Straipsnis Miško biokuro išteklių potencialo ir gamybos modeliavimas

Miškų ūkio statistikoje, kurią kasmet atnaujina Valstybinė miškų tarnyba, galima rasti išsamius fizinius duomenis apie visus Lietuvos miškus – plotus, rūšinę sudėtį, tūrį, produktyvumą ir t. t. Tačiau duomenys apie ūkinę veiklą – kirtimų apimtis, įvairių sortimentų gamybą ir pardavimus – yra pateikiami tik valstybinių ir restitucijai rezervuotų miškų. Privačių miškų, kuriuose ūkinė veikla yra gana aktyvi, praktiškai pateikiami tik pagrindiniai fizikiniai duomenys, o išsamios informacijos apie kirtimų apimtis nėra.

Remiantis apibendrintais įvairių šaltinių duomenimis, beveik 30 % stačio miško tūrio gali būti laikoma kirtimo atliekomis. Kirtimo atliekos yra susijusios su kirtimų apimtimis, kurios pastaruosius 10 metų mažai keitėsi ir buvo 5,5–6,5 mln. m³/metus.

Dar vienas miškų išteklių statistikos ypatumas, šiek tiek koreguojantis savivaldybių biokuro potencialo įvertinimą, kad duomenys yra pateikiami pagal urėdijas, kurių teritorijos neatitinka savivaldybių teritorijų ribų. Tokių duomenų apdorojimas reikalauja sudėtingesnio perskaičiavimo norint nustatyti savivaldybės teritorijoje esantį miško biomasės potencialą, nors biokuro naudojimas nebūtinai turi būti siejamas tik su konkrečioje savivaldybėje esančiais ištekliais.

Taigi, priėmę prielaidą, kad biokurą sudaro miško kirtimo atliekos, malkinė mediena, o nesant kitos paklausos arba esant tinkamai kainai kurui galima panaudoti ir popiermalkes bei plokščių gamybai tinkamą medieną, taip pat priėmus įvairių ekspertų pateiktas bendras (valstybinių ir privačių miškų) kirtimo apimtis, modelio pagalba atlikti tyrimai įvertina, kad biokurui pastaraisiais metais, kai kirtimų kiekiai stabilizavosi, kurui būtų galima panaudoti: apie 780 tūkst. m³/metus kirtimo atliekų, 1 660 tūkst. m³/metus malkinės medienos, 1 230 tūkst. m³/metus popiermalkių ir 600 tūkst. m³/metus plokščių medienos. Iš viso tai sudarytų apie 4 250 tūkst. m³/metus biokuro, nors konkrečiose savivaldybėse šių išteklių apimtys gali labai skirtis (4 lentelė).

Kapotinės skiedros gamybos miškuose ilgalaikių ribinių sąnaudų tyrimas

Biokuro gamybą derėtų priskirti prie energijos išteklių gavybos ir traktuoti kaip savarankišką veiklą, panašiai kaip durpių kuro ar žalios naftos gavybą.

Skiedros, kaip energetinio kuro gamyba, susideda bent iš trijų technologinių etapų:

1. žaliavos skiedros gamybai paruošimas;
2. skiedros gamyba;
3. skiedros transportavimas vartotojams.

Kiekviename šių etapų naudojamos skirtingos technologijos, sąlygojančios būdingas savitąsias sąnaudas. Skiedros išteklių rinkos kainos turėtų būti grindžiamos ilgalaikėmis ribinėmis gamybos sąnaudomis.

Žaliavos skiedros gamybai paruošimas. Tai sudėtingiausias ir daugiausia problemų keliantis biokuro ruošos etapas. Skiedros gamybai gali būti naudojama tam tikra iš miško kirtimų ištraukiamos medienos dalis, kuri neturi paklausos kaip padarinė mediena. Šiuo atveju ištraukimo sąnaudos paprastai yra įskaičiuojamos į padarinės medienos savikainą. Kadangi šiame tyrime keliamas uždavinys ištirti skiedros gamybos padidinimo galimybes iš miške tradiciškai paliekamų biomasės atliekų vykdant pagrindinius ir tarpinius kirtimus. Čia analizuojamas bendriausias žaliavos paruošimo variantas, apimantis medienos iškirtimą, jos surinkimą bei ištraukimą iki aikštelių, skirtų skiedros gamybai, būdingas ugdomuosiuose kirtimuose.

Tokios veiklos ilgalaikių ribinių sąnaudų (IRK) analizei reikia žinoti naudojamo technologinio proceso bei kapitalo sąnaudas. Atlikti tyrimai rodo, kad medienos atliekų (žabų) savikaina (ZRK) skiedros gamybos aikštelėje labiausiai priklauso nuo miško ploto vienete susidarančių atliekų kiekio (tankio) (AT) ir vidutinio atstumo iki smulkinimo aikštelės (ISA). Miškininkų tyrimų rezultatus, pasitelkus jų naudojamus atliekų ištraukimo iš miško atstumus Žr. Liana Sadauskienė, Stasys Mizaras, Diana Mizaraitė, Marius Aleinikovas, „Medienos kuras: ištekliai, ruošos sąnaudos ir naudojimo katilinėse efektyvumas“, 2009. , pakankamu tikslumu galima aprašyti tiesine lygtimi:

ISA – vidutinis atstumas iki smulkinimo aikštelės m.

Šios lygties pagrindu gauti rezultatai, palyginti su miško kirtimo atliekų žaliavos rinkos kaina (RK), pateikti 6 pav., rodo, kad biokuro žaliavos ištraukimas esant mažesniam kaip 10 m³/ha atliekų tankiui ekonomiškai nėra naudingas.

Kirtimo atliekų ištraukimas yra nuostolingas, kai jų savikaina viršija dabartinę rinkos kainą. Savivaldybės turėtų disponuoti informacija apie jų teritorijoje esamų miško atliekų susidarymo vietas ir jų charakteristikas, kad galėtų taikyti priemones, skatinančias geresnį jų panaudojimą.

Skiedros gamyba. Skiedros gamybos IRK analizei naudoti miškininkų paskelbti duomenys. Skaičiavimai atlikti 20 tūkst. m³/metus kapotinės skiedros gamybos vienetui (įmonei). Tokios įmonės pagrindiniai techniniai ir ekonominiai rodikliai buvo išsamiai analizuoti Švedijos nacionalinės miškų ūkio valdybos bei Miškų ir saugomų teritorijų departamento prie LR Aplinkos ministerijos dvišaliame projekte „Medienos panaudojimo kurui plėtra Lietuvoje“ Žr. Antanas Baltrušaitis, Lars Andersson, Biokuro panaudojimo Lietuvoje galimybės, 2000. .

Čia apsiribojama skiedros gamybos IRK analize, remiantis minėtame projekte pateiktais sprendimais. Tokiai įmonei reikalingos įrangos kapitalo sąnaudų skaičiavimas žaliavos ištraukimo ir jos smulkinimo operacijoms pateiktas 5 lentelėje, o eksploatacijos sąnaudos – 6 lentelėje.

Skaičiavimai parodė, kad galimi rezervai biokuro sąnaudų mažinimui slypi atliekų ištraukimo iš miškų operacijoje (7 pav.).

Sąlyginai pastovias eksploatacijos sąnaudas sudaro darbuotojų atlyginimas ir socialinio draudimo mokestis (8 pav.).

Didžiausios išlaidos susidaro ištraukiant žaliavą. Galima pažymėti, kad šiuos darbus gali dirbti ir žemos kvalifikacijos darbuotojai. Būtent čia galima savivaldybių iniciatyva įdarbinant bedarbius ir t. t.

Pagrindinė kintamųjų sąnaudų dedamoji yra išlaidos kurui (8 pav.). Žaliavos mokestis galėtų paskatinti privačių miškų savininkus surinkti medienos atliekas. Atkreiptinas dėmesys, kad ištraukiant miško atliekas sunaudojama nemažai dyzelinio kuro. Kintamosios sąnaudos galėtų būti sumažintos taikant kurui mokestines lengvatas.

Dyzelinio kuro naudojimo biokuro gamybai efektyvumas nėra didelis (9 pav.).

Tai tampa svariu veiksniu plečiant medienos kuro ruošą jaunuolynuose, kur mažas atliekų tankis ir didelis jų ištraukimo atstumas. Ši problema galėtų būti sprendžiama jau sodinant miškus (numatant kelius įvažiuoti efektyvesnei technikai).

Skiedros transportavimo į katilines sąnaudas lemia ne tik atstumas nuo skiedros gamybos vietos, bet ir naudojama technika (10 pav.).

Šios sąnaudos yra reikšmingos esant didesniam kaip 20 km atstumui nuo gamybos vietos ir sudaro per 10 % savikainos transportuojant didesniu kaip 40 km atstumu.

Atkreiptinas dėmesys, kad šias sąnaudas būtų galima sumažinti numatant tarpines skiedros saugojimo aikšteles rajono teritorijoje. Taip būtų pagerintas skiedros pristatymas vartotojams (pagal poreikį).

Reikia pažymėti, kad nustatytos skiedros gamybos sąnaudos 2010 m. kainomis ir sąnaudomis yra mažesnės už dabartinę rinkos kainą. Sąnaudos galėtų būti sumažintos geriau planuojant darbus savivaldybių lygiu (pagal Nacionalinę programą) ir panaudojant turimus išteklius.

Išvados

Naudojantis apibendrintais miškų tyrimų ekspertų, miškotvarkos technologijų ir miškų statistikos duomenimis, pateiktame tyrime sukurti biokuro gamybos išteklių potencialo aplinkosauginio ir ekonominio vertinimo metodika bei atitinkamas modelis, kurie galėtų būti naudojami kaip įrankis savivaldybių darnaus biokuro energetikos ūkio planavimui, įvertinantis tiek turimus išteklius savivaldybės teritorijoje, tiek ir biokuro gamybos sąnaudas.

Tyrimas, atliktas naudojantis sukurta metodika ir modeliu, parodė, kad potencialių medienos atliekų panaudojimą padidinus 10 % (tai nekenkia darniam miškų tvarkymui tiek bioįvairovės, tiek miško išteklių naudojimo efektyvumo požiūriu), kapotinės skiedros gamybą būtų galima padidinti 1 mln. m³/metus ir pagaminti dvigubai daugiau medienos skiedros nei gaminama dabar.

Priėmus prielaidas, kad biokurą sudaro miško kirtimo atliekos, malkinė mediena, o nesant kitos paklausos arba esant tinkamai kainai kurui galima panaudoti ir popiermalkes bei plokščių gamybai tinkamą medieną, tyrimas leido įvertinti, kad biokurui būtų galima panaudoti apie 780 tūkst. m³/metus kirtimo atliekų, 1 660 tūkst. m³/ metus malkinės medienos, 1 230 tūkst. m³/metus popiermalkių ir 600 tūkst. m³/metus plokščių medienos. Iš viso tai sudarytų apie 4 250 tūkst. m³ biokuro per metus.

Atliekant ekonominio vertinimo tyrimus nustatyta, kad svarbiausi veiksniai, lemiantys biomasės panaudojimą biokuro gamybai, yra biomasės ištraukimo iš miškų atstumas, 1 ha plote susidarančių atliekų tūris ir transportavimo į katilines atstumas. Biokuro gamybos grandinėje biomasės ištraukimo iš miškų operacijos sąnaudos sudaro apie 70 % medienos skiedrų gamybos sąnaudų. Biokuro transportavimo į katilines sąnaudos atsižvelgiant į naudojamos technikos našumą ir kuro vartojimą padidina sąnaudas >10 % (transportuojant daugiau kaip 40 km atstumu).

Literatūra

• Baltrušaitis, Antanas; Lars Andersson, Biokuro panaudojimo Lietuvoje galimybės, Lietuvos–Švedijos bendro projekto galutinė ataskaita, Vilnius, 2000.
• Country Report: Lithuania. The European Renewable Energy Study, Kaunas: Lietuvos energetikos institutas, 1994.
• Cowi–Allplan–Etna, Lietuvos vietiniai energijos ištekliai, PHARE projekto galutinė ataskaita, 1997.
• Danish Energy Management A/S, Atsinaujinančiųjų ir vietinių energijos išteklių naudojimo didinimas Lietuvoje, baigiamoji ataskaita, Environmental Related Energy Sector Programme – Lithuania, 2003 m. gruodis.
• FAO Global Forest Resources Assessment 2005. Lithuania: Country Report.
• Gedminas, Artūras; Remigijus Ozolinčius, „Kaip ir kokie miškai auginami malkoms, arba energetinė miškininkystė“ | Inovatyvūs mokymo(si) metodai ir naujausios technologijos gamtos mokslų bakalaurų rengimui, Lietuvos miškų institutas, 2007.
• Grigaliūnas, Jonas (sud.), Medienos atliekų ištekliai ir jų panaudojimo galimybės, Lietuvos miškų instituto ataskaita, Girionys, 1996.
• Kenstavičius, Jonas, Miškų resursai, jų paruošos, poreikiai ir būklės gerinimo problemos, Kaunas, 1989.
• Kuliešis, Andrius, „Lietuvos miškų ištekliai ir naudojimo perspektyvos“ | Medienos atliekų perdirbimas ir panaudojimas kurui (konferencija, Vilnius, 1999), Kaunas: Lietuvos energetikos institutas, 1999, p. 11–20.
• Lahmeyer International and Cowi Consult, Review of Lithuania’s Own Energy Resources and the Scope for Utilizing them for Energy Purposes, EK PHARE projekto ataskaita, Vilnius, 1994.
• Lietuvos atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo skatinimo veiksmų planas 2010–2010 m., taikomojo mokslinio tyrimo ataskaita, Vilnius: Lietuvos biomasės energetikos asociacija LITBIOMA, 2008.
• Lietuvos atsinaujinančių energijos išteklių naudojimo skatinimo veiksmų planas 2010–2020 m., galutinė ataskaita, Vilnius: Lietuvos biomasės energetikos asociacija LITBIOMA, 2008.
• Lietuvos energetika 2011, energetikos statistikos leidinys, Lietuvos energetikos institutas, 2012, ISSN 1822-5268.
• Lietuvos Respublikos atsinaujinančių išteklių energetikos įstatymas, 2011 m. gegužės 12 d., nr. XI-1375.
• Lynikas, Martas; Michailas Palicinas, Albinas Tebėra, Gintautas Mozgeris, Aida Radzevičiūtė, Stanislovas Vrubliauskas, Eugenija Farida Dzenajavičienė, “Modeling the Amount of Cutting Residues and Timber Volumes Suitable for Fuel” | Proceedings of the Third International Scientific Conference “Rural Development 2008,” Lithuanian University of Agriculture, volume 3, book 2, pp. 294–301.
• Miško kuro ruošos integravimas į miškų ūkį: miškininkystės, technologijų ir miško kuro ruošos ekonominių tyrimų Lietuvoje rezultatai, Lietuvos–Švedijos projekto ataskaita, Vilnius: Lututė, 2003.
• Mizaraitė, Diana; Stasys Mizaras, Liana Sadauskienė, Medienos kuro sunaudojimo kaimo vietovėse tyrimas, baigiamoji ataskaita, 2009.
• Nacionalinės biomasės ir biokuro gamybos ir naudojimo technologijų platformos galimybių studija, Vilnius, 2006.
• Nacionalinės biomasės ir biokuro gamybos ir naudojimo technologijų platformos strateginių tyrimų planas, 2007.
• Renewable Energy Policy Review: Lithuania. EC Altener Programme, Lietuvos energetikos institutas – EREC, May 2004.
• Rutkauskas, Algirdas, „Lietuvos miškai bei miško kirtimo atliekų ištekliai kuro ruošai“, pranešimas konferencijoje „Biokuras kaip energijos šaltinis Baltijos regione“, Vilnius, 2005.
• Sadauskienė, Liana; Stasys Mizaras, Diana Mizaraitė, Marius Aleinikovas, „Medienos kuras: ištekliai, ruošos sąnaudos ir naudojimo katilinėse efektyvumas“, Miškininkystė, 2009, nr. 2 (66).
• Saladis, Jonas; Kęstutis Armolaitis, Artūras Gedminas, Miško kirtimų atliekų išteklių ir jų paėmimo iš miško ekologinės rizikos įvertinimas ir rekomendacijų parengimas, mokslinio tiriamojo darbo ataskaita, Lietuvos nepriklausomų medienos matuotojų asociacija, Akademija, 2008.
• Tebėra, Albinas (sud.), Medynų kirtimo atliekų apskaičiavimo modelis, ataskaita, Girionys: Kauno miškų ir aplinkos inžinerijos kolegija, 2007.
• Tebėra, Albinas, Medienos naudotinos kurui ištekliai ir jų apskaita, INTERREG III B projekto BBN seminaro pranešimas, Lietuvos žemės ūkio universitetas, 2005 m. lapkričio 24 d.
• Valstybinė miškotvarkos tarnyba, Lietuvos miškų ūkio statistika 2012, Kaunas, 2013.

The Modelling of the Potential and Production for Forest Biomass Resources

Summary. Energy generation using renewable energy sources is one of the most significant priorities in the energy policy of the European Union. EU attempts to mitigate negative impact on environment from the energy sector by reduction of CO₂ emissions as well as reduce economic dependence on fuel import from third-party countries. Biomass fuel is one of renewable energy sources the use of which stimulates development of local economics and creates new jobs. Besides, the use of RES forms possibilities to ensure security of energy supply via diversification of energy sources. There are still no reliable tools – methods and models – for assessment of RES potential and planning investments on the basis of marginal biomass fuel production costs as well as for planning investments in the heat supply sector based on the principles of sustainable energy planning and implementing modern technologies in autonomous and district heating sectors. In the presented study a method and a respective model was developed for the assessment of biomass production potential. Modeling showed that extraction up to 10% of potential wood waste could increase wood biomass production by 1 million m³/year and double the production of wood chips. The article shows that the total solid biomass potential could be appr. 4 250 thousand m³/year. Biomass fuel production potential assessment methodology linking potential biomass resources available for biofuel production in the area of a specific municipality with forest felling and management volumes as well as investigations of biofuel production and transportation costs show that biomass density / 1 ha of forest area, extraction and biofuel transportation distance to the boiler-houses are the main factors influencing the use of biofuel.

Keywords: biomass, modelling, planning, production costs.