Szkolenie Efektywna redukcja kosztów energii i poprawa konkurencyjności gospodarstw rolnych dzięki wykorzystaniu energii z OZE Kościerzyn 9 grudnia 2016 r Problemy i wyzwania związane z zaopatrzeniem w energię w towarowych gospodarstwach rolnych branży owocowo-warzywnej, w tym wykorzystujących przechowalnie i chłodnie Andrzej Curkowski biuro@ieo.pl tel. 22 825 46 52
Problem: Rosnące koszty zaopatrzenia w energię elektryczną gospodarstw rolnych Średnie roczne zużycie energii elektrycznej na osobę wynosiło w 2012 r 2750 kwh (w mieście 1700 kwh) i wzrosło o 49,6% w porównaniu z rokiem 2009 (w miastach nastąpił spadek); Wzrost zużycia energii elektrycznej per capita w latach 2000-2007 W latach 2009-2012 średnie wydatki gospodarstwa wiejskiego na energie elektryczną wzrosły o 16,7% (w mieście 9,9%); Szybciej niż w mieście rosną tez wydatki na nośniki energii takie jak gaz ciekły i węgiel kamienny 72% wzrost wydatków na energię elektryczną w gospodarstwach rolnych w latach 2004-2009, w porównaniu z 34% średnim wzrostem we wszystkich gospodarstwach domowych (stały trend szybszego niż średnia wzrostu kosztów dla gosp. rolnych w ciągu 3-4 ostatnich lat)
Energochłonność rolnictwa w Polsce 5,4 miliona odbiorców energii elektrycznej w sektorze rolniczym Udział rolnictwa w krajowym zużyciu energii finalnej (5,8%) jest ponad dwukrotnie wyższy od średniej w UE (2,2%). 7 UE Polska 6 5,8% 5 4 3 2 2,2% 1 www.ieo.pl 0 Średnie zużycie energii %
Przyczyny zainteresowania rolników energetyką opartą na OZE Zużycie energii końcowej w rolnictwie i leśnictwie [1 000 toe] Udział kosztów energii w produkcji rolnej >12%, najwięcej w UE www.ieo.pl 4 Źródło: Eurostat
Udział kosztów energii do wartości produkcji gospodarstwach rolnych według profilu produkcji Źródło: Z. Floriańczyk, Energia w kosztach gospodarstwa rolnego, FADN 2013 www.ieo.pl 5
Udział energii w kosztach produkcji branży owocowo-warzywnej wg. danych GUS Udział kosztów energii w wartości sprzedanej w cenach bieżących [%] 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% Produkcja artykułów spożywczych przetwarzanie i konserwowanie owoców i warzyw przetwarzanie i konserwowanie ziemniaków produkcja soków z owoców i warzyw pozostałe przetwarzanie i konserwowanie owoców i warzyw www.ieo.pl 6 źródło: GUS oprac. IEO
Potencjał wykorzystania OZE w sektorze rolno-spożywczym Przychody przemysłu spożywczego przekraczają 250 mld zł 20% udział przemysłu spożywczego w produkcji sprzedanej przemysłu ogółem w Polsce Eksport produktów rolnospożywczych stanowi ok 20 mld EUR ok 4% udział kosztów energii w koszcie produkcji przemysłowej w branży spożywczej 20-40% udział kosztów energii w kosztach gospodarstwa rolnego w branży owocowo-warzywnej(*) (*) obejmuje energię elektryczną, paliwo oraz opał w zależności od typu i specyfiki gospodarstwa rolnego 2004 2015 www.ieo.pl
Struktura zużycia energii w gospodarstwach rolnych Zużycie energii na cele byt-gosp. W gospodarstwach rolnych zużycie energii na cele produkcyjne stanowi: ok. 20 50% gospodarstwa socjalne ok. 75 85 % gospodarstwa towarowe Źródło: GUS i opracowanie własne IEO
Czynniki wpływające na charakterystykę zużycia energii w gospodarstwach Skala produkcji rolnej Profil produkcji rolnej Odbiorniki energii - urządzenia elektryczne i grzewcze Stan budynków Liczba i struktura domowników Umowa z dostawcą energii (np. taryfa, moc umowna itp.)
Analizowane profile gospodarstw rolnych Gospodarstwa projektu OZERISE: Struktura profili produkcyjnych gospodarstw uczestniczących w szkoleniu 15% 15% o największym zużyciu energii (rachunki > 10 tys. zł/rok) zdolnościach inwestycyjnych (roczny dochód > 40 000 zł) 10 gospodarstw rolnych w woj. Mazowieckim i Warmińsko-Mazurskim 6 typów gospodarstw o różnej skali produkcji 4 5 typów mikroinstalacji OZE Profile produkcyjne gospodarstw projektu OZERISE hodowla bydła, połączona z uprawą zbóż hodowla trzody chlewnej, połączona z uprawą zbóż 70% sadowniczy z uprawami polowymi uprawy owocowo warzywne Producenci kapusty (z przewagą pekińskiej białej) Producenci warzyw (ziemniaki, marchew, pietruszka, seler) Sadownicy (jabłka) produkcja ekologiczna mąki produkcja roślinna i suszarnictwo
Gospodarstwa rolne OZERISE Typ gospodarstwa Charakterystyka gospodarstwa* Roczne zużycie energii i koszt Posiadane lub planowane systemy OZE** Sadownicze 40 ha 600 m2 4 os. 300 DJP 55 MWh, 31k zł KS, PV, KB Owocowo-warzywne 42 ha 400 m2 7 os. - 20 MWh, 15k zł KS, PV, KB Produkcja zbóż 200 ha 300 m2 6 os. - 29 MWh, 22k zł PV, KS Produkcja pasz (i mleka) 350 ha 60 m2 5 os. 300 DJP 38 MWh, 28k zł KS, PV, KB Mleczarskie intensywne 110 ha 110 m2 5 os. 210 DJP 39 MWh, 29k zł PV, KS, MEW Mleczarskie ekst. małe 37 ha 250 m2 2 os. 25 DJP 16 MWh, 9k zł PV Mleczarskie ekst. średnie 24 ha 450 m2 7 os. 75 DJP 28 MWh, 16k zł PV, KS, KB Mieszane (z prod. mleka) 25 ha 100 m2 8 os. 75 DJP 21 MWh, 14k zł PV, KS Ekologiczne (młyn zboż.) 30 ha 340 m2 3 os. - 28 MWh, 2k # zł PV, KB Trzoda chlewna 69 ha 300 m2 4 os. 300 DJP 19 MWh, 12k zł PV, KS * 1) Powierzchnia upraw, 2) Powierzchnia mieszkalna, 3) Liczba domowników, 4) Pogłowie zwierząt ** KS Kolektory słoneczne, PV Fotowoltaika, MEW Małe el. wiatrowe, KB kotły na biomasę # - w gospodarstwie funkcjonuje jeszcze mała elektrownia wodna www.ieo.pl
Jednostkowe zużycie energii elektrycznej gospodarstw wg. profili produkcji na hektar upraw [kwh/ha] 1 200 1 000 800 600 400 200 0 www.ieo.pl
Jednostkowe zużycie energii elektrycznej gospodarstw wg. profili produkcji na pogłowie zwierząt [kwh/djp] 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Produkcja pasz - 350 ha, 295 DJP www.ieo.pl Produkcja mleka intensywne, 110 ha, 211 DJP Mieszane produkcja roślinno-zwierzęca, 25 ha, 74 DJP Produkcja mleka ekstensywne (małe), 37 ha, 26 DJP Produkcja mleka ekstensywne (średnie), 55 ha, 75 DJP Produkcja mięsna trzoda chlewna, 83 ha, 81 DJP
kwh/h kwh/tydz Porównanie średniego zapotrzebowania na moc wybranych typów gospodarstw rolnych w układzie dobowym i rocznym 10 3 000,00 9 2 800,00 2 600,00 8 2 400,00 7 2 200,00 2 000,00 6 1 800,00 5 4 1 600,00 1 400,00 1 200,00 3 2 1 000,00 800,00 600,00 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 400,00 200,00-1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 Mleczarskie intensywne Owocowo-warzywne Mleczarskie intensywne Owocowo-warzywne Sadownicze www.ieo.pl Trzoda chlewna Sadownicze Trzoda chlewna
www.ieo.pl Struktura zużycia energii - gospodarstwo sadownicze (27 ha jabłonie)
Dobowo-sezonowy profil zapotrzebowania energii - gospodarstwo sadownicze (27 ha jabłonie) Źródło: wyniki projektu OZEISE, IEO www.ieo.pl 16
0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 0:00:00 1:00:00 2:00:00 3:00:00 4:00:00 5:00:00 6:00:00 7:00:00 8:00:00 9:00:00 10:00:00 11:00:00 12:00:00 13:00:00 14:00:00 15:00:00 16:00:00 17:00:00 18:00:00 19:00:00 20:00:00 21:00:00 22:00:00 23:00:00 MOC [KW] 40 000,00 zł Rachunki za energię w różnych grupach taryfowych 35 000,00 zł 30 000,00 zł 25 000,00 zł 20 000,00 zł 15 000,00 zł 10 000,00 zł 5 000,00 zł - zł 7 6 G11 G12 C11 C21 Kompensacja mocy Przekroczenia mocy Opłaty stałe Opłata za dystybucję Opłata za energię Rozkład stref w taryfie C12A - Przykład: hodowla trzody chlewnej 5 4 3 2 1 0 lato pozaszczyt szczyt zima
Zużycie energii (kwh) Roczne zużycie energii elektrycznej przez wybrane procesy produkcyjne 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 - Ładowanie wózków Mieszalnik Śrutownik Agroturystyka Dojarnia Pompy Chlewnia Dom Warsztat Chłodnia Myjnia Suszarnia Młyn
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - chlewnia 300 250 200 150 100 50-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 www.ieo.pl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - suszarnia 3 000,00 2 500,00 Produkaja zbóż Produkca pasz 2 000,00 1 500,00 1 000,00 500,00-4 3,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 Produkaja zbóż Produkca pasz 3 2,5 2 1,5 1 0,5 www.ieo.pl 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - chłodnia 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 Sadownicze Owocowo-warzywne 3-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 Sadownicze Owocowo-warzywne 3 2 2 1 1 www.ieo.pl - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - dojarnia Mleczarskie intensywne Mleczarskie ekstensywne średnie Mieszane produkcja roślinno-zwierzęca Mleczarskie ekstensywne małe 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 9 Mleczarskie intensywne Mleczarskie ekstensywne średnie Mieszane produkcja roślinno-zwierzęca Mleczarskie ekstensywne małe 8 7 6 5 4 3 2 1 www.ieo.pl 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Profil roczny i dobowy zużycia energii elektrycznej - śrutownik 120,00 100,00 Trzoda chlewna Mleczarskie ekstensywne średnie 80,00 60,00 40,00 20,00-3,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 Trzoda chlewna Mleczarskie ekstensywne średnie 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 www.ieo.pl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Monitoring warunków pogodowych i zużycia energii elektrycznej Z dużą rozdzielczością czasową (15 min) zbierano dane o: - pionowym profilu prędkości i kierunku wiatru, - temperaturze, wilgotności, - nasłonecznieniu, - ciśnieniu atmosferycznym. Pomiar realizowano na maszcie o wysokości 30 m, tj. w warunkach odpowiadających typowym warunkom pracy mikroźródeł OZE (w szczególności małych elektrowni wiatrowych oraz kolektorów słonecznych, ew. systemów fotowoltaicznych). System opomiarowania zużycia energii elektrycznej: - inteligentne liczniki energii w najważniejszych obwodach - system transmisji, monitoringu i wizualizacji danych Erco.net www.ieo.pl
Przykład Ocena zasobów energetycznych pod kątem realizacji Instalacji hybrydowej technologii PV 5kW + MEWi 5kW średnia prędkość wiatru: 4,8 m/s suma promieniowania: 1065 kwh/m 2 rok Największa produktywność małych turbin wiatrowych ma miejsce w miesiącach jesienno-zimowych Największa produktywność paneli fotowoltaicznych ma miejsce w miesiącach wiosennych i letnich Symulacja produkcji energii elektrycznej na bazie rzeczywistych pomiarów meteorologicznych w www.ieo.pl latach 2013 2014 dla instalacji fotowoltaicznej i elektrowni wiatrowej o mocach 5kW
Korelacja profilu zapotrzebowania na energię gospodarstwa sadowniczego z produkcją w instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej 10 kw 8,0 kwh 7,0 kwh 6,0 kwh 5,0 kwh 4,0 kwh 3,0 kwh 2,0 kwh 1,0 kwh 0,0 kwh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Produkcja energii w instalacji fotowoltaicznej 10 kw [kwh] Produkcja energii w małej elektrowni wiatrowej 10 kw [kwh] Profil wykorzystania energii elektrycznej przez gospodarstwo sadownicze [kwh] www.ieo.pl 26
Korelacja profilu zapotrzebowania na energię gospodarstwa sadowniczego z produkcją w instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej 10 kw 8,0 kwh 7,0 kwh Produkcja energii w instalacji OZE Zużycie energii elektrycznej 8,0 kwh 7,0 kwh Produkcja energii MEW [kw] Zużycie energii elektrycznej 6,0 kwh 5,0 kwh 4,0 kwh Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE czerwiec 6,0 kwh 5,0 kwh 4,0 kwh Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE 3,0 kwh 3,0 kwh 2,0 kwh 2,0 kwh 1,0 kwh 1,0 kwh 0,0 kwh 8,0 kwh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0,0 kwh 8,0 kwh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 7,0 kwh 7,0 kwh 6,0 kwh 6,0 kwh 5,0 kwh 4,0 kwh 3,0 kwh 2,0 kwh Produkcja energii w instalacji OZE Zużycie energii elektrycznej Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE styczeń 5,0 kwh 4,0 kwh 3,0 kwh 2,0 kwh Produkcja energii MEW [kw] Zużycie energii elektrycznej Zapotrzebowanie energii sieciowejskorygowane o autokonsumpcje z OZE 1,0 kwh 0,0 kwh www.ieo.pl 0,0 kwh 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1,0 kwh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Optymalizacja doboru instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej do profilu zapotrzebowania na energię gospodarstwa sadowniczego Stopień pokrycia zapotrzebowania [%] Stopień pokrycia zapotrzebowania na energię z OZE [%] Współczynnik autokonsumpcji energii z OZE [%] Autokonsumpcja [%] 18,0% 93,8% 100,0% 16,0% 90,0% 14,0% 73,2% 80,0% 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 5,0% 6,9% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 2,0% 10,0% 0,0% 0,0% www.ieo.pl 28
Przykład Ocena konsumpcji energii Roczne zapotrzebowanie w gospodarstwie domowym na: energię elektryczną: 7.600 kwh na ciepło: 32.000 kwh (w tym ok. 8.000 na CWU) 300,00 3 000,00 250,00 2 500,00 200,00 2 000,00 150,00 1 500,00 100,00 1 000,00 50,00 500,00 0,00-1 8 15 22 29 36 43 50
(kwh) Przykład bilansowania energii w gospodarstwie domowym z instalacją PV (1 tydzień lipiec 2013) 4,00 3,50 3,00 Profil zużycia energii w gospodarstwie rolnym Nadwyżki energii z instalacji PV Energia z instalacji PV skonsumowana przez gospodarstwo 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1 25 49 73 97 121 145
(kwh) Przykład bilansowania energii w gospodarstwie domowym z instalacją MEW (1 tydzień lipiec 2013) 4,00 3,50 3,00 Nadwyżki energii z małej elektrowni wiatrowej Profil zużycia energii przez gospodarstwo Energia z elektrowni skonsumowana przez gospodarstwo 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 1 25 49 73 97 121 145
Rodzaj gospodarstwa Produkcja pasz (i mleka) Mleczarskie intensywne Mieszane (z prod. mleka) Mleczarskie ekst. małe Mleczarskie ekst. średnie Trzoda chlewna Ekologiczne (młyn zboż.) Owocowowarzywne Sadownicze Produkcja roślinna Rodzaj systemu fotowoltaicznego 2 kw semi off-grid 10 kw FiT 3 kw semi off-grid 10 kw FiT 1 kw semi off-grid 3 kw FiT 1 kw semi off-grid 3 kw FiT 1 kw semi off-grid 3 kw FiT 5 kw semi off-grid 10 kw FiT 4 kw semi off-grid 10 kw FiT 3 kw semi off-grid 10 kw FiT 1 kw semi off-grid 10 kw FiT 3 kw semi off-grid 10 kw FiT Podsumowanie - rekomendacje Rodzaj systemu kolektorów słonecznych 5kW (4 os.) 5kW (5 os.) 5kW (mycie krów) 5 kw (5 os.) 5 kw (mycie krów) Rodzaj kotłowni na biomasę ok. 15 kw z podajnikiem Pozostałe Gruntowa pompa ciepła - Mała elektrownia wiatrowa Szacowane możliwości inwestycyjne Duże Duże / Średnie Instalacje pierwszej potrzeby Kolektory 5kW (4os.) Fotowoltaika Kolektory 5kW (5os.) Fotowoltaika 10 kw (10 os.) 3 kw (mycie krów) 15 kw z podajnikiem - Średnie / Małe Kocioł c.o. Kolektory (10 os.) - - Odzysk ciepła z Małe Fotowoltaika mleka Odzysk ciepła z mleka 2 kw+ nowy zasobnik - Odzysk ciepła z Małe Rozbudowa systemu 3 kw (mycie krów) mleka KS Fotowoltaika 5 kw (4 os.) - - Średnie Fotowoltaika Kolektory słoneczne - ok. 20 kw z - Średnie Fotowoltaika podajnikiem Kocioł c.o. 6 kw (7 os.) 10 kw (10 os.) ok. 20 kw z podajnikiem 3 kw ( 4 os.) ok. 55 kw przyst. do spalania zrębków 2 kw + nowy zasobnik - Mała elektrownia wiatrowa - Duże Kocioł c.o. i kolektory dom Fotowoltaika C.O. i C.W.U. pom. Socjalne - Duże Kolektory 3 kw (4os.) Kotłownia c.o. Fotowoltaika Duże Fotowoltaika Przebudowa systemu KS www.ieo.pl
Rekomendowana ścieżka Współpraca w celu doboru OPŁACALNEGO systemu OZE doboru instalacji Gromadzenie danych Analiza Ponowna ocena kosztu produkcji energii Ocena lokalizacji inwestycji, analiza celów inwestora oraz potrzeb w oparciu o dane profilu zużycia energii z rachunków, Czy znamy koszty? LCOE Kształtowanie koncepcji Pełne studium wykonalności z uwzględnieniem efektów i kosztów ukrytych komponentów inwestycji Wstępny dobór koncepcji i rekomendacji z użyciem programu symulacyjnego Projektowanie Wstępny projekt
Ankieta umożliwiająca bezpłatny wstępny dobór instalacji http://www.ieo.pl/pl/oze-dla-firm 34
Andrzej Curkowski Instytut Energetyki Odnawialnej acurkowski@ieo.pl 48 22 825 46 52 www.ieo.pl 35