Семінар Форуму сталого агробізнесу (SAF Україна) для бізнес-лідерів сільськогосподарської галузі 26 квітня, 2018 р. Деталі: https://saf.org.ua/

1. Можливості заготівлі побічної продукції
кукурудзи на зерно
для виробництва енергії
26 квітня 2018 р.
Георгій Гелетуха
Біоенергетична асоціація України

2. Основні виробники зерна кукурудзи у світі
№
П/П
Країна /
регіон
Площа, млн. га Врожайність, т/га Валовий збір, млн. т
2013/
2014
2014/
2015
2015/
2016
2016/
2017
2017/
2018
2013/
2014
2014/
2015
2015/
2016
2016/
2017
2017/
2018
2013/
2014
2014/
2015
2015/
2016
2016/
2017
2017/
2018
1 США 35,4 33,6 32,7 35,1 33,5 9,9 10,7 10,6 11,0 11,1 351,3 361,1 345,5 384,8 371,0
2 Китай 36,3 37,07 38,1 36,8 35,5 6,0 5,8 5,9 6,0 6,1 218,5 215,6 224,6 219,6 215,9
3 Бразилія 15,8 15,8 16,0 17,6 17,1 5,1 5,4 4,2 5,6 5,4 80,0 85,0 67,0 98,5 92,0
4 ЄС 9,7 9,5 9,3 8,6 8,5 6,7 8,0 6,4 7,2 7,2 64,9 75,7 58,8 61,5 61,1
5 Аргентина 3,4 3,2 3,7 4,9 5,0 7,7 8,3 8,0 8,4 6,6 26,0 29,8 29,5 41,0 33,0
6 Україна 4,8 4,6 4,1 4,2 4,4 6,4 6,2 5,7 6,6 5,4 30,9 28,5 23,3 28,0 24,1
7 Мексика 7,1 7,33 7,2 7,5 7,2 3,2 3,5 3,6 3,7 3,7 22,9 25,5 26,0 27,6 26,8
8 Індія 9,1 9,3 8,7 9,9 9,6 2,7 2,6 2,6 2,7 2,8 24,3 24,2 22,6 25,9 27,2
Світ 181,2 178,6 180,6 185,9 183,2 5,5 5,7 5,4 5,8 5,7 996,2 1023 972 1075 1036
Джерело: USDA
Штат США
Валовий збір, млн. т
2013 2014 2015 2016 2017
Айова 54,4 60,1 63,6 69,6 64,5
Частка від
загального по країні
15,5% 16,6% 18,4% 18,0% 17,4%
2017/2018 – прогноз (квітень)
2016/2017 – попередні дані Штат Айова – найбільший виробник кукурудзи у США
У 2017 р. у Айові кукурудза на зерно займала 5,2 млн. га
2

3. Хімічний склад та характеристики біомаси
Показники
Свіжа
солома
(«жовта»)
Лежала
солома
(«сіра»)
Солома
озимої
пшениці
Стебла
кукурудзи*
Стебла
соняшника*
Деревна
тріска
Вологість, % 10-20 10-20 11,2
25-30 (після
збирання)
15-18 (висушені на
повітрі)
60-70% (після
збирання)
~20 (висушені
на повітрі)
40
Нижча теплота
згорання, МДж/кг
14,4 15 14,96
16,7 (с.р.)
11-12 (W 25-30%)
13-15 (W 15-18%)
16
(W<16%) 10,4
Вміст летючих
речовин, %
>70 >70 80,2 67 73 >70
Зольність, % 4 3 6,59 6-9 10-12 0,6-1,5
Елементарний
склад, %:
вуглець 42 43 45,64 45,5 44,1 50
водень 5 5,2 5,97 5,5 5,0 6
кисень 37 38 41,36 41,5 39,4 43
хлор 0,75 0,2 0,392 0,2 0,7-0,8 0,02
калій (лужний метал)
1,18 0,22 –
стрижні:
6,1 мг/кг с.р.
5,0 0,13-0,35
азот 0,35 0,41 0,37 0,69 0,7 0,3
сірка 0,16 0,13 0,08 0,04 0,1 0,05
Температура
лавлення золи, °С
800-1000 950-1100 1150 1050-1200 800-1270
1000-
1400
Примітка: с.р. – суха речовина; W – вологість.
* Дані по вмісту летючих речовин, зольності, елементарному складу – % маси с.р.
3

4. Досвід використання ПП кукурудзи на зерно для
отримання теплової енергії
Щорічно переробляє 600 тис. т фруктів
Встановлена потужність ВДЕ – понад 50 МВт, з яких на
біомасі 1 ТЕЦ (10 МВтт+2 МВте) та 1 котельня (10 МВт)
Основна біомаса – деревина, отримана зі старих садів,
обсяг – 17 тис. т/рік.
З огляду на низьку якість біомаси коріння дерев, її змішують
з надземною деревиною та додають 10% ПП кукурудзи на
зерно, які закупляють у тюках і рулонах у фермерів
Компанія NUFRI
(Mollerussa, Іспанія)
≈1700 т ПП кукурудзи на зерно
4

5. 3,7
4,7
5,6
6,5
7,5
8,4
9,3
10,2
11,2
0
2
4
6
8
10
12
40 50 60 70 80 90 100 110 120
Вихідпобічноїпродукціїусухіймасі,т
с.м./га
Урожайність кукурудзи на зерно (вологість 14%), ц/га
Стебла Листя Обгортки Стрижні Інше ВСЬОГО
Вихід сухої маси ПП кукурудзи на зерно
У США збирають від 2,5
до 5 т сухої маси (с.м.)
ПП кукурудзи на зерно з
гектара
Ефективність збирання
ПП кукурудзи на зерно
складає від 32 до 94%
Джерело: Prewitt et al.
(2007)
У загальному можна приймати
частку збирання ПП кукурудзи на
зерно 50%
Маса волога =
100
100−𝑊
∙ Маса суха
де W – відносна вологість біомаси, %
Рівняння для визначення вологої маси по сухій:
Розрахункове
співвідношення с.м.
побічної продукції до с.м.
зерна = 1,1
5
Мін. збирання
2,5 т с.м./га
Сер. збир.
3,5 т с.м./га
Макс. збир. 5,0 т с.м./га
7554 107

6. 4
6
8
10
12
14
16
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Нижчатеплотазгорання,
МДж/кг
Відносна вологість (Wр), %
Розподілення вологи у
надземній частині стоячої
рослини кукурудзи
Джерело: C. Igathinathane,
2004.
Графік залежності нижчої теплоти
згорання від відносної вологості стебел кукурудзи
При вологості кукурудзиння
менше 22% мікробіологічна
активність сповільнюється, а при
18% майже зупиняється.
У Айові 80% кукурудзи на зерно збирають
протягом 27 робочих днів. Орієнтовний період
збирання ПП кукурудзи на зерно – жовтень.
Середня тривалість світлового дня 10,5 год./день
6
В Україні раціональний період збирання ПП
кукурудзи для Лісостепу та Полісся - жовтень.
Приймаємо період збирання 25 днів із
тривалістю роботи 10 год./день.

7. Перелік технологічних схем заготівлі
ПП кукурудзи на зерно у прямокутних тюках
1. Однопрохідна система: комбайн з прес-підбирачем
2. Комбайн з жаткою, що формує валок + трактор з прес-підбирачем
3. Комбайн + трактор з мульчувачем з валкоутворювачем + трактор з прес-підбирачем
4. Комбайн + трактор з мульчувачем + трактор з граблями + трактор з прес-підбирачем
Зольність зібраної ПП від 3,5 до 4,5%
Зольність зібраної
ПП від 7 до 9%
Зольність
зібраної ПП
від 9 до 12%
Зольність
зібраної ПП
досягає 14%
7

8. Використання побічної продукції кукурудзи на
зерно для виробництва біоетанолу 2-го покоління
(з лігноцелюлозної сировини)
Для заводу DuPont ПП кукурудзи на зерно збирають з 500
найближчих ферм. На заводі зайнято 85 постійних працівників,
та 150 працівників забезпечують збирання, транспортування та
зберігання сировини.
У штаті Айова побічну продукцію
(ПП) кукурудзи на зерно
(лігноцелюлозна сировина)
переробляють у біоетанол 2-го
покоління заводи:
1) DuPont Cellulosic Ethanol LLC –
Nevada, продуктивність
113,6 млн. л/рік
(Невада, штат Айова);
2) Poet-DSM Advanced Biofuels LLC -
Project Liberty,
75,7 млн. л/рік
(Емметсберг, штат Айова);
3) Quad County Cellulosic Ethanol
Plant, 143,8 млн. л/рік (разом із
біоетанолом з зерна кукурудзи)
(Галва, штат Айова)
Виробнича програма заводу біоетанолу з
лігноцелюлозної сировини DuPont
8

9. Збирання зерна
(агровиробник)
Утворення валків Тюкування
Збирання і укладання тюків для
зберігання на краю поля
(локальний склад)
Навантаження Транспортування до
центрального складу
Тривале зберігання на
центральному складі
Переробка (Biorefinery)
Технологічна схема заготівельно-логістичної структури
для ПП кукурудзи на зерно компанії DuPont
Відео заготівлі ПП кукурудзи на зерно з Дня поля 2016 Кооперативу виробників целюлозних
цукрів (CSPC), що використовує такі ж як і DuPont машини
https://www.youtube.com/watch?v=_l51BI7xSoI&feature=youtu.be
9

10. Найменування основних машин для заготівлі
ПП кукурудзи
Використо-вуються у
США
Дилери в
Україні
Аналоги ЄС
1. Утворення валків
Hiniker 5600 series
- -
Biochipper 300, 400,
500, 600
2. Тюкування
Massey
Ferguson 2270XD
+ +
Krone Big Pack 1290
HDP
3. Збирання тюків у полі
ProAg 16 K Plus Bale
Runner
+ +
Arcusin
Autostack XP
54T
10

11. Вихідні дані для ТЕО
заготівлі ПП кукурудзи на зерно
мін. сер. макс.
Вихід с.м. ПП кукурудзи на зерно з гектара, т с.м./га 2,5 3,5 5
Річні обсяги заготівлі, т с.м./рік 3920 4802 5880
Площа полів для річної заготівлі, га 1568 1372 1176
Добова тривалість роботи, год./день 10
Тривалість заготівлі ПП кукурудзи на зерно, днів 25
Річний термін заготівлі, год./рік 250
Тюк прямокутний (Ш х В х Д), м 1,2 х 0,9 х 2,45
Маса с.м. ПП кукурудзи у тюку, кг 431
Оплата праці з нарахуваннями, Євро/день 19
Амортизація техніки, років 10
Відрахування на ТО і ремонт, % у рік 5
Нормативне річне завантаження трактора, год./рік 1600
Нормативне річне завантаження вантажівки, год./рік 1840
Завантаження трактора на утворенні валків, % від річного факт.
Завантаження мульчувача, % від річного 100
Завантаження трактора на тюкуванні і збиранні тюків % від річного факт.
Завантаження прес-підбирача, % від річного 50
Завантаження причепа для збирання тюків, % від річного 50
11
Міндобриво для заміни поживних елементів у ПП кукурудзи - Нітроамофоска (16:16:16)
Ціна, Євро/т 267
Маса міндобрива для заміни 1 т с.м. ПП кукурудзи, кг 30
Ціна ПП кукурудзи на зерно у полі, Євро/т с.м. 8

12. Капітальні витрати на техніку для
заготівлі ПП кукурудзи на зерно в тюках 20-35 т/год.
Процес Найменування обладнання
Вартість
од., тис.
євро
Кіль-
кість
Вартість,
тис. євро
Завант. машин,
% від річного
Умовна вартість,
тис. євро
мін. сер. макс. мін. сер. макс.
Заготівля та
складання на
зберігання на
локальному
складі
(біля поля)
1. Утворення валків 138,5 1 138,5 59
трактор NH T7060 102 1 102 21,9 22,3
мульчувач Hiniker 5620 36,5 1 36,5 100 36,5
2. Тюкування 297 1 297 102
трактор Deutz-Fahr X 720 135 1 135 15,6 21
прес-підбирач MF 2270 162 1 162 50 81
3. Збір і складання тюків 201,5 1 201,5 66
трактор NH T7060 102 1 102 15,6 15,9
причеп Arcusin XP 54 T 99,5 1 99,5 50 49,8
Транспор-
тування до
центрального
складу
4. Завантаження тюків
навантажувач MF9407
71 1 71 29,7 24,3 19,8 14 17 22
5. Транспортування*
тягач МАЗ із напівпричепом
80 4 320 9,9 8,1 6,6 21 26 32
ВСЬОГО 1028 262 270 279
Разом пп. 1-4 708**
* Відстань перевезення з локального складу на центральний склад до 25 км.
** Капітальні витрати у техніку для заготівлі побічної продукції рослинництва у тюках за наявності
вантажних автомобілів для транспортування тюків. 12

13. Виробничі витрати на заготівлю ПП кукурудзи на зерно у
прямокутних тюках і складання на локальному складі
(біля поля)
Перелік техніки
Продук-
тивність,
т/год.
Тривалість
роботи,
год./сезон
1 Утворення валків 3,6-4,5 328-350
Трактор NH T7060 (213 л.с.)
Мульчувач Hiniker 5620
2 Тюкування 4,7-6,3 250
Трактор Deutz-Fahr X720 (270 л.с.)
Прес-підбирач MF2270
3 Збір тюків на полі 5-8 147-196
Трактор NH T7060 (213 л.с.)
Причеп Arcusin Autostack XP 54T
(12 тюків)
Перерахунок витрат у США із даних PM 3053B,
Edwards, 2014 (Університет штату Айова).
Технологічні
операції
Статті витрат, євро/т с.м. ВСЬОГО,
євро/т
с.м.
Амор-
тизація
Ремонт ПММ
Мате-
ріали
Оплата
праці
1 Утворення
валків
2,75 0,71 1,67 0,78 5,91
2 Тюкування 3,91 0,97 1,49 0,94 0,56 7,87
3 Збір тюків на
полі
1,84 0,65 0,83 0,39 3,71
РАЗОМ 8,5 2,33 3,99 0,94 1,73 17,49
Технологічні
операції
Статті витрат, євро/т с.м.
ВСЬОГО,
євро/т с.м.
Амор-
тизація
Ремонт ПММ
Мате-
ріали
Оплата
праці
1 Утворення
валків
1,50 0,75 2,06 0,17 4,48
2 Тюкування 2,60 1,30 1,87 1,43 0,12 7,33
3 Збір тюків на
полі
1,68 0,84 1,15 0,09 3,76
РАЗОМ 5,78 2,89 5,09 1,43 0,38 15,56
Витрати на заготівлю 2,5 т с.м./га ПП кукурудзи
на зерно в умовах України.
2,71
5,03
2,51
10,24
4,48
7,33
3,76
15,56
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
Утворення
валків
Тюкування Збір тюків на
полі
ВСЬОГО на
складі
(поле)
Виробничівитрати,
євро/тс.м.
Верхні значення при заготівлі 2,5 т с.м./га (3920 т с.м./рік)
Нижні значення при заготівлі 5 т с.м./га (5880 т с.м./рік)
13

14. Виробничі витрати на заготівлю ПП кукурудзи на
зерно у прямокутних тюках і перевезення на
центральний склад
Перелік техніки
Продук-
тивність,
га/год.
Тривалість
роботи,
год./сезон
1 Утворення валків 3,6-4,5 328-350
Трактор NH T7060 (213 л.с.)
Мульчувач Hiniker 5620
2 Тюкування 4,7-6,3 250
Трактор Deutz-Fahr X720 (270 л.с.)
Прес-підбирач MF2270
3 Збір тюків на полі 5-8 147-196
Трактор NH T7060 (213 л.с.)
Причеп Arcusin Autostack XP 54T
(12 тюків)
4 Завантаження вантажівки 20 хв.
Телескопічний навант. MF9407 84-126
5 Перевезення на центральний
склад
2,6-14,2
т/год.
358-2937
Тягач з напівпричепом (36 тюків)
Верхні значення при заготівлі 2,5 т с.м./га (3920 т с.м./рік)
Нижні значення при заготівлі 5 т с.м./га (5880 т с.м./рік)
12,76 13,55
14,85
16,16
17,47
22,6917,40 18,19
19,49
20,80
22,11
27,33
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
10 25 50 75 100 200
Виробничівитрати,
євро/тс.м.
Відстань перевезення, км
2,5 т с.м./га 5 т с.м./га
За вологості біомаси W=25% та відстані перевезення 25 км виробничі витрати на заготівлю ПП кукурудзи на
зерно у прямокутних тюках складуть 13,6 євро/т для варіанта із 2,5 т с.м./га та 10,2 для 5 т с.м./га
14

15. Показники
Сценарій
мін. сер. макс.
2,5 т с.м./га 3,5 т с.м./га 5 т с.м./га
Продуктивність по тюкам біомаси, т с.м./рік 3920 4802 5880
Капітальні витрати, тис. євро 261,7 269,6 279,3
Експлуатаційні витрати, тис. євро/рік 76,5 98,8
Кредитні кошти (частка капітальних витрат), % 60
Ставка по кредиту, % 7
Ціна ПП кукурудзи на зерно*, євро/т с.м. 8,0
Собівартість тюків**, євро/т с.м. 26,2 23,6 21,6
Продажна ціна тюків біомаси***, євро/т с.м. без ПДВ 33,3
Простий термін окупності, років 6,0 4,6 3,6
Дисконтований термін окупності (ставка дисконту 7%), років 7,7 5,4 4,0
Внутрішня норма дохідності (IRR), % 14,7 25,1 37,9
* Ціна ПП кукурудзи на зерно визначається за вартістю еквівалентних доз мінеральних добрив для заміни поживних
елементів у біомасі.
** Собівартість тюків включає прямі витрати на заготівлю біомаси та відрахування на амортизацію техніки.
*** Відповідає ціні тюків біомаси 25 євро/т без ПДВ для ПП кукурудзи на зерно вологістю W=25%.
ТЕО заготівлі ПП кукурудзи на зерно у тюках із доставкою
на центральний склад на відстань 25 км (амортизація
відповідно до завантаження машин)
15

16. * 90% тарифу на теплову енергію з природного газу. Прогноз тарифу розраховано
згідно Закону України № 1959-VIII of 21.03.2017 http://zakon3.rada.gov.ua/laws/show/1959-19
ТЕО котельні та ТЕЦ на тюкованій ПП кукурудзи на
зерно в централізованому теплопостачанні.
Вар. 1. Покупні тюки ПП кукурудзи на зерно
Показник
Котельня на тюках
ПП кукурудзи,
10 МВт
ТЕЦ на тюках ПП
кукурудзи:
конденсаційна турбіна
з відбором пари,
6 МВте + 18 МВтт
ТЕC на тюках ПП
кукурудзи:
конденсаційна
турбіна,
6 МВте
Ціна на тюковану ПП кукурудзи з
доставкою до котельні, євро/т с.м.
без ПДВ
33,3 33,3 33,3
Споживання палива, тис. т/рік 14,1 80,9 61,8
Економічні показники:
Економія газу при виробництві
теплової енергії, млн. м3
/рік
5,2 9,6 -
Загальні інвестиції, млн. євро 2,2 16,2 15,9
При будівництві за власні кошти:
IRR, % 28 23 13
Простий строк окупності, років
(тариф на виробництво ТЕ:
950 грн./Гкал без ПДВ*)
3,4 4,1 6,0
При будівництві за власні та кредитні кошти (кредит 60% кап. витрат, під 8% річних, на 8
років, з відстрочкою виплати тіла кредиту на 1 рік)
IRR, % 25 20 10
Простий строк окупності, років 3,9 4,8 7,2

17. Висновки
17
 Для заготівлі побічної продукції кукурудзи на зерно в Україні доцільно
застосовувати відпрацьовану у США технологію: комбайн + трактор з мульчувачем
з валкоутворювачем + трактор з прес-підбирачем + трактор із
самозавантажувальним причепом. На фінальному етапі тюки завантажують
самохідними навантажувачами та перевозять автомобілями тягачами із
напівпричепами до центрального складу. Вартість необхідного базового
переліку техніки становить 1028 тис. євро, а без вантажівок – 708 тис. євро.
 Розраховані ТЕО проектів заготівлі побічної продукції кукурудзи на зерно за трьома
сценаріями (із мінімальними 2,5 т с.м./га, середніми 3,5 т с.м./га та
максимальними 5 т с.м./га обсягами заготівлі), що передбачає реалізацію
біомаси у тюках з доставкою за ціною 33,3 євро/т с.м. без ПДВ:
1. При заготівлі 5880 т с.м./рік побічної продукції кукурудзи на зерно
(сценарій максимальних обсягів заготівлі) собівартість тюків складає 21,6
євро/т с.м., що дозволить досягнути простого терміну окупності 3,6 років.
2. За сценарієм середніх обсягів заготівлі 4802 т с.м./рік, собівартість тюків
побічної продукції кукурудзи на зерно становить 23,6 євро/т с.м., а простий
термін окупності – 4,6 роки.
3. При мінімальних обсягах заготівлі 3920 т с.м./рік собівартість тюків
побічної продукції кукурудзи на зерно складає 26,2 євро/т с.м., а простий
термін окупності – 6,0 років.