10 Analiza efektywności ekonomicznej zastosowania podsuszania wsadu
10.2 Ocena zasadności ekonomicznej prowadzenia dalszych badań
10.2.1 Metodyka analizy z wykorzystaniem drzewa decyzyjnego
Ocena ekonomiczna zasadności prowadzenia badań przemysłowych nad aplikacją wielostrumieniowej suszarki wirowej została wykonana z wykorzystaniem pełnej projekcji finansowej w oparciu o rachunek dyskontowy (opisany w poprzednim rozdziale). Uzyskane wyniki, uzupełnione o efekty badań przemysłowych, wykorzystano do opracowania modelu drzewa decyzyjnego, porównującego wartość oczekiwaną NPV dla decyzji o prowadzeniu badań przemysłowych oraz o natychmiastowej decyzji o wyborze technologii podsuszania wsadu w momencie rozpoczęcia realizacji inwestycji.
10.2.2 Założenia i dane wejściowe do analizy
Wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji Centrum Czystych Technologii Węglowych IChPW jest urządzeniem w fazie rozwojowej. Charakteryzuje się korzystnymi wynikami operacji podsuszania wsadu w skali 100 kg/h. Rozwój i optymalizacja tego urządzenia wymaga jednak przeprowadzenia badań w skali przemysłowej.
Do wyceny efektywności ekonomicznej badań w skali przemysłowej tej suszarki w Koksowni Zdzieszowice założono przeprowadzenie prób komorowych koksowania podsuszanego wsadu w bateriach koksowniczych typu PWR-63. Koszt realizacji tych badań oceniono na 5 mln EUR, a czas ich trwania to pierwszy rok realizacji inwestycji budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu. Oczekiwanym efektem tych badań będzie osiągnięcie zdolności urządzania do przygotowywania podsuszanych mieszanek węglowych o składzie 25% węgla typu 34 i 75% węgla typu 35, pozwalających na produkcję koksu o dotychczasowej jakości. Osiągnięcie takiego rezultatu umożliwi zabudowę tego typu suszarek w koksowni w budowanym węźle podsuszania wsadu. Decyzja o wyborze urządzenia, na podstawie wyników badań przemysłowych, będzie podjęta po pierwszym roku prowadzenia inwestycji. W tym także czasie wykonywane są wszystkie prace i ponoszone nakłady w wysokości 24 mln EUR, właściwe dla 1 roku inwestycji, niezależnie od późniejszego wyboru urządzenia do podsuszania. Zależnie od wyników prób komorowych wstępnie podsuszanego wsadu, po pierwszym roku inwestycja będzie prowadzona wg wariantu zasadniczego, tj. z wykorzystaniem suszarki CMC II generacji lub z zabudową wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji ICHPW. Zgodnie z założeniami rozwojowymi dla tego urządzenia przyjęto, że w węźle podsuszania wsadu będzie zabudowanych 5 suszarek o wydajności 125 Mg/h mieszanki wilgotnej, z czego 4 będą w eksploatacji.
Na podstawie projektu wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW sformułowano założenia dla jej skali przemysłowej. Większość założeń procesowo-technologicznych pozostaje taka sama, jak w wariancie bazowym. Różnice w przypadku zabudowy wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW są następujące:
1. ze względu na konstrukcję i bezpośrednią wymianę ciepła planuje się wykorzystanie części nadmiarowego gazu koksowniczego do produkcji czynnika grzewczego. Zużycie gazu do procesu podsuszania będzie miało swój wymiar w kalkulacjach finansowych w pozycji sprzedaż gazu koksowniczego. Jednocześnie eliminuje to zużycie technologicznej pary wodnej i koszty z tym związane. Na podstawie [Sobolewski A. i in. 2013] przyjęto sprawność wymiany ciepła wynoszącą 88,5%.
136 2. całkowite nakłady na Instalację Wstępnego Podsuszania Wsadu, zawierającą
5 wielostrumieniowych suszarek wirowych w istniejącym układzie technologicznym Koksowni Zdzieszowice są oceniane na 64 mln EUR. Planowane nakłady inwestycyjne na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice przedstawia Tabela Z.37 a Tabela Z.38 plan amortyzacji (Załączniki).
3. nakłady inwestycyjne na budowę Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu zostaną będą finansowane w pierwszym roku wyłącznie kapitałem własnym (40,0%), natomiast w drugim – kredytem (60,0%). Tabela Z.39 przedstawia plan obsługi zadłużenia (Załączniki).
4. plan remontów (procent nakładów inwestycyjnych) pozostaje bez zmian w stosunku do wariantu bazowego i jest przedstawiony w Tabeli Z.40 (Załączniki). Tabela 10.9 przedstawia charakterystykę podstawowych parametrów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW.
Tabela 10.9 Charakterystyka podstawowych parametrów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w warunkach Koksowni Zdzieszowice.
1 % 9,5 9,5 2 % - 6,0 3 % - 3,5 4 %/% - 2 5 % - 7,0 6 szt. - 5 7 szt. - 4 8 Mg/h - 125 9 % 6,0 6,0 10 % 75,0 75,0 11 MJ/ m3 16,5 16,5 12 % - 88,5 13 MW - 9 14 kWh/Mg w.m. - 10,1
Lp. Pozycja Jednostka Wariant
bazowy
Ilość suszarek w węźle podsuszania Minimalna ilość suszarek pracujących równocześnie Wydajność nominalna suszarki Zawartość wilgoci całkowitej w koksie
Sprawność baterii koksowniczej Wartość opałowa gazu koksowniczego*
Podsuszanie wsadu - wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW
Wilgotność całkowita w węglu wsadowym przed podsuszaniem Wilgotność całkowita w węglu wsadowym po podsuszaniu Wielkość podsuszania Jednostkowy wzrost zdolności produkcyjnej w wyniku podsuszania Całkowity wzrost zdolności produkcyjnej w wyniku podsuszania
Sprawność wymiany ciepła w zespole podsuszania
Moc zainstalowanych urządzeń w węźle podsuszania
Jednostkowe zużycie energii el. w węźle podsuszania
* warunki normalne: ciśnienie: 101,325 kPa, temperatura: 0 °C
Stosownie do przyjętych założeń, Tabela 10.10 przedstawia bilans surowców, materiałów oraz produktów a Tabela 10.11 produkcję przyrostową w odniesieniu do stanubazowego (bez podsuszania wsadu). Natomiast Tabela 10.12 prezentuje bilans zużycia energii dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz dla projektu instalacji wstępnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej w Koksowni Zdzieszowice.
137 Tabela 10.10 Bilans surowców i materiałów oraz produktów dla wariantu bazowego
(bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.
1 Udział węgla typu 34 % 10 25
2 Udział węgla typu 35 % 90 75
3 % 9,5 9,5 4 % - 6,0 5 % - 3,5 6 %/% - 2 7 % - 7,0 8 tys. Mg/a 4 062 4 346
w tym : typ 34 tys. Mg/a 406 1 087
w tym : typ 35 tys. Mg/a 3 656 3 260
9 tys. Mg/a 3 676 3 933 10 tys. Mg/a 750 801,6 11 tys. Mg/a 3000 3 206 12 % 6 6,0 13 tys. Mg/a 2820,0 3013,9 14 Mg/a 123 869 141 608 15 Mg/a 40 435 43 265 16 Mg/a 5 881,4 6 293,1 17 mln m3/a 1 286,6 1 388,4 18 mln m3/a 640,0 628,0 19 mln m3/a - 48,1 20 mln m3/a 646,5 712,2
Produkcja siarki ogółem Produkcja gazu koksowniczego brutto*
Zużycie gazu do opalania baterii koksowniczych*
Zużycie gazu do podsuszania wsadu*
Nadmiarowy gaz koksowniczy* Produkcja koksu mokrego z 1 baterii Produkcja koksu mokrego ogółem Wilgotność koksu
Produkcja koksu suchego ogółem Produkcja smoły koksowej ogółem Produkcja benzolu ogółem Wilgotność całkowita w węglu wsadowym po podsuszaniu Wielkość podsuszania Jednostkowy wzrost zdolności Całkowity wzrost zdolności produkcyjnej w wyniku podsuszania Zużycie mieszanki węglowej w stanie
Zużycie mieszanki węglowej w stanie suchym
Lp. Pozycja Jednostka Wariant
bazowy
Podsuszanie wsadu - wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW
Wilgotność całkowita w węglu wsadowym przed podsuszaniem
* warunki normalne: ciśnienie: 101,325 kPa, temperatura: 0 °C
Tabela 10.11 Przyrostowa produkcja głównych produktów dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu) oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem
wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.
1 Mg/a - 206 2 mln m3 /a - 66 3 Mg/a - 2 830 4 Mg/a - 17 739 5 Mg/a - 412
Przyrostowa produkcja smoły koksowej
Przyrostowa produkcja siarki Przyrostowa produkcja koksu Przyrostowa produkcja gazu koksowniczego*
Przyrostowej produkcja benzolu
Lp. Pozycja Jednostka Wariant
bazowy
Podsuszanie wsadu - wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW
138 Tabela 10.12 Bilans zużycia energii dla wariantu bazowego (bez podsuszania wsadu)
oraz projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.
1 MJ/Mg w.m. 2600,0 2 384,3 2 MJ/Mg w.s. 2872,9 2 634,6 3 MJ/Mg k.m. 3185,8 2 874,8 4 MJ/Mg k.s. 3744,9 3 433,9 5 MJ/Mg w.s. - 178,7 6 MJ/Mg k.s. - 233,2 7 % 75,0 75,0 8 GJ/a 10 560 510 10 362 478 9 mln m3 640,0 628,0 10 % - 88,5 11 MJ/Mg w.s. - 201,9 12 MJ/Mg k.s. 3744,9 3 697,4 13 GJ/a - 794 295 14 mln m3 - 48,1 15 tys. m3 /h - 5,5
Podsuszanie wsadu - wielostrumieniowa suszarka wirowa konstrukcji IChPW
Rzeczywiste jednostkowe zuzycie energiido koksownia w baterii koksowniczej
Rzeczywiste jednostkowe zuzycie energiido koksownia w baterii koksowniczej
Rzeczywiste jednostkowe zuzycie energiido koksownia w baterii koksowniczej
Rzeczywiste jednostkowe zuzycie energiido koksownia w baterii koksowniczej
Teoretyczne jednostkowe zużycie energii w procesie podsuszania
Lp. Pozycja Jednostka Wariant
bazowy
Łączne jednostkowe zużycie energii do produkcji koksu
Rzeczywiste zużycie energii do podsuszania wsadu w węźle podsuszania
Roczne zużycie gazu koksowniczego do podsuszania wsadu*
Godzinowe zużycie gazu koksowniczego do podsuszania wsadu*
Teoretyczne jednostkowe zużycie energii w procesie podsuszania w baterii
Sprawność baterii koksowniczej Całkowite zużycie energii do opalania baterii koksowniczej Zużycie gazu koksowniczego do opalania baterii koksowniczej* Całkowita sprawność wymiany ciepła w węźle podsuszania Rzeczywiste jednostkowe energii do podsuszania w IWPW
* warunki normalne: ciśnienie: 101,325 kPa, temperatura: 0 °C 10.2.3 Wyniki analizy i ich interpretacja
W celu oceny efektywności projektu z wykorzystaniem wolnych przepływów pieniężnych dla właścicieli kapitału własnego i wierzycieli FCFF przygotowano przyrostowy rachunek zysków i strat. Jest on przedstawiony w Tabeli Z.41 (Załączniki). Średni ważony kosztu kapitału WACC wyznaczono uwzględniając udziały źródeł finansowania inwestycji. Wyniki obliczeń przedstawia Tabela 10.13.
139 Tabela 10.13 Średni ważony koszt kapitału WACC do dyskontowania wolnych przepływów pieniężnych projektu inwestycyjnego podsuszania wsadu z wykorzystaniem wielostrumieniowej
suszarki wirowej konstrukcji IChPW w Koksowni Zdzieszowice.
Pozycja Jednostka Wartość
Stawka podatku dochodowego CIT % 19
Koszt kapitału własnego % 8,0
Oprocentowanie nominalne kredytu % 4,5
Udział kapitału własnego % 40
Udział kapitału obcego (kredytu) % 60
WACC % 5,38
NPV projektu wyznaczono przez dyskontowanie poszczególnych wolnych przepływów pieniężnych średnim ważonym kosztem kapitału wynoszącym 5,38%. Jest on nieznacznie wyższy, niż w przypadku projektu zasadniczego, ze względu na wyższy udział kapitału własnego. Kalkulacja NPV jest przedstawiona w Tabeli Z.42 (Załączniki). Tabela 10.14 prezentuje zbiorcze zestawienie wyników oceny efektywności ekonomicznej rozważanej inwestycji wybranymi technikami oceny.
Tabela 10.14 Wyniki oceny efektywności ekonomicznej projektu budowy Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniową suszarką wirową konstrukcji IChPW
w Koksowni Zdzieszowice z wykorzystaniem rachunku dyskontowego metodą FCFF.
Lp. Pozycja Jednostka
Podsuszanie wsadu - wielostrumieniowa suszarka
wirowa konstrukcji IChPW
1 Udział węgli typu 34 w mieszance % 25
2 Wzrost zawartości węgli typu 34 w mieszance % 15
3 Amortyzacja nakładów inwestycyjnych % 10
4 Koszt kredytu % 4,5
5 Koszt kapitału własnego % 8,0
6 Średni ważony koszt kapitału WACC % 5,4
7 Całkowite zdyskontowane nakłady inwestycyjne DI tys. EUR 64 209
8 Wartość projektu brutto PV tys. EUR 204 852
9 NPV (FCFF) tys. EUR 140 643
10 IRR % 29,0
11 NPVR - 2,19
12 Okres zwrotu PB lata 3,15
Realizacja projektu inwestycyjnego Instalacji Wstępnego Podsuszania Wsadu z zabudowaną wielostrumieniową suszarką wirową konstrukcji IChPW charakteryzuje się bardzo wysoką efektywnością ekonomiczną. Projekt, po zaspokojeniu wszelkich oczekiwań podmiotów finansujących, generuje wysoką NPV wynoszącą 140,6 mln EUR. Z dokładnej analizy wynika, że wewnętrzne zagospodarowanie nadmiarowego gazu koksowniczego do podsuszania wsadu jest bardziej efektywne ekonomicznie, niż jego sprzedaż. Zmniejszonym przychodom ze sprzedaży gazu koksowniczego towarzyszą wyższe oszczędności z tytułu wyeliminowanych kosztów przygotowania energii cieplnej zawartej w technologicznej parze wodnej. Negatywnym natomiast skutkiem takiej zmiany jest niekorzystny wpływ na współczynnik skojarzenia wytwarzania energii cieplnej i elektrycznej w Elektrociepłowni.
Dla oceny zasadności prowadzenia badań nad operacją podsuszania wsadu w warunkach przemysłowych opracowano drzewo decyzyjne, przedstawione na rysunku 10.6.
140 Decyzja o prowadzeniu badań nad podsuszaniem Technologia CMC Rok 0 - realizacja inwestycji
Badania suszarki ICHPW: - 5 mln EUR Decyzja o inwestycji Technologia CMC 70% 30% Technologia IChPW I faza inwestycji: - 24,0 mln EUR I faza inwestycji: - 24,0 mln EUR II faza inwestycji: - 56,0 mln EUR
Rok 1 - realizacja Rok 2+15 - eksploatacja
II faza inwestycji: - 56,0 mln EUR II faza inwestycji: - 40,0 mln EUR CF skumulowany: 313,4 mln EUR CF skumulowany: 186,8 mln EUR CF skumulowany: 188,5 mln EUR TAK NIE
Rys. 10.6 Drzewo decyzyjne dla projektu wdrażania operacji podsuszania wsadu w warunkach Koksowni Zdzieszowice.
W przypadku podjęcia decyzji o realizacji projektu wstępnego podsuszania wsadu inwestor może dokonać natychmiastowego wyboru technologii podsuszania wsadu, tj. II generacji CMC, bez ponoszenia dodatkowych nakładów i prowadzić realizację inwestycji zgodnie z wariantem zasadniczym. Może także podjąć badania nad rozwojem technologicznym urządzenia alternatywnego – wielostrumieniowej suszarki wirowej – ponosząc nakłady w wysokości ca 5 mln EUR. Zgodnie z przyjętą koncepcją i harmonogramem realizacji inwestycji, prowadzenie badań nie wyklucza wyboru i instalacji w drugim roku żadnego z rozpatrywanych urządzeń. W przypadku prowadzenia badań, rok I kończy się węzłem losowym. Prawdopodobieństwo uzyskania pozytywnych wyników badań nad wielostrumieniową suszarką wirową oceniono zachowawczo na niskim poziomie wynoszącym 30%.
Do obliczenia efektywności ekonomicznej i potwierdzenia bądź odrzucenia założenia o zasadności prowadzenia badań wykorzystano opisane wcześniej wyniki analiz metodą dyskontową, z tym, że zostały one skorygowane o efekt związany z nakładami na badania. Kalkulacja NPV dla poszczególnych gałęzi drzewa decyzyjnego jest przedstawiona w Tabeli 10.15, a kalkulacja wartości oczekiwanej E(NPV) dla projektu prowadzenia badań przemysłowych w Tabeli 10.16.
Tabela 10.15 Kalkulacja NPV dla poszczególnych gałęzi drzewa decyzyjnego projektu wdrożenia wstępnego podsuszania wsadu w Koksowni.
[mln EUR]
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 I1 I2 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 E15 FCF -24,00 -56,00 9,24 14,24 14,24 14,24 14,23 14,23 13,58 13,58 13,57 13,57 10,75 10,75 10,75 10,74 10,74 dFCF -24,00 -53,31 8,38 12,29 11,70 11,13 10,60 10,08 9,16 8,72 8,30 7,90 5,96 5,67 5,40 5,14 4,89 NPV FCF -29,00 -56,00 9,22 14,22 14,21 14,21 14,21 14,20 13,51 13,51 13,51 13,50 10,51 10,51 10,50 10,50 10,50 dFCF -29,00 -53,23 8,33 12,21 11,60 11,02 10,47 9,95 9,00 8,55 8,13 7,72 5,71 5,43 5,16 4,90 4,66 NPV FCF -29,00 -40,00 17,39 22,38 22,38 22,38 22,38 22,37 21,81 21,81 21,81 21,80 19,37 19,37 19,37 19,36 19,36 dFCF -29,00 -37,89 15,60 19,03 18,02 17,07 16,17 15,32 14,14 13,40 12,69 12,02 10,12 9,58 9,07 8,59 8,14 NPV Pozycja Projekt podsuszania z suszarką II generacji CMC i badaniami przemysłowymi Projekt podsuszania z suszarką IChPW i badaniami przemysłowymi Projekt podsuszania z suszarką II generacji CMC bez badań przemysłowych 47,99 40,61 132,08
141 Tabela 10.16 Wartość oczekiwana E(NPV) dla projektu prowadzenia badań przemysłowych nad rozwojem wielostrumieniowej suszarki wirowej konstrukcji IChPW w porównaniu z NPV dla projektu budowy IWPW z natychmiastową decyzją o wyborze urządzania do podsuszania.
Pozycja Wartość
[mln EUR]
Wartość oczekiwana E(NPV) dla decyzji o prowadzeniu badań
przemysłowych i wyborze suszarki po 1 roku 68,05
NPV dla decyzji o sposobie realizacji projektu inwestycyjnego łącznie
z decyzją inwestycyjną w roku 0 47,99
Uzyskane wyniki wskazują, że nawet przy niskim prawdopodobieństwie (30%) otrzymania pozytywnych wyników w badaniach nad rozwojem wielostrumieniowej suszarki wirowej, decyzja o ich przeprowadzeniu pod względem ekonomicznym jest w pełni uzasadniona. Wartość oczekiwana E(NPV) dla takiej sekwencji realizacji projektu znacznie przewyższa NPV dla wariantu przesądzającego wybór urządzenia do podsuszania wsadu na początku realizacji projektu.
10.2.4 Wnioski dotyczące efektywności ekonomicznej prowadzenia badań