ekonomika gospodarki cieplnej · - koszty eksploatacji: gaz = 0,20 gr/kwh; energia elektryczna =...
TRANSCRIPT
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
KATEDRA KLIMATYZACJI, OGRZEWNICTWA, GAZOWNICTWA i OCHRONY POWIETRZA
EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
MATERIAŁY POMOCNICZE DO ZAJĘĆ
Autorka opracowania:
dr inż. Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
SPIS TREŚCI
Metody analizy ekonomicznej - SPBT _______________________________________________________ 3
Przykład 1 – opłacalność dodatkowej izolacji cieplnej budynku __________________________________ 4
Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego ___________________________________ 5
1. Definicja celów projektu: __________________________________________________________________ 5
2. Identyfikacja projektu: ____________________________________________________________________ 5
3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań _______________________________________________ 5
3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u. __________________________ 5
3.2. Sprawność systemu ogrzewania ___________________________________________________________________ 6
3.3. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania ________________________________________ 6
3.4. Sprawność systemu przygotowania c.w.u. ___________________________________________________________ 6
3.5. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u. ________________________________ 7
4. Analiza finansowa ________________________________________________________________________ 7
4.1. Roczne koszty eksploatacji systemu wentylacji mechanicznej ___________________________________________ 7
4.2. Roczne koszty eksploatacji _______________________________________________________________________ 7
4.3. Nakłady inwestycyjne ___________________________________________________________________________ 7
5. Analiza kosztów i korzyści __________________________________________________________________ 8
5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji ____________________________________________________________________ 8
5.2. Koszty skumulowane ____________________________________________________________________________ 8
6. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT)__________________________________________ 9
Metody analizy ekonomicznej – NPV, IRR, analiza wrażliwości _________________________________ 10
Przykład 3 – Wybór źródła ciepła dla hotelu _________________________________________________ 11
Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego __________________________________ 12
7. Ocena wskaźnika NPV ____________________________________________________________________ 12
8. Analiza środowiskowa ____________________________________________________________________ 13
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Metody analizy ekonomicznej - SPBT
W teorii i w praktyce wyróżnić można wiele kryteriów klasyfikacji metod rachunku inwestycji. Najbardziej znanym
jest ich podział ze względu na wpływ czynnika czasu. Kryterium to pozwala wyróżnić następujące grupy metod:
metody statyczne,
metody dynamiczne.
Metody statyczne są najczęściej wykorzystywane we wstępnych etapach oceny projektów - stanowią podstawę
pozwalającą się zorientować o ich opłacalności. Cechą charakterystyczną jest nieuwzględnianie w rachunku czynnika
czasu. Oznacza to, że jednakowo traktowane są przepływy strumieni pieniężnych pojawiające się w różnym czasie.
Do stosowania tych metod skłania prostota ich użycia oraz łatwa interpretacja uzyskiwanych wyników.
Metody dynamiczne są to metody, które w sposób całościowy ujmują czynnik czasu a tym samym rozkład wpływów
i wydatków związanych z projektem inwestycyjnym. Cechą charakterystyczną jest uwzględnianie w rachunku wpływu
czasu na wartość pieniądza.
Podstawową metodą statyczną jest prosty okres zwrotu nakładów inwestycyjnych – SPBT (Simple Pay Back Time).
Okres zwrotu to czas, który musi upłynąć od momentu rozpoczęcia inwestycji do chwili odzyskania początkowych
nakładów przez osiągane w kolejnych latach nadwyżki finansowe. Korzystniejszym rozwiązaniem jest oczywiście
wariant inwestycji o krótszym okresie zwrotu.
Dla różnych strumieni pieniężnych w kolejnych latach wartość SPBT można obliczyć na podstawie zależności:
SPBT = t + |∑ 𝐂𝐅𝐭| / CF(t+1)
gdzie:
SPBT - okres zwrotu
t - ostatni rok, na koniec którego nakłady pozostają nie zwrócone
∑ CFt - nakłady nie zwrócone na koniec roku t
CF(t+1) – przepływ finansowy w roku następnym
Dla jednakowych strumieni pieniężnych w kolejnych latach obliczenie SPBT upraszcza się do zastosowania zależności:
SPBT = Ninw / Orok
gdzie:
SPBT - Okres zwrotu
Ninw – nakłady inwestycyjne
Orok – roczna oszczędność kosztów wynikająca ze zrealizowania inwestycji
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 1 – opłacalność dodatkowej izolacji cieplnej budynku
Za pomocą wskaźnika SPBT należy ocenić czy zastosowanie izolacji o grubości 20cm w miejsce izolacji o grubości
12cm jest inwestycją opłacalną.
Założenia do obliczeń:
Wariant bazowy ściany: ścian nośna o grubości 25cm (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,4W/(mK))
zaizolowana 12cm styropianu (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,032(W/mK)).
Wariant alternatywny ściany: ścian nośna o grubości 25cm (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,4W/(mK))
zaizolowana 20cm styropianu (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,032 (W/mK)).
Powierzchnia ściany ASZ=350m2.
Liczba stopniodni sezonu grzewczego: Std = 3707dK/rok (lokalizacja - Wrocław).
Całkowity koszt energii cieplnej (odniesiony do energii użytkowej) wynosi 35 groszy za kWh.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego
1. Definicja celów projektu:
2. Identyfikacja projektu:
Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Qc.o. = 6,5 kW Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Qh,nd = 6 613 kWh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 170m2 Liczba mieszkańców: 4 osoby Stosowany system wentylacji: wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła Proponowane źródła ciepła: - pompa ciepła powietrze-woda (PCP) - pompa ciepła solanka-woda (PCG) - kocioł gazowy, kondensacyjny (KG) - kocioł na paliwo stałe („ekogroszek”) (KW) - kocioł opalany biomasą (pellet) (KB)
3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań
3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
3.2. Sprawność systemu ogrzewania
Sprawność wytwarzania
Sprawność regulacji
Sprawność przesyłu
Sprawność magazynowania
Sprawność całkowita
PCP
PCG
KG
KB
KW
3.3. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania
Energia użytkowa kWh/rok
Energia końcowa kWh/rok
Nośnik energii końcowej
Koszty paliwa, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
3.4. Sprawność systemu przygotowania c.w.u.
Sprawność wytwarzania
Sprawność regulacji
Sprawność przesyłu
Sprawność magazynowania
Sprawność całkowita
PCP
PCG
KG
KB
KW
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
3.5. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u.
Energia użytkowa kWh/rok
Energia końcowa kWh/rok
Nośnik energii końcowej
Koszty paliwa, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
4. Analiza finansowa
4.1. Roczne koszty eksploatacji systemu wentylacji mechanicznej
4.2. Roczne koszty eksploatacji
ogrzewanie ciepła woda wentylacja koszty całkowite, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
4.3. Nakłady inwestycyjne
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
PCP PCG KG KB KW
RAZEM
5. Analiza kosztów i korzyści
5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji
PCP PCG KG KB KW
Nakłady
Eksploatacja
SPBT
5.2. Koszty skumulowane
0 zł
10 000 zł
20 000 zł
30 000 zł
40 000 zł
50 000 zł
60 000 zł
70 000 zł
80 000 zł
90 000 zł
100 000 zł
110 000 zł
120 000 zł
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
LATA
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
6. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT)
PCP PCG KG KB KW
QK,H
wskaźnik wH
QK,W
wskaźnik ww
Epom
wskaźnik wel
QP
EP
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Metody analizy ekonomicznej – NPV, IRR, analiza wrażliwości
NPV
Podstawową metodą dynamiczną służącą analizie ekonomicznej inwestycji jest NPV (wartość zaktualizowana netto).
NPV określa się jako sumę zdyskontowanych oddzielnie dla każdego roku przepływów pieniężnych netto (NCF),
zrealizowanych w całym okresie objętym rachunkiem, przy stałym poziomie stopy dyskontowej. Badane
przedsięwzięcie jest opłacalne, gdy: NPV > 0
NPV= NCF0 * CO0 + NCF1 * CO1 +.. + NCFn * COn
gdzie:
NPV - wartość zaktualizowana netto,
NCFt - przepływy pieniężne netto w kolejnych latach okresu obliczeniowego,
COt - współczynnik dyskontowy dla kolejnych lat okresu obliczeniowego,
T = 0, 1, 2, …. n - kolejny rok okresu obliczeniowego.
IRR
Bardzo często stosowanym wskaźnikiem ekonomicznym jest IRR (wewnętrzna stopa zwrotu). IRR to stopa
procentowa, przy której obecna (zaktualizowana) wartość strumieni wydatków pieniężnych jest równa obecnej
wartości strumieni wpływów pieniężnych. W praktyce, jest to wiec taka stopa procentowa, przy której wartość
zaktualizowana netto ocenianego przedsięwzięcia jest równa zero (NPV=0). Pojedyncze przedsięwzięcie rozwojowe
jest opłacalne wówczas, gdy jego wewnętrzna stopa zwrotu jest wyższa (w skrajnym przypadku równa) od stopy
granicznej, będącej najniższą możliwą do zaakceptowania przez inwestora stopą rentowności.
Analiza wrażliwości inwestycji
Analiza wrażliwości jest jednym z etapów podejmowania decyzji. Polega ona na badaniu wpływu zmian wartości
parametrów projektu na wartość wskaźników ekonomicznych inwestycji. U podstaw stosowania tej metody leży
założenie, że w trakcie budowy, wdrażania, a następnie fazie eksploatacji inwestycji może dojść do odchyleń
pomiędzy założonymi w trakcie planowania wartościami parametrów, a rzeczywistymi. Analiza wrażliwości pozwala
ocenić, które z parametrów mają krytyczne znaczenia dla procesu inwestowania, tj. ich zmiana znacząco zmieni
wyniki analizy ekonomicznej. Analizy wrażliwości dokonuje się poprzez identyfikację zmiennych krytycznych w
drodze zmiany pojedynczych zmiennych o określoną procentowo wartość i obserwowanie występujących w
rezultacie wahań w finansowych i ekonomicznych wskaźnikach efektywności. Jednorazowo zmianie poddawana
powinna być tylko jedna zmienna, podczas gdy inne parametry powinny pozostać niezmienione. Według wytycznych
UE za krytyczne uznaje się te zmienne, w przypadku których zmiana ich wartości o +/- 1% powoduje odpowiednią
zmianę wartości bazowej NPV o +/- 5%. Możliwe jest jednak przyjęcie innych kryteriów wyznaczenia zmiennych
krytycznych.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 3 – Wybór źródła ciepła dla hotelu
Należy dokonać wyboru źródła ciepła dla małego hotelu stosując zestaw metod NPV, IRR. Należy sprawdzić
wrażliwość inwestycji na zmianę kosztów inwestycyjnych, eksploatacyjnych oraz stopy dyskonta.
- Charakterystyka energetyczna obiektu: Qc.o.=25 kW, Qh,nd = 21 000 kWh/rok, Qw,nd = 15 000 kWh/rok. - Inwestor rozważa montaż kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła solanka-woda. - Wycena systemu z kotłem gazowy: 30 000 zł. - Wycena systemu z pompą gruntową to 80 000 zł. - Dotacja do pompy ciepła wynosi 50%. - Koszty eksploatacji: gaz = 0,20 gr/kWh; energia elektryczna = 0,55 gr/kWh.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego
7. Ocena wskaźnika NPV
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
8. Analiza środowiskowa
PCP PCG KG KB KW
QK,H, kWh/rok
wskaźnik emisji
QK,W kWh/rok
wskaźnik emisji
Epom kWh/rok
wskaźnik emisji
Emisja CO2
Emisja uniknięta, %
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 3 - Audyt Energetyczny
1. Dane wejściowe
Powierzchnia ogrzewana domu jednorodzinnego: A = 160 m2 Obliczeniowa temperatura zewnętrzna: tzew = -18oC Obliczeniowa temperatura pomieszczeń: tpom = 20oC Całkowita sprawność systemu grzewczego: 0,83 Zapotrzebowanie na energię końcową do przygotowania c.w.u.: QK,W = 4 200 kWh/rok Współczynniki przenikania ciepła przegród w stanie istniejącym: Ściany zewnętrzne: Usz=1,03 W/(m2K) Asz=350m2 Dach: UD=0,20 W/(m2K) AD=120m2 Okna: UOK=2,6W/(m2K) AOK=30m2
Taryfa za gaz:
Opłata zmienna: 0,06659 zł/kWh Opłata za paliwo gazowe: 0,142877 zł/kWh Opłata stała: 4,69 zł/m-c Abonament: 4,50 zł/m-c
Opłata „za moc”: O0u=O1u=
Opłata „za zużycie”: O0m=O1m=
Abonament: Ab0=Ab1=
2. Liczba stopniodni
Liczba Std dla Wrocławia , two=20oC
m-c te(m) Ld(m) Std
- oC dni d * K / miesiąc
I -1,9 31
II -0,9 28 585
III 2,7 31 563
IV 7,9 30 367
V 12,7 10 73
IX 13,5 5 33
X 8,7 31 350
XI 4,1 30 477
XII 0,3 31 611
Std = d * K / rok
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
3. Bilans ciepła budynku w stanie istniejącym
Projektowe obciążenie cieplne: 25,4 kW (wg PN-EN 12831)
Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: 51 866 kWh/rok (wg PN-EN 13790, RMI w sp. certyfikacji)
4. Optymalizacje
4.1. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OCIEPLENIA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH
p. Opis Jednostka Stan
istniejący
Warianty
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6 7 8
1 grubość izolacji, d m
2 zwiększenie oporu, ∆R m2
K/W
3 opór cieplny przegrody, R m2
K/W
4 Zapotrzebowanie na energię, Q0,Q1 GJ/a
5 Zapotrzebowanie na moc, q0,q1 MW
6 Roczna oszczędność kosztów energii ∆Or zł/a
7 Koszt jednostkowy ocieplenia, Nj zł/m2
8 Koszt realizacji usprawnienia, Ninw zł
9 SPBT= Ninw/∆Or lata
10 Współczynnik przenikania ciepła W/(m2
K)
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ 4.2. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OKIEN
Lp. Opis / wyszczególnienie jednostki stan
istniejący Warianty
1 2 3
1 2 3 4 5 6 7
1 Powierzchnia okien/drzwi m2
2 Współczynnik przenikania W/(m2K)
3 Współczynniki korekcyjne
Cr -
Cm -
Cw -
4 8,64*10-5*Std*Aok*U GJ/a
5 2.94*10-5*cr*cw*Vnom*Std GJ/a
6 Q0,Q1 = poz.4 + poz.5 GJ/a
7 10-6*Aok*(twew-tzew)*U MW
8 3,4*10-7*cm*Vnom*(twew-tzew) MW
9 q0,q1 = poz.7 + poz.8 MW
10 ∆Or zł/rok
11 Cena jednostkowa wym. okien zł/m2
12 koszt wymiany okien Ninw zł
13 SPBT=Ninw/∆Or -
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ 4.3. ZESTAWIENIE USPRAWNIEŃ OPTYMALNYCH
WYBRANE I ZOPTYMALIZOWANE USPRAWNIENIE TERMOMODERNIZACYJNE ZMIERZAJĄCE DO ZMNIEJSZENIA
ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO W WYNIKU ZMNIEJSZENIA STRAT CIEPŁA PRZEZ PRZENIKANIE PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE ORAZ WARIANTY PRZEDSIĘWZIĘĆ TERMOMODERNIZACYJNYCH DOTYCZĄCYCH MODERNIZACJI SYSTEMU
WENTYLACJI I SYSTEMU PRZYGOTOWANIA CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ, USZEREGOWANE WEDŁUG ROSNĄCEJ WARTOŚCI SPBT
Opis Oznaczenie Nakłady łączne SPBT
- - zł lat
Moc, kW (wg EN 12 831) Energia, kWh/a (wg EN 13 790)
Stan aktualny
U1+U2
U1
5. Tabela obligatoryjna i podsumowanie audytu
LP
Wariant przedsięwzięcia
termo-modernizacyjnego
Planowane koszty
całkowite
Roczna oszczędność
kosztów energii
Procentowa oszczędność
zapotrzebowania na energię
Optymalna kwota kredytu
Premia termomodernizacyjna
- zł zł/rok % % zł 20%
kredytu 16%
inwestycji 2 x ΔOr
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2
3