EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ

Transkrypt

1 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

2 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 Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u systemu ogrzewania Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania systemu przygotowania c.w.u Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u Analiza finansowa Roczne koszty eksploatacji systemu wentylacji mechanicznej Roczne koszty eksploatacji Nakłady inwestycyjne 7 5. Analiza kosztów i korzyści Koszty inwestycji i eksploatacji 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 Ocena wskaźnika NPV Analiza środowiskowa 13

3 Metody analizy ekonomicznej - SPBT Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ 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: gdzie: SPBT = t + CF t / CF (t+1) SPBT - okres zwrotu t - ostatni rok, na koniec którego nakłady pozostają nie zwrócone CF t - 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: gdzie: SPBT = N inw / O rok SPBT - Okres zwrotu N inw nakłady inwestycyjne O rok roczna oszczędność kosztów wynikająca ze zrealizowania inwestycji

4 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 A SZ =350m 2. Liczba stopniodni sezonu grzewczego: Std = 3707dK/rok (lokalizacja - Wrocław). Całkowity koszt energii cieplnej (odniesiony do energii użytkowej) wynosi 35 groszy za kwh.

5 Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego 1. Definicja celów projektu: 2. Identyfikacja projektu: Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Q c.o. = 6,5 kw Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Q h,nd = kwh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 170m 2 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.

6 3.2. systemu ogrzewania wytwarzania regulacji przesyłu magazynowania 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. systemu przygotowania c.w.u. wytwarzania regulacji przesyłu magazynowania całkowita PCP PCG KG KB KW

7 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 PCP PCG KG KB KW ogrzewanie ciepła woda wentylacja koszty całkowite, zł/rok 4.3. Nakłady inwestycyjne

8 PCP PCG KG KB KW RAZEM 5. Analiza kosztów i korzyści 5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji Nakłady Eksploatacja SPBT PCP PCG KG KB KW 5.2. Koszty skumulowane zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł 0 zł LATA

9 6. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT) PCP PCG KG KB KW Q K,H wskaźnik w H Q K,W wskaźnik w w E pom wskaźnik w el Q P EP

10 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 gdzie: IRR NPV= NCF 0 * CO 0 + NCF 1 * CO NCF n * CO n NPV - wartość zaktualizowana netto, NCF t - przepływy pieniężne netto w kolejnych latach okresu obliczeniowego, CO t - współczynnik dyskontowy dla kolejnych lat okresu obliczeniowego, T = 0, 1, 2,. n - kolejny rok okresu obliczeniowego. 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.

11 Przykład 3 Wybór źródła ciepła dla hotelu Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ 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: Q c.o. =25 kw, Q h,nd = kwh/rok, Q w,nd = kwh/rok. - Inwestor rozważa montaż kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła solanka-woda. - Wycena systemu z kotłem gazowy: zł. - Wycena systemu z pompą gruntową to zł. - Dotacja do pompy ciepła wynosi 50%. - Koszty eksploatacji: gaz = 0,20 gr/kwh; energia elektryczna = 0,55 gr/kwh.

12 Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego 7. Ocena wskaźnika NPV

13 8. Analiza środowiskowa PCP PCG KG KB KW Q K,H, kwh/rok wskaźnik emisji Q K,W kwh/rok wskaźnik emisji E pom kwh/rok wskaźnik emisji Emisja CO 2 Emisja uniknięta, %

14 Przykład 3 - Audyt Energetyczny 1. Dane wejściowe Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ Powierzchnia ogrzewana domu jednorodzinnego: A = 160 m2 Obliczeniowa temperatura zewnętrzna: t zew = -18 o C Obliczeniowa temperatura pomieszczeń: t pom = 20 o C Całkowita sprawność systemu grzewczego: 0,83 Zapotrzebowanie na energię końcową do przygotowania c.w.u.: Q K,W = kwh/rok Współczynniki przenikania ciepła przegród w stanie istniejącym: Ściany zewnętrzne: U sz =1,03 W/(m 2 K) A sz =350m 2 Dach: U D =0,20 W/(m 2 K) A D =120m 2 Okna: U OK =2,6W/(m 2 K) A OK =30m 2 Taryfa za gaz: Opłata zmienna: Opłata za paliwo gazowe: Opłata stała: Abonament: 0,06659 zł/kwh 0, zł/kwh 4,69 zł/m-c 4,50 zł/m-c Opłata za moc : O 0u =O 1u = Opłata za zużycie : O 0m =O 1m = Abonament: Ab 0 =Ab 1 = 2. Liczba stopniodni Liczba Std dla Wrocławia, t wo =20 o C m-c t e (m) Ld(m) Std - o C dni d * K / miesiąc I -1,9 31 II -0, III 2, IV 7, V 12, IX 13, X 8, XI 4, XII 0, Std = d * K / rok

15 3. Bilans ciepła budynku w stanie istniejącym Projektowe obciążenie cieplne: 25,4 kw (wg PN-EN 12831) Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: kwh/rok (wg PN-EN 13790, RMI w sp. certyfikacji) 4. Optymalizacje 4.1. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OCIEPLENIA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH Stan Warianty p. Opis Jednostka istniejący grubość izolacji, d m 2 zwiększenie oporu, R m 2 K/W 3 opór cieplny przegrody, R m 2 K/W 4 Zapotrzebowanie na energię, Q 0,Q 1 GJ/a 5 Zapotrzebowanie na moc, q 0,q 1 MW 6 Roczna oszczędność kosztów energii O r zł/a 7 Koszt jednostkowy ocieplenia, N j zł/m 2 8 Koszt realizacji usprawnienia, N inw zł 9 SPBT= N inw / O r lata 10 Współczynnik przenikania ciepła W/(m 2 K)

16 4.2. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OKIEN Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ stan Warianty Lp. Opis / wyszczególnienie jednostki istniejący Powierzchnia okien/drzwi m 2 2 Współczynnik przenikania W/(m 2 K) 3 Współczynniki korekcyjne Cr - Cm - Cw - 4 8,64*10-5 *Std*A ok *U GJ/a *10-5 *c r *c w *V nom *Std GJ/a 6 Q 0,Q 1 = poz.4 + poz.5 GJ/a *A ok *(t wew -t zew )*U MW 8 3,4*10-7 *c m *V nom *(t wew -t zew ) MW 9 q 0,q 1 = poz.7 + poz.8 MW 10 O r zł/rok 11 Cena jednostkowa wym. okien zł/m 2 12 koszt wymiany okien N inw zł 13 SPBT=N inw / Or -

17 4.3. ZESTAWIENIE USPRAWNIEŃ OPTYMALNYCH Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ 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 Stan aktualny U1+U2 U1 Moc, kw (wg EN ) Energia, kwh/a (wg EN ) 5. Tabela obligatoryjna i podsumowanie audytu LP Wariant przedsięwzięcia termomodernizacyjnego Planowane koszty całkowite Roczna oszczędność kosztów energii Procentowa oszczędność zapotrzebowania na energię Optymalna kwota kredytu Premia termomodernizacyjna - zł zł/rok % % zł 20% 16% kredytu inwestycji 2 x ΔO r