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
1. Opis obliczeń: ___________________________________________________________________________ 5 2. Identyfikacja projektu: ____________________________________________________________________ 5 3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań _______________________________________________ 5 3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u. __________________________ 5 3.2. Sprawność systemu ogrzewania ___________________________________________________________________ 5 3.3. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania ________________________________________ 6 3.4. Sprawność systemu przygotowania c.w.u. ___________________________________________________________ 6 3.5. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u. ________________________________ 6 4. Analiza finansowa ________________________________________________________________________ 7
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 5.3. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT) ________________________________________________ 9
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
𝐭| / CF
(t+1)gdzie:
SPBT - okres zwrotu
t - ostatni rok, na koniec którego nakłady pozostają nie zwrócone
∑ CFt - 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
inw/ O
rokgdzie:
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. Opis obliczeń:
2. Identyfikacja projektu:
Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Qc.o. = 7,5 kW Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Qh,nd = 8 200 kWh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 220m2
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 opalany biomasą (pellet) (KB) - kocioł na paliwo stałe („ekogroszek”) (KW)
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 Różnica w inwest.
Różnica w eksp.
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
5.3. 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
0* CO
0+ NCF
1* CO
1+.. + NCF
n* CO
ngdzie:
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 o realizacji inwestycji. Polega ona na badaniu jaki będzie wpływ zmiany 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 parametrów 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.
1. Obliczenia wstępne
2. Obliczenie wartości NPV inwestycji w pompę ciepła gruntową
rok NCF COt NPVt
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
NPV =
IRR =
