Комплексная оценка эколого-экономической эффективности использования альтернативного моторного топлива в регионе

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНОГО МОТОРНОГО ТОПЛИВА В РЕГИОНЕ

в. м. каравайков,

доктор технических наук, профессор

с. в. гаркушина,

Костромской государственный технологический университет

Высокая энергоемкость экономики Костромской области в значительной степени определяется стоимостью первичных энергетических ресурсов, в том числе и обеспечивающих работу автотранспорта. С точки зрения экологии окружающей среды общепризнанно, что автомобильный транспорт вносит одну из наибольших составляющих в суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу. С каждым днем увеличивающееся негативное влияние автомобилей на окружающую среду и здоровье человека заставляет пересмотреть подход к развитию автотранспорта.

Основная цель нашей работы — определение направлений развития инфраструктуры, обеспечивающей широкое использование альтернативного моторного топлива (АМТ) на территории Костромской области, и разработка целевой программы развития системы обеспечения сжиженным газом транспорта региона. Рассмотрены применяемые в том или ином объеме альтернативные виды топлива для последующей оценки возможности их использования в костромском регионе: компримированный природный газ, сжиженный природный газ, сжиженный нефтяной газ, смесевые топлива, синтетические моторные топлива, спиртовые топлива, биотопливо.

Проведена оценка эффективности использования альтернативного моторного топлива методом анализа иерархий [1]: построена 4-уровневая иерархия целей и альтернатив, определена главная цель U — оптимизация обеспечения топливом транспорта региона, подцели Х— снижение экономических затрат на функционирование транспортной отрасли экономики региона, Y — обеспечение

экологической безопасности региона, Z — обеспечение энергетической безопасности региона, V — обеспечение социальной направленности энергетической политики региона, на четвертом нижнем уровне иерархии представлены четыре альтернативы (виды топлива):

А1 — сжиженный углеводордный газ (СУГ);

А2 — компримированный природный газ (КПГ);

А3 — сжиженный природный газ (СПГ);

А4 — биотопливо (биогаз, метанол).

Анализ иерархической структуры топливо-обеспечения региона позволил сделать следующие выводы [2].

Наиболее перспективным с точки зрения оптимизации обеспечения топливом транспорта региона является сжиженный углеводордный газ. Компримированный природный газ уступает по значимости СУГ, но существенно значимее биотоплива и сжиженного природного газа.

Такие результаты системного анализа вполне объяснимы. На территории Костромской области СУГ уже применяется и имеет определенную производственную базу для реконструкции топливной системы автомобилей, работающих на бензине, и несколько автогазозаправочных станций. Внедрение других видов альтернативного топлива требует эффективного мониторинга, создания соответствующей нормативно-правовой базы, создания инвестиционной привлекательности проектов использования альтернативного топлива. Несомненно, что развитие экономики области, ограничение объемов поставки и повышение цен на

традиционное нефтяное топливо ускорят процессы развития производств всех видов АМТ.

Методика разработки концепции развития системы топливообеспечения автомобильного транспорта Костромской области, изложенная в этой статье, предполагает на основе комплексного анализа этой системы ранжирование потенциала использования газового моторного топлива в костромском регионе.

Определение эффективности использования АМТ является комплексной задачей, учитывающей изменение ряда факторов. При решении этой задачи нами были определены и изучены:

• реестр автомобильного транспорта Костромской области и количество автомобилей, имеющих потенциальную возможность установки топливной системы, работающей на сжиженном углеводородном газе;

• объем бензина, потребляемого автомобильным транспортом Костромской области, и процент его замены на сжиженный углеводородный газ;

• интенсивность движения автомобильного транспорта по территории Костромской области;

• перспективы развития экономики области и связанные с ними изменения в интенсивности движения автомобильного транспорта;

• расходы бюджетов всех уровней на содержание и эксплуатацию автомобильного транспорта, приобретение автомобильного топлива и обеспечение перевозок автомобильным транспортом населения области.

Существующие стандартные методики не адаптированы для комплексной оценки экономического эффекта, возникающего в результате использования альтернативного топлива, так как одни из них оценивают только эффективность использования капитальных вложений и изменение величины удельных приведенных затрат, без учета косвенного эффекта, получаемого в результате изменения экологической нагрузки на окружающую среду и человека. Методики определения величины экономического эффекта от изменения антропогенного воздействия на окружающую среду, направлены исключительно на оценку экологического эффекта от использования тех или иных природоохранных мероприятий, и, в свою очередь, не учитывают прямого экономического эффекта. В результате ни те, ни другие методики не дают объективной оценки применения различных видов альтернативного топлива.

Поэтому, по нашему мнению, для определения величины экономического эффекта от использования АМТ необходимо выработать комплексный показа-

тель оценки экономического эффекта от использования АМТ, который кроме прямого экономического эффекта, будет учитывать косвенный экономический эффект, выражающийся в изменении антропогенного воздействия транспорта на окружающую среду.

Все существующие критерии оценки пригодности тех или иных нетрадиционных преобразователей энергии — в качестве основы для АМТ можно подразделить на три группы [3]: качественные; количественные; технологические. К основным качественным критериям выбора АМТ относятся: экономичность, экологичность, безопасность, стабильность, надежность, долговечность. Количественные критерии: стоимость энергии и установленной мощности, эффективность (в качестве этого показателя могут быть использованы КПД и т. п.), период окупаемости затрат на создание объекта; рентабельность, срок службы и др. Технологические критерии: материалоемкость, энергоемкость, конструктивная и технологическая сложность, унифицированность производства и др.

В связи со значительным количеством критериев обоснование применения АМТ, действительно пригодного в качестве альтернативного для использования в данном регионе, существенно усложняется из-за отсутствия интегральных критериев, а также неопределенности, связанной с использованием качественных критериев.

Следует отметить, что проводимые технико-экономические обоснования проектов использования АМТ, как правило, не содержат экономической оценки всего экологического вреда, наносимого отдельным традиционным топливом в эквивалентном по мощности тепловом двигателе. В то же время такая оценка могла бы внести существенные коррективы в размеры себестоимости энергии традиционного топлива, что решающим образом отразилось бы на конкурентоспособности АМТ Экологические факторы начинают существенно влиять на экономические параметры анализируемых источников энергии.

Для повышения объективности выбора АМТ необходимо и качественные критерии определить в количественном выражении. Комплексный критерий выбора различных видов АМТ мы оцениваем с использованием трех показателей:

1) экологическая эффективность — отсутствие или минимизация вреда окружающей среде;

2) энергетическая эффективность — термический КПД, топливныя экономичность, доступность, технологичность в использовании;

3) экономическая эффективность — экономический эффект от замещения

КЭфф — Пэкпл Лн П

эн экой7

топлива, чистый дисконтированный доход, индекс доходности и другие экономические показатели.

Комплексный критерий эффективности можно представить в виде

где Л , Л , Л , — показатели экологической,

экол' эн экон '

энергетической и экономической эффективности соответственно.

Названные показатели необходимо определить количественно.

Показатель экологической эффективности определяем в виде степени экологической безопасности исследуемого топлива [3]:

П -,

экол

Э к

аб

где Э, Эаб—реальная экологическая и абсолютная экологическая безопасность соответственно. Абсолютная экологическая безопасность (практически недостижимая величина) может быть принята за единицу. Тогда экологическая безопасность альтернативного топлива тождественна его экологической безопасности

Экологическая безопасность Эб — вероятность нанесения вреда человеку и окружающей среде. Экологический вред среде можно представить величиной, обратной экологической безопасности: ЭВ - 1 /Эб - РНВ +АВ+ЛНВ,

где РНВ — регулярно наносимый вред окружающей среде; АВ — вред вследствие аварий; ЛНВ — величина отдаленных последствий от наносимого вреда.

В работе [4] обосновывается необходимость интернализации экстерналий в проектно-инвести-ционном анализе энергетических проектов, в том числе и проектов использования альтернативных энерготехнологий. При этом имеется в виду органичное согласование социальных и экологических проблем с формированием эффективной в экономическом плане стратегии.

Очевидно, что при отсутствии или занижен-ности оценки природных благ, экосистемных функций принимается неправильное, антиэкологическое решение: при сопоставлении различных вариантов развития экологосбалансированный вариант проигрывает при сравнении с традиционными экономическими решениями в результате двух возможных причин [4]:

1) занижение выгод от сохранения природы, что приводит к уменьшению суммарной выгоды (например, недоучет сопряженных выгод от депонирования и сокращения выбросов углерода);

2) занижение затрат, что связано с недооценкой потенциального экологического ущерба, занижением негативных внешних издержек, накладываемых на общество, других экономических субъектов (в экономической теории — это проблема «интернализации экстерналий»).

Наряду с классическими экономическими подходами в инвестиционном анализе проектов топливообеспечения необходимо рассматривать и следующие направления:

1. Развитие в неоклассической экономической теории подхода к анализу экологических внешних эффектов (экстерналий, примером которых является экологический ущерб) [5]. Важнейшим из внешних эффектов в области производства и потребления топлива следует считать наличие вредных выбросов и других загрязнений окружающей природной среды. Денежная оценка внешних эффектов образует внешние издержки (затраты).

2. Развитие модели интернализации внешних экологических эффектов, связанных с подходом А. Пигу [5], который предложил, чтобы государство воздействовало на причинителя отрицательных внешних эффектов (каковыми являются и выбросы токсикантов) посредством налогов, а на причини-теля положительных внешних эффектов посредством субвенций (отрицательных налогов).

3. Реализация концепции экологически устойчивого развития [5, 6], которая включает и повышение эффективности использования природных ресурсов, и снижение уровня загрязнений, замену одних видов ресурсов другими.

4. Соблюдение принципа «загрязнитель — платит» посредством реализации права экологической ответственности и страхования предприятиями экологических рисков.

5. Анализ экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды, раскрытие его содержания, структуры и основных практически применяемых методов оценки.

Загрязнение окружающей среды является прямой причиной различных натуральных ущербов. И денежная оценка всех этих натуральных ущербов называется экономическим ущербом от загрязнения окружающей природной среды.

Не все последствия загрязнения окружающей природной среды могут быть учтены в денежной форме. Кроме того, при проектно-инвестиционном анализе необходимо учитывать и инерционность природных процессов, и влияние их на здоровье человека.

С учетом отечественного опыта основными количественными методами определения величины

РЕгиомьнАя экономикА: теория и практика и

экономического ущерба от загрязнения окружающей природной среды являются следующие [5]:

• метод прямого счета (контрольного, условно-

чистого района);

• методы математического моделирования (прежде всего, корреляционного и регрессионного

анализа);

• комбинированный метод.

Удельные выбросы двуокиси углерода в расчете на единицу ВВП в России в 2,4 раза выше среднемирового уровня. Поэтому в ближайшие годы будет продолжаться тенденция ужесточения экологических стандартов при сжигании традиционного углеводородного топлива во всех отраслях национальной экономики. При этом должное внимание должно уделяться совершенствованию мониторинга экологического состояния окружающей среды. Оценка сложившейся экологической ситуации может быть проведена двумя способами: на основе параметрических исследований и индикационным методом. При параметрическом изучении оценка ведется по отдельным параметрам, в качестве которых выступает набор токсикантов, поступающих в окружающую среду в процессе производства. В качестве критерия оценки выступают установленные государством предельно допустимые концентрации (ПДК) для каждого токсиканта.

При индикационном методе мониторинг качества окружающей среды ведется на основании изучения реакций определенных групп живых организмов.

Степень экологического вреда зависит от следующих факторов:

1) величина угрозы для здоровья человека: а) слабая, б) средняя, в) высокая;

2) угроза для жизни поколений — воздействие на генетический аппарат: а) слабое, б) среднее, в) высокое;

3) территория вредного воздействия, численность населения, попадающего под воздействие одного объекта;

4) регулярность и длительность воздействия;

5) нанесение вреда экосистеме и др.

Названные факторы могут быть определены

из статистических данных или экспертных оценок. Например, известно, что применение газообразного топлива сокращает в 3—4 раза выбросы оксидов углерода и на 15—20 % — оксидов азота.

Величину экономического эффекта от факторов , учитывающих изменение вредного воздействия энергетической технологии на окружающую среду и человека, можно определить из выражения:

Эос = PY

где р — коэффициент загрязнения местности; Y — константа, переводящая условную оценку выбросов в денежную, руб. /усл. кг; M, M2 — приведенная годовая масса выбросов вредных веществ до и после замены топлива, усл. кг/год.

Коэффициент р используется для приведения в сопоставимый вид территорий, которые подвергаются антропогенному воздействию. Значение коэффициента следует рассчитывать по регламентируемому монозагрязнителю — оксиду углерода из предлагаемого выражения:

Р = К/Кбаз>

где К. — концентрация оксида углерода (СО) на рассматриваемой территории; Кбаз — концентрация СО на базовой территории. Энергетическую эффективность определяем как совокупность параметров, влияющих на соотношение величин вырабатываемой энергии и необходимых затрат. При анализе эффективности моторного топлива обычно рассматриваются величины: термический КПД рабочего цикла двигателя, топливная экономичность, качество топлива (соответствие стандартам), сложность доставки, сложность и энергоемкость технологии использования.

Коэффициент интегральной эффективности топлива определяем в виде

Кэ =цтТэКкКдКТ ,

где п т — термический КПД рабочего цикла двигателя; Тэ — топливная экономичность; Ка = Т/Т — коэффициент времени действия в году; Та — время действия в году; Кт = Мопп/ Мр — коэффициент расхода топлива, Мопт, М — оптимальный и реальный расход топлива; Кд — коэффициент сложности доставки; КТ — коэффициент сложности и энергоемкости технологии использования топлива. Показатель энергетической эффективности Пн определяется по эксплуатационным показателям работы двигателя на АМТ относительно этих показателей для двигателя, работающего на бензине.

К^э П N'eQ'

П =-

К * neNeQ

где KJ, КЕэ — коэффициент интегральной эффективности АМТ и бензина, соответственно; П e, П e — эффективный КПД двигателя на АМТ и на бензине, соответственно; Nfe ,Ne — эффективная мощность двигателя на АМТ и на бензине, соответственно; Q/ ,Q — энергия

эн

единицы объема, соотнесенная к л АМТ и бензина соответственно. Экономическая эффективность. Целесообразность вложения средств в организацию производства и использования АМТ помимо топливно-энергетических и экологических соображений должна быть оценена и с позиций экономической эффективности их использования в конкретном районе и конкретных условиях.

Для оценки экономической эффективности и выбора приоритетов в организации производства и использовании рассматриваемого АМТ необходимо учитывать как его технико-эксплуатационные показатели и особенности применения для различных видов транспорта по сравнению с традиционными видами топлив, так и ценовые показатели самого АМТ и того дополнительного оборудования, которое необходимо для его использования.

Для расчета показателя экономической эффективности мы используем интегральный критерий, за который принимаем индекс доходности дисконтированных затрат ИД, представляющий собой отношение чистого дисконтированного дохода NPV к величине капиталовложений I.

о

ИРУ

Пэкон - ИД =-

Чистый дисконтированный доход NPVрассчи-тываем по формуле [7] с учетом, что инвестиции

носят единовременный характер,

ИРУ - В-

1 -

-

где ВЭ — ежегодная чистая прибыль, определяемая по (11) [8]; п — экономический срок службы (время, за которое полностью амортизируется сумма инвестиций); 1о — размер инвестиций; г — реальная процентная ставка с учетом инфляции

г -

ЕД - в 1 + в

где в — уровень инфляции определяется как среднее увеличение цены на все потребительские товары в течение каждого года; Ед — норма дисконта, приемлемая для инвестора.

ш2

Вэ - ц2 • (тг - 1) + щ1

И1 - И2 + Ен •

Р2 + Ен

где Ц2 — оптовая (покупная) цена транспортного средства на альтернативном моторном топливе; W2. W1— соответственно годовая производительность транспортного средства на альтернативном моторном топливе и его базового аналога (тонны-км; пассажиро-км и

т. д.); Ир И2 — годовые эксплуатационные издержки (без учета отчислений на реновацию), соответственно транспортного средства на альтернативном топливе и базового аналога; К, К1 — удельные капиталовложения в производственно-техническую базу предприятия, эксплуатирующего транспортные средства на альтернативном топливе и базовые; Р2 — коэффициент реновации, равный обратному сроку службы транспортного средства до капитального ремонта; Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений. Годовые эксплуатационные издержки определяем по формулам

И2 - С2 Щ; И - С • Щ .

где С, — соответственно себестоимость транспортной работы и годовая производительность средства на альтернативном топливе (/ = 2) и базовой модели (/ = 1).

Величины Ц2 и Р2 могут быть определены по формулам

Ц2 - Ц\ + Цо •

Р2 = Ц / К Р

где Ц1 — стоимость базового транспортного средства; Ц0 — стоимость комплекта оборудования для использования альтернативного топлива; Т0 — относительная доля затрат (по отношению к стоимости оборудования при переоборудовании базового средства в средство для использования альтернативного топлива); — годовой пробег транспортного средства; — пробег до капитального ремонта. С учетом замещаемого топлива показатель Л

экон

можно выразить формулой

П,

Ц Q

зт *~зт

Э

З, З,

где Цт — цена замещаемого топлива, руб. /т у. т.; Qт — количество замещаемого топлива, т у. т.; З, — суммарные, приведенные во времени, затраты за срок службы оборудования, руб. Критериями экономической эффективности, используемыми при сравнении различных видов топлива, могут служить в первом ориентировочном анализе удельные стоимости 1кВт мощности См. З,

с - З,

N N К

р у мощ

где Ыр, N — рабочая и установленная мощность энергетической установки соответственно; К = N /Ы — коэффициент эффективности

мощ р/ у тт тт

использования мощности.

п

Комплексный критерий эколого-экономической эффективности АМТ определяем по формуле (1).

При анализе и выборе того или иного АМТ, кроме эколо-го-экономической эффективности, необходимо учитывать географический, территориальный факторы преобладания потенциала использования АМТ, доступность (экономичность, рентабельность) его применения на рассматриваемой территории. При анализе и выборе АМТ следует руководствоваться картами, указывающими территориальное преобладание экономического потенциала использования АМТ (см. рисунок). Экономический потенциал АМТ территории региона — это величина годового потребления альтернативного топлива, экономически оправданная при существующем количестве автомобилей, подлежащих энергетически и технологически обоснованному переводу на АМТ, при уровне цен на газобаллонное оборудование, на производство, транспортировку и распределение топлива на данной территории. Эколого-экономическая эффективность с учетом этого территориального фактора может быть определена из формулы

Кт = Кэфф  ЭП,

где ЭП = Р. /РэЪ — отношение экономического потенциала АМТ и суммарного экономического потенциала всех видов топлива на данной территории.

Для каждого района региона может быть рассчитана величина Кэт и определена эколого-эко-номическая целесообразность и приоритетность использования конкретного вида АМТ.

Кратко изложенная в данной работе новая методика комплексной оценки эколого-эконо-мической эффективности служит основой для разработки стратегической программы развития инфраструктуры по использованию АМТ, включающей и сеть автозаправочных газовых станций на территории Костромской области.

На базе рассчитанного потенциала Костромской области определена востребованность услуг ав-тогазозаправочных станций и станций по установке газобаллонного оборудования, выполнено обоснование прогнозируемых инвестиционных издержек на создание подобных предприятий в регионе, и

Потенциал использования АМТ на территории Костромской области

рассчитан интегральный экономический эффект.

Общий объем инвестиций, по прогнозу, составит 178,25 млн руб. Прогнозируемый интегральный экономический эффект — 174 млн руб.

Таким образом, использование сжиженного газа в качестве моторного топлива является для Костромской области перспективным и высокоэффективным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1993. — 320 с.

2. Гаркушина С. В. Применение метода анализа иерархий при оценке альтернатив моторных топлив для использования в регионе / С. В. Гаркушина, В. М. Каравайков // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия Экономика. Экология. № 5. — Волгоград: ВолГУ, 2008.

3. БеляевЮ. М. Критерии эколого-экономической эффективности энергетических технологий // Промышленная энергетика. 2003, №8.

4. Пахомова Н. В., Экологический менеджмент: учеб. пособие / Н. В. Пахомова, А. Эндрес, К. К. Рихтер. — СПб.: Питер, 2003. — 544 с.

5. Каменик Л. Экологическая экспертиза объектов хозяйственной деятельности: экспресс-методика по формированию комплексной системы социально-эколого-эконо-мических показателей / Л. Каменик, Н. Пахомова. — СПб, 1995. - 210 с.

6. Бушуев В. В. Синтетические индикаторы развития России и стран мира / В. В. Бушуев, B. C. Голубев // Общественные науки и современность. 2001. №5.

7. Бородина Н. С. Методика оценки эффективности инвестиционных энергетических проектов: учебное пособие / Н. С. Бородина, В. М. Каравайков, Н. Р. Подкопае-ва. — Кострома: Изд-во КГТУ, 2006. — 217 с.

8. Перевод автотранспорта на природный газ: справочное пособие / под ред. А. И. Морева — М. : ИРЦ Газпром. — 1995. — 180 с.