Politechnika Śląska Centrum Energetyki Prosumenckiej Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki Konwersatorium Inteligentna Energetyka Net metering na osłonach kontrolnych węzłowych OK1 i OK2 oraz wirtualnej OK3 Koszty krańcowe i uniknięte dr inż. Robert Wójcicki Gliwice, 26 września 2017
Generacja rozproszona Czy to się opłaca???
Koszty krańcowe Koszt krańcowy (KK), koszt marginalny, ang. marginal cost, MC, - koszt jaki ponosi producent w związku ze zwiększeniem wielkości produkcji danego dobra o jedną jednostkę. Stanowi przyrost kosztów całkowitych związany z produkowaniem dodatkowej jednostki dobra. (źr. wikipedia) KK = KC W Producent - inwestor który inwestuje we własne źródło wytwórcze, tj. w przypadku energetyki rozproszonej: prosument (OK1), spółdzielnia/wspólnota (OK2), niezależny inwestor (OK2, OK3) KC przyrost kosztów całkowitych, tj. koszt inwestycyjny + bieżący koszt obsługi, konserwacji, surowców itd. W zwiększenie wielkości produkcji, tj. generacji z własnego źródła OZE lub kogeneracji 3
Fotowoltaika Koszt całkowity = koszt inwestycyjny + koszt obsługi koszt inwestycyjny??? około 4500-5000 PLN/kW z montażem, tendencja malejąca przy odrobinie wysiłku można taniej ;-) koszt obsługi??? instalacja bezobsługowa, tylko okresowe przeglądy, koszt bliski 0 Trwałość??? około 25 lat Wielkość produkcji??? średniorocznie około 0,9 MWh/kW 4
PV: OK1 jednorodzinne budownictwo mieszkalne 5
Model rozliczeniowy prosumenta 6
PV: OK1 jednorodzinne budownictwo mieszkalne założenia fotowoltaika koszt 4500 PLN/kW produkcja 0,9 MWh rocznie autokonsumpcja 30% trwałość: 25 lat koszt zakupu energii elektrycznej z sieci: 600 PLN/MWh koszt obecny 800 PLN/MWh węglowo-gazowy miks energetyczny 1000 PLN/MWh jądrowo-gazowo-węglowy miks energetyczny net-metering: WNM = 1,0 WNM = 0,8 WNM = 0,7 wariant pesymistyczny WNM = 0, sprzedaż nadwyżek po cenie hurtowej 7
OK1 fotowoltaika, koszty krańcowe energii elektrycznej Współczynnik WNM Odbiorniki Energia rocznie [MWh] Bilansowane Redukcja zakupu Zakup z zewnątrz Koszty krańcowe KK kredyt 6% 1 0,27 0,63 0,9 0,1 200 369 0,8 0,27 0,504 0,774 0,226 232 249 0,7 0,27 0,441 0,711 0,289 242 446 0 0,27 0 0,43 0,57 421 776 Współczynnik WNM 600 PLN/MWh 800 PLN/MWh 1000 PLN/MWh Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu 1 540 8,33 720 6,25 900 5,00 0,8 464 9,69 619 7,27 774 5,81 0,7 426 10,08 619 7,56 711 6,05 0 257 17,54 437 10,31 635 7,08 Roczna rata kredytu 332 zł (oprocentowanie 6%, stała rata, 25 lat) 8
PV: OK2 budownictwo mieszkalne wielorodzinne obszary miejskie Główne cechy Własna sieć nn Rola integratora Zakup energii elektrycznej w taryfie B 9
Model rozliczeniowy spółdzielni energetycznej, obszary miejskie 10
PV: OK2 budownictwo mieszkalne wielorodzinne założenia własna sieć nn, spółdzielnia w roli integratora fotowoltaika koszt inwestycyjny instalacji pv 4000 PLN/kW produkcja 0,9 MWh/kW rocznie autokonsumpcja 30% trwałość: 25 lat obecny koszt zakupu energii elektrycznej dla odbiorcy 600 PLN/MWh koszt zakupu energii elektrycznej z sieci po przekształceniu się spółdzielni w integratora: 500 PLN/MWh obecnie (taryfa B) 700 PLN/MWh węglowo-gazowy miks energetyczny 850 PLN/MWh jądrowo-gazowo-węglowy miks energetyczny net-metering: WNM = 1,0; 0,8; 0,7 wariant pesymistyczny WNM = 0, sprzedaż nadwyżek po cenie hurtowej 11
OK2 fotowoltaika, koszty krańcowe energii elektrycznej Wymiarowa nie źródła pv WNM Odbiorniki Energia [MWh] Bilansowan e Redukcja zakupu Zakup od sprzedawcy Koszty krańcowe KK kredyt 6% 100 % 1 0,36 0,54 0,9 0,1 167 317 100 % 0,8 0,36 0,432 0,792 0,208 178 352 100 % 0,7 0,36 0,378 0,738 0,262 184 374 100 % 0 0,36 0 0,43 0,39 190 484 20-30% - 0,8-0,9* 0* 0,8-0,9* 0,1-0,2* 170-180 320-360 *) na 1 kw zainstalowanej mocy znamionowej pv Wymiarowanie źródła pv WNM 600 PLN/MWh 800 PLN/MWh 1000 PLN/MWh Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Roczna rata kredytu 295 zł (oprocentowanie 6%, stała rata, 25 lat) Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu 100 % 1 550 7,27 730 5,48 915 4,37 100 % 0,8 487 8,21 642 6,23 808 4,95 100 % 0,7 455 8,78 598 6,69 754 5,30 100 % 0 348 11,48 541 7,39 809 4,94 20-30 % - 460-530* 7,5-8,5 600-700* 5,2-6,5 800-900* 4,5-5.0 *) roczne koszty uniknięte na 1 kw zainstalowanej mocy znamionowej pv 12
PV: OK2 obszary wiejskie Podobieństwo do struktury wirtualnej elektrowni 13
Model rozliczeniowy spółdzielni energetycznej, obszary wiejskie 14
Mikrobiogazownia założenia Koszt całkowity = koszt inwestycyjny + koszt obsługi + koszt biomasy koszty uniknięte zakupu ciepła Moc 20-30 kw Koszt inwestycyjny 40 000 PLN/kW, uwzględnia: remont kapitalny silnika po każdych 5 latach pracy, wymianę silnika w 8 i 16 roku pracy Koszt biomasy oraz obsługi serwisowej 24-56 tys. PLN rocznie, co daje 150-350 PLN/MWh, uwzględniono zagospodarowanie ciepła w wysokości 40 PLN/GJ Wydajność: 8 MWh/kW 57,6 GJ/kW Trwałość: 25 lat z uwzględnieniem remontów i wymian silnika 15
OK2 obszary wiejskie, koszty krańcowe energii elektrycznej Miks energetyczny: 1) biogazownia 0,124 kw/mwh zapotrzebowania na energię 2-5) biogazownia 0,083 kw/mwh, fotowoltaika 0,4 kw/mwh zapotrzebowania na energię Wykorzystanie ciepła Lp. 100 % 50 % 0 % Miks Koszt eksploatacji Koszt eksploatacji Koszt eksploatacji energ. [PLN/MWh] [PLN/MWh] [PLN/MWh] 150 350 150 350 150 350 1 bg 63 265 209 411 354 557 2 bg+pv 117 252 214 349 311 446 3 bg+pv 120 259 220 359 321 460 4 bg+pv 122 263 223 365 326 467 5 bg+pv 130 281 239 390 348 499 16
OK2 obszary wiejskie, koszty uniknięte Miks energetyczny: 1) biogazownia 0,124 kw/mwh zapotrzebowania na energię Roczna rata kredytu 366 zł (oprocentowanie 6%, stała rata, 25 lat) 2-5) biogazownia 0,083 kw/mwh, fotowoltaika 0,4 kw/mwh zapotrzebowania na energię Roczna rata kredytu 381 zł (oprocentowanie 6%, stała rata, 25 lat) Lp. Współczynnik WNM 600 PLN/MWh 800 PLN/MWh 1000 PLN/MWh Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt uniknięty Prosty okres zwrotu Koszt eksploatacji biogazowni [PLN/MWh], wykorzystanie ciepła 50% 350 150 350 150 350 150 350 150 350 150 350 150 1-383 582 12,9 8,5 579 778 8,6 6,4 775 974 6,4 5,1 2 1 453 586 11,4 8,8 650 783 7,9 6,6 847 980 6,1 5,3 3 0,8 436 569 11,8 9,1 627 760 8,2 6,8 818 951 6,3 5,4 4 0,7 427 560 12,1 9,2 615 749 8,4 6,9 803 936 6,4 5,5 5 0 391 524 13,2 9,9 559 779 9,2 7,5 796 929 6,5 5,6 17
Wnioski końcowe Wstępne obliczenia długookresowych kosztów krańcowych wykazują opłacalność inwestycji w źródła OZE we wszystkich przedstawionych konfiguracjach Wzrost kosztów zakupu energii elektrycznej zwiększy konkurencyjność rozproszonych źródeł OZE Net-metering wpływa na koszty krańcowe i okresy zwrotu Dla WNM < 1 krótsze okresy zwrotu osiągają inwestycje w mniejsze źródła Spółdzielnie energetyczne na obszarach miejskich, działające w roli lokalnych integratorów, posiadają szczególnie wysoki potencjał rozwoju