Případová studie

Transkript

Případová studie

EkoWATT, Centrum pro obnovitelné
obnovitelné zdroje a efektivní
efektivní využ
využívání energie - The RES & EE Centre
© 2010 EkoWATT, www.ekowatt.cz
www.ekowatt.cz,, www.energetika.cz
www.energetika.cz,, www.prukazybudov
www.prukazybudov..cz
Ekonomické hodnocení obnovitelných
zdrojů a energetických úspor
Ing. Jiří Beranovský, Ph.D., MBA
EkoWATT o. s., Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie
Prezentace je součástí informační kampaně projektu výzkumu a vývoje
Komplexní rekonstrukce panelových domů v nízkoenergetickém
standardu VAV-SP-3g5-221-07 podpořeného Ministerstvem pro životní
prostředí České republiky.
EkoWATT…
• Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie
– Výpočetní metody, matematické modely, software, expertní
systémy, …
• Nezávislá konzultační společnost, založená v r. 1990
– NEZÁVISLOST Nezabýváme se projektováním ani
obchodem, abychom vyloučili jakýkoli střet zájmů
• Neziskové projekty: výzkum a vývoj, poradenství,
publikační činnost,…
• Komerční projekty: energetické audity, optimalizace,
studie proveditelnosti, …
efektivní využ
1
Přehled prezentace
• Legislativní rámec
• Metodika ekonomických hodnocení
• Případové studie
efektivní využ
Státní energetická koncepce a legislativa
• Zákon o podmínkách podnikání a o výkonu státní
správy v energetických odvětvích a o změně
některých zákonů - energetický zákon 458/2000 Sb.
– Podnikatelské subjekty
– Licence
• Zákon o hospodaření s energií 406/2000 Sb.
– Energetické úspory
– Obnovitelné zdroje energie (OZE)
– Energetické audity
efektivní využ
2
Energetická legislativa ČR
• Zákon 180/2005 Sb.
– Směrnice 2001/77/ES o elektřině z OZE
– Národní indikativní cíl 8% zelené elektřiny na hrubé
domácí spotřebě elektřiny v r. 2010
• Pevná výkupní cena za kWh
– 15-ti letá návratnost investice
• nebo „zelený bonus“,
– který potvrzuje původ ekologicky vyrobené energie
– umožňuje diferencovat výkupní cenu pro jednotlivé OZE
• Lze měnit jednou ročně
efektivní využ
Energetická legislativa ČR
• Zákon 180/2005 Sb., o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných
zdrojů:
• 475/2005 Sb.,
– vyhláška, kterou se provádějí některá ustanovení zákona o podpoře OZE
• 364/2007 Sb.
– vyhláška, kterou se mění vyhláška č. 475/2005 Sb., kterou se provádějí
některá ustanovení zákona o podpoře využívání obnovitelných zdrojů
• 502/2005 Sb.,
– vyhláška o stanovení způsobu vykazování množství elektřiny při
společném spalování biomasy a neobnovitelného zdroje.
• 150/2007 Sb.,
– vyhláška ERÚ o způsobu regulace cen v energetických odvětvích a
postupech pro regulaci cen.
• 140/2009 Sb., o způsobu regulace cen v energetice a postupech
pro regulaci cen, ve znění vyhlášky č. 264/2010 Sb.
efektivní využ
3
150/2007 Sb.
• Výkupní ceny podle § 2, odstavce 11 vyhlášky ERÚ č. 150/2007 Sb. jsou
platné po dobu životnosti zařízení.
• Touto dobou životnosti se rozumí předpokládaná doba životnosti pro
jednotlivé druhy obnovitelných zdrojů, které jsou uvedeny v příloze č. 3
vyhlášky č. 475/2005 Sb., kde se v příloze stanoví, že životnost nové
výrobny je:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Typ OZE
Malá vodní elektrárna
Biomasa
Bioplyn
Skládkový, kalový, důlní plyn
Větrná elektrárna
Geotermální elektrárna
Fotovoltaická elektrárna
Bioplyn
Garance výkupních cen (roky)
30
20
20
15
20
20
20
20
efektivní využ
Přehled prezentace
efektivní využ
4
Investiční rozhodovací proces
Poslání / Idea
opportunity study
entrepreneurial design
studie podnikatelských
příležitostí
pre-feasibility study
podnikatelský záměr
předběžná
studie proveditelnosti
studie proveditelnosti a
výběr optimální varianty
podnikatelský plán
zajištění financování
feasibility study (podklad pro výběr nejvhodnější varianty
ekonomické efektivnosti, optimalizuje technické,
finanční, organizační a majetkové řešení a následné
provozování projektu obvykle se v kvalitě UNIDO,
organizace OSN pro průmyslový rozvoj
entrepreneurial plan (na základě výběru optimální
varianty definuje postup, podmínky a prostředky pro
dosažení cíle podnikatele, slouží jako nástroj pro získání
finančních prostředků)
technická dokumentace
realizace
technical documentation
kontrola výsledků realizované varianty
efektivní využ
Na čem závisí ekonomika?
• Závisí na účelu
–
–
–
–
–
–
–
–
Elektrárna na zelené louce
Zemědělská farma,
Rodinný x bytový dům
Hotel x restaurace
Administrativní budova
Nemocnice
Vzdělávací x Sportovní zařízení
Obchodní
• Době využití budovy a způsobu provozu
– malá x vyšší spotřeba
– škola, muzeum, úřad,...
– hotel, ubytovna,...
• Opatření či varianty řešení, se kterými se porovnávají
efektivní využ
5
Metodika rozhodování
• Okrajové podmínky výpočtu
–
–
–
–
–
–
–
investiční náklady/výdaje
provozní náklady/výdaje
současné ceny energií
vývoj ceny paliv (odborný odhad)
cena peněz – diskont
způsob financování
možnost dotace ???
efektivní využ
Metodika rozhodování
• Výstupy ekonomického hodnocení:
–
–
–
–
–
Čistá současná hodnota = NPV [Kč]
Vnitřní výnosové procento = IRR [%]
Prostá doba návratnosti = Ts [roky]
Diskontovaná doba návrat. = Tsd [roky]
Tok hotovosti (Cash flow) = graf
efektivní využ
6
Ekonomické hodnocení
• Reálná diskontní míra x nominální diskontní míra
• Diskontní míra je očekávaná nebo požadovaná míra výnosnosti investic, která
je ovlivněna třemi faktory:
– výnosem,
– rizikem
– a likviditou.
• Vyjadřuje cenu ušlé příležitosti (tzv. Opportunity Costs), což je cena kapitálu.
• Požadovaný výnos je většinou stejný pokud jednotlivé varianty mají stejná
rizika.
• U varianty s vyšší mírou rizika racionální rozhodovatel požaduje vyšší míru
výnosu (prémii za riziko).
• U energetických projektů s delší dobou návratnosti znamená likvidita
schopnost dostát závazkům vyplývajícím z realizace investice, jako jsou např.
splátky úvěrů.
rn = (1 + rr ) ⋅ (1 + α ) − 1
rn
rr
α
je nominální diskontní míra (včetně inflace) [%]
je reálná diskontní míra (bez inflace) [%]
je míra inflace [%]
efektivní využ
• Průměrná vážená cena kapitálu (weighted average
cost of capital, WACC)
– míra výnosnosti stanovená z ceny všech finančních zdrojů
podniku (dluhopisy, prioritní akcie, obyčejné akcie, apod.)
pomocí váženého průměru
WACC = rE ⋅
rE
rD
td
E
D
C
E
D
+ rD ⋅ (1 − t D ) ⋅
C
C
je výnos vlastního kapitálu (po zdanění) [%]
je úroková míra úvěrů, obligací (výnos cizího kapitálu před zdaněním) [%]
je daň z úrokových výnosů [%]
je vlastní kapitál (Equity)
je cizí kapitál (Debt)
je celkový kapitál, potřebný k financování projektu
efektivní využ
7
•
•
•
•
•
čistá současná hodnota, NPV (Net Present Value),
~
diskontovaný tok hotovosti, DCF (Discount Cash Flow)
~
minimální cena produkce energie cPEmin se z pohledu
investora vypočítá z podmínky NPV = 0
– zaručuje očekávaný výnos vloženého kapitálu
Tž
NPVTž = DCFTž = ∑ CFt (1 + r ) −t
t =1
CFt
r
(1 + r)-t
je tok hotovosti [CZK]
je diskontní sazba [CZK]
odúročitel
T ž (Th)
je doba životnosti (případně hodnocení) projektu [r]
efektivní využ
Finanční páka
• efekt zvyšování rentability vlastního kapitálu použitím cizího
kapitálu v kapitálové struktuře podniku:
• Je-li úroková míra nižší než výnosnost aktiv, potom použití
cizího kapitálu zvyšuje výnosnost vlastního kapitálu.
• Příklad [Synek M. - Manažerská ekonomika]: Mějme dva
podniky, oba mají výnosnost aktiv 20% a úroková míra je 8%,
zdanění pro jednoduchost neuvažujme (viz daňový efekt).
• Kdyby byla úroková míra vyšší než výnosnost aktiv, pak by
naopak použití cizího kapitálu snižovalo výnosnost vlastního
kapitálu.
Podnik
Kapitál
Vlastní
kapitál
Cizí
kapitál
Výnos
20%
Úroky 8%
Zisk
A
B
2000
2000
2000
1000
1000
400
400
80
400
320
Výnosnost
vlastního
kapitálu
20 %
32 %
efektivní využ
8
Daňový štít "daňový efekt"
• efekt zvyšování rentability vlastního kapitálu použitím cizího
kapitálu v kapitálové struktuře podniku:
• Úroky z cizího kapitálu jako součást nákladů snižují zisk, ze
kterého se platí daň, a tím snižují daňové zatížení podniku.
Výsledná výnosnost vlastního kapitálu se zvýší.
• Příklad [Synek M. - Manažerská ekonomika]: Mějme dva
podniky, oba mají výnosnost aktiv 20% a úroková míra je 8%,
zdanění je 40%.
• náklady na cizí kapitál = úroková míra × (1 - sazba daně)
A
B
Vlastní
kapitál
Cizí
kapitál
Výnos
20%
Úroky
8%
Zisk
Daň
nezdaněný 40%
Zisk
zdaněný
2000
1000
1000
400
400
80
400
320
240
192
160
128
Výnosnost
vlastního
kapitálu
12 %
19,2%
efektivní využ
Proces rozhodování
• Záleží na hledisku toho, kdo se rozhoduje (rozhodovatel)
cíle
rozhodování
kritéria
hodnocení
• TESES analýza
–
–
–
–
–
Technická
Ekonomická
Sociální
Ekologická
Strategická
nástroje
realizace
stavy
světa
• Ekonomická kritéria nejsou jediná rozhodující
• Řešením je komplexní OPTIMALIZACE řešení
efektivní využ
9
Přehled prezentace
efektivní využ
Případové studie
•
Přímá energie Slunce
– Elektřina (fotovoltaika)
– Teplo (fototermika)
•
Přímé spalování biomasy
–
–
–
–
•
Dřevo
Pelety
Brikety
Štěpka
Energie prostředí
– Tepelná čerpadla
– Zemní kolektory
– Větrání a rekuperace
•
KVET (spalovací motory, Stirlingův motor, mikrokogenerace)
– Biopaliva: oleje, biolíh, bionafta
– Bioplyn
– Palivové články (metanol)
•
Pozn.: BÚNO a s ohledem na sobě-podobnost opatření OZE jako příklady jsou použity i
některé menší systémy vhodné např. pro RD, výsledky mohou být horší či lepší, dle
okolností uvedených v předchozím.
efektivní využ
10
OZE vhodné pro výrobu elektřiny a tepla
OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE
zdroj
Pohyb kosmických těles
Slunce, Měsíce a planet
Radioaktivní rozpad uvnitř
Země
Záření kosmického prostoru
základní
obnovitelný
energetický
zdroj
Rotační energie Země a
gravitační energie Země,
Měsíce a Slunce
Energie zemského jádra
Dopadající sluneční záření
Přílivová energie
E
Geotermální energie
odvozené či
přeměněné
OZE ,
využitelné
pro výrobu
tepla či
elektrické
energie
E T
Přímé sluneční záření
E T
Energie větru
E
Energie mořských vln
E
Tepelná energie prostředí
T
Energie biomasy
E T
Energie vodních toků
E
možno využít pro výrobu E - elektrické energie, T - tepla
efektivní využ
Případová studie:
efektivní využ
11
Výpočetní modely
• Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) Roční
suma globálního záření dle PVGIS
(http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/)
• Meteonorm Roční suma globálního záření dle Atlasu podnebí
ČR (http://www.atlaspodnebi.cz/)
• EkoWATT
945 – 972 kWh/m2
973 – 1000 kWh/m2
1001 – 1027 kWh/m2
2
1028 – 1055 kWh/m
2
1056 – 1083 kWh/m
1084 – 1111 kWh/m2
2
1112 – 1139 kWh/m
efektivní využ
Výpočetní modely srovnání
• Výsledky různých modelů a skutečně měřené hodnoty roku 2008 (pro Plzeň).
Energie dopadající na vodorovnou plochu
200,0
180,0
160,0
120,0
100,0
EkoWATT 1960 - 1990
80,0
EkoWATT 1998 - 2008
Meteonorm
60,0
PVGIS
40,0
Skutečné hodnoty 2008
20,0
ec
pr
os
in
op
ad
li s
t
říje
n
zá
ří
srp
en
če
rve
ne
c
en
če
rve
n
kv
ět
du
be
n
bř
ez
en
ún
or
en
0,0
l ed
kWh/m2
140,0
efektivní využ
12
• Výsledky různých modelů a produkce PVE v roce 2008 (pro Plzeň).
Ene rgie dopadající na plochu se sklonem 4 5°
180
3500
160
3000
2500
120
2000
100
80
1500
60
EkoWATT 1960 - 1990
40
Meteonorm
PVGIS
1000
výroba PVE 2008
Elektrina dodaná z PVE [kWh]
Dopada jící energie [k Wh/m 2]
140
500
20
-
0
leden
únor
brezen
duben
kveten
c erven c ervenec
srpen
zárí
ríjen
listopad pros inec
efektivní využ
• Průběh křivek a pásma
skutečných hodnot
1998 – 2008 (pro
Plzeň)
• Skutečné hodnoty
daného roku se mohou
lišit poměrně výrazně.
• Lze stanovit i křivky
maxim a minim
jednotlivých měsíců let
1998 – 2008.
efektivní využ
13
Výkupní ceny PVE
• Cenové rozhodnutí Energetického regulačního úřadu
č. 5/2009 ze dne 23. listopadu 2009
efektivní využ
Sluneční záření
• Dlouhodobý průměr doby slunečního svitu je až o 11 % vyšší
• Rozdíl v energetickém přínosu je tak pouze cca 7 %
měsíc
I.
II.
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
celkem
Moravské
Budějovice dlouhodobý průměr
doby slunečního
svitu
Praha - dlouhodobý
průměr doby
slunečního svitu
Moravské
Budějovice množství dopadající
solární energie
[hodiny]
[hodiny]
[kWh/m ]
57,6
81,4
133,9
177,6
223,4
226,8
240,8
227,7
174,3
135,8
60,2
53,2
1792,6
111 %
44,6
69,2
119,0
162,8
208,3
210,8
219,6
210,4
156,4
117,3
50,1
42,5
1611,00
100 %
2
Praha - množství
dopadající solární
energie
2
[kWh/m ]
35
50
94
121
158
154
166
150
110
79
35
28
1179
107 %
28,8
45,7
84,5
115,4
151,1
152,9
157,0
139,8
100,6
65,7
29,9
23,2
1095
100 %
efektivní využ
14
Fotovoltaicky panel
KYOCERA, typ KC200GHT-2
vertikální úhel nastavení panelů
odchylka od jižního směru
celkový počet panelů
celková plocha PVE
max. výkon panelu
účinnost panelů
účinnost konvertoru
celkem instalovaný výkon
ks
2
m
Wp
%
%
kWp
35°
0°
24
34
200
14,00%
93,50%
4,5
efektivní využ
•
•
•
•
•
•
Instalovaný výkon 4,5 kWp
Roční výroba 4922 kWh
Investiční náklady: 684 000 Kč včetně DPH
Provozní náklady 700 Kč/rok včetně DPH
Zelený bonus => výnos 65 553 Kč/rok
Bez „zeleného bonusu“ nenávratné !
Hodnotící kritéria
Čistá současná hodnota
Vnitřní výnosové procento
Doba splacení (prostá)
Doba splacení (diskontovaná)
Rok hodnocení
Doba životnosti (hodnocení)
Diskont
247,11
11,10%
10
14
2007
25
7,00 %
tis. Kč
let
let
NPV
IRR
Ts
Tsd
let
efektivní využ
15
Integrace fotovoltaiky do budov
• Výhody
– nezabírá volnou
plochu
– není nutná
přípojka k síti
– spotřeba v místě
– zabezpečení proti
vandalismu
• Nevýhody
– nevhodná
orientace domu
– nutnost zásahů
do střešní
výhody
+ nezabírá se volná plocha
+ nepřístupné zlodějům a vandalům
+ obvykle není nutno budovat (posilovat)
přípojku k síti
+ může sloužit pro vlastní spotřebu
v budově, napájení záložních systémů
panely na konstrukci na ploché střeše
+ optimální sklon a orientace
panely integrované do krytiny nebo nad krytinou
+ minimální zásah do budovy
střešní fotovoltaická krytina pro ploché střechy
+ nahradí krytinu = úspora stavebních
nákladů
nevýhody
- plocha pro instalaci je omezená
- někdy nevhodná orientace budovy
- může budovu zohyzdit
- instalace na stávající budovu znamená
zásah do budovy
- lze použít jen pevné panely
- nutno kotvit proti větru
- riziko poškození při instalaci antén,
bleskosvodů atd.
- lze použít jen u určitých budov
prosklení s fotovoltaikou
- zhoršení tepelných ztrát budovy
panely integrované do fasády
+ reprezentativní vzhled
+ nahradí vnější plášť
- nevhodný sklon
- obvykle nevhodná orientace
- panely se špatně ochlazují, s rostoucí
teplotou klesá účinnost
efektivní využ
Systémy na ploché střeše
• Kotvení systému do stropního
panelu a návaznost na
hydroizolaci.
• Zdroj: MFF UK.
efektivní využ
16
Fotovoltaická krytina
• Pokládka
krytiny s
fotovoltaikou
• Zdroj: Evalon.
efektivní využ
Fotovoltaická fasáda
• Kotva fotovoltaického systému v zateplené
stěně. Zdroj: ČVUT.
efektivní využ
17
Fotovoltaické markýzy
• jižní orientace oken
=> solární zátěž
• strmější sklon =>
výhoda
• orientaci JV, JZ =>
snížení produkce o
5 % oproti J
efektivní využ
Panely jako zábradlí balkónu
• Oživení architektury domu
• Snadná montáž
• Nevhodný sklon až o 30%
nižší výnos
• Dobré ochlazování panelů
• Vyšší riziko poškození
uživateli
efektivní využ
18
Případová studie: konstrukce na střeše
• Nosná konstrukce, pevný sklone 35°, orientace na J, 235 m2,
instalovaný výkon 30 kWp, potřeba celkové plochy střechy cca
500 až 600 m2
• Investiční náklady = 3,3 mil. Kč (110 tis. Kč/kWp)
• Provozní náklady = 44 tis. Kč ročně (zahrnují pojištění, dozor a
administrativu spojenou s provozem)
• Výkupní cena 2009 je 12,89 Kč/kWh (pro systémy do 30 kWp)
• Průměrný růst výkupní ceny 2 %, růst provozních nákladů 4 %
ročně
• Financování z vlastních prostředků investora, bez úvěrů a
dotací
• Diskontní sazba 3 % (obec, družstvo, společenství vlastníků)
efektivní využ
• Ekonomika investice podle různých modelů
dopadající energie
kWh/m2
produkce
tržby
kWh/rok
Kč/rok
tis. Kč
roky
roky
EkoWATT 1960-1990
1 255
107%
33 339
429 741
2 468
11,3%
8
9
Meteonorm PVGIS EkoWATT 1998-2008
1 178
1 156
1342,92
100%
98%
114%
31 290
30 719
35 671
403 329 395 962
451 397
2 083
1 975
2 907
10,1%
9,7%
12,7%
9
10
9
11
8
9
efektivní využ
19
Citlivostní analýza - vliv produkce
3500
16,0%
NPV
3000
EkoWATT 1998-2008 (114%)
14,0%
IRR
12,0%
2500
PVGIS (98%)
10,0%
2000
8,0%
1500
6,0%
1000
4,0%
Meteonorm (100%)
500
Vnitrní výnosové procento IRR [%]
Cistá soucasná hodnota NPV [tis. Kc]
• Citlivostní
analýza –
produkce
energie
2,0%
EkoWATT 1960-1990 (107%)
0
0,0%
80%
90%
100%
110%
Produkce energie
120%
efektivní využ
Případová studie: zábradlí balkonu či
lodžie
• Systém velikosti 40 m2, výkon 5 kWp
• Investiční náklady byly odhadnuty na 610 tis. Kč (122 tis.
Kč/kWp).
• Provozní náklady 2 tis. Kč ročně (zahrnují pouze pojištění)
• Výkupní cena 2009 je 12,89 Kč/kWh (pro systémy do 30 kWp)
• Průměrný růst výkupní ceny 2 %, růst provozních nákladů 4 %
ročně.
• Financování z vlastních prostředků investora, bez úvěrů a
dotací
• Diskontní sazba 3 % (obec, družstvo, společenství vlastníků)
• Model Meteonorm
efektivní využ
20
lodžie
• Ekonomika investice podle orientace panelů
V
JV
J
JZ
Z
orientace
Dopadající energie
kWh/m2
648
77%
793
94%
840
100%
811
97%
669
80%
Produkce
Tržby
kWh/rok
Kč/rok
2 930
37 764
3 585
46 215
3 798
48 954
3 667
47 264
3 025
38 988
tis. Kč
-34,71
2,3%
89,67
4,7%
130,12
5,4%
105,25
5,0%
-16,67
2,7%
16
> Tž
13
16
12
15
13
16
roky
roky
15
> Tž
efektivní využ
lodžie
• Dopadající energie při různém sklonu panelů
(Plzeň).
dopadající energie [kWh/m2]
Roční dopadající energie na různě skloněnou plochu
1 400
EkoWATT
1 200
Meteonorm
1 000
PVGIS
800
600
400
200
90°
85°
60°
35°
sklon od vodorovné roviny
0°
efektivní využ
21
lodžie
• Dopadající energie při různé orientaci fotovolatiky
panelů (Plzeň).
Roční dopadající energie na svislou plochu
EkoWATT
Meteonorm
PVGIS
dopadající energie [kWh/m2]
900
800
700
600
500
400
300
200
100
V
JV
J
JZ
Z
efektivní využ
lodžie
Citlivostní analýza - vliv orientace
140
6,00%
5,00%
100
80
4,00%
60
3,00%
40
20
2,00%
0
NPV
1,00%
Vnitrní výnosové procento IRR
[% ]
120
Cistá soucasná hodnota NPV
[tis. Kc]
• Citlivostní
analýza - vliv
orientace
balkónu na
ekonomiku
IRR
-20
-40
0,00%
V
JV
J
orientace
JZ
Z
efektivní využ
22
lodžie
• Ekonomika
investice při různé
výši investičních
nákladů
Citlivostní analýza - inv. náklady
300
9,0%
7,0%
200
6,0%
5,0%
150
4,0%
100
3,0%
NPV
2,0%
IRR
50
Vnitrní výnosové procento IRR
[% ]
Ci stá soucasná hodnota NPV
[ti s. Kc]
8,0%
250
1,0%
0
0,0%
80%
investiční náklady
tis. Kč/kWp
90%
100%
110%
Investicní náklady
120%
97,6
109,8
122,0
134,2
146,4
Investiční náklady
tis. Kč
488
80%
549
90%
610
100%
671
110%
732
120%
tis. Kč
241,04
8,5%
185,58
6,8%
130,12
5,4%
74,66
4,3%
19,21
3,3%
10
12
11
13
12
15
13
17
15
19
roky
roky
efektivní využ
Fototermický systém RD
•
•
•
•
•
•
•
Původně: ZP + zásobník na elektřinu
Příprava TV 300 l
Ohřev bazénu 80 l (průtokový ohřívač)
Investiční náklady 90 350 Kč včetně DPH
Provozní náklady cca 360 Kč/rok
Roční výroba: 15,8 GJ <=> 4381 kWh
Úspora provozních nákladů 5 696 Kč
proti ZP a elektřině
Kolektor
KPS1-ALP
Plocha jednoho solárního kolektoru
Počet solárních kolektorů:
Celková plocha solárních kolektorů
m
ks
2
m
2
2,32
3
6,96
Počet trvale žijících osob
Objem zásobníku
osob
l
4
300
efektivní využ
23
Fototermický systém
• Schéma solárního systému
efektivní využ
Potřeba
tepla
celkem
kWh
měsíc
Leden
Únor
Březen
Duben
Květen
Červen
Červenec
Srpen
Září
Říjen
Listopad
Prosinec
Suma
Teoretická účinnost kolektoru*
533,2
481,6
533,2
516,0
533,2
516,0
533,2
533,2
516,0
533,2
516,0
533,2
6 278,0
Teplo ze
solárních
kolektorů
kWh
Teplo
nevyužité
48,7
158,7
319,5
455,2
560,3
590,9
670,9
646,6
529,7
303,5
81,4
16,0
4381,3
0,0
0,0
0,0
0,0
27,1
74,9
137,7
113,4
13,7
0,0
0,0
0,0
366,8
kWh
Teplo, které je nutno
dodat z bivalent.
zdroje
kWh
484,5
322,9
213,7
60,8
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
229,7
434,6
517,2
2 263,4
91,6%
efektivní využ
24
• Minimální cena energie při splacení za 20 let => 1,4 Kč/kWh => 388 Kč/GJ
• Záleží na ceně ušlé příležitosti (opportunity costs)
Instalovaný tepelný (elektrický) výkon celkem
z toho: obnovitelný zdroj
Výroba tepla celkem
Roční využití celkového instalovaného výkonu
Roční spotřeba elektrické energie
kW
kW
kWh/rok
kWh/rok
hod/rok
hod/rok
kWh/rok
kWh/rok
max 8
max 6,4
6 278,0
4 381,3
1 469
684
2 321,4
58
Rok hodnocení
Diskont
-7,79
1,97%
17
> Tž
2007
20
3,00 %
tis. Kč
NPV
IRR
Ts
Tsd
let
let
let
efektivní využ
Solární systém
• Ohřev vody, 4 osoby, 3 kolektory
Potřeba tepla na TUV
Energie z energie
jiného ze
Využitelná
zdroje vyrobená
Celkem
Slunce
energie
Využitelná energie ze
9
10
11
12
Celkem
vyrobená energie
Slunce
Potřeba
tepla na
TUV
Energie
z jiného
zdroje
XI.
8
VIII. IX.
IX.
IX. X.
X.
X. XI.
XI.
7
VIII.
VII.
VIII.
6
VI.VII.
VII.
V.
IV.V.
5
VI.
V.
VI.
4
IV.
III.IV.
3
III.
II.III.
Sluncevyrobená
Celkem
Potřeba tepla na
energie
Celkem
TUV vyrobená
energie tepla na TUV
Potřeba
II.
I. II.
Měsíc I.I.
Měsíc
Měsíc
500
500
450
450
450 500
400
400
350 400
350
300
300
250 300
250
200
200 200
150
100
150
50
50 100
100
0
0
50
0
0
1 2
efektivní využ
25
Solární systém
• Ohřev vody, 4 osoby, 6 kolektorů
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Energie z jiného
zdroje
Slunce
Celkem vyrobená
energie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Energie z jiného zdroje
10
11
12
efektivní využ
Solární systém
• Ohřev vody - porovnání
Potřeba
Vyrobeno
celkem
Lze využít
Zbývá dodat
3 kolektory 6 kolektorů
4964
4964 kWh
3210
6421 kWh
3063
1901
3779 kWh
1185 kWh
efektivní využ
26
Solární systém
• Vytápění a ohřev vody, 4 kolektory
1200
Energie z jiného
zdroje
1000
Slunce
800
600
Celkem vyrobená
energie
400
Potřeba tepla
200
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
efektivní využ
Solární systém
• Vytápění a ohřev vody, 8 kolektorů
1400
Energie z jiného
zdroje
1200
1000
Slunce
800
Celkem vyrobená
energie
600
400
Potřeba tepla
200
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
efektivní využ
27
Solární systém
• Vytápění a ohřev vody, 12 kolektorů
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Energie z jiného
zdroje
Slunce
Celkem vyrobená
energie
Potřeba tepla
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
efektivní využ
Solární systém
• Vytápění a ohřev vody - porovnání
Potřeba
Vyrobeno
celkem
Lze využít
Zbývá dodat
4 kolektory
6050
4281
8 kolektorů
6050
8561
12 kolektorů
6050
12841
kWh
kWh
2736
3314
3285
2765
3584
2466
kWh
kWh
efektivní využ
28
Biomasa
efektivní využ
Biomasa
efektivní využ
29
Biomasa
efektivní využ
Kotel na peletky v RD
•
•
•
•
•
•
Původní kotel na HU
Kotel na peletky 24 kW
Investiční náklady 80 000 Kč včetně DPH
Provozní náklady: 55 500 Kč/rok
Roční výroba 171 GJ/rok
Úspora proti HU pouze 4794 Kč/rok
Potřeba tepla na vytápění
Celková tepelná ztráta Q c
Vnitřní prům ěrná výpočtová teplota T is
Vnější prům ěrná teplota během topné sezóny T es
Vnější nejnižší výpočtová teplota T e
Počet dnů topné sezóny
Denostupně D
Celkový opravn ý koeficient f c
Roční potřeba tepla na vytápění
kW
°C
°C
°C
dny
dny°C
kW h/rok
18,52
20,0
4,3
-12,0
225
3 533
0,80
39 253
GJ
141,3
efektivní využ
30
Kotel na peletky v RD
• Minimální cena energie 370
Kč/GJ
• 4794 Kč/rok / 171 GJ = 28 Kč/GJ
Rok hodnocení
Diskont
-0,00
3,00%
12
> Tž
2007
15
3,00 %
tis. Kč
let
let
NPV
IRR
Ts
Tsd
let
efektivní využ
Biomasa v RD
• Rodinný dům tepelná ztráta 10 kW
• Spotřeba 24 206 kWh 87,1 GJ
Krb či kamna s
krbovou vložkou
Kotel na
zplyňování dřeva
Kotel na pelety
palivo
palivové dříví
palivové dříví
dřevěné pelety
výkon
12 kW
7-13,5 kW
4,5-15 kW
průměrná roční účinnost
50%
75%
85%
cena paliva
0,9 (kč/kg)
0,9 (kč/kg)
3,4 (kč/kg)
výpočtová výhřevnost
14,6 (MJ/kg)
14,6 (MJ/kg)
18,5 (MJ/kg)
potřeba paliva na vytápění
11 937 (kg)
7 958 (kg)
5 542 (kg)
celkové investiční náklady
32 235 Kč
13 594 Kč
110 343 Kč
náklady na palivo za rok
10 743 (Kč/rok)
7 162 (Kč/rok)
18 841 (Kč/rok)
efektivní využ
31
Tepelné čerpadlo v RD
• Tepelné čerpadlo vzduch –
voda
• Bivalentní zdroj 9,5 / 11,5 kW
elektrokotel
• Investiční náklady 341 000 Kč
včetně DPH
• Úspora proti vytápění elektřinou
21 328 Kč/rok
• Roční výroba 59 GJ/rok
Tepelná ztráta budovy
10,4 kW
Výkon TČ
6,52 kW
Podíl TČ při te -15°C
Podíl TČ na výrobě tepla pro vytápění
TČ dodá na vytápění
62%
87%
16 401 kWh/rok
TČ dodá na TV
TČ dodá celkem
Kotel dodá na vytápění
59,0 GJ/rok
0 kWh/rok
0,0 GJ/rok
16 401 kWh/rok
59,0 GJ/rok
2 451 kWh/rok
8,8 GJ/rok
efektivní využ
•
Minimální cena energie 270 Kč/GJ
Rok hodnocení
Diskont
151,12
6,08%
14 | 16
20
2007
30
3,00 %
tis. Kč
let
let
NPV
IRR
Ts
Tsd
let
Instalovaný tepelný (elektrický) výkon celkem
Výroba tepla celkem
Roční využití celkového instalovaného výkonu
Roční spotřeba elektrické energie
kW
kW
kWh/rok
kWh/rok
hod/rok
hod/rok
kWh/rok
kWh/rok
20,2
6,5
23 560
16 401
1 165
2 515
13 527
5 232
efektivní využ
32
Nízkoenergetický x pasivní dům
• Tajemných 50, magických 15...kWh/m2.rok
efektivní využ
Potřeba energií pro
vytápění
40 000
35 000
ztráty ve zdroji
30 000
25 000
potřeba tepla na
větrání (ztráty
větráním)
20 000
15 000
potřeba tepla na
vytápění (ztráty
prostupem)
10 000
5 000
kWh
0
běžný dům
nízkoenergetický
pasivní
efektivní využ
33
Spotřeba energií pro vytápění
40000
spotřeba tepla v palivu
toto se
platí!
35000
30000
25000
zisky od osob
20000
pasivní solární zisky
(okny, prosklením)
ztráty ve zdroji
15000
10000
potřeba tepla na větrání
(ztráty větráním)
potřeba tepla na vytápění
(ztráty prostupem)
5000
kWh
zisk z rekuperace tepla z
větracího vzduchu
zisk zemního výměníku
tepla
zisky od spotřebičů
0
běžný dům
nízkoenergetický
pasivní
efektivní využ
E
-p ner
řík gi
la e
d
úsporný dům X pasivní dům
40
domácnost
teplá voda
vytápění
35
tis. kWh
30
25
20
15
10
5
0
starší dům
novostavba
pasivní dům
efektivní využ
34
N
-p ákl
ř ík a d
la y
d
úsporný dům X pasivní dům
60
domácnost
teplá voda
vytápění
50
tis. Kč
40
30
20
10
0
starší dům
novostavba
pasivní dům
efektivní využ
Různé náklady při stejné spotřebě
vytápění
teplá voda
domácnost
tepelné čerpadlo s
ohřevem vody,
el.sazba D55
přímotopy, el.
bojler, el. sazba
D45
kotel na plyn s
ohřevem vody, el.
sazba D02
kotel na dřevo,
kombinovaný
bojler, el.sazba D02
0
5
10
15
20
25
30
náklady [tis.Kč]
efektivní využ
35
Vyplatí se tepelné čerpadlo?
Běžný dům
NED
PD
Inv. náklady
TČ
Kč
320 000
256 000
192 000
Úspora na
vytápění
Kč
10 200
3 500
1 100
Úspora na
TUV
Kč
2 600
Úspora na
elektřině
Kč
7 600
Návratnost
roky
16
19
17
efektivní využ
•
•
•
Náklady na energie
Plyn / peletky
Kč
El. přímotopy
Kč
Tepelné čerpadlo
Kč
Návratnost
Plyn / peletky
El. přímotopy
Tepelné čerpadlo
Rodinný dům 200 m2
inv. nákl. 4 mil. Kč (cca 7 tis. Kč/m3)
vícenáklady: 10 % = 400 tis. Kč
Běžný dům
NED
PD
26 600
43 000
17 100
9 200
15 000
5 900
2 800
4 500
1 800
NED
PD
23 let
15 let
36 let
17 let
11 let
27 let
efektivní využ
36
Tok hotovosti
návratnost
prostá
100
50
0
-50
-100
-150
-200
návratnost
diskontovaná
-250
-300
-350
-400
cash flow
kumulované CF
diskontované kumul. CF
efektivní využ
Tok hotovosti - vliv růstu cen energií
100
50
0
-50
-100
návratnost
(0 % růst cen energií)
-150
-200
-250
-300
návratnost
(5% růst cen energií)
-350
-400
CF - 0% růst cen
CF - 5 % růst cen
diskont. kumul. CF - 0% růst cen
diskont. kumul. CF - 5% růst cen
efektivní využ
37
Tok hotovosti - dle způsobu
financování
100
50
0
-50
-100
-150
-200
návratnost
prostá
-250
-300
návratnost
diskontovaná
-350
-400
cash flow
kumulované CF
diskontované kumul. CF
efektivní využ
Výsledky ekonomického hodnocení
Růst cen
energií 0%
Diskont 4%
Čistá současná
hodnota
Růst cen
energií 3%
Diskont 0%
Růst cen
energií 0%
Diskont 4%
Úvěr 10 let
18 tis. Kč
445 tis. Kč
90 tis. Kč
Vnitřní výnosové
procento
4,5 %
9,7 %
8,3 %
Prostá doba
návratnosti
17 let
13 let
17 let
nenávratné
17 let
21 let
Diskontovaná
doba návratnosti
efektivní využ
38
Zateplení
Porotherm 44 P+D + teplá omítka
tl. 500 mm
U = 0,320 W/m2.K
2 346 Kč/m2
Porotherm 44 P+D + zateplení 80 PPS
tl. 560 mm
U = 0,20 W/m2.K
2 960 Kč/m2
Vícenáklady:
614 Kč/m2
- 156 Kč/m2
Porotherm 24 P+D + zateplení 200 PPS
tl. 470 mm
U = 0,16 W/m2.K
2 190 Kč/m2
efektivní využ
Rekonstrukce bytového domu
• Pavlačový dům z 30. let 20. století
• Dobrá orientace ke světovým stranám
• Kompletní rekonstrukce, změna tvarového řešení
efektivní využ
39
Rekonstrukce bytového domu
• 1 konstrukční varianta (NED standard)
• Instalace lokálních rekuperačních jednotek
• Zdroj vytápění?
efektivní využ
Výběr zdroje vytápění
• Teplovodní otopná soustava
• Centrální zdroj vytápění
A
B
C
Zdroj vytápění
Kondenzační kotel
na ZP
Kotel na pelety
Tepelné čerpadlo
země – voda
Účinnost zdroje
102 %
85 %
320 %
Záložní zdroj
-
-
Elektrokotel
Průměrná účinnost
záložního zdroje
-
-
95 %
efektivní využ
40
Výběr zdroje vytápění
• Potřeba tepla na vytápění cca 20 MWh/rok
Potřeba tepla v palivu na vytápění
30 000
(kWh/rok)
25 000
20 000
15 000
10 000
5 000
0
A
B
C
efektivní využ
Výběr zdroje TV
• 30 trvale žijících obyvatel
• Lokální příprava TV x Centrální příprava TV
Zdroj vytápění
Příprava TV
Cirkulace
A
B
C
Kondenzační kotel
na ZP
Kotel na pelety
Tepelné čerpadlo
země – voda
Zdroj vytápění
El. zásobníky
Zdroj vytápění
ano
ne
ano
efektivní využ
41
Výběr zdroje TV
Potřeba tepla v palivu TV
51%
90 000
97%
150 %
80 000
60 000
50 000
40 000
30 000
20 000
10 000
0
A
B
C
efektivní využ
Výběr zdroje
Celková potřeba tepla v palivu
120 000
100 000
80 000
(kWh/rok)
(kWh/rok)
70 000
60 000
40 000
20 000
0
A
B
potřeba tepla v palivu na vytápění
C
potřeba tepla v palivu TV
efektivní využ
42
Provozní náklady
Provozní náklady
100 000
90 000
80 000
(Kč/rok)
70 000
60 000
50 000
40 000
30 000
20 000
10 000
0
A
B
C
Provozní náklady na primární zdroj (Kč/rok) Provozní náklady na sekundární zdroj (Kč/rok)
efektivní využ
Zemní kolektor – zimní provoz
efektivní využ
43
Zemní kolektor – letní provoz
efektivní využ
Podzemní vzduchový kolektor
•zimní
zimní předehř
edehřev vzduchu
• = př
přínos 300 až
až 500 kWh
•letní
letní chlazení
chlazení
• = př
přínos cca 1000 kWh
•náklady 40 – 80 000 Kč
Kč =>
minimá
minimální
lní cena 3 Kč
Kč/kWh při
životnosti 20 let
•nutno pravidelně
pravidelně čistit!
•zimní
úspora 350 až 600 Kč
•letní úspora až 1900 Kč
návratnost
20 až 170 let
Zemní práce
– výkop a
zasypání
Potrubí vč.
tvarovek
500 až 1000 Kč/m
200 až 500 Kč/m
Nasávací
hlavice +
filtry
3 000 Kč
Celkem
40 m ZVT
30 až 60 tis. Kč
efektivní využ
44
Ekonomika - nucené větrání s rekuperací
Investiční náklady:
Provozní náklady:
-filtry
- elektřina (kWh/rok)
-elektřina
Výnosy opatření:
- roční úspora tepla
Diskont
Meziroční růst ceny elektřiny
Meziroční růst ceny tepla
Životnost opatření
Minimální cena tepla
řízené větrání s rekuperací řízené větrání s rekuperací
tepla
s frekvenčním tepla bez frekvenčního
měničem
měniče
74 000 Kč
54 000 Kč
600 Kč/rok
158 kWh/rok
756 Kč/rok
600 Kč/rok
316 kWh/rok
1 512 Kč/rok
6 GJ
3%
3%
3%
20 let
882 Kč
6 GJ
3%
3%
3%
20 let
835 Kč/GJ
efektivní využ
Shrnutí a závěry
• Obnovitelné zdroje, úspory energie a ENB
– Pečlivé stanovení vstupních parametrů (investiční a provozní
náklady/výdaje)
– Ekonomika OZE je velmi individuální
– Pro rozhodování jsou důležité cíle investora
– Pro rozhodování je důležitá minimální cena energie
• se kterou nové řešení porovnáváme
• do které je nutné započítat veškeré náklady
– Citlivostní analýza
• produkce - modely,
• investiční náklady/výdaje - kurzová rizika
• provozní náklady/výdaje - schopnost splácet úvěr
efektivní využ
45
Literatura
1. Macháček, Z., Staněk, K. (2008): Integrace
fotovoltaiky do budov [Online]. Available:
http://www.asbportal.cz/2008/02/04/stavitelstvi/konstrukce-aprvky/integrace-fotovoltaiky-do-budov.html
2. Tywoniak, J.(2006): Fotovoltaické systémy
integrované do budov jako velká výzva [Online].
Available : http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=3563
3. Starý, O., Vašíček, J. (2007): Software EFEKT 3.0.
Program pro hodnocení ekonomické efektivnosti
investic. ČVUT, Praha.
4. www.eru.cz
5. www.mpo.cz
6. www.pre.cz , www.eon.cz , www.cez.cz
7. Bilance 1.0 - 3.0, Interaktivní nástroj pro
energetické bilance
8. HESTIA 1.0 a 2.0 - Multimediální průvodce
energetickými úsporami
9. Emise 1.0 a 2.0 – Emise energetických zařízení,
jejich zjišťování a výpočty
10. Expertní systém TESES (výběr vhodné varianty ÚEK,
volba vhodného zastoupení OZE, výběr vhodné
varianty EA)
efektivní využ
Děkuji za pozornost, dotazy prosím?
Ing. Jiří
Beranovský, Ph.D., MBA
EkoWATT o. s.
EkoWATT CZ s. r. o.
Areál Štrasburk, Švábky 2, 180 00 Praha 8
Palác SYNER, Rumunská 655/9, 460 01 Liberec
Žižkova 1, 370 01 České Budějovice
T: +420 266 710 247
F: +420 266 710 248
E: [email protected], ekowatt @ekowatt.cz
W: www.ekowatt.cz, www.energetika.cz , www.prukazybudov.cz
efektivní využ
46

Případová studie

Transkript

Podobné dokumenty

kritéria pro systémové plánování obnovitelných

využití metod vícekriteriálního rozhodování pro

obal 1:obal 1

E HVAC (TZB) *