономических процессов рассматривали в своих работах следующие ученые: Кочинев Ю.Ю, А.А. Зайцев, В.В. Глухов, А.О. Недосекин, Е.А. Конников, Д.Г. Родионов, В.Г. Чернов, Дж. Бакли, К. Карлссон, Р. Фуллер, Ю.М. Пытьев, А.В. Бабкин, Е.В. Джамай и др. Проблеме электроснабжения малых и средних предприятий посвящены работы таких авторов, как И. Браима, О. Ампонса, Л. Майер-Таш, М. Руд, Дж. П., А. Скотт, Е. Дарко, А. Лемма, Срето Болевич, Н. Барри, Дж. Саутернвуд и др.

Экономический анализ децентрализованного снабжения энергоресурсами, в том числе, за счет возобновляемых ресурсов малых и средних предприятий, рассматривали в своих работах следующие ученые: В.М. Шкедов, Агнес Печманн, Максимилиан Зарте, Хребтович Д.Д, Т.Г. Каримова, Б.В Лукутин и др. Исследования российских и зарубежных специалистов по указанным проблемам не учитывали многообразие региональных особенностей по формированию ресурсного потенциала биоэнергетики в отдельных странах Африканского континента и не применяли методы нечетких множеств к решению задач выбора биотехнологии с учетом факторов, определяющих экономический, энергетический и технологический потенциал малых и средних предприятий,

способных объединить свои ресурсы и обеспечить необходимый уровень энергетической безопасности. В результате определена необходимость совершенствования методического обеспечения принятия решений по схеме энергообеспечения и организации функционирования предприятий малого и среднего бизнеса при наличии ресурсного потенциала биотехнологии на примере Камеруна.

Цель и основные задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является разработка механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна на основе децентрализованной системы электроснабжения с применением региональных биоэнергоресурсов.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. На основе исследования структуры электроэнергетики Камеруна определить и классифицировать факторы, влияющие на энергобезопасность малых и средних предприятий по отраслям экономики Камеруна; выявить факторы внешней и внутренней среды, учитывающие не только ресурсные и технологические особенности энергетического комплекса, но и организационно-экономические и социально-политические особенности страны, в которой находится этот комплекс.

2. Разработать схему функционирования децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов и оценку стоимости производства электроэнергии на примере сельскохозяйственных предприятий Камеруна;

3. Уточнить методику оценки себестоимости биомассы как основа выявления наиболее перспективных биотехнологий и альтернативных источников энергии для энергообеспечения малых и средних предприятий (МСП) Камеруна, повышающих их энергобезопасность, в рамках децентрализованной системы снабжения электроэнергией.

4. Выявить основные факторы и предложить комплекс показателей для оценки энергетической безопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна; разработать методику определения значений и единицы измерений предложенных показателей с учётом критерия энергетической безопасности;

5. На основе теории нечетких множеств построить модель оценки уровня энергетической безопасности предприятия;

6. Разработать и апробировать методику оценки уровня энергетической безопасности для выбора децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна; обосновать выбор экономических показателей для принятия управленческих решений по развитию системы децентрализованного энергоснабжения потребителей с потенциалом использования биотоплива.

Объект исследования - системы энергообеспечения предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна.

Предмет исследования - организационно-экономические отношения, связанные с обеспечением энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна с учётом экономического и энергетического потенциала биоэнергоресурсов.

Теоретическую и методологическую основу исследования формируют результаты научно-практического анализа трудов зарубежных и российских ученых в области экономики энергетики, использования биоэнергетических ресурсов, управления развитием системы электроснабжения. Решение поставленных автором задач строится на основе применения системного подхода. Материалы, собранные автором, обработаны с использованием приемов статистического анализа, структурной группировки и сравнительного анализа. В диссертации применены общенаучные методы познания, включая методы сравнения, систематизации, группировки, обобщения и логического моделирования. Методология проведенного автором экспертного опроса построена на количественных методах сбора и обработки информации с

применением дедуктивного метода анализа. Результаты исследования обработаны в программе Microsoft Excel.

Информационно-эмпирическую базу исследования составили данные эмпирического исследования, проведенного автором, статистические анализы, данные Министерства малых и средних предприятий Камеруна, данные Всемирного банка, данные с сайта Международного агентства по возобновляемым источникам энергии зарубежных исследований (WEC, МЭА Research, Всемирный энергетический совет, Forbes). Автором также были использованы нормативно-правовые акты Республики Камерун, материалы, представленные в официальных электронных изданиях сети Интернет, а также иные материалы по теме диссертационной работы, собранные лично автором.

Научная новизна результатов исследования заключается в обосновании и разработке схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения МСП Камеруна на основе биоресурсов и разработке методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения малых и средних предприятий.

Наиболее существенные результаты исследования, обладающие научной новизной и полученные лично соискателем:

1. Выявлены факторы внешней и внутренней среды, которые влияют на спрос и предложение электроэнергии в Камеруне предприятий малого и среднего бизнеса в Камеруне, которые в отличии от известных учитывают не только ресурсные и технологические особенности энергетического комплекса, но и организационно-экономические и социально-политические особенности страны, в которой находится этот комплекс. Автором представлены факторы и обоснован выбор наиболее существенных именно для исследуемого региона (13. Экономическая безопасность: 13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности).

2. Разработана схема функционирования децентрализованной системы электроснабжения на примере сельскохозяйственных предприятий Камеруна с

применением биоэнергоресурсов, что в отличии от известных не рассматривалось как решение вопроса энергетической безопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна (2. Экономика промышленности: 2.3. Ресурсная база промышленного развития; 2.14. Проблемы повышения энергетической эффективности и использования альтернативных источников энергии).

3. Уточнена методика оценки себестоимости биомассы как основа выявления наиболее перспективных биотехнологий и альтернативных источников энергии для энергообеспечения МСП Камеруна, повышающих их энергобезопасность, в рамках децентрализованной системы снабжения электроэнергией. Данная методика предложена автором как инструмент повышения энергобезопасности с учетом особенностей технологии получения биотоплива, что в известных подходах ранее не делалось. Она позволяет экономически оценить и сравнить децентрализованные источники на основе различных технологий получения биоэнергии. (П. 2. Экономика промышленности: 2.3. Ресурсная база промышленного развития; 2.14. Проблемы повышения энергетической эффективности и использования альтернативных источников энергии. П. 13. Экономическая безопасность: 13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности.)

4. Выявлены основные факторы и разработан комплекс показателей для оценки энергетической безопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна, разработана методика определения значений и единицы измерений предложенных показателей; предложено использовать критерий энергетической безопасности как ключевой при выборе технологий получения и преобразования биотоплива. Разработанный комплекс показателей ранее не применялся для данного объекта исследования. (П. 13. Экономическая безопасность: 13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности.)

5. На основе теории нечетких множеств построена модель оценки уровня энергетической безопасности предприятия. В известных исследованиях подход

с использованием теории нечетких множеств ранее не применялся для определения уровня энергетической безопасности. Адаптация теории нечетких множеств для использования показателей, которые имеют различные единицы измерения, позволили осуществить распознание значений частных показателей энергетической безопасности в соответствии со сформированными нечетко-множественными классификаторами. (П. 13. Экономическая безопасность: 13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности.)

6. Разработана и апробирована методика оценки уровня энергетической безопасности для выбора децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна; обоснован выбор экономических показателей для принятия управленческих решений по развитию системы децентрализованного энергоснабжения потребителей с потенциалом использования биотоплива. Отличительной особенностью методики является то, что предложено взять за основу выбора схемы энергоснабжения критерий устойчивой энергобезопасности. Это имеет особое значение в условиях развития возобновляемых источников энергии, к которым относится и биоэнергетические установки в связи с необходимостью обеспечения надежного и бесперебойного энергоснабжения потребителей. (П. 2. Экономика промышленности: 2.3. Ресурсная база промышленного развития; 2.14. Проблемы повышения энергетической эффективности и использования альтернативных источников энергии.) (П. 13. Экономическая безопасность: 13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности.)

Теоретическая значимость исследования состоит в развитии и углублении теоретических положений и методических подходов к организации и управлению функционированием децентрализованной системы электроснабжения предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна на основе биоэнергетических ресурсов. Это подтверждается разработкой методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного

электроснабжения предприятий Камеруна на основе биоэнергетических ресурсов.

Практическая значимость исследования заключается в том, что его выводы и рекомендации дают возможность совершенствования процесса управления и оценки схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна с применением биоэнергоресурсов, а также практическая направленность предложенной методики оценки себестоимости энергии при использовании биоэнергетических ресурсов в Камеруне.

Область исследования. Диссертационное исследование выполнено в соответствии с паспортом Специальность 5.2.3. - Региональная и отраслевая экономика: 13. Экономическая безопасность (13.6. Проблемы и механизмы обеспечения энергетической безопасности) 2. Экономика промышленности (2.3. Ресурсная база промышленного развития; 2.14. Проблемы повышения энергетической эффективности и использования альтернативных источников энергии)

Степень достоверности и апробация результатов. Исследования обеспечивается за счет глубокого критического анализа релевантной научной литературы по тематике диссертации и использования современной методологии кабинетных и эмпирических исследований. Достоверность результатов исследования подтверждается использованием общенаучных и специальных методов исследования, апробацией на российских и международных научно-практических конференциях, публикацией результатов исследования в научных рецензируемых журналах: Экономические науки - 2020, St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Economics - 2020, E3S Web of Conferences. "International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering ( EECE- 2019), Фундаментальные и прикладные исследования в области управления, экономики и торговли сборник трудов научно-практической и учебной

конференции: в 3 частях - 2018, Фундаментальные и прикладные исследования в области управления, экономики и торговли-СПбПУ- 2019, Индустрия 5.0, цифровая экономика и интеллектуальные экосистемы: сборник трудов Всероссийской (Национальной) научно-практической конференции (ЭКОПРОМ-2021), Международная научно-практическая конференция «Развивая энергетическую повестку будущего» для представителей сообщества молодых инженеров ТЭК СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2021 г. Журнал Естественно-гуманитарные исследования (ЕГИ) №1(51) 28 Февраля 2024 г. 2-я международная научно-практическая конференция «Современные парадигмы устойчивого развития региональных социально-экономических систем в условиях роста неопределенности внешней среды». Секция 1. (ГИЭФПТ 19 апреля 2024г). Международная научно-практическая конференция «интеллектуальная цифровая экономика и индустрия 5.0: проблемы и перспективы» (IEEI_5.0 INPROM-2024)

Публикации результатов исследования. Опубликованные по теме диссертации 13 печатных работ общим объемом 7,5 п.л. (в том числе авторских 5 п.л.), в их числе 7 работ объемом 4,6 п.л. - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ и 1 в изданиях, рецензируемых в Scopus, обладают теоретической и практической ценностью.

Структура и логика диссертационной работы. Структура и логика диссертационной работы построена исходя из предмета, цели и задач исследования. Данное диссертационное исследование состоит из трех глав, введения, заключения и библиографического списка, включающего 106 источников, содержит 32 таблицы, 24 рисунка и 3 приложения. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста.

Диссертация выполнена в рамках реализации проекта «Разработка методологии формирования инструментальной базы анализа и моделирования пространственного социально-экономического развития систем в условиях цифровизации с опорой на внутренние резервы» (FSEG-2023-0008).

Глава 1. Исследование влияния электроснабжения на развитие экономики в Республике Камерун

1.1. Анализ энергообеспечения на Африканском континенте

На Африканский континент приходится около 16% населения всего мира, менее 6% энергопотребления и 3% выбросов парниковых газов. С ростом экономики в среднем на 4,5% за последние пять лет, Африка испытывает растущую потребность в энергии и потребность в инфраструктуре для ее обеспечения [1]. Материк имеет для этого неиспользованный потенциал для возобновляемых источников энергии (гидроэнергия, геотермальная энергия, биомасса, солнечная, ветровая). Страны Африки к югу от Сахары, также сталкиваются с проблемами энергетического обеспечения. Эксперты отмечают, что более 65% населения все еще не имеет доступа к электричеству, и более 80% используются традиционные виды топлива (дрова, уголь) для приготовления пищи [1]. Страны Африки к югу от Сахары, которая насчитывает численность более 950 миллионов человек, является самым дефицитным регионом по электроэнергии в мире. Более 600 млн людей не имеют доступа к электричеству и миллионы других подключены к сети с низким уровнем надежности. И это не удовлетворяет их повседневные потребности в энергии. Большинство стран этого региона имеют уровень доступа к электроэнергии около 20% и две трети населения не имеют доступа к современным энергетическим услугам. На приведенной ниже диаграмме на рис. 1.1 показаны различные пропорции доступа к электроэнергии в регионах Африки. Юго-восточная Азия - второй регион в мире, с низким уровенем доступа к электроэнергии, показывает, однако, более чем вдвое больше жителей, имеющих доступ к электроэнергии по отношению к Африке (79 %) и в пять раз больше среди сельских жителей (70 %).

Рисунок 1.1 - Численность населении Африки и уровень доступа к

электричеству

Африка отображает задержки потенциала производство электроэнергии установлены, потребление электроэнергии на душу населения и доступ домохозяйств в электроэнергии. Общий объем производства электроэнергии в регионе, включая общая численность населения в непосредственной близости от миллиарда человек, это меньше, чем 100 ГВт. Пятнадцать стран, входящх в число 20 последних в мире по потреблению электроэнергии на душу населения находятся в Африке [2]. Кроме того, разрыв между городскими и сельскими характеризуется следующим: около 69 % городских жителей имеют доступ к электроэнергии, но в сельских районах, они только на 15 %. Очевидна возрастающая необходимость организации стабильной, надежной и достаточной по объему энергосистемы в Африке. На это указывает рост экономики на вполне значительные 4,5% в год [1]. Соответственно, для обеспечения такого роста экономики и объемов производства необходимо снабжение промышленными ресурсами, в том числе энергией, поскольку такой рост может быть связан с ростом производственных мощностей, требующих энергоснабжения. В свою очередь, на территории материка имеется достаточное количество ресурсов,

которые по тем или иным причинам до сих пор не используются. К таким можно отнести различные виды возобновляемых источников энергии (гидроэнергия, геотермальная энергия, биомасса, солнечная, ветровая). Развитие инфраструктуры отражает экономическое развитие. Как правило, чем больше валовой внутренний продукт (ВВП) на душу населения тем лучшие услуги, автомобильные дороги, железные дороги, телекоммуникации и электричество. Тем не менее, обзор доступа к электроэнергии в других регионах, имеющих уровни, сопоставимые с их индикаторами экономического развития и бедности показывает, что Африка отстает [2]. Рисунок 1.2: иллюстрирует этот факт.

Доступ к: электроэнергии в четырех регионах в 2016 году

Сравнение доступа к электроэнергии в Африке в 2016 году с доступом в

а

£

с.

= в'

* С

г а

а

Б

а а

Ё'

0

1

о я

в

*

20

«

£0

Рирыв в уроин« ¿оноетм ИЗ 5,10 $'ЧГ.ТДШЬ

0. «0 0 0 у

£

Ч < 5.. • ■ »

* • V ъ*

500

5 000

ВВП на к1((.1гнкл в

ПАрктТТС ПАКуП*Т*Л*Ш>Й

Олфр ■■к? К Югу От С)мры • Ю*ч»п Ашп

Лдгннскзя Лжрнка к Клрибгюш бассейн 0 Восточичч Лию н ТктнГс окшн

50000

Рисунок 1.2 - Сравнение доступа к электроэнергии в Африке и в трех других

регионах

Для распределения стран была принята следующая классификация африканского союза, состоящего из пяти регионов Африки: Север, Запад, Центр, восток и Юг [2]. Данная классификация, применяемая в определенном порядке, устанавливается в соответствии с классификацией Сообщества Экономических Регионов и Пулов энергетических регионов.

Таблица 1.1 - Обзор энергетической ситуации в странах центральной Африки в 2020 году

Страны Площадь, км2 Численность чел. Отпуск э\э кВт*ч Потребление э\э кВт*ч Удельное потребление кВт*ч/чел Потери э\э, кВт*ч

Ангола 1246700 33 933 611 10157 8745 0,35 -1412

Бурунди 2783 12 255 429 192 175 0,02 -17

Габон 267670 2 278 828 2489 2357 1,26 -132

Гвинея-экваториальная 28050 1 449 891 997 804 0,82 -193

Республика Конго 34200 92 377 985 1878 848 3,66 -1030

Руанда 26340 13 276 517 547 437 0,04 -110

Сан-Томе и Принсипи 960 223 363 32 14 0,16 -18

Центральноафриканска я Республика 622980 4 919 987 152 66 0,03 -86

Демократическая республика Конго 2344860 5 657 017 10175 7611 0,13 -2564

Чад 1284000 16,914,985 299 191 0,21 -108

Камерун 475440 27 224 262 897 6457 0,32 -1104

итого 6333983 168 913 298 34479 27705 0,20 -6774

В первую очередь сравнение производства электроэнергии и количества жителей в различных странах показывает заметное недостаточности по сравнению с мировыми стандартами, за исключением Конго и Габон, которые могли бы удовлетворить спрос на 366 и 126 кВт*ч на человека. Во втором наблюдаются очень большие потери между количеством производимой энергии и конечное потребление. Самые большие потери в Анголе (-1412 кВт*ч), Камеруне (-1104 кВт*ч), Конго (-1030 кВт*ч) и демократической республики Конго (-2564 кВт*ч). Этот дефицит в электроэнергии определяет несоответствие между предложением и спросом в регионах, подключенных к сети и отсутствие

в регионах вне сети. По данным международного энергетического Агентства (МЭА) учитывается большой потенциал производства электроэнергии в центральной Африке, как возобновляемых, так и не возобновляемых источников.

Таблица 1.2 - Общее производство электрической энергии в центральной Африке за с 2015 до 2020

Виды топливных энергетических ресурсов Годы

2015 2016 2017 2018 2019 2020

Производство электроэнергии, биотоплива, отходов (ГВт. ч) 74 80 84 99 102 106

Производство ядерной электроэнергии (ГВт. ч) _ _ _ _ _ _

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ниемб Бекуме Сюзанн, 2024 год

источник

БИОТОПЛИВО

коммерческом

преобралп ванне

БИОЭНЕРГИЯ

■ Электричество

Рисунок 2.4 - Процесс производства биоэнергии Рассматриваемый с этой точки зрения процесс, мы можем здесь выявить понятие промежуточного продукта. Это исходная физическая ситуация поступления сырья (биомассы) в экономический и экологический циклы, с одной стороны, и происхождение топлива в его наиболее важной коммерциализированной форме - с другой. Цель здесь состоит в том, чтобы провести инвентаризацию имеющихся ресурсов биомассы в Камеруне, классифицировать их по категориям и оценить их потенциал. Биомасса в Камеруне состоит в основном из лесных остатков, остатков деревообработки, сельскохозяйственных остатков и агропродовольственной промышленности. Для каждой категории оценка потенциала проводится в рамках данной работы на основе степени использования, где это известно. Это соотношение или коэффициент, представляющий собой соотношение между количеством

остатков и количеством продукта в сыром состоянии, то есть до начала процесса переработки. Если а обозначает этот коэффициент или соотношение, Qb-количество сырого продукта, Qn - количество благородного продукта и Qr-количество остатка, то его следует записать [61]

_ а X (4) или п _ а п (5)

(1 - а)

Чистый остаточный потенциал, доступный для восстановления энергии, будет оцениваться на основе разницы между валовым производством остатков и текущим использованием.

• Лесоводство. Лесной сектор играет огромную роль в экономике Камеруна. В 2010 году значение лесозаготовок в этой стране составило почти 25% от стоимости экспорта и 7% ВВП [41]. Различные реформы, проведенные в этом секторе в начале 1990-х годов, привели в 1992 году к созданию Министерства окружающей среды и лесного хозяйства и, с юридической точки зрения, к принятию закона № 94/01 от 24 января 1994 года о режиме лесного хозяйства, дикой природы и рыболовства. устанавливает цели национальной лесной политики:

- Рациональное и устойчивое управление лесными ресурсами;

- Эффективная и высокая добавленная стоимость перерабатывающей промышленности;

- Создание и справедливое распределение доходов, получаемых за счет более широкого участия местных общин.

• Остатки леса. Остатки составляют, в зависимости от вида древесины, от 25 до 30% от заготавливаемого объема. К этому можно добавить пни и корни (~25% от заготовленного объема), дефектные деревья, кустарники, поврежденные или поваленные одновременно с основным древостоем [37]. Действительно, лесозаготовки в Камеруне все еще используют технику цепной пилы, с рубкой и резкой на месте. Свес осуществляется с помощью трактора и

прицепа оборудовано или не оборудовано грейфером до дороги, с которой древесина эвакуируется грузовиком в центры потребления. В то время как потенциал кроны и ветвей может быть выведен из объема заготовленных бревен, часто бывает трудно оценить потенциал дефектных деревьев и кустарников, поврежденных или срубленных одновременно с основным древостоем. Если рассматривать годовое производство 2,5 млн м3 бревен, то верхушки и ветви можно оценить в 625 000 -750 000 м3, штаммы и корни-примерно в 625 000 м3, что составляет более 1,2-1,4 млн м3 лесных остатков в год, или около 600-700 000 тонн. Более простая оценка предполагает, что в обычной ферме тропические леса с 275 м3 на гектар древесины могут собирать 0,2 тонны безводных остатков на кубический метр древесины [37], что дает годовой потенциал около 500 000 тонн. Но учитывая разбросанность и высокую неоднородность остатков, а также трудности работы в лесу, извлечение даже некоторых из этих остатков из лесозаготовок потребует значительных трудозатрат и инвестиций. Таким образом, имеющийся энергетический потенциал является очень важным фактором экономической эффективности, который может быть поставлен под угрозу высокой стоимостью упаковки и транспортировки, но можно надеяться, что развитие общинных лесов будет способствовать их развитию.

• Отходы деревообрабатывающей промышленности: При переработке древесины образуется большое количество остатков, в том числе физико-химические и энергетические свойства очень разнообразны. Рост числа деревообрабатывающих предприятий и увеличение объемов переработки древесины с 1996/2012 годов отражают рост первой в Камеруне деревообрабатывающей промышленности. Реализация закона о запрете экспорта бревен, вступившего в силу в конце 1999 года [38], усилила деревообрабатывающую деятельность, тем самым повысив доступность отходов. Это явление подтверждается исследованием, проведенным компанией CERNA в 1999 году, которое позволило идентифицировать 87 заводов, из которых 66 находились в эксплуатации на момент проведения исследования. Из

21 завода, арестованного в ходе расследования, 6 были предметом досье, а также те, которые находились в эксплуатации. В этом секторе деятельности выделяют две основные группы отраслей:

- Первичные обрабатывающие производства, в основном состоящие из обрабатывающих отраслей промышленности, нарезка, размотка и распиловка древесины;

- Вторая и третья перерабатывающие отрасли, в которых используется уже обработанная древесина.

Перерабатывающие мощности увеличились с 1,2 млн м3 в 1999/2000 годах до 2,68 млн м3 в 2002/2013 годах. За тот же период объем переработки увеличился с 1 до 2,32 млн м3, а количество действующих заводов-с 38 до 66 [39].

Остатки первой перерабатывающей промышленности. Определить остатки от деревообрабатывающих производств нелегко из-за сохранения информации, практикуемой деревообрабатывающими предприятиями, вероятно, потому что деятельность в этом секторе не всегда здорова. Некоторые оценки основаны на материальных показателях.

Преобразование энергии биомассы. Твердое топливо, будь то ископаемое или биомасса, на сегодняшний день является самым распространенным на нашей планете. Их внедрение восходит к управлению огнем человеком, а дрова для обогрева или приготовления пищи до сих пор являются наиболее распространенным применением, часто наименее энергоэффективным, но тем не менее наиболее жизненно важным для значительной части человечества. Во многих африканских странах биомасса часто составляет почти 90% общего энергетического баланса [40]. Автором была составлена классификация источников сырья.

Таблица 2.5 - Классификация источников биотоплива по характеристикам сырья (составлено автором)

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СЫРЬЯ ПО ВИДАМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОТОПЛИВА ПРОИСХОЖДЕНИЕ СЫРЬЯ ПО БИОЛОГИЧЕСКОМУ ПРИЗНАКОМ

ДРЕВЕСНОЕ ТОПЛИВО АГРОТОПЛИВО

ДРЕВЕСНАЯ БИОМАССА ТРАВЯНИСТАЯ БИОМАССА ПЛОДОВАЯ И СЕМЕННАЯ БИОМАССА ПРОЧЕЕ

СЕЛЬСКОХОЗЯИСТВЕ ННЫЕ ОТХОДЫ Прямой Энергетические лесные отходы; Энергетические плантационные отходы. Энергичные травянистые растения; Энергичные цельные зерна. Энергетические зерна.

ЛЕСНЫЕ ОТХОДЫ / ОТХОДЫ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Побочные продукты лесозаготовок. От сельского хозяйства. Ядра; раковины; кора; оболочки. Побочные продукты животного происхождения; Побочные продукты садоводства; Побочные продукты ландшафта.

Непрямой (требует переработки) Побочные продукты деревообрабатывающей промышленности От сельского хозяйства. Побочные продукты пищевой промышленности Биологические шламы; Побочные продукты скотобоен

СЫРЬЕ, ПОЛУЧЕННОЕ ИЗ ДРУГИХ ВИДОВ ИСТОЧНИКОВ Использованная древесина Побочные продукты переработки волокнистых растений; Использованные волокнистые продукты Используемые фруктовые и семенные продукты Отходы муниципальных образований: • Бытовые отходы; • Осадок сточных вод

Преобразование энергии биомассы позволяет восстановить энергию, выделяющуюся при окислении топлива. В неочищенном виде использование биомассы в качестве топлива не является простым делом. Тем не менее, первая трансформация позволяет получать более распространенные виды топлива, легко используемые в двигателях, котлах или турбинах, независимо от того, какую они имеют форму:

• твердые вещества, такие как гранулы, вафли, порошки и т. д.;

• жидкие, такие как этанол, биодизельное топливо, пиролитические масла;

• газообразные такие как свалочный газ, биогаз, древесный газ или другие

отходы.

Это преобразование может быть термохимическим, биохимическим или механическим: выбор зависит от типа и количества доступной биомассы, желаемой конечной формы энергии, экономических и экологических условий и т. Д. На рисунке 2.5 показаны три основные группы технологий преобразования энергии биомассы и результирующие конечные формы энергии. Это:

- Термохимические конверсионные процессы (сжигание, газификация, пиролиз) для сухой биомассы;

- Биохимические конверсионные процессы (пищеварение, ферментация), как правило, для влажной биомассы;

- Экстракция (физико-химическая конверсия), представляющая собой механический процесс получения масел, например, био дизельного топлива из рапса или пургера.

Цель здесь: краткое изложение и анализ эффективности и характеристик технологий, связанных с этими процессами. Учитывая направленность этой работы, в основном ориентированной на повышение уровня доступа к электроэнергии камерунских МСП и энергоснабжение деревообрабатывающих и сельскохозяйственных перерабатывающих компаний, наше внимание будет сосредоточено на цепочках термохимической конверсии и, в частности, на газификации. Этот выбор тем более подкрепляется тем фактом, что

газогенераторные установки обеспечивают наилучшую электрическую эффективность для уровней мощности, требуемых в децентрализованном производстве, как для электроснабжения изолированных компаний, так и для мини-сетей.

Тем не менее проблема городских отходов (500 тонн в день в Яунде и около 1000 тонн в день в Дуале) и канализации сточных вод со скотобоен и некоторых агропродовольственных предприятий бросает нам вызов и приглашает нас изучить потенциальный вклад биометанизации в снижение постоянно растущего электрического всплеска в городских районах.

Термохимическая конверсия биомассы. Основные реакции термохимической конверсии лигноцеллюлозной биомассы используют углерод в качестве реагента и основаны на окислении этого топлива.

Сжигание широко используется для преобразования большого количества биомассы в тепло и / или электричество с помощью паровых циклов. Процесс горения включает в себя 2 фазы [40]:

• Испарение и горение в газовой фазе: по мере повышения температуры биомассы летучие вещества выделяются в виде смеси паров нефти и смолы, горение которых вызывает видимое пламя вокруг частицы.

• Затем происходит твердофазное горение, при котором древесный уголь, состоящий в основном из углерода, вступает в реакцию с кислородом с образованием СО2, в то время как инертный материал превращается в maschefer или золу. Количество воздуха должно контролироваться, потому что если это так, то:

^ Недостаточное, горение неполное и происходит выработка токсичного газа Со;

> Излишек, он забирает часть тепла в испарениях.

Принцип пиролиза заключается в термическом разложении (400-700°С) и в отсутствии воздуха биомассы до выделения летучих веществ. Полученный остаток представляет собой уголь в случае обычного пиролиза или медленного пиролиза (если операция происходит в карбонизационных печах) или пиролитические масла, если операция происходит во вспышечных пиролизерах. Превращение биомассы в пиролитические масла является предметом многочисленных экспериментов, и выходы могут достигать 70%.

Газификация — это термохимическое превращение путем частичного окисления высокотемпературной биомассы в газ. Операция может быть разделена на 3 фазы:

• Сушка в верхней части газогена: от температуры среды он позволяет испарять остаточную влагу;

• Пиролиз: твердая биомасса, нагретая до 300-500°С при почти полном отсутствии воздуха пиролизом и получением угля, смолы и газов;

• Собственно, газификация: продукты пиролиза будут реагировать с окислителем-воздухом-для получения газа, состоящего из мелких частиц пыли и смолы.

Рисунок 2.5 - Комплексная схема получения биоэнергии. (составлена автором)

В дополнение к реакциям карбонизации наблюдается восстановление угля CO и образование H2 реакцией "shift". Полученный обедненный газ может быть использован после очистки и охлаждения в турбинах или двигателях для производства электроэнергии и / или тепла или в качестве синтез-газа для производства химических веществ (например, метанола, водорода) [41], в приведенной ниже таблице обобщены показатели эффективности, секторы применения и приблизительная оценка инвестиций в основные технологии преобразования энергии сухой биомассы.

Таблица 2.6 - Технико-экономические характеристики технологий термохимической конверсии биомассы в Камеруне

Сектор потребления Технология Мощность Вид топлива Чистый выпуск Инвести ция €/кВт

ТЕПЛОВОЙ Э/Э

МСП Газогенерирующ ие агрегаты От 0,1 до 0,5 МВт Стружка 50-60% 20-26% 1500-4000

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Паровой цикл8 >3-5 МВт Опилки, стружка; кора дерева 50-75% 15-35% 1000-5500

Совместное сжигание > 5 МВт Опилки, стружка; кора дерева 35-45% 600-1200

Газовые циклы > 5 МВт 30-50% 1000-5500

Процесс получения биогаза

Биогаз — это возобновляемая энергия, получаемая путем ферментации органических материалов, помещенных в бескислородную среду. Этот естественный процесс ферментации называется механизацией. Производство метана может происходить естественным образом в определенных природных средах, таких как болота или рисовые поля, а также на свалках. В настоящее время биогаз относится к категории возобновляемых источников энергии точно так же, как солнечная, ветровая или даже гидравлическая энергия. Но для того, чтобы получать биогаз в больших количествах, люди должны вмешаться, искусственно вызывая ферментацию органических отходов из помета животных,

8 Процесс газификации: Название оборудования связано с его режимом работы, который включает в себя паровой цикл

стоков животноводства (навоз, навозная жижа и т.д.), жиров или даже осадка сточных вод или стоков агропродовольственной промышленности. Затем эти отходы помещаются в бескислородную среду. В результате анаэробного сбраживания образуется:

■ Биогаз состоит из метана (от 50 до 70%), углекислого газа, сероводорода, воды и различных примесей;

■ Дигестат - твердый остаток от процесса метанизации, который используется для разбрасывания или компостирования.

Рисунок 2.6 - Процесс получения биогаза

Биогаз может использоваться по-разному. Его можно извлекать путем сжигания для производства электроэнергии и/или тепла. Что касается электроэнергии, то дюжина электростанций во Франции используют биогаз для

своего производства. Что касается тепла, биогаз можно сжигать для питания котлов для производства горячей воды или пара, а также для обогрева плавательных бассейнов, теплиц и сельскохозяйственных зданий. При условии проведения дальнейшей очистки биогаз также можно использовать в виде топлива. Преобразованный в биометан, называемый био-СКО - природный газ для транспортных средств - он может использоваться для питания транспортных средств, работающих на природном газе. Этот био-КПГ является гораздо более чистым решением, чем дизельное топливо, поскольку он выделяет меньше С02 и не содержит мелких частиц. Существует два основных типа биогаза: биометан и жидкий биогаз (биопропан и биобутан).

Биопропан и биобутан входят в состав жидкого биогаза. Последние изготавливаются из растительных масел сельскохозяйственного происхождения (рапсовое, подсолнечное) или отходов органического происхождения промышленности или сельского хозяйства (животные жиры, отработанные растительные масла для приготовления пищи и т.д.). Эти жидкие газы могут храниться в баллонах или резервуарах.

Биометан получают в результате ферментации органических материалов, таких как сельскохозяйственные отходы, осадок с очистных сооружений или отходы со скотобоен или предприятий общественного питания, например. Это смесь, состоящая в основном из метана и диоксида углерода. В отличие от жидкого биогаза, биометан нельзя хранить, и поэтому его необходимо закачивать непосредственно в сеть.

2.2.2. Экономический анализ биотехнологии (газификация биомассы) в Камеруне

Экономическая целесообразность сектора производства электроэнергии путем газификации биомассы в Камеруне анализируется в соответствии с тремя целями, используя принципы анализа затрат и выгод:

1. экономический интерес отрасли по сравнению с традиционной выработкой электроэнергии дизельными электростанциями,

2. сравнение экономической заинтересованности различных технологических альтернатив сектора биомассы-электроэнергии методом «газификации»,

3. анализ чувствительности различных параметров данного сектора.

Инвестиционные издержки

Первоначальные инвестиции включают в себя:

• Стоимость газогенератора, скруббера и, возможно, конвейера;

• Стоимость генераторного блока (двигатель, генератор, вспомогательные устройства);

• Стоимость транспортировки, страхования, монтажа и, возможно, гражданского строительства.

Рынок газогенераторов в Африке еще не очень развит, что очень затрудняет точную оценку инвестиционных затрат. Некоторые немецкие поставщики, французы, ирландцы и китайцы предлагают цены от 1300 до 3000 евро / кВт установленной мощности систем электроснабжения мощностью от 50 до 500 кВт [44]. Проекты по разработке децентрализованных электростанций на основе этой технологии, проведенные в Католическом университете Лувена (Франция), показывают, что суммарные инвестиции представляют собой линейную функцию от стоимости генератора (х).

Для небольших генерирующих систем (менее 50 кВт) стоимость газогенератора и скруббера практически равна 2х. эта оценка исходит из детализа для варианта "полностью газового" двигателя адаптация генераторной установки к 100% газогазовой работе (подходящий карбюратор, предварительная модификация зажигания и возможное снижение степени

сжатия) обходится дороже, но цена газогена не меняется по сравнению с той, что используется в двухтопливном варианте.

Таблица 2.7 - Структура инвестиционных затрат по типам генераторов

Описание оборудования Классическое ГАЗЕЛЬ ГАЗЕЛЬ

производство двухтопливный полностью

двигатель газовый

двигатель"

• Миниэлектростанции X X X

• Газогенератор на X X

дровах 0,5х 0,5х

• Газоочиститель 0,3х 0,7х

• Приспособление 0,4х 0,42х 0,48

• Вспомогательное

оборудование

Ощий объем инвестиций 1,4х 3,22х 3,68х

Предполагается, что стоимость модернизации составит 70% от стоимости генератора вместо 30% для работы на двухтопливном топливе.

Цены на генераторы, взимаемые производителями, составляют от 250 до 1500 евро / кВт, установленные для диапазона мощности 30-500 кВа. Инвестиционные затраты как на газогенератор, так и на генераторную установку могут быть выражены в виде.

/ = А * (6)

Где;

Р. это и есть выработка электроэнергии и коэффициенты А и В могут быть определены по формуле регрессии на основе рыночных цен. Для электростанций, основанных на когенерационных установках, опрос, проведенный в 2000 году среди производителей дизельных установок мощностью от 5 до 17 000 кВт, дает конкретную инвестиционную стоимость полной установки, готовой к эксплуатации на месте (Епе^1еге/егМ, 2001) [45]. Предполагая, что стоимость теплообменников составляет половину стоимости

когенерационной группы, мы вычитаем для электростанции, производящей только электроэнергию, инвестиции по следующей формуле:

15 = 7328,5 • Р-0,5[€/кВт] (7) или I = 7328,5 • Р0'5 [€ ] (8)

В некоторых сценариях используются конкретные инвестиционные затраты, полученные из (ХУЬОЖЛТТ 8Л,) бельгийская компания поставляет газогенераторные установки, то есть 2500 евро / кВт для комплектной газогенераторной электростанции, поставляемой в Бельгию, и 500 евро / кВт для обычной дизельной электростанции.

Для гражданского строительства (Фундамент и т. д.), процент от общей инвестиционной стоимости системы может быть применен в соответствии с номинальной мощностью установки: 15%, если мощность составляет менее 20 кВт, 10%, если она составляет от 20 до 100 кВт, и 8%, если она превышает 100 кВт. Включение в расчет себестоимости стоимости кВтч инвестиций составляет:

Рассчитаем аннуитет газогенератора на дровах:

д(1 + д)^ (9)

Ад (1 + а)*в-11*

А также для генераторной установки:

_ а(1 + а)^* (10)

Асе = (1 + ауоЕ-11сЕ

Где а является ставка дисконтирования, tg срок службы газогенераторно-моечного узла и tGE срок службы генераторного блока. Затраты накладываются на установку оборудования. Транспортные расходы являются результатом опроса бельгийских, французских, китайских и камерунских экспедиторов и составляют в среднем 3500 евро за перевозку из Европы и Азии до места расположения завода в Камеруне.

Эксплуатационные расходы

Эксплуатационные расходы газификационной установки выражаются ежегодно и обычно состоят из расходов на персонал, техническое обслуживание и ремонт, а также расходов на топливо и смазочные материалы.

a. Эксплуатационный персонал: Организация операции учитывает контекст либерализации электроэнергетического сектора, что может привести к появлению небольших местных предприятий, обеспечивающих автономное управление электростанциями. Каждая электростанция является самостоятельной единицей. Поэтому организация предусматривает следующее: квалифицированный производственный рабочий выполняет технические задачи и помогает двум специалистам в подготовке и обработке топлива. Они находятся под наблюдением главного механика или главного электрика. Кроме того, он отвечает за административные задачи, управление и учет производства.

Если заработная плата главного механика, рабочего и двух специалистов будет установлена соответственно в размере 300 € в месяц, 200 € в месяц и 150 € в месяц, как это предусмотрено действующим законодательством, то мы получим годовую заработную плату в размере 9 600 € / год. Добавляя 25% к взносам на социальное обеспечение, он приносит операционному персоналу общую стоимость в 12000 € / год.

b. Техническое обслуживание и ремонт: Сюда входят все текущие расходы на техническое обслуживание, связанные с профилактическим или исключительным техническим обслуживанием, а также страхование и налоги, непосредственно связанные с проектом. Для этого анализа было введено упрощение, учитывая постоянные расходы на техническое обслуживание и ремонт, равные каждый год проценту от первоначальных инвестиций в оборудование. Опыт различных энергетических проектов в Камеруне свидетельствует о 3%. Эта норма также применяется в Европе для городских газовых или топливных котлов [46]. Однако эти данные представляют собой неопределенность, которую необходимо учитывать при изучении

чувствительности. Учитывая специфику газогенераторных систем, сходство в окружающей среде и эксплуатации биотехнологий, мы рассматриваем методы расчета, проведенные в Индии [46], что затраты на техническое обслуживание и ремонт эквивалентны 5% от инвестиционных затрат на газогенератор и 10% на генераторную установку.

с. Топлива и смазки: Если рассматривать комбинированную выработку тепловой и электрической энергии (combined heat and power system)., в частности, на маленьких когенерационных установках, могут вырабатывать от 30 до 45 кВт электроэнергии и от 70 до 120 кВт тепла. Потребность в топливе -щепе находится в диапазоне от 30 до 45 кг в час, что соответствует соотношению 1 кг щепы для выработки 1 кВт * ч электроэнергии. Используя это соотношение, получается от 210 до 315 тонн биомассы в год, которые необходимы для удовлетворения потребностей в электроэнергии и отоплении от 20 до 30 домохозяйств (с избытком для сушки щепы) [47]. Расход топлива установки зависит от эффективности ее преобразования. Мы предполагаем, что для производства 1 кВт * ч электроэнергии требуется 1 кг сухой биомассы, что эквивалентно средней эффективности преобразования сухого биомассоэлектричества.

Таким образом, необходимое количество биомассы оценивается на основе ожидаемых годовых потребностей. Учитывая, что газификационная установка может работать как на дизельном газе, так и только на газогенераторном газе, мы можем поэтому в случае Камеруна использовать общую формулу расчета стоимости получаемого топлива, учитывающую стоимость биомассы и цену соответствующего дизельного топлива [48.]. Если:

• td -это доля используемого дизельного топлива (он равен нулю в опции "all gas"),

• p_diesei, цена дизельного топлива в € / л,

• E, энергии, произведенной за определенный период в кВт*ч,

• P_biomasse, цена биомассы, € / кг,

Стоимость топлива (CC) за рассматриваемый период рассчитывается по выражению:

соотношение дизельное электричество . Гл t ^ w г w « „ ПП

сс =-^-х P_dw х td х я + (i- td)x я х p_ft¿omas г« €) си)

Мы проведем наши расчеты с себестоимостью дизельного топлива, равной 575 франков КФА, или 0,879 евро за литр, что является стоимостью литра дизельного топлива в Камеруне на 2021 год. Для всех вариантов предполагается, что текущие расходы на смазочные материалы составляют 5% от стоимости топлива.

2.2.3. Структура затрат на получение биомассы в Камеруне

Стоимость биомассы на входе в газогенератор будет подробно описана в этой части, тем более что она является функцией затрат, генерируемых на каждой стадии цепочки перед самой фазой газификации. В дальнейшем мы обсудим для каждого этапа различные варианты, когда они существуют в рамках деятельности в Камеруне, и оценим связанные с этим затраты.

Производство и восстановление или сбор. Что касается сельскохозяйственных остатков, то несколько авторов [49] обратили внимание на то, что стоимость незначительна только в том случае, если самостоятельное использование производителем. Анализ факторов, определяющих общую стоимость сельскохозяйственных остатков (производство, заготовка, сбор, возможная упаковка и транспортировка плантаций к месту использования), показывает, что эта стоимость может быть значительной. Подход заключается в интеграции затрат, связанных с производством благородного продукта.

Производство остатков: там, где это возможно, себестоимость производства остатков определяется как доля F от себестоимости производства

основной продукции Срп , то есть часть затрат на производство основные продукции распределяется на побочную Срг.

Срг Срп (12)

Сбор урожая: стоимость сбора урожая часто включается в стоимость производства благородного продукта. В случае стеблей кукурузы и хлопка, где сбор урожая происходит отдельно от сбора благородного продукта, необходимо учитывать стоимость сбора стеблей (Сгг). Его можно получить путем деления среднесуточных затрат труда (Смо) на количество заготавливаемых отходов (ф, выраженное в тоннах в сутки:

СМ0

4 (13)

Сгг =

Сбор: сельскохозяйственные остатки должны быть собраны в месте в поле или в сельскохозяйственном производстве перед транспортировкой. Стоимость сбора зависит от количества отходов, собранных за один оборот, п-го числа оборотов в сутки на человека и суточной стоимости рабочей силы.

СМ0

(14)

Сгг =

В некоторых исследованиях, проведенных в Буркина-Фасо [50], из бесед с крестьянами явствует, что, например, нельзя пренебрегать ценами на хлопчатобумажные прутья, а оценивать их можно двумя способами:

• либо это соответствует рабочей силы для резки плюс прибыль в этом случае соответственно 5000 Франков КФА (7,60 €) и 2000 Франков КФА (3,04€) гектар,

• либо она фиксируется в зависимости от потери плодородия, вызванной экспортом стеблей. Эта оценка субъективна, поскольку некоторые фермеры оценивают потери с гектара в эквиваленте 50-кг химических удобрений, а другие - в два раза меньше.

Вторая возможность не очень правдоподобна по двум причинам: с одной стороны, пепел от сжигания на полях хлопковых стеблей извлекается крестьянами для производства поташа, используемого в различных кулинарных приготовлениях и для производства мыла, остальное же чаще всего уносится ветром. С другой стороны, зола от газогенератора может быть извлечена и перераспределена крестьянам. Если предположить, что крестьяне приходят собирать эту золу на электростанции и перераспределение не несет никаких затрат.

Исходя из первой возможности и учитывая производство 1,5 тонн хлопковых стеблей в год на гектар, получается себестоимость около 10 Франков КФА за кг (15,38 евро за тонну) собранных стеблей. Сбор характеризуется несколькими этапами: 1. Транспорт

Деятельность по транспортировке древесины хорошо известна в Камеруне. Она даже хорошо структурирована в отношении поставок дровяных обогревателей для кухни в крупные города. В исследовании ЕБМАР/МШМЕЕ (2005) [51] оценивалось среднее количество древесины, импортируемой ежегодно, в размере 200 кг/га в год в городах Маруа, Гаруа, Баменда и Бафусам.

Это среднее количество ниже (100 кг / га / год) в крупных городах из-за высокого проникновения альтернативных источников энергии (бутан, пропан, электричество). С другой стороны, импорт в абсолютном выражении в Дуале и Яунде выше из-за их демографического веса. Средние транспортные расстояния колеблются от 10 до 25 км (Маруа и Гаруа требуют перевозки 42 и 35 км соответственно). Древесина, потребляемая городскими домохозяйствами,

поступает из естественных лесов, агролесомелиоративных или деревообрабатывающих предприятий.

Что касается транспортного этапа, то грузовики и пикапы демонстрируют преимущество в пройденном расстоянии и большем количестве перевозимого, но это также подразумевает значительный расход дизельного топлива, что невыгодно для сохранения окружающей среды. Это приводит в дополнение к стоимости кг перевозимой древесины, к оценке количества CO2, выделяемого на единицу перевозимой древесины. Этот новый критерий позволит оценить воздействие транспортного этапа на окружающую среду в зависимости от типа используемых транспортных средств.

Представляется целесообразным попытаться оценить для каждого из 2 выбранных видов транспорта стоимость килограмма перевозимой древесины. Эта стоимость должна включать необходимые инвестиции для данной деятельности, операционные и кадровые затраты для каждой категории. Отталкиваясь от принципа, используемого в Индии [52], приведем следующую общую формулу расчета стоимости перевозок грузовым транспортом и самовывозом:

_d(Fc.C/ + Sg)

^tv —

V. Гаге (15)

Где d - пройденное расстояние, Tare - полезная нагрузка транспортного средства, V - транспортная скорость в км / ч, Fc - почасовой расход топлива, Cf -стоимость топлива и Sd - зарплата водителя. Амортизация транспортного оборудования рассчитывается с годовой ставкой 10%.

Для фургонов-пикапов, инвестиции 5 млн. франков КФА должна быть амортизирована в течение 10 лет. Его постоянные затраты оцениваются в 150 000 Франков КФА / месяц, а переменные-в 17 000 Франков КФА / поездка. Фургон перевозит в среднем 7 стеринов по 261 кг за поездку и совершает одну поездку в день. Остальное время уходит на погрузку и разгрузку. Он совершает в среднем 22 поездки в месяц, или около 40 191 кг древесины. Получаем стоимость,

эквивалентную 12,23 Франков КФА / кг (18,64 € / тонна) транспортируемой древесины.

Чаще всего используются грузовики. Их инвестиционная стоимость составляет около 9 млн. Франков КФА, которые амортизируются в течение 10 лет. Постоянные затраты оцениваются в 413 692 Франков КФА / месяц, а переменные-в 37 500 Франков КФА / поездка. Постоянные расходы сокращаются на рубрику "прочие расходы" для тех, кто владеет одним грузовиком, поскольку эта рубрика включает различные административные расходы. Учитывая в среднем 22 поездки в месяц и транспортировку 20 Стеров за поездку, это обойдется в 10,79 Франков КФА / кг (16,45 € / тонна) перевозимой древесины. За одну поездку грузовик потребляет в среднем 62,5 литра (55-70 литров) дизельного топлива, что соответствует выбросам 170 кг СО2 / поездка, или около 0,1 кг СО2 / кг / поездка.

Таблица 2.8 - Сводная информация о расходах на транспортировку древесины.

ЗАТРАТЫ Фургон-пикап грузовой Грузовик

Инвестиция 5000 000 Ф 9000 000 Ф

Постоянные издержки

Патентное или налоговое освобождение 3000 Ф / год 60 000 Ф / год

Страхование 350 000 Ф / год

Технический контроль 60 000 Ф / год

Текущий ремонт 50000 Ф / мес 250000 Ф / мес

Другие расходы 500 000 Ф / год

Общие постоянные затраты [Франков / мес] 117792 405 833

[Франков / кг] 2,93 3,60

Переменные затраты

Транспортный налог 1000 Ф / поездку 1000 Ф/поездку

Водитель 1500 Ф / поездку 2500 Ф / поездку

Помощник 1000 Ф / поездку 4000 Ф / поездку

Топливо и смазочные материалы 10000 Ф / поездку 25000 Ф / поездку

Прочие дорожные расходы 3500 Ф / поездку 5000 Ф / поездку

Итого переменные затраты 17000 Ф / поездку 27500 Ф / поездку

[Франков / кг] 9,3 7,18

Себестоимость [Франков / кг] 12,23 10,79

Таким образом, стоимость транспортировки биомассы варьируется от 10,79 до 12,23 Франков за кг (т. е. от 16,6 до 18,82 евро за тонну) в зависимости от используемых транспортных средств.

2. Хранение

Стоимость хранения биомассы зависит от организации предприятия и типа используемого складского помещения, которое может варьироваться от простого склада при традиционном строительстве (Вариант 3) до солидного склада при современном строительстве (Вариант 1). Ниже представлены три предусмотренных варианта с соответствующими инвестициями. Инвестиционные затраты представляют собой среднее значение предложений, сделанных местными предпринимателями [53]. Для каждого варианта рассматриваемый объем составляет 500 м3.

Вариант 1: склад с бетонными кирпичными стенами, бетонной плитой и алюминиевой листовой крышей (стоимость: прибл. 15700 €),

Вариант 2: склад со стальными стенами и плитой parpaings, а также крышей из алюминиевых листов (стоимость: прибл. 12200 €), Вариант 3: склад в традиционном строительстве со стенами из местных материалов (латеритовый кирпич или дерево) и кровлей из листового металла (стоимость: ок. 5340 €)

Стоимость хранения брезента может быть ниже, но его применение будет рассмотрено при реализации проектов, так как необходимо учитывать климатические вариации. Лучше рассмотреть более дорогие решения с гарантией долговечности. Помимо вида строительства, непосредственно влияющего на уровень инвестиций, оценка стоимости хранения биомассы производилась с учетом экономического срока реализации проекта, количества биомассы, которое можно было бы хранить в течение этого периода, ставки дисконтирования. Учитывая запас прочности, его необходимо строить рядом с

электростанцией. Предполагается, что срок амортизации составляет 20 лет, в результате чего коэффициент аннуитета составляет 0,0802. Учитывая влияние графика доступности биомассы на стоимость хранения, ниже мы проанализируем секторы, оценивающие стебли хлопчатника (сельскохозяйственные остатки) и древесный сектор по-разному. Точно так же в каждом секторе мы различаем случаи, когда хранение централизовано, и случаи с промежуточным хранением с производителями. Изучение характеристик биоресурсов, а также оценка стоимости биомассы (биотоплива) в Камеруне гарантирует возможность эксплуатации МСП для выработки электроэнергии.

2.3. Разработка организационной схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов малого и среднего бизнеса Камеруна

Для улучшения экономики энергетического комплекса малых и средних предприятий с учетом биоресурсов автор считает, что было бы разумно разместить компании в качестве основных игроков в этом процессе развития. Другими словами, компании должны играть активную роль в достижении энергетической независимости в первом моменте и экономическом улучшении на втором. Цель здесь состояла бы в том, чтобы малые и средние предприятия имели широкий контроль над различными видами деятельности, а именно: производством, распределением и потреблением биотоплива или электроэнергии. За основу при разработке организационной схемы были взяты следующие условия:

• Производственная деятельность здесь относится к МСП, желающим инвестировать или уже существующим, желающим перейти в новый сектор деятельности, а именно в энергетику. Основными продуктами являются биоресурсы; биотопливо и электрическая или тепловая энергия (при необходимости).

• Деятельность по распределению, как и в большинстве энергетических комплексов, существуют компании, ответственные за создание распределительной сети электрической энергии, распределение в соответствии с различными напряжениями в сторону компаний-потребителей.

• Потребление должно быть приоритетом для МСП, поскольку одной из целей этого исследования является решение проблемы дефицита электроэнергии, который является препятствием для экономической деятельности МСП, приводящей к замедлению или прекращению предоставления товаров и услуг.

Развиваясь в этой логике, возникают схемы, представляющие децентрализованные системы управления сетями производства и распределения ресурсов и электроэнергии между МСП.

2.3.1 Схема функционирования децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна

Изучение характеристик биоресурсов, а также оценка стоимости биомассы (биотоплива) в Камеруне гарантирует возможность эксплуатации МСП для выработки электроэнергии.

Автором предложены 3 схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна с учетом:

1) Полностью изолированной системы: система, в которой компания самостоятельно поставляет электрическую энергию; принцип состоит в том, чтобы производить биотопливо через процесс преобразования отходов в биогаз или любое биотопливо из биомассы от его эксплуатационной деятельности [5]. Поэтому метан используется в качестве топлива для группы электрогенным или маленький ТЭС и биомассы в качестве топлива для газогенератора для мини-электростанции [5].

2) Системы с перетоками по метану или биотопливо и электроэнергии: система практически такая же, но у компании есть возможность снабжать другую компанию метаном, биотоплива или электроэнергией.

3) Система из нескольких сельскохозяйственных или промышленных предприятий, взаимодействующих с внешними предприятиями по сбору их отходов: в этом случае сбор отходов осуществляется специализированной компанией, основной деятельностью которой будет сбор органических или неорганических отходов, производство биогаза, превращение в метан, который будет либо продаваться как таковой, либо использоваться в качестве топлива на электростанциях.

Рисунок 2.7 - Схема функционирования децентрализованной системы электроснабжения предприятий Камеруна

На схеме используется биотопливо-биометан, но другой вид биоресурсов может быть рассмотрено. Каждому малому и среднему предприятию или группе предприятий, которые, оценив уровень энергетической безопасности децентрализованной системы электроснабжения [2], решат заняться производством электроэнергии с использованием биотехнологий, в первую очередь придется сделать выбор типа биотоплива, которым должен питаться электрогенератор или электростанция

Эти системы являются решениями для фирм, работающих в изолированных географических районах, а также для тех, кто работает в районах с высокой концентрацией промышленности, например: Дуала Басса; Яунде Нван

[5].

2.3.2 Предпосылки выбора схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов малого и среднего бизнеса Камеруна

Выбор таких децентрализованных операционных систем сделан на основе нескольких факторов, которые будут приняты во внимание при создании методики оценки энергетической безопасности малых и средних предприятий Камеруна. Для исследования возьмем карту электросети Камеруна с потенциальными областями, которые могут приобрести децентрализованную систему электроснабжения МСП, и перенесем ее на эскиз карты, представляющий экосистему Камеруна, как показано на рисунке 2.8. Основываясь на том факте, что биотопливо производится из биомассы, которая на 95% зависит от экосистемы, экологический анализ этих районов позволяет сделать следующие выводы:

Так называемый южный район известен своими богатыми полезными ископаемыми недрами, но здесь важно его географическое положение и экосистема. Район расположен посреди густого и влажного тропического леса,

и, как упоминалось выше, одним из основных видов деятельности за пределами добычи полезных ископаемых является крупномасштабная лесозаготовка. Как упоминалось при оценке биомассы в пункте (2.2.1). Остатки, образующиеся в результате этой деятельности, не используются эффективно, за исключением коренного населения в виде бытового топлива. Уровень дефицита электроэнергии очень высок до такой степени, что некоторые домохозяйства все еще используют керосиновые лампы для освещения. Доминирующей биомассой является древесина и сельскохозяйственные отходы, и это лишь некоторые из них.

Центрально-западная зона имеет большое значение с демографической точки зрения, она расположена на стыке трех крупных городов Камеруна. Из-за плотности населения производство бытовых отходов является значительным. Также отмечается, что большинство сырьевых материалов сходятся в этой области для их преобразования. Как упоминалось выше в первой главе, промышленные преобразования означают производство промышленных отходов. Таким образом, получается, что все эти отходы образуют большое количество сырья, потенциально пригодного для использования в качестве биотоплива. Говоря об экосистеме, эта местность отличается тем, что ей приходится сталкиваться с четырьмя типами водных экосистем, а именно: горами, саванной, ручьями и частью густого влажного леса. Эти экосистемы предлагают широкий выбор для производства различных видов биомассы.

Потенциальная северная зона по своему географическому положению имеет экосистему саванны. Как упоминалось ранее в главе 1, северная зона - это регион, где сельское хозяйство преобладает в больших масштабах. Сельскохозяйственные отходы обычно используются для удобрения почв, для кормления животных в контексте животноводства или просто сжигаются. Мы можем привести в качестве культивируемых продуктов: кукурузу, арахис, сахарный тростник, пшеницу, рис, хлопок и другие. Большая часть этих продуктов экспортируется, и есть тонны сельскохозяйственных отходов,

которые недостаточно используются. Северная зона по своей экосистеме представляет собой регион, благоприятный для внедрения и развития выращивания растений, которые могут быть использованы, в частности, в качестве примера биотоплива: хлопок, сахарный тростник.

Рисунок 2.8 - Транспонирование потенциальных зон, которые могут иметь децентрализованную систему

электроснабжения МСП на карте экосистемы Камеруна

Выводы по главе 2

Во второй главе были разобраны особенности биотехнологии, сущности области биоэнергетики, распространенности использования биоэнергии в мире. Автором представлены методические положения по оценке экономической и технологической составляющей системы энергоснабжения, позволяющих использовать биомассу в Африке, особенно для энергоснабжения малых и средних предприятий Камеруна. Одним из методов используемых для анализа инвестиционных затрат в области биоэнергетики является нормированная стоимость электроэнергии (LCOE). Результаты исследования демонстрируют, что инвестиции в биотехнологии в Европе и Северной Америке выше (500-8000 $/кВт), чем в Азии и Южной Америке (450-3600 $/кВт). LCOE сильно варьируется в зависимости от технологий и стран. Большой размер некоторых баз данных подчеркивает это явление, сопоставляя экстремальные ситуации. Нельзя переоценить тот факт, что LCOE является результатом прогнозного расчета, основанного на нескольких допущениях. Это не та стоимость, которая фактически учитывается в конце четко установленного операционного периода. Эта фактическая стоимость обычно остается конфиденциальной. Однако LCOE используется инвесторами для принятия решения о стоимости проекта, учитывая ожидаемую цену продажи произведенной электроэнергии.

Только детальный анализ внутри стран по источникам энергии и технологии позволит сделать корректные выводы. Однако, можно обнаружить, что при наилучших условиях некоторые биоэнергетические источники могут производить электроэнергию с прогнозируемой стоимостью близкой или даже ниже, чем на традиционных источниках. В целях разработка механизма обеспечения энергобезопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна предложена методика оценки себестоимости биомассы.

Во второй главе предложена авторская комплексная схема получения биоэнергии, которая учитывает наиболее распространенные источники сырья,

технологии переработки в биотопливо и технологии преобразования биотоплива в биоэнергию.

При разработке организационной схемы функционирования децентрализованной системы электроснабжения на примере сельскохозяйственных предприятий Камеруна с применением биоэнергоресурсов. было предложено, чтобы предприятия продавали топливо, полученное в результате трансформации биоэнергетических ресурсов. В нашем исследовании важно, что в экономике называется "промежуточным производством". Это промежуточное производство может представлять значительную долю рынка B2b для камерунских компаний. Так как характеристика рынка поставок топлива (метан, пропан) для домашних хозяйств и транспорта (дизельное топливо и др.) носит олигополистический характер. Это подразумевает выбор технологии и решение основано на технологической возможности и экономическом оценке при выборе той или иной схемы энергоснабжения.

Таким образом, предложенные методические положения позволяют сформировать варианты энергоснабжения предприятий малого и среднего бизнеса, имеющие доступ к различным источникам биоресурсов и развить топливно-энергетический комплекс страны. Однако окончательный выбор схемы и технологий требует разработки критериев и методики отбора. Что предопределило дальнейшие исследования в третьей главе.

Глава 3. Разработка методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предприятий Камеруна

Неравномерное распределение традиционных поставок энергии между странами привело к значительной уязвимости наиболее незащищенных сфер экономической деятельности: малому и среднему бизнесу. Концепция энергетической безопасности (ЭБ) определяется как связь между национальной безопасностью и доступностью природных ресурсов для обеспечения энергии. Доступ к (относительно) дешевой энергии стал необходимым условием функционирования современной экономики. Быстрое внедрение возобновляемых источников энергии и повышение энергоэффективности в сочетании с технологической диверсификацией источников энергии способствует повышению энергетической безопасности и экономические выгоды. Значительные возможности для повышения энергоэффективности касаются биоэнергетики. Международное энергетическое агентство определяет энергетическую безопасность как «бесперебойную доступность источников энергии по доступной цене». Поэтому в рамках нашего исследования энергетическую безопасность можно определить как связь между географическими, экономическими, политическими и техническими возможностями малых и средних предприятий и доступностью природных ресурсов (биомассы) для долгосрочного потребления энергии. Основываясь на вышеизложенном, автором предложено дополнить критерии экономической эффективности критерием ЭБ. Так как для предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна он является более приоритетным.

Для разработки методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предприятий Камеруна необходимо:

1. Определить показатели, которые позволят оценить уровень

энергетической безопасности МСП;

2. Определить степень влияния каждого показателя на уровень энергетической безопасности;

3. Из-за разнообразия показателей: выбрать инструмент расчета и поддержки принятия решений. В рамках данного исследования предложено использовать теорию нечетких множеств.

4. Адаптировать положения теории нечетких множеств для оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения.

3.1 Основные показатели для оценки энергетической безопасности малого и среднего бизнеса Камеруна

3.1.1 Факторы, определяющие энергетическую безопасность децентрализованной системы энергоснабжения

В первую очередь необходимо определить факторы, оказывающие влияние на ЭБ реализации организационной схемы функционирования ДСЭ предприятий Камеруна для разработки методики.

Комплексный анализ позволил выделить следующие макрофакторы, оказывающие влияние на ЭБ систем энергоснабжения предприятий Камеруна:

1. Экономический масштаб деятельности предприятия. Данный фактор определяет возможность исключительно самостоятельной генерации энергии [54]. В отсутствии данной возможности, предприятие вынуждено кооперироваться с иными предприятиями региона, что значительно снижает уровень ЭБ, за счет приращение в системы потенциально неконтролируемых субъектов принятия управленческих решений. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

1.1 Отношение годовой выручки предприятия к стоимости (затратам) реализации проекта по построению ДСЭ. Данный показатель отражает возможность самостоятельного обеспечения реализации проекта [2]. Вектор

воздействия на ЭБ - положительный. Условное обозначения - Ьл. Единицы измерения - проценты.

1.2 Отношение среднегодового объема оборотных средств предприятия к среднегодовым затратам на обеспечение функционирования предлагаемой системы энергоснабжения. Механизм влияния данного показателя сопоставим с предыдущим. Вектор воздействия на энергетическую безопасность -положительный [2]. Условное обозначения - Ь.2. Единицы измерения -проценты.

2. Сфера деятельности предприятия. Данный фактор в первую очередь определяет возможность самостоятельной выработки топлива, являющегося основным энергоносителем в рамках рассматриваемой системы энергоснабжения предприятия [55]. Также, данный фактор отражает специфику потребления энергии. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

2.1 Доля необходимого топлива, обеспечиваемая за счет производственной деятельности. Данный показатель отражает возможность самостоятельного обеспечения системы энергоснабжения необходимым объемом энергоносителя. Вектор воздействия на ЭБ - положительный. Условное обозначения - Ь.1. Единицы измерения - проценты.

2.2 Отношение энергоемкости основных производственных процессов к вспомогательным. Данный показатель отражает условный риск остановки производственной деятельности в следствии аварий и поломок предлагаемой системы энергоснабжения [56]. Снижение данного показателя определяет приращение возможности перераспределения энергетических мощностей и, как следствие, обеспечение устойчивости основных производственных процессов. Вектор воздействия на ЭБ - отрицательный. Условное обозначения - Ь.2. Единицы измерения - проценты.

3. Географическое расположение предприятия. Так как Камерун является географически неоднородным с точки зрения распределения энергоресурсов, а

также с точки зрения урбанизации, влияние данного фактора не может быть проигнорировано [2]. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

3.1 Усредненное расстояние до источников энергоресурсов. Данный показатель определяет возможность своевременно и в достаточном объеме обеспечивать потребность предприятия в сырье, необходимом для генерации энергии. Вектор воздействия на энергетическую безопасность - отрицательный. Условное обозначения - 13.1. Единицы измерения - километры.

3.2 Условная транспортная доступность энергоресурсов. Данный показатель является экспертным и определяет трудоемкость доставки сырья, необходимого для генерации энергии. Вектор воздействия на ЭБ -положительный. Условное обозначения - 13.2. Единицы измерения - баллы.

4. Климатическое влияние. Данный фактор отражает влияние климатических условий региона функционирования предприятия на процесс генерации энергии в системе энергоснабжения. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

4.1 Условный индекс влияния окружающей среды. Данный показатель является экспертным и отражает уровень агрессивности окружающей среды региона по отношению к процессу генерации энергии в рамках предлагаемой системы энергоснабжения. Вектор воздействия на ЭБ - отрицательный. Условное обозначения - 14.1. Единицы измерения - баллы.

5. Состояние региональных сетей. Данный фактор отражает устойчивость региональных сетей и зависимость предприятия от данной условной величины [58]. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

5.1 Отношение времени нарушения электроснабжения из-за аварий к календарному времени за предыдущий год. Данный показатель отражает устойчивость системы распределения энергии [2]. Вектор воздействия на

энергетическую безопасность - отрицательный. Условное обозначения - 15.1. Единицы измерения -проценты.

5.2 Коэффициент износа региональной системы распределения энергии. Данный показатель отражает прогнозируемый период увеличения риска снижения устойчивости системы распределения энергии. Вектор воздействия на энергетическую безопасность - отрицательный. Условное обозначения - 15.2. Единицы измерения - проценты.

5.3 Условный индекс зависимости предприятия от региональной системы распределения энергии. Данный показатель является экспертным [2]. Вектор воздействия на энергетическую безопасность - отрицательный. Условное обозначения - 15.3. Единицы измерения - баллы.

6. Законодательная среда. Данный фактор является наиболее комплексным, и отражает специфику легитимизации исследуемого проекта и уровень государственной поддержки избранного способа генерации энергии. Влияние данного фактора может быть выражено посредствам следующих показателей:

6.1 Условный индекс нормативной напряженности. Данный показатель является экспертным и отражает сложность легитимизации предлагаемой системы энергоснабжения. Вектор воздействия на энергетическую безопасность - отрицательный. Условное обозначения - 1б.1. Единицы измерения - баллы.

Следует отметить, что упомянутые выше факторы были определены с помощью авторского опыта на основе следующих данных и знаний, которые были ранее представлены в исследовании: Факторы внешней среды, которые влияют на потребление электроэнергии в Камеруне; Потенциальные зоны для построения децентрализованной системы электроснабжения предприятия в Камеруне; Структурное описание предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна по потреблению электроэнергии; Формирования оценки и характеристики себестоимости использования биомассы для малых и средних предприятий Камеруна; Обоснование выбора схемы функционирования

децентрализованной системы электроснабжения с применением биоэнергоресурсов малого и среднего бизнеса Камеруна.

3.1.2. Комплекс показателей для оценки энергетической безопасности предприятий малого и среднего бизнеса Камеруна

Представленный в п.п. 3.1.1. комплекс показателей является многомерным, в первую очередь с точки зрения исследуемых последствий [60]. Сила влияния рассматриваемых показателей на возможный результат выражается удельным весом, который может быть распределен равномерно, на первичном уровне (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Комплекс показателей для оценки энергетической безопасности

системы энергоснабжения

Взвешенная сравнительная оценка уровня энергетической безопасности не может производиться на основе классических методов оценки. В первую очередь, это обусловлено необходимостью использования как статистических, так и экспертных показателей, выделенных в описанной системе. При этом, сложность объекта исследования определяет необходимость выделения нечетких интервалов оценки, позволяющих охарактеризовать степень уверенности эксперта в сделанных выводах. Следовательно, одним из наиболее подходящих для построения методики оценки уровня энергетической безопасности является нечетко-множественный подход. Данная методика должна базироваться на системе экспертных оценок, однако, в отличии от статистических и экспертных методов оценки, она дает возможность учитывать уровень неопределённости, посредством использования функций принадлежности (ц(х)б[0;1]) подмножества заданному множеству. Основоположником применения теории нечетких множеств для описания процессов экономического характера является д.э.н. Недосекин А.О. В рамках своей докторской диссертации «Методологические основы моделирования финансовой деятельности с использованием нечетко-множественных описаний» автор предлагает алгоритм проведения оценки комплексного экономического показателя с помощью теории нечетких множеств [2]. Данный алгоритм ложится в основу построения методики оценки уровня ЭБ.

С использованием нечетко-множественных описаний нами предлагается разработка классификатора для частных показателей. Эта работа предполагает определение факторов, выявление лингвистических переменных, базового терм множества, определение носителя лингвистических переменных, расчет частных и интегральных показателей.

В рамках данной методики выделена 1 интегральная лингвистическая переменная - «Уровень критерия энергетической безопасности системы энергоснабжения (I)» [2]. Базовое терм множество в случае данного критерия имеет 2 подмножества:

1. Недопустимый уровень ЭБ системы энергоснабжения;

2. Допустимый уровень ЭБ системы энергоснабжения.

Данный интегральный показатель является результирующим показателем методики. Для каждого частного показателя также сформирована лингвистическая переменная - «Значение частного показателя (Мл). Базовое терм множество в случае данных показателей имеет по 5 подмножества:

1. Недопустимое значение показателя;

2. Низкое значение показателя;

3. Среднее значение показателя;

4. Высокое значение показателя;

5. Показательное значение показателя.

В качестве классификатора для частных показателей выбран стандартный пятиуровневый 01-классификатор. В классификаторе в качестве носителя лингвистической переменной выступает отрезок вещественной оси [0; 1] (01-носитель). Для описания вида подмножеств терм-множества введена система из пяти функций принадлежности, характеризующих степень принадлежности отрезка значений 01-носителя заданному подмножеству (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Система нечетко-множественных классификаторов частных показателей

Показатель Т-числа {у} для значений лингвистической переменной

Недопустимое значение показателя Низкое значение показателя Среднее значение показателя Высокое значение показателя Показательное значение показателя

11.1 (0.4; 0.4; 0.6; 0.8) (0.6; 0.8; 1; 1.2) (1; 1.2; 1.4; 1.6) (1.4; 1.6; 1.8; 2) (1.8; 2; +-; +-)

11.2 (2.5; 2.5; 3; 3.5) (3; 3.5; 4; 4.5) (4; 4.5; 5; 5.5) (5; 5.5; 6; 6.5) (6; 6.5; +~)

12.1 (0; 0; 10; 20) (10; 20; 30; 40) (30; 40; 50; 60) (50; 60; 70; 80) (70; 80; 80; 80)

12.2 (100; 100; 100; 80) (100; 80; 70; 60) (70; 60; 50; 40) (50; 40; 30; 20) (30; 20; 10; 10)

13.1 (300; 300; 300; 275) (300; 275; 250; 225) (250; 225; 200; 175) (200; 175; 150; 125) (150; 125; 100; 0)

13.2 (1; 1; 2; 3) (2; 3; 4; 5) (4; 5; 6; 7) (6; 7; 8; 10) (8; 10; 10; 10)

14.1 (10; 10; 10; 8) (10; 8; 7; 6) (7; 6; 5; 4) (5; 4; 3; 2) (3; 2; 1; 1)

15.1 20; 17) (20; 17; 14; 11) (14; 11; 8; 5) (8; 5; 3; 1) (3; 1; 0; 0)

15.2 (100; 100; 100; 80) (100; 80; 70; 60) (70; 60; 50; 40) (50; 40; 30; 20) (30; 20; 10; 10)

15.3 (10; 10; 10; 8) (10; 8; 7; 6) (7; 6; 5; 4) (5; 4; 3; 2) (3; 2; 1; 1)

1б.1 (10; 10; 10; 8) (10; 8; 7; 6) (7; 6; 5; 4) (5; 4; 3; 2) (3; 2; 1; 1)

Приведённые классификаторы могут быть представлены в виде трапециевидных функций принадлежности, где по оси ординат обозначены значения функций принадлежности (от 0 до 1), а по оси абсцисс - термы. При этом верхнее основание трапеции соответствует абсолютной уверенности эксперта в надежность классификации, а нижнее основание характеризует уверенность в том, что никакие другие значения интервала (0; 1) не попадают в выбранное нечеткое подмножество. Боковые грани трапеций отражают колебание суждения эксперта о принадлежности конкретного отрезка на 01 -носителе к тому или иному терму. Имеет место 5 узловых точек: {0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9}. По результатам расчета каждого из частных показателей, проводится распознавание их значений по критерию Хуб [0;1]. Данный показатель соотносит значения частных показателей со значениями 01 -носителя:

Л 1 ^-"з (9)

где а3* и а4* - Т-числа ьго подмножества терм-множества.

По результатам распознавания значений частных показателей, рассчитываются интегральные показатели:

Д (10)

1

где pj - узловые точки 01-носителя:

= 0,9-0,2 Х (у-1) (11)

где j - номер подмножеств базового терм множества

Полученный интегральный показатель распознается в соответствии с двумя выделенными терм-множествами, пограничным:

1. Недопустимый уровень энергетической безопасности системы энергоснабжения - (0; 0; 0.4; 0.8).

2. Допустимый уровень энергетической безопасности системы энергоснабжения - (0.4; 0.8; 1; 1).

В том случае, если рассматриваемый проект не достигает допустимого уровня энергетической безопасности, вне зависимости от величины потенциального экономического эффекта он отвергается.

Концепция методики может быть представлена следующий образом:

Рисунок 3.2 - Концепция методики комплексной оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения

На рисунке 3.3 представлена методика комплексной оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предприятий Камеруна.

Проект_1

Проект_2

Проект_n

Проект_1

'и, '1.2, 'и, '2.2, 'з. 1, 'з.2, '(!) '5. А Ь'б. 1

Проект_2 '1.1, '1.2, '2.1, '2.2, 'з. 1, 'з.2,

'4.1, '5. 1, '5.2, '5.3, 'б. 1

Ь 'и '2.1, Ь 'з. 1 '32

ЬЬ '5.3,'б.1

Проект_п

'1.1, '1.2, '2.1, '2.2, 'з. 1, 'з.2, ЬЬ '5.з,'б.1

Рисунок 3.3 - Методика комплексной оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения

е

Адаптация теории нечетких множеств для оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предполагает последовательное выполнение следующих этапов:

• формирование комплекса альтернативных решений по организации децентрализованной системы электроснабжения;

• оценка частных показателей энергетической безопасности решений по организации децентрализованной системы электроснабжения;

• распознавание значений частных показателей ЭБ в соответствии со сформированными нечетко-множественными классификаторами;

• расчет интегрального показателя энергетической безопасности;

• отбор решений по организации децентрализованной системы электроснабжения, соответствующих допустимым значениям уровня ЭБ.

3.2. Практическое внедрение методики комплексной оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения

3.2.1. Формирование комплекта решений по организации децентрализованной системы электроснабжения

Для апробации применения разработанной Методики оценки уровня энергетической безопасности системы децентрализованного электроснабжения предприятий Камеруна при наличии альтернативных решений были рассмотрены три проекта. Проекты отличаются исходными сырьевыми источниками, технологиями получения биотоплива и производства на их основе энергии.

ПРОЕКТ №1

Использования хлопковой биомассы в качестве топлива (Технология газификации)

ПРОЕКТ №2

Использования древесной биомассы в качестве топлива (Технология газификации)

ПРОЕКТ №3

Обработка

отходов (Технология метанизации )

Организационная схема функционирования децентрализованной системы электроснабжения на примере сельскохозяйственных предприятий Камеруна с применением биоэнергоресурсов

Рисунок 3.4 - Комплект решений по организации децентрализованной системы

электроснабжения

ПРОЕКТ 1: практический пример использования хлопковой биомассы в Камеруне.

Заинтересованная здесь компания это БОВЕСОТОЫ: Камерунская пара-частная компания, созданная в 1974 году для управления хлопковым сектором. Его миссия - организация производства и сбыта хлопка на всей территории страны. Она владеет несколькими производственными площадками по всему Камеруну. Ее оборот составляет 140 миллиардов Франков (2019) [62].

Компания расположена в северной части Камеруна и благоприятным для газификации является хлопковый стержень. Доступность топлива носит сезонный характер, а его использование вызывает споры. Таким образом, автором предполагает, что годовое потребление в проекте составит 260 МВт*ч. Учитывая урожайность 20%, ежегодное количество необходимых стеблей хлопка составляет 260 тонн. Эта масса представляет собой внушительный объем, который также доступен только в течение нескольких месяцев в году. Для

обеспечения питания растения в течение всего года хранение стеблей хлопка становится более чем необходимым. Суточные и месячные потребности завода упрощены до 715 кг и 22 тонн сухой биомассы соответственно.

Есть две возможности: либо хранилище централизовано вокруг электростанции, либо используется промежуточное хранилище. С учетом запаса прочности рядом с электростанцией должен быть построен по крайней мере один навес вместимостью 44 тонны биомассы. Согласно исследованиям, проведенным в UCL (Catholic University of Louvain)[68] Плотность хлопчатобумажных прутков колеблется от 134 кг / м3 до 150 кг / м3. Измерения в Буркина-Фасо, которая является Африканской страной, дали объемные массы в диапазоне от 30 до 200 кг / м3. Чтобы учесть несовершенный розлив стеблей, мы согласны сделать наши оценки со средним соотношением 100 кг / м3. Таким образом, необходимый объем запаса составляет 440 м3 и предполагает наличие навеса объемом не менее 500 м3.

Ситуация 1: Централизация хранения компанией в соответствии с представленными выше вариантами хранения затраты на хранение составляют 16 Франков КФА / кг, 12,3 Франков КФА / кг, 5,4 Франков КФА / кг соответственно 24,21 € / тонна, 18,82 € / тонна и 8,24 € / тонна.

Ситуация 2: Промежуточное хранение основываясь на информации, собранной на месте, можно полагаться на крестьянские организации для разработки промежуточных складских площадей на сваях или использовать частные курсы. Вознаграждение представляется разумным. При взимании этой предполагаемой фиксированной надбавки в размере 500 Франков9 в месяц за тонну годовая надбавка за промежуточное хранение составила бы 594 000 Франков. Эта сумма была получена с учетом того, что с третьего месяца основной склад поставляется по графику, описанному в таблице 3.2.

9 1 1 Франк равен 0,0015 Евро

Таблица 3.2 - График поставок в соответствии с ситуацией 2

Виды расходов Стоимость хранения на месяц (Франк10)

на хранение 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Централизация 44 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 0

хранения

Промежуточное 20 206 184 162 140 118 96 74 52 30 8 8

хранение 6

Вход на 44 0 22 22 22 22 22 22 22 22 22 0

центральный

склад

Расход топлива 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22

Дополнительные 22000 33000 44000 55000 66000 77000 880000 99000 110000 0

расходы на

хранение

Итого 594000

дополнительные

расходы

В случае склада варианта 1 эта дополнительная стоимость подразумевает стоимость хранения биомассы в размере 5,96 Франков / кг или 9 евро / тонна. Что очень выгодно по сравнению со случаем 1. Однако комбинация со складом варианта 3 (или вариант 2) дает стоимость хранения 3,83 Франков / Кг или 6 евро /тонна (или 5,22 Франков /Кг или 8 евро / тонна).

Важно правильно оценить дополнительные затраты на промежуточное хранение при установлении цен. Поскольку стоимость транспортировки зависит от пройденного расстояния, компания оптимизирует дополнительные затраты на транспортировку за счет своевременного выбора промежуточных мест хранения, предпочтительно в радиусе 5 км, возможно даже, что промежуточное хранение не повлечет за собой никаких дополнительных затрат на транспортировку. Для дальнейших расчетов стоимость хранения в диапазоне от 6 до 8 евро / тонна.

ПРОЕКТ 2: Практический пример использования древесной биомассы в качестве топлива для производства электроэнергии малыми и средними предприятиями Камеруна.

В Камеруне существует множество малых и средних предприятий, занимающихся лесозаготовками, а также различными процессами обработки

10 1 1 Франк равен 0,0015 Евро

древесины. Как правило, отходы, образующиеся в результате деревообрабатывающей деятельности, используются недостаточно: они либо просто выбрасываются, либо некоторые домохозяйства используют их в качестве бытового топлива. Большинство этих предприятий расположено в регионах Южного Камеруна, где растительность более интенсивная и разнообразная, где есть густые леса, поляны и саванны. Юг Камеруна также характеризуется большим количеством жителей и очень высоким спросом на электрическую энергию. Следует также отметить, что именно на юге Камеруна, включая береговую линию, расположены основные города, а именно политическая столица и штаб-квартиры институтов Яунде и экономическая столица Дуала. Лесной сектор играет огромную роль в экономике Камеруна. В 2000 году на долю лесозаготовок в этой стране приходилось почти 25 процентов стоимости экспорта и 7 процентов ВВП [64]. Различные реформы, проведенные в этом секторе в начале 1990-х годов, привели в 1992 году к созданию Министерства окружающей среды и лесного хозяйства и, с юридической точки зрения, к принятию закона № 94/01 от 24 января 1994 года о режиме лесного хозяйства, дикой природы и рыболовства устанавливает цели национальной лесной политики:

• Рациональное и устойчивое управление лесными ресурсами;

• Эффективная и высокая добавленная стоимость перерабатывающей промышленности;

• Создание и справедливое распределение доходов, получаемых за счет более широкого участия местных общин.

Второй по величине заповедник Африки после Демократической Республики Конго, камерунские леса занимают от 22 до 26 миллионов гектаров [65], из которых 17,5 миллиона, главным образом занятые густыми лесами, являются экономически пригодными для эксплуатации. При переработке древесины образуется большое количество отходов, физико-химические и энергетические свойства которых весьма разнообразны [65]. Рост числа

деревообрабатывающих предприятий и увеличение объемов переработки древесины с 1996/1997 годов отражают рост первой в Камеруне деревообрабатывающей промышленности. Реализация закона о запрете экспорта бревен, вступившего в силу в конце 1999 года, усилила деревообрабатывающую деятельность, тем самым повысив доступность отходов. Это подтвердилось и было идентифицировано 109 завод, из которых 85 были активны на момент обследования. Распределение заводов по видам переработки кратко представлено в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Распределение деревообрабатывающих заводов в Камеруне

Вид обработки Количество Перерабатывающая Выход

перерабатывающих мощность [м3] материала

предприятий (биомассы)

Простые лесопилки 37 11 870 000 32%

Пилорамы с сушилкой 10 2 880 000 33%

Разматывающие 15 3 700 000 50%

фабрики, фанера

Дробильные заводы 10 420 000 55%

Лесопилки с плотницкой 13 7 920 000 36%

мастерской

интегрировать

Все заводы 85 26 790 000 36%

Определить остатки от деревообрабатывающих производств нелегко из-за сохранения информации, практикуемой деревообрабатывающими предприятиями, вероятно потому, что деятельность в этом секторе не всегда легальна. Некоторые оценки основаны на выходе материала и количестве обработанной древесины. Материальный выход фабрики определяется как отношение между количеством готовой продукции и расходом в бревнах фабрики. Установлено, что на простых лесопилках она ниже, чем на нарезных фабриках. Рулонный объем относится к объему срубленного леса минус объем бревен, оставленных в лесу, который, в зависимости от вида древесины, может достигать 25-50% от объема срубленного леса [66]. Коэффициент переработки относится к отношению объема бревен, обработанных в стране, к объему заготовленных бревен (объем проката). Он часто используется Африканскими странами-производителями в качестве критерия для оценки уровня

индустриализации лесного сектора страны. В 2002 году в результате этой деятельности было произведено 1.710.9000 м3 остатков, или около 855.5000 тонн, предполагая среднюю плотность 500 кг / м3 [66].

Некоторые компании восстанавливают процессы для изготовления паркета и петлиц. Часть отходов поступает на небольшие лесопилки и местные столярные мастерские. Хотя оставшаяся сумма все еще очень велика, ее трудно точно оценить. При этом вычитается количество выброшенных или сожженных отходов и распределенных отходов, которые могли бы быть доступны бесплатно для рекуперации энергии. В Таблица 3.5 приводится краткая информация об использовании отходов компаниями.

Таблица 3.4 - Текущее использование древесных остатков в Камеруне

Вид отходов Направление

Выброшено или Преобразовано для Продавать Распространяется бесплатно

сожжено энергетических целей

Обрезки 20% 15% 38% 27%

древесины,

деревянные

пластины

древесные 49% 11% 20% 29%

опилки

Таким образом, имеющийся валовой потенциал колеблется от 233,313 до 378,670 тонн. В остатках шпона большая его часть поступает из влажных процессов и не преобразуется в энергию без предварительной сушки. Опилки и шлифовальная пыль не пригодны для газификации, если они предварительно не гранулированы, но вполне могут быть пригодны для сжигания в котлах. Существует чистый потенциал газифицированной биомассы с приемлемыми энергетическими затратами, составляющими от 176,663 до 301,862 тонны, или в первичном энергетическом эквиваленте от 3180 до 5434 ТДж [67].

Хранение древесины менее проблематично, потому что она доступна в течение всего года. Проблема непрерывного снабжения не возникает, и