MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy

Verze PDF

Autoři studie se pokusili formulovat ekonomické a environmentální benefity, jež mohou vyplývat z pěstování prosa. Výsledkem je optimalizační proces, který v desetiletém horizontu umocňuje zisk plynoucí z pěstování prosa (aplikovatelné ekonomické benefity) a současně minimalizuje negativní dopad takového způsobu hospodaření na zemědělskou krajinu. Aplikovatelné environmentální benefity, jež eliminují negativa pěstování prosa, zahrnují prevenci půdní eroze, udržitelnost ptačích populací, podpoření sekvestrace uhlíku a snížení uhlíkových emisí. Aplikovatelné ekonomické benefity zahrnovaly především propočty nákladů za různých modelových situací (rozpočet, úroda, udržitelnost produkce).
Tento statistický model (mixed-integer linear programming model, MILP) může být rozšířen i na ostatní druhy pěstovaných energetických plodin a využit při plánování nejrůznějších strategií zefektivňujících vlastní produkci a volbě vhodných managementových opatření.

Využitelné výstupy: 
  • Otestování statistického modelu MILP proběhlo na zemědělské farmě Hugoton (stát Kansas). Farma zvažovala v roce 2011 pořízení bio-rafinérie (0,095 km3, 330 000 tun zpracované biomasy ročně). Autoři studie tu vyčlenili 441 segmentů, vyhodnotili jejich charakteristiky a metodou MILP zpracovali jedenáct různých optimalizačních scénářů.

 

  • Vkládaná data se týkala typu zemědělské půdy (úrodná půda, pastvina, marginální půda), způsobu kultivace půdy, doby výsevu (ozim, jaro, výsev na sníh), metody výsevu – airflow, drill, no–till drill, předpokládaný výnos v prvním a druhém roce a následujících letech, cena a množství osevního materiálu na hektar, započítaná cena pesticidů (Roundup, Atrazine) a hnojiv (fosfor, draslík, dusík), prodejní/tržní cena, náklady na vlastní sklizeň a zpracování.

 

  • V tomto konkrétním případě (za daných tržních cen prosa, bioplynu, nájmu půdy) se jeví pěstování prosa v Hugotonu vysoce profitabilní. Vzhledem k omezenému rozpočtu nebyl doporučen osev okrajových půd, ale raději pronájem luk k osevu. Za ekonomicky nejvýhodnější se tu jeví výsev prosa metodou „airflow“ během mrazů (tento přístup maximalizuje výnos první tři léta), doporučena je omezená kultivace prosa na orných půdách.

 

  • Autoři v této studii představují MILP jako unikátní přístup k optimalizačním procesům, které vyvažují ekonomický přínos pěstování prosa pro zemědělce, spolu se zmenšením negativních dopadů na životní prostředí (například zvýšením heterogenity vysetých plodin na zemědělských půdách, jež vede ke snížení půdní eroze).
Grafické přílohy: 
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
MILP: Model optimalizace ekonomických a environmentálních analýz v produkci biomasy
Zdroj: 
Cobuloglu, I.H., Büyüktahtakin, I.E., 2014, A mixed-integer optimization model for the economic and environmental analysis of biomass production, Biomass and Energy 67, pp. 8-23
Zadal: 
Radomír Dohnal
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.