Analiza LCC dla biopaliw - biodiesel i ropa naftowa otrzymywana z glonów

Piotr Kardasz1,  Magdalena Gazdowicz2, Luba Onyszczuk3, Łukasz Szałata4

1 Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu, ul. Sołtysowicka 19B, 51-168 Wrocław,
 2 Klaster Badań, Rozwoju i Innowacji,  ul. Piłsudzkiego 74,  50-020 Wrocław,
 3 Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu,  ul. Sołtysowicka 19B,  51-168 Wrocław
 4 Politechnika Wrocławska, Zakład Ekoloistyki i Zarządzania Ryzykiem Środowiskowym, pl. Grunwaldzki 9, 50-377 Wrocław



Abstrakt

W artykule przedstawiono dwa rodzaje biopaliw pozyskiwanych z biomasy - olej otrzymywany z rzepaku,  i ropę naftową wytworzoną z glonów. Dla obydwu biopaliw przeprowadzono analizę kosztów dotyczącą prowadzenia działalności produkcyjnej związanej z uprawą rzepaku i glonów oraz z wytwarzaniem samego biopaliwa. Analizy dokonano z wykorzystaniem metody analizy kosztów życia produktu (LCC). Dzięki temu możliwe było oszacowanie przewidywanych kosztów zarówno w całym cyklu życia produktu, jaki i zysków ze sprzedaży gotowego biopaliwa. Metoda ta pozwoliła na ustalenie rzeczywistej rentowności  w długim okresie czasu. Najpierw oszacowano koszty i przychody, co pozwoliło w dalszym etapie na wyliczenie zysków możliwych do osiągnięcia. Następnie ponownie przeprowadzono obliczenia dla podanych metod redukcji kosztów. Na koniec porównano uzyskane dane dla obydwu rodzajów biopaliw. Dokonano przy tym analizy opłacalności i przedstawiono ogólne wnioski, wskazujące na konsekwencje finansowe wyboru jednej z opisanych metod.

Słowa kluczowe: olej rzepakowy, biodiesel, algi, biopaliwo, LCC

 

Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 
Wstęp


Obecnie poszukuje się nowych trendów w produkcji paliw alternatywnych,  uwzględniając zarówno aspekty ekonomiczne, jak i ekologiczne. Ze względu na wyczerpujące się zasoby paliw konwencjonalnych jednym z nowych kierunków rozwoju jest produkcja paliw ze źródeł niekonwencjonalnych. Spowodowane jest to wciąż wzrastającą liczbą pojazdów oraz przewozów. Zauważa się przy tym dużo większe zużycie oleju napędowego w stosunku do benzyny. Dlatego należy poszukiwać paliwa roślinnego, które można wykorzystać do zasilania silników o zapłonie samoczynnym.



Analiza kosztów produkcji biodiesla

Pierwszym z omawianych biopaliw jest biodiesel otrzymywany z rzepaku. Dostępne źródła definiują rzepak jako roślinę jednoroczną lub dwuletnią.  Rzepak jest jedną z najważniejszych roślin oleistych. Z oleju rzepakowego wytwarza się biodiesel – paliwo do napędu silników wysokoprężnych].

Obliczenia wydatków i przychodów wykonano dla 1 litra paliwa. Aby uzyskać wyniki możliwie najbardziej zbliżone do rzeczywistych przeanalizowano cały cykl życia produktu.
Koszty ogólne produkcji biodiesla obejmują:

  • koszt wynajmu działki,
  • zakup materiału siewnego,
  • najem pracowników,
  • koszt wynajmu urządzeń do zasiewu i zbiorów.


W celu wyznaczenia ogólnych kosztów uprawy rzepaku zebrano wszystkie dotychczasowe wyniki obliczeń, podstawiając do zależności:
 

K=Cw+Cmś+Kn1+Kn2+Knrz

Gdzie:


K – koszty ogólne, PLN,
Cw  – koszt wynajmu działki, PLN,
Cmś – koszt średni materiału siewnego, PLN,
Kn1 – koszt najmu pracowników fizycznych na zlecenie, PLN,
Kn2 – koszt najmu menedżera, PLN,
Knrz – koszty wynajmu narzędzi, PLN.



Na  podstawie analizy zysków i strat  obliczono, że prowadzenie działalności polegającej na uprawie rzepaku i otrzymywaniu z niego oleju napędowego w celu sprzedaży przyniesie stratę w wysokości -39 929,5 PLN.

Istnieje możliwość redukcji ponoszonych kosztów ogólnych tak, aby prowadzona działalność, zamiast przynosić stratę, była rentowna. W celu zmniejszenia kosztów niezbędna jest inwestycja w ziemię i urządzenia. Według obliczeń powyższe inwestycje pozwalają zmniejszyć koszty roczne do około 2% obliczonej kwoty kosztów ogólnych.  Obliczony zysk roczny przy zmniejszonej wysokości ogólnych kosztów wskazuje na rentowność prowadzonej działalności, co daje wiele możliwości jej rozwoju.


Analiza kosztów wytwarzania ropy naftowej z glonów

W Stanach Zjednoczonych wprowadzona została nowa technologia przetwarzania glonów na ropę naftową. Cykl formowania glonów trwa jeden dzień, a wymagania do ich rozwoju ograniczają się jedynie do  dostarczenia światła i wody. Najpierw glony wrzuca się do gorącej wody pod ciśnieniem 20,7 MPa i o temperaturze 350oC. W wyniku reakcji chemicznej pomiędzy składnikami glonów i wody w ciągu 45-50 minut w reaktorze wytwarza się czysta ropa naftowa, pozbawiona oleju i zanieczyszczeń, która może być łatwo przetworzona w benzynę. Co istotne, technologia ta nie wymaga suszenia i dopuszcza zawartość wody w glonach. Do wytwarzania paliwa tą metodą niezbędne są: algi jako materiał wejściowy, bioreaktor, woda, pomieszczenie, szklane rurki, światło, związki chemiczne, dwutlenek węgla.

Rys. 1  Schemat procesu wytwarzania paliwa z glonów

Analizy kosztów dokonano rozpatrując cały proces produkcji ropy naftowej z alg (cykl życia produktu). Koszty ogólne związane z produkcją biopaliwa obejmują:

  • wynajem pomieszczenia,
  • zakup szklanych rurek,
  • zakup systemu podobnego do akwarium,
  • płatność za wodę i  światło,
  • zakup substancji chemicznych,
  • zakup alg,
  • wynagrodzenie dla dwóch osób, które będą nadzorować proces.

Rys. 2  Plan pomieszczenia


Na podstawie powyższych obliczeń wyznaczono ogólny koszt roczny jako sumę poszczególnych kosztów jednostkowych przy założeniu, że wymiana akwariów nie będzie wykonywana co roku:


 K=Kw+Ka+Ksc+Kalg+Ko+Kp

Gdzie:
K – koszty ogólne, PLN,
Kw – koszt wynajmu, PLN,
Ka – koszt zakupu akwariów, PLN,
Ksc – koszt substancji chemicznych, PLN,
Kalg – koszt zakupu alg, PLN,
Ko – koszty za opłaty, PLN,
Kp – koszty wynagrodzenia pracowników, PLN.

Jak wykazały obliczenia, produkcja ropy naftowej z glonów przyniesie stratę w wysokości -74984,64 PLN.
Obniżenie wyliczonych ogólnych kosztów produkcji można uzyskać przez:

 

  • zainwestowanie w zakup pomieszczenia,
  • odjęcie kosztów zakupu akwarium, jako kosztów stałych,
  • zatrudnienie mniejszej liczby pracowników.


Uwzględniając powyższe inwestycje produkcja paliwa z glonów przyniesie zysk roczny w wysokości 2775,36 PLN. Możliwe jest również rozmieszczenie akwariów poziomo, co zwiększy ilość wytworzonego paliwa.



Wyniki i wnioski

Przy produkcji obu biopaliw odnotowano znaczące różnice między kosztami oraz przychodami. Jednakże równoważą się one w kontekście zysków możliwych do wypracowania po zastosowaniu się do proponowanych możliwości obniżenia kosztów. Koszty ogólne przed zmianami są dwa razy wyższe dla produkcji ropy naftowej z glonów w porównaniu do wytwarzania oleju z rzepaku. Mimo, że możliwości obniżenia kosztów dla paliwa z alg są dużo większe to jednak po zmianach koszty ogólne dla oleju z rzepaku nadal przeważają. Z drugiej strony, jak wykazują obliczenia, produkcja ropy naftowej z glonów, wiąże się z około 3 razy wyższymi przychodami. Wynikiem tego jest uzyskanie bardzo zbliżonych wartości zysków dla obu metod. Wytwarzanie ropy naftowej z glonów wiąże się z koniecznością przeznaczenia większych środków na inwestycje niezbędne do rozpoczęcia rentownej produkcji. Natomiast przy produkcji oleju z rzepaku zarówno inwestycje, jak i późniejsze koszty są mniejsze, jednak niższe są również przychody. Dane te dowodzą, że opłacalność obu metod produkcji paliwa pod względem zysków jest niemal równie wysoka.

    Przyczyną wyższych przychodów uzyskiwanych przy produkcji ropy naftowej z glonów w stosunku do produkcji oleju z rzepaku jest cena paliwa. Wytwarzanie oleju z rzepaku pozwala na uzyskanie większej ilości produktu końcowego, jednak jego cena za litr jest niska. Natomiast cena jednego litra ropy naftowej z glonów prawie 50 razy przewyższa cenę oleju z rzepaku. Zatem mimo, że ostatecznie uzyskana ilość litrów produktu końcowego jest mniejsza, ogólny przychód przewyższa kilkakrotnie ten uzyskiwany z produkcji oleju z rzepaku. Ostatecznie, biorąc pod uwagę koszty ogólne, wypracowany zysk w obu metodach jest porównywalny.
Istnieje możliwość produkcji wielopoziomowej paliwa z glonów, czyli zwiększenia produkcji przy niezmienionej powierzchni przez dostawienie kilku dodatkowych poziomów regałów, na których hodowane będą algi. Taka operacja wygeneruje jednorazowe koszty związane z zakupem dostawek do już posiadanych regałów, dodatkowych akwariów, alg i chemikaliów, ale też pozwoli na wytwarzanie większej ilości produktu końcowego, a w efekcie na zwiększenie zysków. Zaletą jest fakt, że glony można hodować praktycznie w każdym miejscu, otrzymując z nich ropę raz na dwa tygodnie.

Literatura

1. Jakóbiec J., Wądrzyk M. Microalgae as a potential source for biodiesel production. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, 2010.

2. Kołodziej. A, Jaroszyński M. Biopaliwa: aspekty technologiczne, ekonomiczne i prawne. Prace Naukowe Inżynierii Chemicznej PAN, t.14, s. 59-76, Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, 2010.

3. Meher L.C., Sagar D.V., Naik S.N. Technical aspects of biodiesel production by transesterification - a review. Indian Institute of Technology Delhi, 2006.

4. Schenk P.M., Skye R.T. Second GenerationBiofuels: High-Efficiency Microalgae for Biodiesel Production, 2008.

5.  Fangrui M., Milford A. H. Biodiesel production: a review, University of Nebraska, 1999.

 

Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 

Dodaj komentarz