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
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. Opis obliczeń: 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 5 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. 6 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 5.3. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT) 9 Metody analizy ekonomicznej NPV, IRR, analiza wrażliwości 10 Przykład 3 Wybór źródła ciepła dla hotelu 11 1. Obliczenia wstępne 11 2. Obliczenie wartości NPV inwestycji w pompę ciepła gruntową 12 3. Analiza wrażliwości 12 Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego 13 6. Korekta wskaźnika EP 13 7. Ocena wskaźnika NPV 14 8. Analiza środowiskowa 15 Przykład 4 - obliczenia efektywności ekonomicznej montażu ogniw PV (dla domu jednorodzinnego) 18 1. Dane wejściowe 18 2. SPBT 19 3. NPV i IRR 20
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: 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
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.
Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego 1. Opis obliczeń: 2. Identyfikacja projektu: Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Q c.o. = 7,5 kw Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Q h,nd = 8 200 kwh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 220m 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 opalany biomasą (pellet) (KB) - kocioł na paliwo stałe ( ekogroszek ) (KW) 3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań 3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u. 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 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 PCP PCG KG KB KW RAZEM
5. Analiza kosztów i korzyści 5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji Nakłady Eksploatacja Różnica w inwest. Różnica w eksp. SPBT PCP PCG KG KB KW 5.2. Koszty skumulowane 120 000 zł 110 000 zł 100 000 zł 90 000 zł 80 000 zł 70 000 zł 60 000 zł 50 000 zł 40 000 zł 30 000 zł 20 000 zł 10 000 zł 0 zł 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
5.3. 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
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 1 +.. + 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 o realizacji inwestycji. Polega ona na badaniu jaki będzie wpływ zmiany 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 parametrów 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.
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. Okres analizy wynosi 10 lat. - Charakterystyka energetyczna obiektu: Q c.o. =25 kw, Q h,nd = 21 000 kwh/rok, Q w,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 zł/kwh; energia elektryczna = 0,55 zł/kwh. - sprawność systemu z kotłem gazowym: 0,85 - sprawność systemu z PCG: 3,6 1. Obliczenia wstępne
2. Obliczenie wartości NPV inwestycji w pompę ciepła gruntową rok NCF COt NPVt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NPV = IRR = 3. Analiza wrażliwości
Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego 6. Korekta wskaźnika EP 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
7. Ocena wskaźnika NPV rok CO t CF NPVt CF NPVt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 PCP PCG NPV = NPV = IRR= IRR=
8. Analiza środowiskowa PCP PCG KG 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, %
PCP Koszty całkowite Efekt ekologiczny Czynnik dyskontujący zł kg CO 2/rok Koszty zdyskontowane Efekt zdyskontowany 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DGC =
PCG Koszty całkowite Efekt ekologiczny Czynnik dyskontujący zł kg CO 2/rok Koszty zdyskontowane Efekt zdyskontowany 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DGC =
Przykład 4 - obliczenia efektywności ekonomicznej montażu ogniw PV (dla domu jednorodzinnego) 1. Dane wejściowe Znamionowa moc instalacji PV: 6 kwp 1 kwp to około 7m 2 ogniw PV Powierzchnia łączna instalacji PV to około 42 m 2 Taryfa za energię elektryczną: Składnik taryfy koszty; netto Koszty; brutto Energia czynna 0,25470 zł/kwh 0,31328 zł/kwh Opłata dystrybucyjna zmienna 0,18670 zł/kwh 0,22964 zł/kwh Opłata przejściowa 2,44 zł/m-c 3,00 zł/m-c Opłata dystrybucyjna stała 3,67 zł/m-c 4,51 zł/m-c Opłata abonamentowa 4,80 zł/m-c 5,90 zł/m-c Koszt jednostkowy wykonania instalacji PV: 7 000 zł/ kwp Dotacja: 80% Inwestycja jest kredytowana: oprocentowanie kredytu 8,0% Prowizja od kredytu: 2,5% Okres kredytowania: 5 lat Okres analizy: 5 lat Współczynnik dyskonta: 5,0% Coroczny wzrost cen energii elektrycznej: 1% Roczny spadek produktywności ogniw PV: 0,5% (rozumiane jako procent wartości nominalnej) Roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną: 3.000 kwh (dom jednorodzinny) Koszt serwisu PV: 150 zł/rok Udział auto-konsumpcji : 20% Zakres zadania: (1) Obliczyć SPBT inwestycji z uwzględnieniem: kosztów inwestycji, dotacji, kosztów eksploatacji. (2) Obliczyć NPV i IRR z uwzględnieniem wszystkich założonych parametrów.
2. SPBT
3. NPV i IRR