NARODOWA AGNCJA POSZANOWANIA NRGII S.A. ul. Śwętokrzyska 20, 00-002 Warszawa tel. (0-22) 50 54 661, fax (0-22) 825 86 70 Analza alternatywnych systemów zaopatrzena w energę budynków na etape przygotowana nwestyc zgodne z wymaganam art. 5 Dyrektywy U/91/2002 Zamawaący: Polske Towarzystwo lektrocepłown Zawodowych Ul. Krucza 6/14, 00-950 Warszawa Opracował: dr nż. Andrze Wsznewsk, mgr nż. Llana Bonder Warszawa, lpec 2008 r.
Sps treśc 1. Wstęp... 3 2. Blans energ... 5 3. Lsta nośnków energ oraz technolog zaopatrzena budynku w energę oraz przesłank wyboru... 6 4. Wybór schematu zaslana w energę dla budynków proektowanych... 8 5. Metoda oceny ekologczne dla różnych systemów zaslana budynków w energę... 9 5.1. Wskaźnk neodnawalne energ perwotne (PRF)... 10 5.2. Wskaźnk ems CO2 dla systemów ogrzewana... 12 5.3.1. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO2 dla budynków bez chłodzena kogenerac... 13 5.3.2. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO2 dla budynków z chłodzenem kogeneracą... 17 5.3.3. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO2 dla budynków z kogeneracą bez chłodzena... 23 6. Wyznaczane nakładów nwestycynych... 27 7. Wyznaczane kosztów zaopatrzena w energę w cyklu życa... 29 8. Metodyka wyznaczana kosztów eksploatacynych... 31 9. Propozyca zapsów prawnych wprowadzaących proponowane zasady analzy...35 8. Lteratura... 38 Załącznk nr 1.... 39 Analza możlwośc raconalnego wykorzystana alternatywnych źródeł energ przykład dla budynku bez chłodzena kogenerac... 39 Załącznk nr 2.... 56 Analza możlwośc raconalnego wykorzystana alternatywnych źródeł energ przykład dla budynku z chłodzenem kogeneracą... 56 Załącznk nr 3.... 66 Analza możlwośc raconalnego wykorzystana alternatywnych źródeł energ przykład dla budynku z kogeneracą bez chłodzena... 66
1. Wstęp Artykuł 5 Dyrektywy K/91/2002 o charakterystyce energetyczne budynków wprowadza obowązek promowana przez krae członkowske rozwązań techncznych zmerzaących do poszanowana zasobów, w tym skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła oraz wykorzystana odnawalnych źródeł energ. Obowązek ten ma być realzowany poprzez włączene do procesu przygotowana nwestyc analzy technczno ekonomczne zastosowana wyże wymenonych rozwązań. Istnee zatem koneczność opracowana wdrożena kryterów stosowana tych rozwązań oraz przerzyste ednolte dla wszystkch podlegaących temu obowązkow metodyk analzy. Dla nwestora decyduącym kryterum wyboru warantu zaslana będze na ogół mnmalzaca kosztów lub maksymalzaca zysków, przy spełnenu obowązuących przepsów: deweloper będze dążył do obnżena kosztów nwestycynych, gdyż cena sprzedaży zależy główne od lokalzac akośc wykończena ne zaś od standardu energetycznego kosztów eksploatac, zatem kryterum decyduącym będze koszt nwestycyny; dla przyszłego użytkownka stotny est koszt eksploatac przy raconalnych (możlwych do udźwgnęca) kosztach nwestycynych, skłonny est poneść neco wększe koszty początkowe pod warunkem odpowedno nższych kosztów eksploatac, czyl kryterum będze mnmalzaca kosztów w cyklu życa. Państwo (admnstraca budowlana) odpowedzalne est za stan środowska, bezpeczeństwo energetyczne, harmonzacę prawa z prawem Un uropeske oraz realzacę poltyk zrównoważonego rozwou. Ustala, zatem coraz ostrzesze wymagana dotyczące standardu energetycznego budynków, które prowadzą do ponoszena przez nwestorów wyższych nakładów na budowę. Metodyka pownna obemować następuące zagadnena: 1. Pełną lstę technolog oraz nośnków energ możlwych do zastosowana w rozpatrywanym budynku. 2. Zasady wyboru nośnków energ oraz stosowanych technolog obemuącą warunk przyłączena do sec, nezawodność warunk dostaw poszczególnych nośnków energ w mescu lokalzac budynku. 3. Określene metody porównana wybranych rozwązań pod względem wpływu na środowsko oraz ekonomcznym. 4. Jednoltą formę raportu, który będze wzorem dla proektanta dla prezentac wynków analzy. Metodyka analzy porównawcze systemów zaopatrzena w energę pownna zawerać wszystke elementy potrzebne do podęca decyz, być przerzysta dla wszystkch zanteresowanych. Proces wyboru systemu zaopatrzena w energę dla budynku pownen przebegać wg załączonego nże schematu. Perwsze krok przedstawonego algorytmu są oczywste znaduą uż odzwercedlene w stosowane praktyce proektowana nowych obektów, natomast take zagadnena ak zdefnowane kryterów wyboru oraz sposobu ch wyznaczana wymagaą opracowana uzasadnena. Zakres analzy pownen być dostosowany do stopna złożonośc proektowanego budynku oraz rodzau możlwych do zastosowana technolog. Proponue sę następuący zakres analzy pod względem środowskowym ekonomcznym: dla budynków bez chłodzena gdy żaden z rozpatrywanych ne przewdue skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła należy określć wyłączne emsę koszty zwązane z zaopatrzenem budynku w cepło; dla budynków z chłodzenem gdy żaden z rozpatrywanych ne przewdue skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła, należy określć emsę koszty zwązane z zaopatrzenem w energę ceplną chłodnczą na cele klmatyzac; gdy w co namne ednym rozpatrywanym przypadku występue skoarzone wytwarzane energ elektryczne ceplne należy uwzględnć równeż emsę koszty zwązane z zaopatrzenem budynku w energę elektryczną. 3
BILANS NRGTYCZNY BUDYNKU Ustalene rodzau potrzeb oraz profl użytkowana budynku Wybór metody wyznaczena potrzeb energetycznych budynku (symulacyna blansowa) Wyznaczene zapotrzebowana na cepło, chłód energę elektryczną profle zapotrzebowana. USTALNI DOSTĘPNYCH NOŚNIKÓW NRGII Secowe seć cepłowncza gaz zemny energa elektryczna Indywdualne Ustalene dostępnośc oraz lokalnych cen palw Zakład cepłownczy, gazownczy lub energetyczny Uzyskane warunków techncznych przyłączena sprzedaży WIZYTA W GMINI Sprawdzene w plane zagospodarowana w plane zaopatrzena w cepło, energę elektryczną gaz, czy stnee odpowedna nfrastruktura TAK NI PORÓWNANI SYSTMÓW SPOŚRÓD DOSTĘPNYCH 1. Ustalene schematu technologcznego, zakresu nwestyc oraz parametrów pracy dla różnych warantów realzac 2. Wyznaczene wskaźnków dla każdego ze schematów technologcznych: a. zużyce poszczególnych nośnków energ b. wyznaczene PF, PRF oraz ems c. koszt nwestycyny eksploatac d. analza LCC (koszty w cyklu życa) Rys. 1 Schemat postępowana przy wyborze systemu zaopatrzena w energę. 4
2. Blans energ W nowobudowanych obektach użytecznośc publczne standardem stae sę stosowane systemów klmatyzac lub chłodzena, stotny składnk blansu energetycznego stanow także zużyce energ elektryczne, koneczne est zatem określene następuących składnków blansu: zapotrzebowana na cepło do ogrzewana budynku zapotrzebowana na chłód do chłodzena budynku zapotrzebowana na cepło do klmatyzac zapotrzebowana na chłód do klmatyzac zapotrzebowana na cepło/chłód dla technolog zapotrzebowana na energę elektryczną Welkośc te są zmenne w czase, zależą od profl użytkowana obektu (parametrów klmatu wewnętrznego) oraz parametrów klmatu zewnętrznego. Podeśce tradycyne - oblczena statyczne dla warunków ekstremalnych prowadz z reguły do znaczącego przewymarowana urządzeń, a w konsekwenc nadmernych wydatków nwestycynych oraz neefektywne pracy przewymarowanych systemów, czyl zwększonych kosztów eksploatacynych. Dla unknęca nekorzystnego efektu przewymarowana systemów koneczne est wykonane całoroczne analzy energetyczne uwzględnaące dynamkę budynku, zmenność temperatury zewnętrzne oraz zysk wewnętrzne. Metoda blansowa czy symulacyna? Metoda symulacyna est dokładnesza, uwzględna bezwładność ceplną budynku, berze pod uwagę właścwe wszystke parametry klmatu zewnętrznego, lecz est droga czasochłonna, zatem godna polecena w przypadkach skomplkowanych dużych obektów o welu strefach różnących sę wymaganam co do klmatu wewnętrznego. Metoda blansowa, neuwzględnaąca bezwładnośc ceplne budynku, prowadz zazwycza do zawyżena chwlowych zapotrzebowań na cepło chłód, za to ako prostsza tańsza polecana est do wykorzystana w przypadku obektów mneszych o neduże lośc stref. Wynkem analzy są tzw. krzywe zapotrzebowana (uporządkowane lub w układze chronologcznym), będące podstawą do wymarowana systemów. Moc (kw) Obcążene szczytowe - cepło Obcążene pośredne - cepło Obcążene podstawowe - cepło Sty Luty Mar Kw Ma Cze Lp Se Wrz Paź Ls Gru Mesąc Cepło n. el. Chłodzene Rys. 2 Przykładowe krzywe zapotrzebowana na poszczególne nośnk energ. Proponue sę dwe metody wykonana blansu energ dla budynków nowoproektowanych, zgodne z proektem rozporządzena dotyczącego metodyk wykonywana śwadectw charakterystyk energetyczne budynków: metoda mesęczna blansowa dla budynków bez chłodzena; metoda godznowa (zgodne z N ISO 12790:2008) dla budynków z chłodzenem oraz wewnętrznym układem skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła. 5
3. Lsta nośnków energ oraz technolog zaopatrzena budynku w energę oraz przesłank wyboru Z przedstawone ponże lsty źródeł energ należy wybrać do dalsze analzy dostępne sposoby zaopatrzena w energę: kolektory słoneczne ceczowe powetrzne, gruntowe pompy cepła, gruntowe wymennk cepła, blokowe urządzena do produkc cepła energ elektryczne oparte na slnkach tłokowych mkroturbnach, slnk Strlnga, ognwa palwowe, ognwa fotowoltaczne, cepło z meske sec cepłowncze, cepło z kotłown lokalne, kombnaca ww. źródeł, nne źródła. Bogactwo rozwązań technologcznych oferowanych na naszym rynku może sprawać wrażene, że stomy przed problemem nadmaru możlwośc nc bardze zwodnczego. Owszem możemy wyberać, lecz wybór ograncza nam przede wszystkm lokalzaca, czyl dostępne uzbroene terenu w tzw. meda energetyczne oraz ogranczena wynkaące z prawa lokalnego, w tym: lokalnego planu zagospodarowana oraz założeń planu zaopatrzena w cepło, energę elektryczną gaz zemny. Każda gmna ma obowązek opracowana takego planu, ednak Prawo nergetyczne ne precyzue termnu ego opracowana. W perwszym rzędze należy sprawdzć czy plan stnee, eżel tak, to ake są ego ustalena odnośne preferowanych na terene nasze lokalzac nośnków cepła. Plan zaopatrzena w cepło est prawem lokalnym pownnśmy sę stosować do ego ustaleń, w przecwnym przypadku ne możemy lczyć na akąkolwek pomoc ze środków publcznych przy realzac nasze nwestyc modernzacyne, a w skranych przypadkach ne uzyskamy wymaganych pozwoleń. Plan zaopatrzena w cepło defnue obszary, które pownny być zaslane ze scentralzowanych systemów cepłownczych. Jeżel nasz obekt znadue sę na takm obszarze, to wybór nnego źródła nż system cepłownczy pownen być uzasadnony konkurencynoścą ekonomczną ekologczną alternatywnego rozwązana. W wększośc przypadków uzasadnene take tezy est trudne, a nawet nemożlwe. Jeżel obekt est aktualne zaslany z sec cepłowncze, a chcemy ten stan zmenć, to ne można lczyć na żadną pomoc ze środków publcznych, chyba że system cepłownczy przeznaczony est do lkwdac. Przy planowanu przyłączena naszego źródła cepła do systemu secowego, czyl sec cepłowncze, gazowe lub elektryczne należy wystąpć do właścwego zakładu cepłownczego, gazownczego lub energetycznego o określene warunków techncznych przyłączena. Dopero psemna odpowedź zakładu określ czy est to możlwe, zaś podane warunk pozwolą na oszacowane kosztów takego przyłączena. Teoretyczne zakład ne może odmówć przyłączena do sec, ednak może narzucć nekorzystne warunk technczne, czynąc całe przedsęwzęce neefektywnym. W przypadku wyboru rozwązań ndywdualnych takch ak kotły na palwa stałe, płynne, pompy cepła czy kolektory słoneczne ważne est zapewnene stałych pewnych dostaw palwa oraz odpowedne przestrzen na zamontowane wybranych urządzeń. Namodneszym preferowanym obecne palwem dla produkc cepła est bomasa. W przypadku tego palwa nastotneszym problemem będze zapewnene pewnego źródła pozyskana bomasy o odpowedne akośc oraz e magazynowane. Monopolstą na rynku drewna kawałkowego są Lasy Państwowe. Kupene drewna opałowego bezpośredno w leśnctwe ne est wcale łatwe, ze względu na konkurencę dużo atrakcyneszych klentów hurtowych. Obserwue sę systematyczny 6
wzrost cen rynkowych drewna opałowego ze względu na wzrastaący popyt na to palwo ze strony energetyk zawodowe. Brykety pellety z bomasy są łatwesze do pozyskana, ednak ch cena est dzsa dość wysoka. Drug problem to przechowywane drewno wymaga klkukrotne wększe powerzchn magazynowe nż węgel. Warto zaopatrzyć sę w drewno z rocznym wyprzedzenem sezonowane w dobrych warunkach pozwol mu wyschnąć, przez co podnese sę ego wartość opałowa. Przechowywać można edyne drewno kawałkowe, brykety lub pellety drewno rozdrobnone, wóry lub trocny, eżel ne są suche ulegną gncu ch własnośc energetyczne pogorszą sę. Planuąc zastosowane pompy cepła, musmy dysponować tzw. dolnym źródłem cepła, naczęśce est to wymennk gruntowy. Możlwe est wykorzystane wód gruntowych lub zastosowane wymennków ponowych - są to rozwązana dużo kosztownesze wymagaą wykonana wstępnych proektów geologcznych. Planuąc zastosowane kolektorów słonecznych, pownnśmy dysponować wolną, dobrze zorentowaną powerzchną na ch zamontowane. Przy wyborze lokalzac pownnśmy zapewnć łatwy dostęp do powerzchn absorberów w celu okresowego czyszczena ch powerzchn. 7
4. Wybór schematu zaslana w energę dla budynków proektowanych Pokryce potrzeb zaopatrzena w energę budynku użytecznośc publczne wymaga zntegrowana pracy nezależnych systemów: zaopatrzena w cepło, chłód energę elektryczną. Decyduąc sę na wybór systemu, pownnśmy wząć pod uwagę możlwość skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła lub układu trgeneracynego. Perwszym wyborem będze: scentralzowany układ czy ndywdualny system zaopatrzena w cepło. W przypadku lokalnego systemu zaopatrzena w energę wyboru należy dokonać pomędzy schematem podstawowym (Rys. 3), nabardze zaawansowanym (Rys. 4) lub wybrać rozwązane pośredne. Kombnac różnych technolog oraz nośnków energ est dużo, a ostateczny kształt schematu zaslana zależy wyłączne od nwenc proektanta. Seć energetyczna Stace transformatorowe Odborcy energ elektryczne Palwo Kocoł szczytowy Zasobnk cepła Odborcy energ ceplne Urządzene chłodncze sprężarkowe Zasobnk zmna Odborcy energ chłodncze Rys. 3 Schemat podstawowy zaslana budynku. Seć energetyczna Stace transformatorowe Odborcy energ elektryczne Palwo Palwo Kogeneraca (cepło + energa elektryczna) Kocoł szczytowy Zasobnk cepła Układ odprowadzena cepła Urządzene chłodncze absorpcyne Odborcy energ ceplne Urządzene chłodncze sprężarkowe Zasobnk zmna Odborcy energ chłodncze Rys. 4 Schemat zaslana budynku z kotłem szczytowym, układem kogeneracynym oraz sprężarkowym absorpcynym urządzenem chłodnczym. 8
5. Metoda oceny ekologczne dla różnych systemów zaslana budynków w energę System zaopatruący budynek w energę można podzelć na dwe częśc: zewnętrzną - poza budynkem, wewnętrzną - w obrębe budynku. Część zewnętrzna est ocenana poprzez blans zużyca energ perwotne do wytwarzana doprowadzena energ. W częśc wewnętrzne rozpatrue sę blans energ dostarczone do nstalac w budynku, zużyte przez nstalace wyemtowane do pomeszczeń. W przypadku, gdy część nstalac budynku (np. kocoł, centrala klmatyzacyna) znadue sę poza ego obrębem, uwzględna sę e ako znaduące sę wewnątrz grancy systemu. W obrębe systemu wewnątrz budynku uwzględna sę wykorzystane energ do ogrzewana, chłodzena, wentylac, gorące wody ośwetlena. Przez grancę budynku przepływaą strumene energ, które mogą być do nego mportowane lub z nego eksportowane. Na Rys. 5 przedstawono grancę systemu wraz z przepływaącym strumenam energ. Rys. 5 Granca systemu z przykładowym wpływaącym wypływaącym strumenam energ [3] 1 odborca energ, 2 zbornk buforowy, 3 kocoł, 4 palwo, 5 energa elektryczna, 6 energa elektryczna dostarczana do nstalac ogrzewana, chłodu, wentylac /lub cepłe wody, 7 kolektory słoneczne, 8 panele fotowoltaczne, 9 granca systemu Aktywne systemy solarne traktue sę ako nstalace zlokalzowane poza obrębem budynku, do których dostarczana est energa pomocncza pochodząca z budynku. W tym wypadku ne uwzględna sę padaącego promenowana słonecznego, ako że strumeń ten ne przekracza grancy systemu. W przypadku pasywnego systemu solarnego padaące promenowane słoneczne lczy sę ako strumeń mportowany do systemu. Strumene energ przepływaące przez grancę systemu pochodzą z przekształcena energ perwotne. nerga perwotna w postac kalorycznych palw kopalnych, palw odnawalnych oraz energ do procesów technologcznych, transportu, magazynowana, dystrybuc nnych dzałań przekształcana est w sektorze energetycznym (np. w elektrownach, elektrocepłownach, cepłownach, rafnerach) w energę końcową, t.. cepło z sec cepłowncze, energę elektryczną, gaz, ole, węgel, drewno tp. Ta z kole w nstalacach cepłe wody, grzewczych, klmatyzacynych elektrycznych ulega konwers w energę użyteczną, czyl cepłą wodę, ogrzewane pomeszczeń, klmatyzacę ośwetlene. Welkość ems CO 2 z systemów zaslana budynków w energę zależy od tego ake urządzena są zanstalowane oraz które z nch w dane chwl pracuą. Wartość tą można wyrazć 9
współczynnkem ems dwutlenku węgla. uropeske standardy opsuą go ako lość CO 2 emtowana do atmosfery przez ednostkę dostarczone energ wyrażana w kg/gj lub g/kwh. Współczynnk ems CO 2 pownny uwzględnać każdą emsę zwązaną z zaopatrzenem budynku w energę oraz z wykorzystanem te energ: energa do wydobyca perwotnego nośnka energ, energa do transportu perwotnego nośnka energ od mesca wydobyca do mesca wykorzystana, energa do przekształcena perwotnego nośnka energ, uwzględnaąca pośredne nośnk energ, energa do magazynowana, wytwarzana, przesyłana, dystrybuc oraz do nnych dzałań nezbędnych przy zaopatrywanu budynku w energę. 5.1. Wskaźnk neodnawalne energ perwotne (PRF) nerga perwotna w postac kalorycznych palw kopalnych, odnawalnych oraz energ do wydobyca, transportu, magazynowana, dystrybuc nnych dzałań przekształcana est w systemach energetycznych w energę końcową, czyl cepło w sec cepłowncze energę elektryczną, nekedy także chłód oraz take nośnk energ ak gaz, ole tp. nerga końcowa w nstalacach grzewczych, cepłe wody, klmatyzacynych elektrycznych ulega konwers w energę użyteczną, czyl cepłą wodę, ogrzewane, klmatyzacę oraz ośwetlene. Opsane etapy przekształceń energ zostały schematyczne przedstawone na Rys. 6. Straty na drodze od pozyskana palwa do dostarczena energ do budynku określane są za pomocą wskaźnka neodnawalne energ perwotne PRF, z ang. Prmary Resource Factor. Wskaźnk ten oznaczany est welkoścą f P. Wyraża ona stosunek energ perwotne neodnawalne zawarte w palwe ΣP do energ końcowe dostarczone do nstalac w budynku Σ, zgodne z ponższym wzorem: f P P W przypadku budynków meszkalnych procesem, który wymaga nawęce energ est ogrzewane pomeszczeń. Wskaźnk PRF dla systemów ogrzewana ułatwa wybór nabardze efektywnego sposobu zaopatrywana budynku w cepło. Im wskaźnk ten est nższy, tym system est efektywneszy. Przepływ energ w systeme scentralzowanego zaopatrzena w cepło został przedstawony na Rys. 7. 10
Rys. 6 Schemat przekształceń energ dostarczane do końcowego odborcy. -P W * f 2 C P H P, n e t, e l W C H P, n e t en. elektryczna W D H en. elektryczna seć elektroenergetyczna energa elektryczna P 1 D * s * f P H, e l elektrowna system CHP D H, e x t cepło D H, 1 Instalace c.o. H, 1 odborcy cepła en. elektryczne P Σ * f 3 f u e l, P, f u e l, Centralne ΣD Σ H, ogrzewane wydobyce palwa kopalne - cepłowna transport (ew. system dystrybuca CHP) D H, 2 Instalace c.o. H, 2 en. odnawalne f ΣP / Σ P, D H odborcy cepła en. elektryczne Rys. 9 Strumene energ w systeme scentralzowanego zaopatrzena w cepło (ops zastosowanych symbol w tekśce). System centralnego ogrzewana może być reprezentowany przez system kogenerac CHP lub/ cepłownę pracuące na palwach kopalnych, zasobach odnawalnych lub energ odpadowe. Z układu centralnego ogrzewana do odborców przesyłana est energa końcowa w postac cepła DH,, które w budynkach est następne przekształcane w energę użyteczną H,. Do systemu centralnego ogrzewana dostarczane są następuące strumene energ perwotne: P 1 energa przekształcana w elektrown lub elektrocepłown, (- P 2) energa przekształcana w systemach kogeneracynych (wartość uemna), P 3 energa w postac palw kopalnych. 11
nerga perwotna P 1 dostarczana est do elektrocepłown lub nnych systemów energetycznych, a następne przekształcana w cepło DH,ext energę elektryczną W DH. Wartość P 1 est zależna od wskaźnka energ perwotne dla energ elektryczne f P,el. nerga perwotna P 2 to strumeń energ elektryczne W CHP,net o uemne wartośc wytworzony w systemach kogeneracynych CHP przekazany do sec elektryczne. Równeż zależy on od wskaźnka energ perwotne dla energ elektryczne f P,el, zgodne ze wzorem: P 2 W CHP, net f P, el Do systemu centralnego ogrzewana może być dostarczana energa w postac palw kopalnych, takch ak węgel, ole gaz. Strumeń energ przekazany wraz z palwem fuel zależy od wskaźnka energ perwotne, uwzględnaącego straty energ przy wydobycu, transporce dystrybuc wg wzoru: P fuel f, 3, P, fuel 5.2. Wskaźnk ems CO 2 dla systemów ogrzewana Oblczena ekologcznych skutków oddzaływana systemów energetycznych operaą sę o wskaźnk neodnawalne energ perwotne (wg proektu COHATCOOL). Całkowta emsa CO 2 zależy zatem od szczególnego wskaźnka przypsanego wykorzystywanym palwom. Wykorzystuąc ponższy wzór, można określć wskaźnk ems dla różnych technolog ogrzewana: gdze: K f P K f,del, K f P K f,del, wskaźnk ems CO 2 dla systemu wskaźnk neodnawalne energ perwotne szczególny wskaźnk CO 2 dla danego palwa Przyęta defnca wskaźnka neodnawalne energ perwotne PRF oznacza, że m nższy wskaźnk dla danego palwa tym mnesze oddzaływane tego palwa na środowsko. Wykres ponże pokazue zależność pomędzy wskaźnkem PRF a emsą CO 2 dla różnych systemów ogrzewana. 900 800 [9] 700 600 CO2 [g/kwh] 500 400 300 200 [10] [4] [5] [8] [6] [7] 100 0 [2] [1] [3] 0 0,5 1 1,5 2 2,5 PRF 3 Rys. 9 PRF w funkc wskaźnka ems CO 2. Z rysunku wynka wyraźne, że nabardze efektywne systemy scentralzowanego ogrzewana maą dwukrotne mneszą emsę nż systemy mne sprawne (por. [1], [2] [3] z [4] [5]). 12
Wskaźnk neodnawalne energ perwotne oraz ems CO 2 dla palw zaslaących źródła ndywdualne oraz dla cepła scentralzowanego są doberane na podstawe tabel: Tab. 1 Wskaźnk neodnawalne energ perwotne PRF oraz ems CO 2 z użytkowana różnych nośnków energ [1-5]. Strumene energ PRF Wskaźnk ems CO 2 [kg/mwh] ole opałowy 1,10 274 Palwa nerga odnawalna Cepło scentralzowane z kogenerac 1 Cepło scentralzowane z cepłown 1 nerga elektryczna gaz zemny wysokometanowy 1,10 195 węgel kamenny 1,10 342 węgel brunatny 1,20 407 wóry drzewne zrębk 0,06 4 drewno 0,09 14 drewno lścaste 0,07 13 drewno glaste 0,10 20 kolektor słoneczny, wymennk gruntowy 0,00 0 węgel kamenny 0,80 2 274 3 gaz zemny 0,50 98 energa odnawalna 0,00 0 węgel kamenny 1,30 445 gaz zemny 1,30 253 energa odnawalna 0,10 2 energa elektryczna z elektrown hydraulcznych 0,50 7 energa elektryczna MIX 2,96 4 1011 5 1 wskaźnk średn, dla konkretnego systemu należy oblczać ndywdualne 2 wartość charakterystyczna dla warszawskego systemu cepłownczego 3 wartość ems określona dla warszawskego systemu cepłownczego opartego na węglu kamennym, ako 0,80 342274 4 wskaźnk średn dla polskego systemu elektroenergetycznego tzw. MIX 5 wartość ems określona dla polskego systemu elektroenergetycznego opartego na węglu kamennym, ako 2,956 3421011 5.3.1. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO 2 dla budynków bez chłodzena kogenerac Algorytm przedstawa metodę oblczana wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla systemu ogrzewana cepłe wody PRF. Wskaźnk uwzględna scentralzowane oraz ndywdualne HW wytwarzane cepła. Wyraża sę on stosunkem energ perwotne wprowadzone do systemu na potrzeby c.o. c.w.u. do zapotrzebowana cepła na cele c.o. c.w.u., zgodne ze wzorem: gdze: f del, f P, PRF HW ( f + f ) f, del, P, HW, gen, ren, P, ren + dh, del HW, nd, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ (podstawowego szczytowego, np. kotła gazowego, oleowego, na bomasę) f P, dh wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1) 13
HW gen, ren,, lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. (np. z kolektora słonecznego, gruntowego wymennka cepła) f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. (np. z elektrocepłown, cepłown) f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. HW nd nerga dostarczana w palwe do źródeł ndywdualnych określana est na podstawe lośc cepła wytworzonego w źródle oraz sprawnośc ceplne, zgodne ze wzorem: f, del, HW, gen, η H, gdze: HW gen, η H,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u. sprawność wytwarzana cepła ndywdualnego źródła energ Ilość cepła wytworzonego w źródle ndywdualnym można oblczyć ze sprawnośc dystrybuc cepła oraz z zapotrzebowana na cepło pokrywanego przez dane źródło: HW, gen, η HW, nd, H, ds, gdze: HW nd, η H, ds,, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. pokrywane przez ndywdualne źródło energ sprawność systemu zaopatrzena w cepło dla systemu ndywdualnego źródła energ Dla każdego źródła cepła określa sę charakterystyczny wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła PRF H, gen. Jest on wyrażony stosunkem energ dostarczone do źródła w palwe pomnożone przez wskaźnk energ perwotne dla palwa do lośc produkowanego cepła, zgodne ze wzorem uśrednaącym wskaźnk dla całego systemu: gdze: f del, f P, PRF H, gen ( f, del, f P, + HW, gen, ren, f P, ren ) + dh, del ( HW, gen, + HW, gen, ren, ) + dh, del, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ HW gen, ren, f P, dh wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1), lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren 14
dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh HW gen,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u. Na podstawe wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła szacować emsę CO 2 z systemu c.o. c.w.u. m HW,CO2, zgodne z ponższym wzoram: PRF, można H gen K HW, nd m HW, CO2 K HW, nd HW, nd ( K PRF + K ) HW, gen, f, del, HW, nd H, gen, dh, del f, del, gdze: K, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla cepła na cele c.o. c.w.u. HW nd, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. HW nd HW gen, K f del,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u., szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa (wg tab. 1) PRF H, gen, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła w ndywdualnym źródle energ dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. 15
Zapotrzebowane na cepło na c.o. c.w.u. HW, nd HW, nd, Dane wprowadzane do algorytmu Wartośc oblczane w algorytme Sprawność systemu zaopatrzena w cepło η H, ds, Ilość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle cepła HW, gen, out, η HW, nd, H, ds, Ilość cepła dostarczonego z zewnętrznego systemu c.o. dh, del HW, nd, Ilość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne HW, gen, out, ren Sprawność produkc cepła η H, nerga dostarczona w palwe do ndywdualnego źródła cepła f, del, HW, gen, out, η H, PRF dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne f P, PRF dla cepła secowego f P, dh PRF dla źródła energ odnawalne f P, ren 0 PRF H, gen PRF dla produkc cepła ( f, del, fp, + HW, gen, ren, f P, ren ) + dh, del ( HW, gen, + HW, gen, ren, ) + dh, del Rys. 10 Ilustraca algorytmu wyznaczana wskaźnka PRF dla systemu ogrzewana budynku. f P, dh PRF HW PRF dla ogrzewana cepłe wody ( f + f ) f, del, P, HW, gen, ren, P, ren + dh, del HW, nd f P, dh 16
PRF PRF 5.3.2. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO 2 dla budynków z chłodzenem kogeneracą Algorytm przedstawa metodę oblczana wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla systemu ogrzewana cepłe wody PRF HW oraz dla systemu chłodzena PRF C. Wskaźnk te uwzględnaą scentralzowane oraz ndywdualne wytwarzane cepła w kogenerac. Wskaźnk dla systemu ogrzewana c.w.u. wyraża sę stosunkem neodnawalne energ perwotne wprowadzone do systemu na potrzeby c.o. c.w.u., pomneszone o energę perwotną do produkc energ elektryczne w kogenerac w źródle ndywdualnym, do zużyca cepła na cele c.o. c.w.u., zgodne ze wzorem: HW gdze: f del, f P, ( f f + f PRF ) + ( ) f, del, P, el, gen, P, MIX HW, gen, ren, P, ren C, gen, H, gen, dh, del C, dh, del HW, nd, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ (np. kotła el gen, f P, MIX gazowego, oleowego, na bomasę, blokowego urządzena do produkc cepła energ elektryczne opartego na slnku tłokowym) wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1), lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ HW gen, ren, wskaźnk energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1), lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. (np. z kolektora słonecznego, gruntowego wymennka cepła) f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren C gen,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na potrzeby chłodzena PRF H, gen, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła w ndywdualnym źródle energ dh, del C dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o., c.w.u. chłodzena (np. z elektrocepłown, cepłown), lość cepła dostarczonego z zewnętrznego źródła energ na potrzeby chłodzena f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh, zapotrzebowane cepła na cele c.o. c.w.u. HW nd Wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla systemu chłodzena est wyrażony stosunkem energ perwotne wprowadzone do systemu na potrzeby chłodzena do wytworzonego chłodu, zgodne ze wzorem: C gdze: f del, f P, ( f f + f + f PRF ) f, del, P, el, gen, P, MIX C, el, gen, out, P, MIX HWC, gen, ren, P, ren HW, gen, out, H, gen, + C, dh, del f P, dh + C, el, del, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ C, nd wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1) f P, dh f P, MIX 17
el gen, f P, MIX, lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ C el, gen, wskaźnk energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1), lość energ elektryczne wyprodukowane w źródle ndywdualnym na cele chłodzena HWC gen, ren,, lość cepła na cele c.o. c.w.u. oraz chłodu dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren HW gen,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na potrzeby c.o. oraz c.w.u. PRF H, gen, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła dla ndywdualnego źródła energ C dh, del, lość cepła dostarczonego z zewnętrznego źródła energ na potrzeby chłodzena f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh C el, del C, nd, lość energ elektryczne doprowadzone ze źródła zewnętrznego na cele chłodzena zapotrzebowane cepła na cele chłodzena nerga w palwe dostarczana do źródeł ndywdualnych określana est na podstawe lośc cepła wyprodukowanego w źródle oraz sprawnośc ceplne, zgodne ze wzorem: f, del, HWC, gen, η H, gdze: HWC gen, η H,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o., c.w.u. chłodzena sprawność wytwarzana cepła ndywdualnego źródła energ Ilość cepła wytworzonego w źródłach można oblczyć znaąc sprawność dystrybuc cepła oraz wartość zapotrzebowana na cepło pokrywane przez źródło według wzoru: HWC, gen, HW, nd, η + H, ds, C, nd, gdze: HW nd, C nd, η, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. pokrywane przez ndywdualne źródło energ, zapotrzebowane na cepło na cele chłodzena pokrywane przez -te ndywdualne źródło energ H, ds, sprawność systemu zaopatrzena w cepło dla -tego źródła energ Ilość energ elektryczne wytwarzane w ndywdualnym źródle energ określa sę ze wzoru: el, gen, f, del, η el, 18
gdze: f del, η el,, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ sprawność elektryczna ndywdualnego źródła energ Ilość energ elektryczne zużyte przez chłodzark sprężarkowe określa sę ze wzoru: C, el, gen, el, gen, n, k C, k SR k gdze: C, k SRk lość chłodu wytworzonego w chłodzarce sprężarkowe współczynnk wydanośc chłodncze chłodzarek sprężarkowych SR (Seasonal ffcency nergy Rato) Dla każdego źródła cepła określa sę charakterystyczny wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła PRF H, gen. Jest on wyrażony stosunkem energ dostarczone do źródła w palwe na potrzeby produkc cepła pomnożone przez wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa oraz pomneszone o lość energ elektryczne wyprodukowane w kogenerac w źródle ndywdualnym pomnożone przez wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne, do lośc produkowanego cepła, zgodne ze wzorem uśrednaącym wskaźnk dla całego systemu: PRF gdze: f del, f P, H, gen ( f, del, f P, el, gen, fp, MIX + HW, gen, ren, f P, ren ) ( HWC, gen, + HW, gen, ren, ) + dh, del + dh, del, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ el gen, f P, MIX f P, dh wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1), lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ HW gen, ren, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1), lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o., c.w.u. chłodzena f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh HWC gen,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o., c.w.u. chłodzena Na podstawe wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła szacować emsę CO 2 z systemu c.o. c.w.u. m HW,CO2 m HW, CO2 K HW, nd HW, nd, zgodne z ponższym wzoram: PRF, można H gen 19
K HW, nd ( K PRF + K ) HW, gen, f, del, HW, nd H, gen, HW, dh, del f, del, gdze: K, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla cepła na cele c.o. c.w.u. HW nd, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. HW nd HW gen, K f del,, lość cepła wytworzonego w -tym źródle cepła na cele c.o. c.w.u., szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa (wg tab. 1) PRF H, gen, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła w danym źródle energ HW dh, del, energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh Na podstawe wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla systemu chłodzena PRF C można szacować emsę CO 2 z systemu chłodzena m C,CO2, zgodne z ponższym wzoram: K C, nd m C, CO2 KC, nd C, nd ( K PRF ) C, gen, k C, nd f, del, C, k gdze: K C, nd C, nd C gen, k szczególny wskaźnk ems CO 2 dla chłodu zapotrzebowane na chłód, lość chłodu wytworzona w absorpcynym źródle chłodu K f del, PRF,, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa (wg tab. 1) C k wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla chłodzena z ndywdualnego źródła chłodu Analogczne określa sę emsę CO 2 dla energ elektryczne w systeme m el,co 2 : K m el, del ( el, del Kel, del ) ( el,exp K, exp ) ( el, gen, K f, del, f P, MIX + el, del, K f, del, ) ( el, gen, + el, del, ) el, CO2 el K el,exp el, gen, K f, del, el, gen, f P, MIX gdze: el, del K el, del el,exp energa elektryczna dostarczona do budynku szczególny wskaźnk ems CO 2 dla produkc energ elektryczne energa elektryczna eksportowana z budynku 20
Kel,exp el gen, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla produkc eksportowane energ elektryczne, lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ el del,, lość energ elektryczne dostarczone z sec elektroenergetyczne K f del,, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa dostarczonego w celu produkc energ elektryczne (wg tab. 1) f P, MIX wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1) 21
Zapotrzebowane na cepło na c.o. c.w.u. HW, nd HW, nd, Zapotrzebowane na chłód C, nd Zapotrzebowane na cepło do produkc chłodu C, gen, out C, gen, Zapotrzebowane en. elektryczne do produkc chłodu el, gen, n, k C, el, gen, Dane wprowadzane do algorytmu Wartośc oblczane w algorytme Ilość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ HWC, gen, HW, nd, + H, ds, nerga dostarczona w palwe do ndywdualnego źródła energ f, del, Ilość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ el, gen, out, f, del, η el, η HWC, gen, out, η H, C, nd, PRF dla produkc cepła w ndywdualnym żr. energ PRF H, gen f, del, f P, el, gen, out, HWC, gen, out, f Sprawność produkc cepła η H, Sprawność elektryczna η el, PRF dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne f P, P, MIX Sprawność systemu zaopatrzena w cepło η H, ds, PRF PRF dla energ elektryczne f P, MIX HW PRF dla energ elektryczne f P, MIX Ilość cepła dostarczonego z zewnętrznego systemu c.o. dh, del HWC, nd, PRF H, gen Ilość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne HW, gen, out, ren PRF dla cepła secowego f P, dh PRF dla produkc cepła w systeme Ilość chłodu dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne C, gen, out, ren PRF dla źródła energ odnawalne f P, ren 0 ( f, del, fp, el, gen, out, fp, MIX + HW, gen, ren, fp, ren ) ( HWC, gen, + HW, gen, out, ren, ) + dh, del PRF dla ogrzewana cepłe wody ( f f + f PRF ) + ( ) HW, nd + dh, del f, del, P, el, gen, P, MIX HW, gen, ren, P, ren C, gen, H, gen, dh, del C, dh, del f f P, dh P, dh PRF C PRF dla chłodzena ( f f + f + f PRF ) f, del, P, el, gen, P, MIX C, el, gen, P, MIX HWC, gen, ren, P, ren HW, gen, H, gen, + C, dh, del f P, dh + C, el, del C, nd f P, MIX Rys. 11 Ilustraca algorytmu wyznaczana wskaźnka PRF dla systemu ogrzewana chłodzena budynku. 22
5.3.3. Metoda wyznaczana wskaźnków ems CO 2 dla budynków z kogeneracą bez chłodzena Algorytm przedstawa metodę oblczana wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla systemu ogrzewana cepłe wody PRF. Wskaźnk uwzględna scentralzowane oraz ndywdualne HW wytwarzane cepła w kogenerac. Wyraża sę on stosunkem energ perwotne wprowadzone do systemu na potrzeby c.o. c.w.u., pomneszone o energę perwotną do produkc energ elektryczne w kogenerac w źródle ndywdualnym, do zużyca cepła, zgodne ze wzorem: gdze: f del, f P, PRF HW ( f f + f ) f, del, P, el, gen, out, P, MIX HW, gen, ren, P, ren + dh, del HW, nd, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ (np. kotła el gen, f P, MIX gazowego, oleowego, na bomasę, blokowego urządzena do produkc cepła energ elektryczne opartego na slnku tłokowym) wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla -tego palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1), lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ HW gen, ren, wskaźnk energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1), lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. (np. z kolektora słonecznego, gruntowego wymennka cepła) f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. (np. z elektrocepłown, cepłown) f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh, zapotrzebowane cepła na cele c.o. HW nd nerga w palwe dostarczana do źródeł ndywdualnych określana est na podstawe lośc cepła wyprodukowanego w źródle oraz sprawnośc ceplne, zgodne ze wzorem: f P, dh f, del, HW, gen, η H, gdze: HW gen, η H,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u. sprawność wytwarzana cepła ndywdualnego źródła energ Ilość cepła wytworzonego w źródle ndywdualnym można oblczyć znaąc sprawność dystrybuc cepła oraz wartość zapotrzebowana na cepło pokrywane przez źródło: HW, gen, η HW, nd, H, ds, gdze: 23
HW nd, η H, ds,, zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. pokrywane przez ndywdualne źródło energ sprawność systemu zaopatrzena w cepło dla ndywdualnego źródła energ Ilość energ elektryczne wytwarzane w ndywdualnym źródle energ określa sę ze wzoru: el, gen, f, del, η el, gdze: f del, η el,, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ sprawność elektryczna ndywdualnego źródła energ Dla każdego źródła cepła określa sę charakterystyczny wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła PRF H, gen. Jest on wyrażony stosunkem energ dostarczone do źródła w palwe na potrzeby produkc cepła pomnożone przez wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa oraz pomneszone o lość energ elektryczne wyprodukowane w kogenerac w źródle ndywdualnym pomnożone przez wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne, do lośc produkowanego cepła, zgodne ze wzorem uśrednaącym wskaźnk dla całego systemu: PRF gdze: f del, f P, H, gen ( f, del, f P, el, gen, f P, MIX + HW, gen, ren, f P, ren ) ( HW, gen, + HW, gen, ren, ) + dh, del + dh, del, energa dostarczana w palwe do ndywdualnego źródła energ el gen, f P, MIX f P, dh wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne (wg tab. 1), lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ HW gen, ren, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1), lość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ odnawalne (wg tab. 1) P ren dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. f, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla cepła secowego (wg tab. 1) P dh HW gen,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u. Na podstawe wskaźnka neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła szacować emsę CO 2 z systemu c.o. c.w.u. m HW,CO2, zgodne z ponższym wzoram: PRF, można H gen K HW, nd m HW, CO2 K HW, nd HW, nd ( K PRF + K ) HW, gen, f, del, HW, nd H, gen, dh, del f, del, gdze: 24
K HW, nd szczególny wskaźnk ems CO 2 dla cepła na cele c.o. c.w.u., zapotrzebowane na cepło na cele c.o. c.w.u. HW nd HW gen, K f del,, lość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ na cele c.o. c.w.u., szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa (wg tab. 1) PRF H, gen, wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla produkc cepła w ndywdualnym źródle energ dh, del energa ceplna dostarczona z zewnętrznego systemu centralnego ogrzewana na cele c.o. c.w.u. Analogczne określa sę emsę CO 2 dla energ elektryczne w systeme m el,co 2 : gdze: el, del K el, del el,exp Kel,exp el gen, K m el, del ( el, del Kel, del ) ( el,exp K, exp ) ( el, gen, K f, del, fp, MIX + el, del, K f, del, ) ( el, gen, + el, del, ) el, CO2 el K el,exp el, gen, K f, del, el, gen, f P, MIX energa elektryczna dostarczona do budynku szczególny wskaźnk ems CO 2 dla produkc energ elektryczne energa elektryczna eksportowana z budynku szczególny wskaźnk ems CO 2 dla produkc eksportowane energ elektryczne, lość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ el del,, lość energ elektryczne dostarczone z sec elektroenergetyczne K f del,, szczególny wskaźnk ems CO 2 dla danego palwa dostarczonego w celu produkc energ elektryczne (wg tab. 1) f P, MIX wskaźnk neodnawalne energ perwotne dla energ elektryczne (wg tab.1) 25
Zapotrzebowane na cepło na c.o. c.w.u. HW, nd HW, nd, Dane wprowadzane do algorytmu Wartośc oblczane w algorytme Ilość cepła wytworzonego w ndywdualnym źródle energ Sprawność systemu zaopatrzena w cepło η H, ds, HW, gen, out, η HW, nd, H, ds, Sprawność produkc cepła η H, Ilość cepła dostarczonego z zewnętrznego systemu c.o. dh, del HW, nd, Ilość cepła dostarczonego z ndywdualnego źródła energ odnawalne HW, gen, out, ren nerga dostarczona w palwe do ndywdualnego źródła energ f, del, HW, gen, out, η H, Sprawność elektryczna Ilość energ elektryczne wytworzone w ndywdualnym źródle energ η el, PRF dla energ elektryczne f P, MIX PRF dla cepła secowego f P, dh PRF dla źródła energ odnawalne f P, ren 0 el, gen, out, f, del, η el, PRF dla palwa zaslaącego źródło ndywdualne f P, PRF H, gen PRF dla produkc cepła ( f, del, fp, el, gen, out, f P, MIX + HW, gen, ren, fp, ren ) ( HW, gen, out, + HW, gen, ren, ) + dh, del + dh, del f P, dh PRF HW PRF dla ogrzewana cepłe wody ( f f + f ) f, del, P, el, gen, out, P, MIX HW, gen, out, ren, P, ren + dh, del HW, nd f P, dh Rys. 12 Ilustraca algorytmu wyznaczana wskaźnka PRF dla systemu ogrzewana budynku z kogeneracą. 26
6. Wyznaczane nakładów nwestycynych Wysokość nakładów ake należy poneść na modernzacę źródła pownna być wylczona przy uwzględnenu wszystkch przewdywanych do wykonana prac zakupów urządzeń. Na wstępnym etape planowana nwestyc warto przyąć postawę konserwatywną przewdzeć pewną rezerwę na wypadek wystąpena neprzewdzanych wydatków. W skład kosztów nwestycynych modernzac źródła cepła wchodzą m.n.: wykonane dokumentac obemuące audyt energetyczny, proekty technczne, ewentualne ekspertyzy dodatkowe opracowana np. na potrzeby pozyskana zewnętrznych źródeł fnansowana, zakup urządzeń technologcznych (kotły, wymennk, pompy tp.), zakup materałów wykonane nstalac technologczne (rurocąg, armatura, układy sterowana tp.), wykonane nstalac komnowe, wentylacyne, elektryczne, santarne, wykonane konecznych robót budowlanych, modernzaca lub wykonane przyłączy zewnętrznych, uzgodnena formalne, nadzory technczne odbory robót. Podany wyże zakres robót est ogólny w szczególnych przypadkach (np. w małych nstalacach) wększośc kosztów ne będzemy musel poneść. Decyduąc sę na zmanę technolog, musmy lczyć sę z pozomem kosztów takm ak przy budowe kompletne nowego źródła cepła. Dokładną wysokość nakładów można określć dopero po wykonanu proektu techncznego kosztorysu. Dla celów planowana nwestyc podemowana decyz o wyborze technolog można posłużyć sę danym orentacynym, które publkowane są w czasopsmach fachowych stronach nternetowych frm zwązanych z sektorem zaopatrzena w cepło. Ponże przedstawono szacunkowe koszty budowy kompletnych źródeł dla różnych źródeł o zróżncowane welkośc. Moc ceplna węzła [kw] Cena ednostkowa budowy [zł/kw] do 50 600-650 100 500-550 200 400-450 300 300-350 400 250-300 400-600 200-250 Tab. 2 y budowy węzłów cepłownczych. Rys. 13 y budowy kotłown gazowych (wg www.mzg.com.pl). y budowy źródeł opalanych gazem płynnym lub lekkm oleem opałowym będą wyższe o około 20% ze względu na bardze rozbudowaną nstalacę palwową oraz zbornk do magazynowana palwa. 27
zł/kw 1800,0 1600,0 1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 Jednostkowe koszty nwestycyne kotłown opalanych bomasą 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 Zapotrzebowane na moc MW Rys. 14 y budowy kotłown opalanych bomasą. Podane wyże koszty obemuą edyne samo źródło, dodatkowo należy uwzględnć zewnętrzny magazyn bomasy oraz sprzęt do przygotowana ewentualne zboru oraz transportu bomasy. Kotłowna węglowa w domu ednorodznnym będze kosztowała około 4 do 10 tysęcy złotych, z czego sam kocoł 3,5 do 9 tysęcy. y budowy źródła zaslanego pompam cepła są bardzo zróżncowane, w zależnośc od wyboru technolog same pompy cepła ak równeż od rodzau źródła cepła nskotemperaturowego (tzw. dolnego źródła ). Dotychczas zrealzowane nwestyce pokazuą, że ednostkowy koszt całkowty może wahać sę w grancach 2000 do 8000 zł/kw. Sam koszt technolog wewnętrzne, czyl bez dolnego źródła, to wydatek na pozome 1000 do 4000 zł/kw. Z porównana tych dwóch pozomów kosztów wynka, że koszt dolnego źródła stanow na ogół ponad 50% kosztów całkowtych. Instalace solarne, które obemuą absorbery ceczowe, konstrukce wsporcze, wymennk zasobnk cepła, rurocąg, armaturę, pompy oraz urządzena steruące to wydatek rzędu 1500 do 3000 zł za każdy metr kwadratowy absorbera. Przy czym ednostkowe koszty nstalac wększych (co namne klkadzesąt metrów kwadratowych) zblżone są do dolne grancy, zaś koszty nstalac dla domków ednorodznnych (przecętne ok. 5 metrów kwadratowych) oscyluą wokół górne grancy. 28
7. Wyznaczane kosztów zaopatrzena w energę w cyklu życa Jednym z podstawowych kryterów wyboru technolog budowy źródła zaslana w energę est przyszły koszt eksploatac. W materałach promocynych frm zamuących sę dystrybucą poszczególnych technolog wytwarzana cepła oraz opracowanach nektórych frm konsultngowych publkowane są porównana ednostkowych kosztów produkc cepła w dane technolog technologach alternatywnych. Prawdłowoścą porównań est to, że promowana technologa charakteryzue sę nanższym kosztam wytwarzana spośród rozpatrywanych w analze. Jest to możlwe, gdyż do oblczena kosztów produkc w promowane technolog brane są skrane korzystne zaś dla rozwązań alternatywnych nekorzystne warunk wskaźnk charakteryzuące proces. Możlwa est równeż manpulaca kolenoścą poszczególnych, gorszych technolog w tym rankngu. Precyzyne wyznaczene ednostkowych kosztów zaopatrzena w energę możlwe est edyne dla konkretnego źródła, o zdefnowanych: konfgurac, lokalzac, lokalnych kosztach nośnka energ perwotne oraz pracy, sposobe źródłach fnansowana td. y zaopatrzena w energę to ne tylko beżące koszty operacyne, ale równeż koszt zaangażowanego kaptału. Do wyznaczena kosztów zaopatrzena w energę w cyklu życa można użyć dwóch metod: 1. Wyznaczene rocznych kosztów zaopatrzena w energę z uwzględnenem kosztu kaptału, oblczanych według wzoru: KZ ( I A + K ) [zł/rok] gdze: I nakłady nwestycyne na system zaopatrzena w energę (z uwzględnenem robót towarzyszących) [zł/rok]; K roczny koszt bezpośredn eksploatac systemu zaopatrzena w energę obemuący koszty nośnka energ lub palwa wraz z transportem oraz obowązkowe opłaty zwązane z eksploatacą (przeglądy, konserwace tp.) [zł/rok]; A czynnk dyskontuący opsany zależnoścą: A N r(1 + r) (1 + r) 1 N gdze: r zewnętrzna stopa dyskonta można przyąć np. średne oprocentowane lokat 5%; N okres życa nwestyc [lata] należy przymować N 15 lat, gdyż tyle wynos średna żywotność źródła energ. Dla tak przyętych wartośc czynnk dyskontuący wynos A 0,0963. 2. Wyznaczene sumy kosztów nwestycynych oraz eksploatacynych w cyklu życa nwestyc, określone zależnoścą: LCC I + B K [zł] gdze: I nakłady nwestycyne na system zaopatrzena w energę (z uwzględnenem robót towarzyszących) [zł/rok]; K roczny koszt bezpośredn eksploatac systemu zaopatrzena w energę obemuący koszty nośnka energ lub palwa wraz z transportem oraz obowązkowe opłaty zwązane z eksploatacą (przeglądy, konserwace tp.) [zł/rok]; B czynnk określaący beżącą wartość kosztów eksploatacynych w cyklu życa opsany zależnoścą: 29
B N (1 + r) 1 N r(1 + r) gdze: r zewnętrzna stopa dyskonta można przyąć np. średne oprocentowane lokat 5%; N okres życa nwestyc [lata] należy przymować N 15 lat, gdyż tyle wynos średna żywotność źródła energ. Dla tak przyętych wartośc czynnk dyskontuący wynos B 10,3797. Obe metody są równoważne, ednak wskaźnk LCC est bardze klarowny, zatem proponue sę, aby był używany w omawane analze. Podobne ak przy wyznaczanu wskaźnków ems zakres oblczeń pownen być uzależnony od funkc budynku oraz stopna złożonośc systemu zaopatrzena w energę, zatem: dla budynków bez chłodzena gdy żaden z rozpatrywanych ne przewdue skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła należy określć wyłączne koszty zwązane z zaopatrzenem budynku w cepło; dla budynków z chłodzenem gdy żaden z rozpatrywanych ne przewdue skoarzonego wytwarzana energ elektryczne cepła, należy określć koszty zwązane z zaopatrzenem w energę ceplną chłodnczą na cele klmatyzac; gdy w co namne ednym rozpatrywanym przypadku występue skoarzone wytwarzane energ elektryczne ceplne należy uwzględnć równeż koszty zwązane z zaopatrzenem budynku w energę elektryczną. 30