WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.М.В. Ломоносова ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

УДК 911.3:338 ПОПОВ

Дмитрий Игоревич Комплексная географическая оценка развития биотопливной промышленности в Германии (с учетом использования мирового опыта)

Специальность 25.00.24 – Экономическая, социальная, политическая и рекреационная география

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва – 2012

Работа выполнена на кафедре физической географии мира и геоэкологии географического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова Научный руководитель – Красовская Татьяна Михайловна, доктор географических наук, профессор Официальные оппоненты – Сдасюк Галина Васильевна, доктор географических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела физической географии и проблем природопользования Института географии РАН (г. Москва) Болышева Татьяна Николаевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры агрохимии факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова Ведущая организация – Московский педагогический государственный университет

Защита диссертации состоится 29 ноября 2012 г. в 1500 на заседании диссертационного совета Д 501.001.36 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, г. Москва, ГСП–1, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, ауд. 1806.

E-mail: agir@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени М.В.Ломоносова (Ломоносовский просп., д. 27).

Автореферат разослан 29 октября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, старший научный сотрудник А.А. Агирречу

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В начале ХХI в. биотопливная промышленность испытала подъем во многих регионах мира и вошла в новый цикл, который значительно отличался от предыдущего: впервые в истории производство биотоплива в промышленных масштабах для потребления транспортом стало развиваться более чем в 40 странах мира, а спрос на новый вид топлива стал одним из ключевых факторов, влияющих не только на развитие транспортного сектора, но и определяющих стратегию развития агропромышленного комплекса многих государств. С 2000 по 2010 год средний темп годового прироста производства биотоплива в мире составлял 29,5% в год.

Стимулами для развития биотопливной промышленности стали: широкое внедрение природо- и ресурсосберегающих технологий в постиндустриальный период;

необходимость решения региональных экологических, экономических и геополитических проблем; поддержка сельского хозяйства и стимулирование развития сельской местности.

На сегодняшний день в мировом масштабе биотопливо, используемое в транспортном секторе, представлено двумя видами: биоэтанолом и биодизелем. С 2000 г.

было введено в строй около 75 млн т новых биотопливных мощностей. Большое количество крупных заводов (выпуск более 200 тыс. т биотоплива в год) было построено в США, Бразилии, Германии, Франции, Испании, Италии, Китае, Аргентине, Канаде, Таиланде и других странах.

Несмотря на стремительное развитие новой отрасли промышленности, научные исследования в этой сфере сосредоточены на технических разработках и методиках.

Комплексная географическая оценка потенциала территории для развития биотопливной промышленности, основанная на сопряженном анализе широкого набора данных:

социально-экономических, физико-географических, экологических пока отсутствует Изучение этого аспекта определяет актуальность проведенного исследования.

Объект исследования – биотопливная промышленность всего мира и отдельных стран (на примере Германии).

Предмет исследования – социально-экономические и геоэкологические факторы формирования и реализации ресурсного потенциала производства биотоплива (на примере Германии).

Цель исследования: комплексная географическая оценка факторов, определяющих пространственные закономерности развития биотопливной промышленности для выявления перспективных районов на двух территориальных уровнях (административном, федеральном).

Достижение этой цели обеспечивается постановкой и решением следующих основных задач исследования:

Анализ отечественного и зарубежного опыта использования биотоплива (экономико-географические, экологические и законодательные аспекты), истории формирования и факторов, влияющих на размещение центров биотопливной промышленности;

Создание базы данных основных производственных и технологических показателей биотопливных заводов по странам, а также создание карты биотопливной промышленности мира;

Разработка методики комплексной географической оценки потенциала территории для развития биотопливной промышленности (на примере Германии);

Использование разработанной методики для выявления перспективных ареалов развития биотопливной промышленности на уровне административных районов и федеральных земель Германии.

Теоретическую основу исследования составляют методики оценки потенциала биомассы, природных и сельскохозяйственных ресурсов для развития альтернативных источников энергии, представленные в трудах зарубежных (Г. Фишер, И. Хицник, С. Прилер, Х. Вельтхайцен, Р. Эдвард, Т.А. Хульд, И.Дж. Батеман и др.) и российских ученых (П.П. Безруких, Н.Н. Клюев, Г.А. Приваловская, Д.Л. Лопатников и др.). Они дополняются работами Г.Н. Голубева, К.Н. Дьяконова, А.В. Дончевой и др. в области геоэкологии и природопользования в контексте устойчивого развития экономики. В работе были использованы основополагающие труды отечественных и зарубежных экономико-географов, в том числе Н.Н. Баранского, Н.В. Алисова, Ю.Г.

Саушкина, А.Т. Хрущева и др.

При изучении развития биотопливной промышленности использовались фундаментальные работы по глобальному и страноведческому анализу современного развития энергетики, ежегодно публикуемые Международным энергетическим агентством, а также комплексные эколого-экономические исследования в рамках программ FAO, European commission under the Intelligent Energy, GEO UNEP, Renewable Fuel Association и др.

Основные методы исследования включали: экономико-статистический метод, метод математического моделирования (метод построения нечетких классификаций), сравнительно-географический, эколого-географический, ГИС-технологии. В качестве программного обеспечения для обработки статистических данных использовался Microsoft Excel, а для построения карт ГИС – пакет ArcGIS.

Информационная база исследования включает следующие основные источники: производственные данные компаний биотопливной промышленности; статистические ежегодники Международного энергетического агентства, Американской ассоциации возобновляемых видов топлив, Немецкой ассоциации сельскохозяйственных производителей масличной продукции и др.; данные специализированных информационно-аналитических агентств, международных организаций и консалтинговых компаний; материалы, собранные автором во время стажировки на факультете экологической и сельскохозяйственной политики университета г. Росток (Германия), при посещении ряда предприятий биотопливной промышленности в Германии, а также литературные источники.

Научная новизна работы состоит в применении методики комплексной географической оценки потенциала развития биотопливной промышленности.

В диссертации впервые: проведен сопряженный анализ социально-экономических, физико-географических и экологических факторов, влияющих на развитие биотопливной промышленности; дана количественная оценка гипотетически свободных сельскохозяйственных земель для выращивания энергетических культур в Германии;

дан прогноз в отношении вклада использования биотоплива в процессе снижения выбросов парниковых газов. Выявлены оптимальные районы строительства новых заводов биотопливной промышленности в Германии. Впервые использована методика преобразования экономико-статистических данных в рамках административных границ районов для адаптации их к границам локальных геосистем. Впервые представлены карты и картосхемы размещения биотопливной промышленности на мировом и региональном уровнях и по отдельным странам.

Практическая значимость работы. Методология и результаты исследования могут применяться при определении перспективных районов земного шара для развития биотопливной промышленности. Полученные выводы могут быть использованы для принятия решений о размещении новых предприятий биотопливной промышленности, главным образом в рамках региональных стратегий развития биотопливных компаний. Глобальные и региональные обзоры развития биотопливной промышленности могут использоваться в системе географического, экономического и экологического образования.

Апробация работы и публикации. Основные положения и выводы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: XV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов–2008» (г. Москва, 2008 г.);

XI Всероссийская научная молодежная школа «Возобновляемые источники энергии» (г. Москва, 2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, включая 2 статьи в издании перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание работы

изложено на 162 с. текста, включает 17 табл. и 28 рис. Приложение состоит из 21 табл. и 16 рис.

общим объемом 52 с. Список использованных источников включает 148 наименований на русском и иностранных языках.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ 1. Первое десятилетие XXI в. стало периодом активного роста производства, потребления и торговли биотопливом для транспорта в различных регионах мира, что привело к формированию биотопливной промышленности мира.

В конце ХХ в. производство жидкого биотоплива в промышленных масштабах носило локальный характер и осуществлялось только на территории ограниченного круга стран; на Бразилию и США приходилось приблизительно 90% от общего мирового объема производства. При этом биотопливо было представлено одним видом – биоэтанолом, получаемым на основе сахарного тростника в Бразилии и кукурузы в США. Однако в течение последующего десятилетия интерес к новому экологически чистому топливу возник во многих странах, что привело к созданию государственных программ, направленных на стимулирование и поддержку его производства, которое уже охватывает более 40 стран мира.

Современная биотопливная промышленность, обеспечивающая автотранспорт экологически чистыми видами моторного топлива, представлена двумя подотраслями: биодизельной и биоэтанольной, которые отличаются не только ассортиментом производимой продукции, сырьевой базой и технологией производства, но и ориентированы на разные сегменты рынка транспортного сектора.

К 2010 г. объемы производства жидкого биотоплива по сравнению с 2000 г.

увеличились более чем в 4,6 раза в отношении производства биоэтанола и в 20 раз в отношении биодизеля. В 2010 г. в мире насчитывалось 65 заводов по выпуску жидкого биотоплива с годовым производством более 200 тыс. т. Современными лидерами на мировом рынке биотоплива являются: США – крупнейший производитель и потребитель биоэтанола; страны ЕС, специализирующиеся на производстве биодизеля;

Бразилия – ключевой производитель и основной мировой экспортер биоэтанола. Быстрыми темпами растет производство биодизеля в Аргентине, Канаде, Малайзии, Индонезии, Колумбии, Индии. В странах Центральной Америки зафиксированы высокие темпы роста производства не только биоэтанола в готовом виде, но и экспорта сырья для производства биотоплива. В долгосрочной перспективе, по оценкам некоторых экспертов, центрами производства биотоплива могут стать отдельные страны Африки, где уже действуют первые экспериментальные установки для его производства.

Главные результаты глобальных изменений в структуре биотопливной промышленности в период последнего десятилетия:

1) выход США в лидеры по объемам производства биоэтанола;

2) сохраняющаяся высокая концентрация производства и потребления биоэтанола в двух ведущих странах – Бразилия, США;

3) появление крупных центров по производству биодизеля на территории периферийных стран ЕС, что привело к деконцентрации производства внутри региона;

4) повышение удельного веса стран Южной Америки в производстве биодизеля;

5) резкое расширение производства биодизеля и биоэтанола в странах Восточной и Юго-Восточной Азии.

По мере роста производства и потребления биоэтанола и биодизеля стали формироваться их рынки (рис 1.). Несмотря на то, что торговля биотопливной продукцией еще слабо регулируется в рамках ВТО и во многих странах носит протекционистский характер, можно говорить о возрастающей роли торгового фактора, влияющего на темпы развития биотопливных рынков. Импорт биодизеля в страны ЕС ежегодно увеличивается на 5-10%, обеспечивая около 20% внутреннего потребления биодизельного топлива. Аналогичная ситуация долгое время складывалась на биоэтанольном рынке США, где основными торговыми партнерами выступали Бразилия и страны Центральной Америки. Однако последние данные свидетельствуют о новом тренде – США стали активно экспортировать излишки биоэтанола. В целом торговые потоки биотопливной продукции сильно варьируются в зависимости от спроса в каждом отдельном регионе.

Рис. 1. Мировое производство и экспорт биоэтанола и биодизеля, 20Составлено автором.

2. Формирование новых центров биотопливной промышленности привело к возникновению двух разнонаправленных тенденций, ставших факторами изменения структуры землепользования сельскохозяйственных земель в странах – производителях биотоплива.

Уникальность процесса формирования биотопливной промышленности как отрасли определялась тесной связью сельскохозяйственного сектора, выступающего в качестве сырьевой базы, и транспортного сектора, ставшего целевым рынком конечной продукции. В современной структуре производства биотоплива многое зависит именно от качества и количества сельскохозяйственного сырья, которое определяет уровень рентабельности производства и, соответственно, степень его экономической жизнеспособности.

В этом контексте можно говорить о двух сформировавшихся разнонаправленных тенденциях. Первая указывает на то, что в ряде стран произошло изменение структуры посевов сельскохозяйственных культур, что привело к расширению площадей ряда культур, выступающих в качестве энергетического сырья. Вторая тенденция связана с ростом урожайности и повышением эффективности ведения хозяйства, что позволило частично провести переориентацию использования продукции в энергетических целях.

Характер тенденций определялся совокупностью факторов: специфика и условия производства биоэтанола и биодизеля, особенности развития агропромышленного комплекса и политика государства, которая создавала определенные условия для стимулирования выращивания энергетических культур.

Проявление первой тенденции можно было наблюдать при развитии биодизельной промышленности в европейских странах, где быстрыми темпами стали расширяться площади технических культур, пригодных для производства биотоплива.

Значительно расширились посевы рапса – основной европейской сельскохозяйственной культуры для производства биодизеля (табл. 1).

В результате рапс стал доминировать на европейском рынке масличных культур. В 2010 г. на его долю уже приходилось более 40% всех пахотных земель, отводимых под масличные культуры в странах ЕС, а объемы производства семян рапса удвоились за последнее десятилетие.

Крупнейшими европейскими странами по объемам производства рапса и площадям земель для его выращивания являются Германия, Франция, Великобритания, Польша, на долю которых приходится более 70% сбора европейского урожая рапса и 40% мирового. В течение последнего десятилетия темпы роста рапсовых площадей в них составляли около 4,5%, что практически в два раза превышало мировой показатель. Это привело к переориентации отдельных сельскохозяйственных районов этих стран на выращивание новой энергетической культуры. В пределах стран ЕС можно выделить 12 районов – лидеров, на долю которых приходится более 50% производства рапса: 8 районов располагаются на территории Германии (Мекленбург – Передняя Померания – 5,1%, Саксония-Анхальт – 3,4%, Саксония – 2,6%, Бавария – 2,4%, Бранденбург – 2,4%, Нижняя Саксония – 2,6%, Тюрингия – 2,4%, ШлезвигГольштейн – 2,2%) и 4 на территории Франции (Центральный – 4,6%, Бургундия – 2,4%, Шампань – 3,2%, Лотарингия – 2,2%).

Таблица Динамика производства рапса и биодизеля в странах ЕС за период 2000-2010 гг. (фрагмент таблицы) Доля рапса от Общие пло- общей площаПроизводство Темпы роста Объем произ- Темпы роста щади, занятые ди, отведенной Год биодизеля площадей водства рапса производства рапсом (млн для выращива(млрд литров) рапса, % (млн т) рапса, % га) ния масличных культур, % 2000 0,77 4,14 - 30 11,3 - 2004 2,18 4,56 +9,5% 32 15,5 +39,7% 2005 3,59 4,87 +6,8% 33 15,7 +1,2% 2007 6,44 6,53 +21,0% 41 18,4 +14,3% 2008 8,73 6,13 -6,2% 39 18,9 +2,7% 2010 10,88 6,91 +6,7% 43 20,4 -4,7% Составлено по данным Европейского агентства статистики и Немецкой ассоциации сельскохозяйственных производителей масличной продукции.

Подобные изменения были зафиксированы в Аргентине, где появление новой отрасли промышленности привело к росту спроса на соевое масло и стало причиной расширения посевов сои.

Вторая тенденция была характерна для развития биоэтанольной отрасли США, где не было зафиксировано резкого расширения ни посевов кукурузы, ни сои, а потребности в сельскохозяйственном сырье биотопливной промышленности удовлетворялись за счет переориентации в структуре сбыта полученного урожая с кормовых и продовольственных целей на энергетические.

На территории США развитие биоэтанольной отрасли не повлекло за собой резкого увеличения посевных площадей основной энергетической культуры – кукурузы. Главной тенденцией стало повышение урожайности кукурузы в Айове, Небраске и др. штатах на 25-30%, что позволило на 30% увеличить объемы производства за последние 10 лет при расширении площадей, отводимых под выращивание кукурузы, только на 7% (табл. 2).

Таблица Динамика производства кукурузы и биоэтанола в США за период 2000-2010 гг. (фрагмент таблицы) Объем произДоля площа- Доля кукуруОбщие пло- водства кукуПроизводство дей кукурузы, Объем произ- зы, испольщади, заня- рузы для проГод биоэтанола отводимая для водства кукуру- зуемая для тые кукуру- изводства био(млрд литров) производства зы (млн т) производства зой (млн га) этанола (млн биоэтанола биоэтанола т) 2000 6,0 28,8 5,26% 248 15,0 6,1% 2005 14,4 30,0 12,09% 278 35,8 12,9% 2007 24,0 34,4 17,52% 327 57,5 17,6% 2009 40,3 31,6 17,72% 328 95,0 29,0% 2010 48,1 34,4 20,93% 316 116,3 36,8% Составлено по данным Renewable fuels Association.

3. Экологическая политика Европейского союза определяет стратегию развития биотопливной промышленности как в мире, так и внутри региона.

Одной из ключевых причин развития биотопливной промышленности стало подписание в 1997 г. Киотского протокола, согласно которому страны ЕС взяли на себя обязательства по сокращению выбросов парниковых газов в период с 2008 по 2012 год на 8% от уровня 1991 г.

Для выполнения этих целей были разработаны программы развития и внедрения различных видов альтернативных источников энергии во многих секторах экономики, в том числе и на транспорте, на долю которого приходится 21% выбросов парниковых газов в странах ЕС. На данный момент использование автотранспортом биотоплива в чистом или смешанном виде совместно с применением энергосберегающих технологий рассматривается как основной путь к снижению уровня антропогенного воздействия, оказываемого автомобильным транспортом на окружающую среду.

Страны ЕС приняли несколько ключевых директив и нормативных-правовых актов, определяющих условия стимулирования производства и потребления биотоплива, среди которых: финансовая помощь, налоговые льготы, стандартизация биотопливной продукции и т.п.

Директивой Европейской комиссии «О мерах по стимулированию использования биологического топлива и других видов возобновляемого топлива в транспортном секторе» (№ 2003/EC/30), основанной на общеевропейской концепции устойчивого развития, предусматривалось увеличение доли биотоплива до 5,75% к 2010 г..

Однако только Германии, Австрии и Швеции удалось достичь необходимого уровня потребления биотоплива в транспортном секторе.

Следующим важнейшим шагом стало принятие директивы ЕС (№ 2009/28/EC), в рамках которой каждая страна ЕС взяла юридически закрепленные обязательства по поддержке биотопливной промышленности в формате мандата, где прописаны целевые показатели использования возобновляемых источников энергии во всех секторах экономики до 2020 г., включая транспортный сектор. На основе этого решения все страны ЕС разработали собственные программы развития возобновляемой энергетики. Так, в Германии к 2020 г. доля биотоплива в транспортном секторе страны достигнет 13,2%. Для выполнения этой задачи правительство Германии разработало несколько сценариев.

Первый сценарий предполагает, что основными видами жидкого биотоплива останутся биодизель и биоэтанол. В этом случае потребуется либо значительно расширить распаханные площади, либо переориентировать существующие на выращивание энергетических культур. Сокращение использования традиционного топлива на 13,2% в транспортном секторе потребует эквивалентного увеличения доли биологического топлива, что может повлечь расширение площади посевов рапса более чем на 70% (с 1,5 млн га до 2,5 млн га).

Второй сценарий предполагает импорт жидкого биотоплива в виде конечной продукции или сырья для производства на его основе собственного биодизеля или биоэтанола. В соответствии с данными торговой статистики объемы импорта биодизеля в страны ЕС резко выросли за последние 5 лет, достигнув уровня 1,8–2 млн т, что удовлетворяет 18-20% спроса европейского рынка. Для Германии был характерен рост импорта в основном рапсового масла и семян рапса: за 10 лет – с 1,2 млн т до 2,млн т. Для достижения поставленных целей Германии потребуется нарастить объемы импорта сырья как минимум вдвое – до 4-5 млн т, с учетом сохранения на прежнем уровне собственных посевов рапса.

Третий сценарий предполагает, что разрабатываемые сегодня технологии обработки биомассы позволят выпускать в коммерческих масштабах биотопливо второго поколения, используя более широкий спектр сырья (солома, отходы сельского и лесного хозяйства, органические компоненты городского мусора, специальные целлюлозосодержащие энергетические культуры). Это позволит увеличить масштабы производства биотоплива для транспортного сектора, снизить выбросы парниковых газов и укрепить позиции биотоплива на национальном рынке моторного топлива.

4. Важную роль в размещении новых предприятий биотопливной промышленности Германии сыграло наличие необходимых площадей сельскохозяйственных земель для выращивания сырья.

Производственный цикл жидкого биотоплива состоит из следующих этапов:

выращивание и сбор сельскохозяйственных культур, подготовка сырья для получения масел, очищение и переработка масел, получение на их основе биотоплива и реализация его в качестве добавок к топливу или в чистом виде. Согласно литературным данным в структуре производственных издержек на долю сырья (рапсового масла или пшеницы) приходится около 55-60% стоимости конечной продукции.

Сложившаяся цепочка производства, определяющая современную территориальную структуру биотопливной промышленности Германии, характеризуется сравнительно высокой степенью пространственной концентрации заводов в восточной части страны и относительно низкой в западной и южной. Это связано с тем, что на территории развитых стран большинство ареалов производства жидкого биотоплива тяготеет к районам экономически выгодного производства сельскохозяйственного сырья. Остальные факторы производства являются сопутствующими.

Формирование биотопливной промышленности в Германии происходило в два этапа. На первом этапе, на рубеже веков, размещение заводов определял спрос на биотопливо. Из первых пяти крупных заводов три были построены в пределах Рурской городской агломерации (Нойс, Марл, Люнен), крупнейший завод был запущен в Гамбурге и только один завод – в Восточной Германии (Битерфельд). Однако быстрое расширение производства сопровождалось ростом потребления сельскохозяйственного сырья, что привело к пространственным сдвигам в размещении предприятий и появлению новых заводов на территории восточных федеральных земель. Этот процесс означал наступление второго этапа в развитии немецкой биотопливной промышленности, который начался с середины 2000-х годов и продолжается до настоящего времени. Отличительной его чертой стала смена приоритетов в структуре производства сельскохозяйственных культур восточных федеральных земель. Для обеспечения сырьевыми ресурсами биотопливного сектора на территории Восточной Германии посевы площадей рапса были увеличены на 30–40%.

В 2010 г. в Германии насчитывалось уже 9 заводов с суммарной производственной мощностью более 200 тыс. т/год биотоплива, на которые приходится 51% общего производства. Крупнейшие биотопливные центры функционируют в городах:

Гамбург, Майнц, Магдебург, Росток, Франкфурт-на-Майне и др. Новый биотопливный район возник в пределах федеральной земли Саксония – Анхальт, где за последние 10 лет производственные мощности биотопливной промышленности увеличились с 100 тыс. т/год до 1,2 млн т/год (рис. 2).

Несмотря на расширение географии выращивания энергетических культур, наблюдался возрастающий дефицит сырья. Однако развитая транспортная система сделала конкурентоспособной перевозку сырья на большие расстояния. Именно привозное сельскохозяйственное сырье, более высокого качества и более дешевое, чем местное, определило размещение биотопливных заводов в морских портах в Гамбурге, Ростоке, Леере, Эмдеме и в городах Шведт, Фалкенхаген, Зюдлон, Нордхон, вблизи границ со странами-основными поставщиками рапса (Польша, Бельгия, Франция, Нидерланды).

Рис. 2. География биотопливной промышленности Германии Составлено автором.

5. Развитие биотопливной промышленности Германии существенно повлияло на изменение структуры посевных площадей восточных федеральных земель.

Расширение географии производства биотопливной промышленности Германии в начале XXI в. и резко возросший спрос на экологически чистые виды топлива на внутреннем рынке оказали ключевое воздействие на развитие агропромышленного комплекса страны в целом, а также стали причиной изменений в структуре использования сельскохозяйственных территорий отдельных федеральных земель. Произошел существенный рост пахотных угодий, занятых рапсом, как в абсолютном, так и в относительном выражении. На территории Германии в начале 1990-х годов рапс занимал около 720 тыс. га распаханных земель (5-6% пашни), а в 2010 г. – 1,5 млн га. На 25% возросла средняя урожайность этой культуры по стране (4,5 т/га), что позволило эффективнее использовать занятые сельскохозяйственные земли. Изменения коснулись структуры потребления урожая рапса: к середине 2000-х годов более 70% урожая рапса предназначалось исключительно для энергетических целей.

Появились совершенно новые районы выращивания этой культуры, преимущественно в восточной части страны, образовавшие так называемый «рапсовый пояс Германии». В пределах этого пояса собирается 40% урожая рапса Германии, что соответствует 1/10 европейского производства. Основные ареалы возделывания рапса, формирующие центр «рапсового пояса», разместились в северо-восточных районах Германии в пределах федеральных земель Мекленбург-Передняя Померания, Бранденбург, Саксония-Анхальт. Общий контур вытянут меридионально, простираясь от побережья Балтийского моря через центральные районы Мекленбург-Передней Померании до северных границ Тюрингии.

Среди федеральных земель Восточной Германии первое место по объемам сбора урожая и общей площади, занятой рапсом, занимает Мекленбург-Передняя Померания. В период с 1990 по 2010 г. посевы рапса увеличились более чем в 2,5 раза и составили 251 тыс. га, сбор урожая рапса – до 1 млн т. Крупнейшим центром выращивания рапса стала земля Саксония-Анхальт, чье географическое положение в центре страны позволило не только выйти в лидеры по объемам урожая рапса, но и стать ее ключевым биотопливным центром (более 35% выпуска биодизеля). В среднем на треть увеличились площади, занятые рапсом в Бранденбурге, Тюрингии и Саксонии.

6. Анализ технического потенциала сельскохозяйственных ресурсов Германии позволил определить будущие местоположения для размещения новых заводов биотопливной промышленности с учетом влияния ключевых факторов:

сырьевой базы и наличия потребителя.

В рамках нашей работы под техническим потенциалом сельскохозяйственных ресурсов понимается количество гипотетически свободных сельскохозяйственных земель, которые могут быть задействованы для производства жидкого биотоплива.

Расчет производился по методике, разработанной специалистами Международного института прикладного системного анализа (рис. 3), на уровне административных районов, затем эти данные суммировались на уровне федеральных земель и для всей страны в целом. Всего было проанализировано 323 административных района; для каждого было рассчитано значение потенциала с учетом обеспечения продовольственных нужд местного населения.

Проведенные расчеты показали, что с учетом обеспечения необходимого уровня продовольственной безопасности под энергетические нужды страны может быть отдано 7,8 млн га, т.е. 66% сельскохозяйственных земель. Ориентация на наличие сырьевых ресурсов как фактор размещения новых производственных мощностей подтверждается реальной практикой размещения новых биотопливных предприятий во второй половине 2000-х годов.

В этой связи одной из главных задач становится определение оптимальных районов с высоким потенциалом сельскохозяйственных ресурсов, где строительство новых биотопливных объектов будет целесообразно. В ходе нашего исследования на примере Германии при помощи анализа информации о биотопливной промышленности страны, ее специфике, основных показателях уровня развития, а также применении ГИС – технологий, статистического метода обработки данных мы выделили оптимальные местоположения для строительства новых биотопливных заводов.

Для решения этой задачи был разработан специальный алгоритм, который состоял из следующих этапов.

На первом этапе был определен размер сельскохозяйственных площадей, которые необходимо отводить для обеспечения сырьем одного завода средней мощности (среднестатистическая производственная мощность отдельного завода составляет приблизительно 105 тыс. т биотоплива). На втором этапе, взяв за основу показатель гипотетически свободных сельскохозяйственных земель, мы провели операцию по преобразованию статистических данных исходя из территориальной привязки, позволившую перенести информацию с уровня административных районов на регулярную сетку квадратов размером 5 х 5 км. Эта операция позволила распределить площади гипотетически свободных земель по каждому квадрату пропорционально территории распаханных земель, представленных на нем, согласно карте землепользования (Corine Land Cover 2000).

Рис. 3. Международная методика расчета гипотетически свободных сельскохозяйственных земель Следующим этапом стало определение оптимального размера радиуса, в пределах которого может быть размещен биотопливный завод, с учетом фактора обеспечения необходимым количеством сырья. Принимая во внимание, что среднестатистическая мощность завода в Германии составляет 105 тыс. т топлива в год, что в эквиваленте земельных ресурсов составляет порядка 75 тыс. га, минимальный радиус размещения гипотетически свободных земель вокруг завода составил около 20 км. Максимальный радиус составлял 50 км и определялся исходя из предположения, основанного на изучении транспортных и экономических издержек.

Результаты вычислений по рассмотренной выше методике были положены в основу построения карты предполагаемых биотопливных заводов среднестатистической мощностью в 105 тыс. т с различными радиусами охвата «снабжающих» территорий. Всего выделено 114 местоположений для строительства новых биотопливных заводов.

Анализ факторов размещения предприятий биотопливной промышленности позволил дополнить полученные результаты с помощью проведения классификации выделенных оптимальных локаций в зависимости от расстояния до крупных городских центров Германии с населением более 500 тыс. человек. Несмотря на высокую роль сырьевого фактора, немаловажным обстоятельством является близость к потенциальным рынкам сбыта, и в первую очередь к крупным городским агломерациям.

Выявлены 4 варианта возможного размещения заводов (рис. 4).

1) размещение с ориентацией на высокую концентрацию производства сельскохозяйственного сырья вблизи крупных агломераций;

2) размещение с ориентацией на высокую концентрацию производства сельскохозяйственного сырья на периферии крупных агломераций;

3) размещение при низкой концентрации производства сельскохозяйственного сырья вблизи крупных агломерационных центров;

Рис. 4 Классификация локаций для строительства новых биотопливных заводов Составлено автором.

4) размещение с ориентацией на низкую концентрацию производства сельскохозяйственного сырья на периферии крупных агломерационных центров.

7. Для определения оптимальных районов развития биотопливной промышленности на примере Германии разработана методика оценки территории, основанная на математическом моделировании.

Методологическая основа научных исследований, связанная с комплексным районированием определенной территории по степени оптимальности условий развития биотопливной промышленности, разработана пока недостаточно. Современный этап развития биотопливной промышленности не позволяет еще выделить единые критерии и общие подходы для решения подобных научных задач. По данной тематике проводились отдельные работы, в рамках которых были исследованы различные сценарии и перспективы развития биотопливной промышленности в отдельных странах и регионах мира, оценены потенциальные объемы промышленного производства биотоплива, рассчитаны положительные и отрицательные экологические последствия в результате замещения традиционных видов топлива биотопливом. Однако исследований, посвященных целевому районированию территории по перспективности развития биотопливной промышленности с учетом комплекса социально-экономических, экологических, природно-климатических факторов, т.е. на основе комплексной географической оценки, ранее не проводилось.

Решение такого типа задач возможно при использовании теории нечетких множеств и осуществлением географической классификации на ее основе. В работе данные подходы использованы для выявления перспективных ареалов Германии в целях развития биотопливной промышленности. Территориальная привязка показателей осуществлялась по 323 административным районам. Было выбрано 19 показателей, отражающих как природно-климатические условия для производства биотоплива, так и социально-экономические условия (плотность населения, ВРП, потребление энергоресурсов транспортным сектором и т.п.). Далее путем математического моделирования с использованием алгоритма В.С. Тикунова (1989, 1997) была произведена группировка административных районов со сходными показателями по степени благоприятности сочетания факторов для развития биотопливной промышленности. В итоге выделены 3 однородные группы административных районов (рис. 5):

1) высокая степень благоприятности. Группа состоит из административных районов, расположенных в основном в пределах восточной части страны (Мекленбург Передняя – Померания, Саксония – Анхальт, Саксония), для которых характерны наличие больших площадей распаханных сельскохозяйственных территорий, высокие показатели производства сельскохозяйственных культур. В совокупности с относительно низкой численностью населения это позволяет перечисленным районам переориентировать большое количество земель для выращивания энергетических культур в долгосрочной перспективе.

Внутри группы можно выделить три подгруппы: 1А – северный ареал, 1Б – центральный ареал, 1В – южный ареал. Для первых двух ареалов характерно консолидированное расположение административных районов в пределах одной федеральной земли с одинаковым уровнем показателя свободных земель. Однако для центрального ареала степень пригодности несколько ниже, что объясняется наличием уже функционирующих объектов биотопливной промышленности. Районы южного ареала не образуют единого контура в пределах одной федеральной земли, а формируют горизонтально вытянутый ареал с запада на восток в пределах южных районов федеральных земель Баден-Вюртемберга и Баварии;

Рис 5. Административные районы Германии по степени благоприятности развития биотопливной промышленности Составлено автором.

2) средняя степень благоприятности. Административные районы этой группы расположены преимущественно в центральной части страны, на территории Тюрингии, Гессена и южных районов Нижней Саксонии. В целом по степени пригодности развития биотопливной промышленности районы этой группы занимают переходное положение;

3) низкая степень благоприятности. К этой категории относятся административные районы, расположенные в густонаселенных урбанизированных частях Германии, таких как Рейнланд-Пфальц, Северная Рейн-Вестфалия, в экономике которых доминируют сфера услуг и промышленный сектор, а удельный вес сельскохозяйственного сектора является невысоким.

Основные выводы 1. Поиск решений глобальных экологических и энергетических проблем в начале XXI в. стимулировал развитие производства и потребления биотоплива, формирование крупных центров биотопливной промышленности, нового глобального рынка экологически чистых видов моторного топлива, потребляемых транспортом.

2. Расширение биотопливных производственных мощностей в мире стало важным фактором, оказавшим влияние на изменение структуры сельскохозяйственных земель в странах-производителях биотоплива.

3. Экологическая политика ЕС в течение последнего десятилетия определяла долгосрочную перспективу развития биотопливной промышленности в мире и внутри региона, что привело, в частности, к появлению крупных биотопливных объектов в Германии.

4. Для достижения заявленного уровня потребления биотоплива транспортом к 2020 г. у Германии существует 3 возможности: расширение собственных производственных мощностей, импорт сырья или биотоплива, выпуск рентабельного биотоплива второго поколения.

5. Ключевой фактор размещения биотопливной промышленности в Германии в современный период – наличие сырьевых ресурсов как главного компонента производственных издержек. При использовании методики выявления гипотетически свободных сельскохозяйственных земель установлено 114 перспективных местоположений для строительства новых биотопливных заводов.

6. Использование теории нечетких множеств позволило провести группировку 323 административных районов Германии по степени благоприятности сочетания природных, экологических и социально-экономических характеристик для развития биотопливной промышленности, на основании которой было выделено 3 крупных района.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Попов Д.И. География биоэтанольной промышленности США // Проблемы региональной экологии. 2010. № 1. С. 121–126.

2. Попов Д.И. Современная география производства биоэтанола и биодизеля // Проблемы региональной экологии. 2010. № 5. С. 172–178.

3. Попов Д.И., Синюгин О.А. Бразильский опыт применения биоэтанола // Возобновляемые источники энергии: материалы шестой всероссийской научной молодежной школы с международным участием – М.: Университетская книга, 2008.

С. 32–36.

4. Попов Д.И. Оценка биотопливного потенциала федеральных земель Германии // Возобновляемые источники энергии: материалы шестой всероссийской научной молодежной школы с международным участием – М.: Университетская книга, 2008. С. 27–31.

5. Попов Д.И. Биотопливо в Германии: географическая оценка потенциала использования // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов–2008». – М., 2008. С. 25–27.

6. Попов Д.И. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в странах Африки // Материалы докладов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2007». – М., 2007. С. 125.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение Глава 1. География современной биотопливной промышленности в мире и отдельных странах 1.1. Технологический обзор производства биотоплива и сырьевых ресурсов, используемых для его получения 1.2. Биотопливо и сельское хозяйство: преобразование структуры посевов сельскохозяйственных земель в результате развития биотопливной промышленности 1.3. Региональный обзор развития биотопливной промышленности Глава 2. Формирование и специфика развития биотопливной промышленности Германии 2.1. Стратегия развития биотопливной промышленности Европейского союза 2.2. Современное состояние биотопливной промышленности Германии 2.3. Территориальные изменения структуры сельского хозяйства федеральных земель Германии в период развития биотопливной промышленности.

Глава 3. Районирование территории Германии для целей развития биотопливной промышленности на основе комплексной географической оценки 3.1. Ключевые принципы и подходы, положенные в основу оценки степени оптимальности условий для развития биотопливной промышленности.

3.2. Комплексное районирование территории Германии по степени благоприятности развития биотопливной промышленности на основе математического моделирования.

3.3. Перспективы биотопливной промышленности Германии в решении энергетических и экологических проблем.

Заключение Список литературы Приложение




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.