PROCJENA POTENCIJALA UŠTEDE ENERGIJE I UBLAŽAVANJA EFEKTA STAKLENE BAŠTE NA MREŽI

PIJAĆE VODE PREDUZEĆA VODOVOD I KANALIZACIJA NOVI SAD

Prilike za uštedu energije procijenjene su na mreži pijaće vode Novosadskog vodovodnog preduzeća (Vodovod i kanalizacija Novi Sad, ViKNS) i analizirane da bi se vidjelo da li su ekonomski isplative, odnosno da li postoje koristi (u vidu uštede energije, smanjenja troškova održavanja) i da li premašuju troškove (najvažnije, troškove ulaganja u mjere uštede energije).

Za rad je bila potrebna kombinacija inženjerske i ekonomske ekspertize. Projektni tim razvio je hid-raulički model, identifikovao mjere uštede energije, simulirao ih u hidrauličkom modelu kako bi odredio koliko će se električne energije uštedjeti tokom različitih sati jednog dana. Stručnjaci na projektu su zatim analizirali srpsko tržište električne energije kako bi utvrdili buduću vrijednost električne energije, na taj način omogućavajući kvantifikaciju vrijednosti ušteđene energije. Takođe je procijenjen ugljenični otisak prilikom primjene različitih scenarija. U analizi troškova i isplativosti sastavljene su različite stavke troškova i koristi scenarija uštede energije.

Projekat je sufinansiran od strane Zelenog centra Zapadnog Balkana Vlade Mađarske (www.wbgc.hu) i realizovan uz blisku saradnju tri organizacije:

• ViKNS, kao korisnik projekta (https://www.vikns.rs/) • REKK, koji je pružio ekspertizu u oblasti tržišta energije i

ekonomije (https://rekk.hu/) • i DHI Mađarska, sa izradom hidrauličkog modela i opera-

tivnom ekspertizom (https://worldwide.dhigroup.com/hu/)

Fokus analize Novi Sad je drugi po veličini grad u Srbiji i glavni grad pokrajine Vojvodine. Njegovo stanovništvo prelazi 250 hiljada, a zajedno sa susjednim naseljima u administrativnoj oblasti živi oko 350 hiljada stanovnika. Grad leži na obali rijeke Dunav, koja je ujedno izvor njegove vode i korisnik u koju se izlivaju prečišćene otpadne vode.. Novosadsko komunalno preduzeće za vodovod i otpadne vode (Vodovod i kanalizacija Novi Sad, ViKNS) je snabdjevač pijaćom vodom i pruža ulugu odvođenja otpadne vode u gradu i na periferiji. Ukupno oko 350 hiljada stanovnika opslužuje se kroz oko 50 hiljada priključaka sa dužinom mreže od 1.200 kilometara. Novi Sad je Dunavom podijeljen na ravni i brežuljkasti dio. Dok je oko 70 odsto mreže na ravnom području, vecina potrošnje električne energije povezane sa mrežom za pice se odvija u brdovitom području zbog visinskih razlika. Ovaj dio mreže, nazvan

srijemsko područje, nudi najveci potencijal uštede energije, pa je odabran kao fokus analize. Najveći potrošač energije je Pumpna stanica Liman (PS Liman), koja pumpa vodu iz postrojenja za piće do skladišta vode Institut na brdu u srijemskoj oblasti. PS Liman trenutno radi noću kada je struja najjeftinija. Puni skladišni rezervoar uzbrdo u srijemskoj oblasti, odakle se potražnja zadovoljava tokom ci-jelog dana. Pored izračunavanja uštede energije, takođe je procijenjena emisija CO2 od po-trošene energije i izračunata njena finansijska vrijednost, kao mjera spoljnih koris-ti nastalih bilo kojom intervencijom uštede energije.

Razvoj hidrauličkog modela Kako prije projekta nije postojao hidraulični model za područje Srijema, prvi zadatak je bio da se on razvije. Hid-raulični model se može smatrati digitalnim blizancem stvarnog sistema vodosnabdijevanja. Sposoban je da pri-kaže performanse sistema kroz promjene proto-ka vode, pritiska i parametara kvaliteta vode. Sistemi za distribuciju vode su generalno složeni sistemi (a srijemsko područje je još složenije od većine drugih sistema), sastoje se od međusob-no povezanih cjevovoda, skladišnih rezervoara i pumpi. Svaka intervencija će pokrenuti stepenasti efekat za ostatak sistema. Zato je razvoj hidrauličkog modela neizbježan.

Hidraulički model je konstruisan u okviru DHI razvijenog programa MIKE+, koristeći mrežne podatke dostavljene od strane ViKNS. Ovaj proces je zahtijevao širok spektar podataka: mrežni GIS, tehničke karakteristike pumpi i skladišnih rezervoara, mjerenja protoka, pritisaka, potrošnje vode, podataka o potrošnji energije itd. Dobavljanje podataka dopunjeno je intervjuima radi pojašnjenja. Neki od podataka su netačni ili nedostaju i morali su biti procijenjeni i dopunjeni. Takozvani prvopokrenuti model je zatim dorađen na iterativnin način. Model je korišćen za definisanje idejnog rešenja za izvođenje energetske revizije mreže zasnovane na hidrauličkom modelu. Prvi rezultati sugerišu da se na području Srijema najveci potencijal za uštedu energije nudi zamjenom ili modifikovanim radom pumpne stanice PS Liman. Stoga je analiza scenarija bila usredsrijeđena na ove mogućnosti.

Prognoze cijena električne energije Cijene električne energije prognozirane su prema Evropskom modelu tržišta električne energije (EPMM) REKK-a, modelu posvijećenosti jedinicama i ekonomskom distributivnom modelu koji pokriva više od 3.000 blokova el-ektrana u 38 zemalja, uključujući Srbiju. Model istovremeno optimizuje svih 168 sati sedmično i određuje nivo proizvodnje svake modelirane jedinice elektrane. Najvažniji rezultati tržišnog modela su veleprodajne cijene za svako tržište u svakom modeliranom satu, protok energije između tržišta i proizvodnja i emisija CO2 svake jedinice elektrane. Model pruža veleproda-jne cijene električne energije u Srbiji za svaki sat modeliranih perioda, koji je određen za 25 godina između 2021. i 2045. godine. Iako veleprodajne cijene nisu jednake maloprodajnim (krajnjim korisnicima), one služe kao osnova za procjenu kom-ponente cijene energije računa za struju koju plaća ViKNS. Stoga se pojavljuju velika pomjeranja veleprodajnih cijena u troškovima energije sa kojima se suočava ViKNS. Na osnovu cijena po satu, mogu se izračunati godišnje i mjesečne prosječne cijene, kao i tipična dnevna kriva cije-na ili prosječna cijena datog perioda (npr. dan ili noc) za svaku godinu. Ovo posljednje može pomoći u određivanju ekonomičnog vremena rada za hidraulični sistem u različitim godinama, stoga je ovo takođe važna povratna infor-macija za razvoj scenarija uštede energije sa hidrauličkim modelom.

Rezultati modeliranja tržišta električne energije pokazuju da ce u poređenju sa 2020. godinom prosječne godišnje cijene električne energije u Srbiji porasti za oko 60 odsto do 2025. godine, ali samo umjereno u narednih 20 godina. Istovremeno, razlika između zimskih i ljetnjih cijena će rasti: zimske cijene će naglo rasti, dok ljetnje cijene u početku rastu, a kasnije padaju, usljed velikih novih fotonaponskih proizvodnih kapaciteta. Iz istog razloga, dnevne cijene ce se povjecavati po nižoj stopi od nocnih. Trenutno je dnevna struja skuplja od noćne, ali to će se promijeniti nakon 2025. godine, što će imati uticaja na raspored rada PS Liman.

Osim predviđanja cijena električne energije, modelirana je i prosječna emisija CO2 po MVh za svaki sat u periodu 2021-2045. godine. Rezultati ukazuju na nagli pad intenziteta emisije ugljen-dioksida u Srbiji od 2025. godine. Pretpostavlja se da će se Srbija pridružiti sistemu EU-ETS u narednim godinama i svi srpski proizvođači električne energije će morati da plate za emisiju CO2. To znači konkurentan nedostatak za proizvođače na fosilnim osnovama, posebno za one koji sagorijevaju ugalj i lignit, i operatere sa starijim, manje efikasnim postrojenjima, tako da će ova zagađivačka postrojenja raditi manje. Proizvodnja fotonaponske električne energije takođe ima značajan uticaj na intenzitet emisije CO2 u ukupnoj proizvodnji električne energije. U dobima dana kada je solarna ener-gija na raspolaganju (uglavnom između 8 ujutro i 6 popodne) emisija po proizvedenoj el-ektričnoj energiji je mnogo niža nego u nocnim satima, kada je za zadovoljavanje potražnje potrebno više fosilnih postrojenja. Ovi rezultati se takođe razmatraju u analizi.

Modelirani scenariji uštede energije Analizirani scenariji uštede energije razvijeni su kombinovanjem početnih hidrauličkih rezultata i prognoza cijena električne energije, preciznije rečeno promjenama u niskim i visokim cijenama sati u danu. Za detaljnu analizu definisana su 4 scenarija:

1. Osnovne operacije (naziv scenarija: OSNOVA): sadašnja pumpa Jugoturbina DH58-35 se dalje koristi bez ikakvih tehničkih izmjena. Pumpa se koristi 7 dana svaki dan, na granici svojih kapaciteta, što stvara probleme kavitacije koji zahtijevaju redovnu rekonstrukciju, a takođe ima relativno loš profil energetske efikasnosti.

2. Zamjena pumpe (naziv scenarija: PROMJENA PUMPE): Jugoturbina pumpu zamjenjuje savremena, ener-getski efikasnija pumpa. U svrhu modeliranja, izabrana je KSB Omega C pumpa, koja odgovara tehničkim zahtjevima kompanije ViKNS. Ova pumpa se takođe koristi ravno 7 sati svaki dan.

3. Pomocna zaobilazna pumpa (naziv scenarija: BAJPAS + FQM): Jugoturbina pumpa ostaje u pogonu, ali je instalirana pomoćna pumpa koja je oslobađa opterećenja od rada na rubu kapaciteta. S obzirom da najveće radno opterećenje sada nosi pomoćna pumpa, Jugoturbina pumpa može raditi sa manjim ka-pacitetom, ali to zahtjeva kontrolu frekvencije, pa je potrebno instalirati i frekvencijski modulator (FQM). Pumpanje se odvija 7 sati dnevno.

4. Frekvencijska modulacija (naziv scenarija: FQM 9 SATI): prema ovom scenariju, Jugoturbina pumpa se koristi 9 sati umjesto 7 sati, smanjujući probleme kavitacije i povećavajući energetsku efikasnost zbog toga što nije preopterećena. Za to je potreban modulator frekvencije, a neki od sati rada mogu biti izvan perio-da jeftinije struje, što rezultira višim satnim troškovima električne energije.

Za svaki od gore navedenih scenarija testirana su dva vremenska perio-da: rad noću i rad danju. Tokom nekoliko godina, posebno u početnim godinama, noćni raspored ima smisla jer je električna energija u tim godi-nama jeftinija noću nego danju. Za druge, kasnije godine, međutim, dnevni raspored rezultira nižim troškovima električne energije. Analiza traje od 2021. do 2045. godine i svake godine i za svaki scenario je unu-tardnevni period rada odabran na osnovu pristupa minimizacije troško-va, tj. rad pumpe tokom neprekidnog perioda od 7 ili 9 sati sa nižim prosječnim troškovima električne energije po satu.

Analiza troškova i koristi (CBA) Prilikom ulaganja u uštedu energije postoje različiti troškovi i prednosti: • Investicioni troškovi se dešavaju na početku; • Budući troškovi održavanja tehnologije mogu se promijeniti kao rezultat ulaganja; • U odnosu na sadašnjost, uštedeće se električna energija, što je prednost. Nakon procjene svih ovih stavki za sve pregledane scenarije, izračunavamo njihovu sadašnju vrijednost diskontovan-jem svih budućih vrijednosti na trenutnu vrijednost. Za ovo koristimo jedinstvenu diskontnu stopu za sve stavke troškova i prednosti. Kada se izračuna trenutna vrijednost svih stavki, možemo ih sabrati i vidjeti da li će planirana investicija stvoriti neto koristi, tj. ako ukupne koristi premašuju ukupne troškove.

U poređenju sa osnovnim scenarijem, svaki dodatni scenario zahtijeva instaliranje nove tehnologije. Ponude cijena za ove tehnologije obezbjeđene su od različitih dobavljača tehnologije. Iako za osnovni scenario nisu potrebna nova ulaganja, originalna pumpa stari i zahtijeva rekonstrukciju u doglednoj buducnosti. Procjena troškova za rekon-strukciju izrađena je zajedno sa stručnjacima ViKNS-a. U okviru scenarija „Bajpas + FQM“ i „FQM 9 sati“ zaključeno je da se trenutna Jugoturbina pumpa neće suočiti sa istim nivoom problema kavitacije kao u osnovnim scenarijima, pa shodno tome, neće zahtijevati istu aktivnost rekonstrukcije. Godišnji troškovi održavanja osnovnog scenarija procijenjeni su na osnovu podataka ViKNS-a o troškovima me-haničkog i električnog održavanja i zamjeni dijelova iz posljednjih godina. Za sve ostale scenarije pretpostavljalo se da će troškovi održavanja biti niži zbog modernijih tehnologija i manjeg trošenja. Pretpostavke o troškovima ulaganja i održavanja uključene su u donju tabelu. Crveni brojevi se koriste za analizu osjetljivosti ili stres test naših glavnih pretpostavki.

Scenario Investicioni troškovi uključujuci instalaciju

Troškovi održavanja (procijenjeni godišnji

prosjek)

Osnova Troškovi rekonstrukcije

za 6-10 godina, oko 50.000 EUR (25.000 EUR)

6.000 EUR/godišnje (4.000 EUR/godišnje)

Promjena pumpe

Oko 75.000 EUR (150.000 EUR)

2.000 EUR/godišnje

Bajpas + FQM Oko 34.000 EUR

(70.000 EUR) 4.000 EUR/godišnje

FQM 9 sati Oko 20.000 EUR

(40.000 EUR) 4.000 EUR/godišnje

Troškovi električne energije prema utvrđenim scenarijima mogu se izračunati množenjem modelovane potrošnje električne energije za svaki sat u godini sa predviđenom cijenom za isti sat. Razlika u odnosu na osnovni scenario je ušteda troškova zbog manje potrošnje energije, kako je prikazano na slici. U zavisnosti od scenarija i godine, vrijednost godišnje uštede je u rasponu između 7 i 26 hiljada eura. Diskontne stope koje se koriste za CBA određene su na osnovu uslova zajma u Srbiji, nakon sagledavanja opcija za kredite komercijalnih banaka i preferencijalno fi-nansiranje države za zelena ulaganja.

Godišnje predviđene uštede u troškovima električne energije za područje Srijema prema kombinacijama scenarija u poređenju sa osnovnim (EUR,

bez PDV-a):

Odlučeno je da se testiraju dvije kamatne stope: 1% i 3%. Ovo posljednje je vjerovatno gornji kraj razumnog raspona diskontnih stopa, pa ako CBA donosi neto koristi sa kamatom od 3%, onda je vjerovatno dobra odluka za ulaganje. Dodali smo sadašnju vrijednost svih stavki troškova i prednosti za sve scenarije, a zatim uporedili ove rezultate sa sadašnjom vrijednošću osnovnog scenarija da vidimo da li bi primjena bilo koje od mjera za uštedu energije gene-risala pozitivne finansijske prinose. Rezultati pokazuju da su sve tri mjere uštede energije finansijski atraktivne i sa diskontnim stopama od 1% i 3%, a vecina pogodnosti se odnosi na uštedu energije, ali su i uštede na održavanju značajne. U zavisnosti od primjenjene diskontne stope i pretpostavki za analizu osjetljivosti, sadašnja vrijednost neto koristi za promjenu pumpe je u raspono između 303 i 550 hiljada eura, za Zaobilaznicu+FQM između 260 i 445 hiljada eura, a za FQM 9 sati scenarija je u rasponu od 253 - 409 hiljada eura. Drugim riječima, ovo je pokazatelj koliku bi korist donijela mjera nakon što su prvobitni troškovi investicije već pokriveni. Odgovarajuće vrijeme povrata ulag-

anja u uštedu energije je između 2,2 i 6,3 godine. Ovo posljednje odražava najmanje atraktivne uslove, veće kamatne stope i manje povoljne podatke za stres test. Na osnovu gore navedenih nalaza, možemo sa sigurnošću preporučiti izvođenje bilo koje od predloženih mjera uštede energije.

Vrijednost uštede emisije CO2 Analizom se takođe izračunava vrijednost uštede emisije ugljen-dioksida, ali to nije uključeno u CBA, jer ViKNS ovu vrstu koristi ne može lako pretvoriti u prihode ili smanjiti troškove. Međutim, vrijednost uštede na emisiji ugljen-dioksida može biti važna informacija za donatore ili donosioce odluka u vladi. Slika prikazuje uštedu u emisiji ugljen-dioksida u scenarijima uštede ener-gije, u poređenju sa osnovnom vrijednošcu (tona/godina). Postoji značajan obim literature u kome se govori o vrijednosti smanjenja emisije ugljen-dioksida. Ovu vrijednost možemo procijeniti na osnovu štete nas-tale emisijama uzrokovane klimatskim promje-nama, a naučnici su došli do različitih vrijednosti. Alternativno, možemo koristiti tržišnu cijenu za tonu emisijske jedinice CO2 sa evropskog tržišta za trgovanje emisijama. Ova cijena je trenutno oko 50 EUR po toni. Iako se ova vrijednost neprestano mijenja jer je podložna promjenljivoj potražnji i ponudi, ona je opipljivija od brojki zasnovanih na šteti koje su teoretskije i zavise od izvora, mogu poprimiti neke ekstremne vrijed-nosti. Tako smo se odlučili za cifru od 50 EUR po toni, a naši proračuni pokazuju da za period od 25 godina vrijed-nost uštede CO2 emisija dostiže između 110 i 130 hiljada EUR, u istom rasponu ili više od troškova ulaganja od-ređenog scenarija. To implicira da su čak i bez razmatranja neto koristi CBA, investicije za uštedu energije u ViKNS-u privlačne za društvo. Drugim riječima, Vlada Srbije ili država/organizacija donator mogla bi razmotriti da uloži u rekonstrukciju da bi generisala odgovarajuće smanjenje emisije CO2. Kompletan izvještaj na engleskom jeziku dostupan je na sljedećem linku: www.rekk.hu