EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ

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

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 6. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT)__________________________________________ 9

Metody analizy ekonomicznej – NPV, IRR, analiza wrażliwości _________________________________ 10

Przykład 3 – Wybór źródła ciepła dla hotelu _________________________________________________ 11

Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego __________________________________ 12

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:

SPBT = t + |∑ 𝐂𝐅

| / CF

gdzie:

 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:

SPBT = N

/ O

gdzie:

 SPBT - Okres zwrotu

 Ninw – nakłady inwestycyjne

 Orok – 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 ASZ=350m².

 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. Definicja celów projektu:

2. Identyfikacja projektu:

Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Qc.o. = 6,5 kW Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Qh,nd = 6 613 kWh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 170m²

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 na paliwo stałe („ekogroszek”) (KW) - kocioł opalany biomasą (pellet) (KB)

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

ogrzewanie ciepła woda wentylacja koszty całkowite,

zł/rok PCP

PCG KG KB KW

4.3. Nakłady inwestycyjne

PCP PCG KG KB KW

RAZEM

5. Analiza kosztów i korzyści

5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji

PCP PCG KG KB KW

Nakłady Eksploatacja SPBT

5.2. Koszty skumulowane

0 zł 10 000 zł 20 000 zł 30 000 zł 40 000 zł 50 000 zł 60 000 zł 70 000 zł 80 000 zł 90 000 zł 100 000 zł 110 000 zł 120 000 zł

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

LATA

6. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT)

PCP PCG KG KB KW

QK,H

wskaźnik wH

QK,W

wskaźnik ww

Epom

wskaźnik wel

QP

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

NPV= NCF

* CO

+ NCF

* CO

+.. + NCF

* CO

gdzie:

 NPV - wartość zaktualizowana netto,

 NCFt - przepływy pieniężne netto w kolejnych latach okresu obliczeniowego,

 COt - współczynnik dyskontowy dla kolejnych lat okresu obliczeniowego,

 T = 0, 1, 2, …. n - kolejny rok okresu obliczeniowego.

IRR

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. Polega ona na badaniu wpływu zmian 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 zmiennych 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.

- Charakterystyka energetyczna obiektu: Qc.o.=25 kW, Qh,nd = 21 000 kWh/rok, Qw,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 gr/kWh; energia elektryczna = 0,55 gr/kWh.

Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego

7. Ocena wskaźnika NPV

8. Analiza środowiskowa

PCP PCG KG KB KW

QK,H, kWh/rok wskaźnik emisji QK,W kWh/rok wskaźnik emisji Epom kWh/rok wskaźnik emisji Emisja CO2

Emisja uniknięta, %

Przykład 3 - Audyt Energetyczny 1. Dane wejściowe

Powierzchnia ogrzewana domu jednorodzinnego: A = 160 m2 Obliczeniowa temperatura zewnętrzna: tzew = -18^oC Obliczeniowa temperatura pomieszczeń: tpom = 20^oC

Całkowita sprawność systemu grzewczego: 0,83

Zapotrzebowanie na energię końcową do przygotowania c.w.u.: QK,W = 4 200 kWh/rok Współczynniki przenikania ciepła przegród w stanie istniejącym:

Ściany zewnętrzne: Usz=1,03 W/(m²K) Asz=350m²

Dach: UD=0,20 W/(m²K) AD=120m²

Okna: UOK=2,6W/(m²K) AOK=30m²

Taryfa za gaz:

Opłata zmienna: 0,06659 zł/kWh Opłata za paliwo gazowe: 0,142877 zł/kWh Opłata stała: 4,69 zł/m-c

Abonament: 4,50 zł/m-c

Opłata „za moc”: O0u=O1u= Opłata „za zużycie”: O0m=O1m= Abonament: Ab0=Ab1=

2. Liczba stopniodni

Liczba Std dla Wrocławia , two=20^oC

m-c te(m) Ld(m) Std

- ^oC dni d * K / miesiąc

I -1,9 31

II -0,9 28 585

III 2,7 31 563

IV 7,9 30 367

V 12,7 10 73

IX 13,5 5 33

X 8,7 31 350

XI 4,1 30 477

XII 0,3 31 611

Std = d * K / rok

3. Bilans ciepła budynku w stanie istniejącym

Projektowe obciążenie cieplne: 25,4 kW (wg PN-EN 12831)

Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: 51 866 kWh/rok (wg PN-EN 13790, RMI w sp. certyfikacji)

4. Optymalizacje

4.1. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OCIEPLENIA ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH

p. Opis Jednostka Stan

istniejący

Warianty

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7 8

1 grubość izolacji, d m

2 zwiększenie oporu, ∆R m²K/W

3 opór cieplny przegrody, R m²K/W 4 Zapotrzebowanie na energię, Q0,Q1 GJ/a 5 Zapotrzebowanie na moc, q0,q1 MW 6 Roczna oszczędność kosztów energii ∆Or zł/a 7 Koszt jednostkowy ocieplenia, Nj zł/m² 8 Koszt realizacji usprawnienia, Ninw zł

9 SPBT= Ninw/∆Or lata

10 Współczynnik przenikania ciepła W/(m²K)

4.2. OKREŚLENIE OPTYMALNEGO USPRAWNIENIA DOTYCZĄCEGO OKIEN

Lp. Opis / wyszczególnienie jednostki stan istniejący

Warianty

1 2 3

1 2 3 4 5 6 7

1 Powierzchnia okien/drzwi m² 2 Współczynnik przenikania W/(m²K)

3 Współczynniki korekcyjne

Cr -

Cm -

Cw -

4 8,64*10^-5*Std*Aok*U GJ/a 5 2.94*10^-5*cr*cw*Vnom*Std GJ/a 6 Q0,Q1 = poz.4 + poz.5 GJ/a 7 10^-6*Aok*(twew-tzew)*U MW 8 3,4*10^-7*cm*Vnom*(twew-tzew) MW 9 q0,q1 = poz.7 + poz.8 MW

10 ∆Or zł/rok

11 Cena jednostkowa wym. okien zł/m² 12 koszt wymiany okien Ninw zł

13 SPBT=Ninw/∆Or -

4.3. ZESTAWIENIE USPRAWNIEŃ OPTYMALNYCH

WYBRANE I ZOPTYMALIZOWANE USPRAWNIENIE TERMOMODERNIZACYJNE ZMIERZAJĄCE DO ZMNIEJSZENIA ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEPŁO W WYNIKU ZMNIEJSZENIA STRAT CIEPŁA PRZEZ PRZENIKANIE PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE ORAZ WARIANTY PRZEDSIĘWZIĘĆ TERMOMODERNIZACYJNYCH DOTYCZĄCYCH MODERNIZACJI SYSTEMU

WENTYLACJI I SYSTEMU PRZYGOTOWANIA CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ, USZEREGOWANE WEDŁUG ROSNĄCEJ WARTOŚCI SPBT

Opis Oznaczenie Nakłady łączne SPBT

- - zł lat

Moc, kW (wg EN 12 831) Energia, kWh/a (wg EN 13 790) Stan aktualny

U1+U2 U1

5. Tabela obligatoryjna i podsumowanie audytu

LP

Wariant przedsięwzięcia

termo- modernizacyjnego

Planowane koszty całkowite

Roczna oszczędność

kosztów energii

Procentowa oszczędność zapotrzebowania

na energię

Optymalna

kwota kredytu Premia termomodernizacyjna

- zł zł/rok % % zł 20%

kredytu

16%

inwestycji 2 x ΔOr

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 3