Analiza opłacalności systemu trójgeneracji w budynku sanatoryjnym

Analiza ekonomiczna
Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym
Schemat systemu kogeneracyjnego z silnikiem spalinowym
Rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)
Ciąg dalszy artykułu...

Analiza ekonomiczna

Aby wybrać korzystniejszy ekonomicznie wariant, należy się posłużyć analizą ekonomiczną planowanej inwestycji. Na jej potrzeby przyjęto następujące stawki:

  • opłata zmienna za paliwo gazowe (dystrybucja + sprzedaż): 0,13321 zł/kWh,
  • opłata zmienna za energię elektryczną (sprzedaż + dystrybucja): 0,4467 zł/kWh,
  • średnia cena sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym: 0,16783 zł/kWh,
  • cena świadectw pochodzenia energii elektrycznej z wysokosprawnej kogeneracji (żółte certyfikaty): 0,117 zł/kWh [4].

Dodatkowo założono, że zamówione moce energii elektrycznej oraz gazu nie zmienią się. Wartości przyjęte do analizy pochodzą z końca 2017 roku i mogą się różnić od tych obserwowanych obecnie. Policzono opłacalność inwestycji, uwzględniając dochód ze sprzedaży certyfikatów oraz bez ich udziału. Oba omawiane warianty zestawiono z wariantem, w którym do stanu istniejącego dokłada się jedynie sprężarkową wytwornicę wody lodowej o średniorocznym współczynniku wydajności chłodniczej równym 3,5. Będzie to wariant 0.

Wariantem I nazwano wykorzystanie modułu E3066 D4, a wariantem II modułu E3066 L9. Założono również, że nadmiar wyprodukowanej energii będzie w całości sprzedawany do sieci. Ponieważ po modernizacji zmieni się sposób zaopatrzenia budynku w energię elektryczną oraz ciepło, a dodatkowo produkowany i zużywany będzie chłód, postanowiono policzyć wszystkie koszty związane ze zużyciem nośników energii. Dla wariantu 0 będą to energia elektryczna oraz gaz.

Opisane wcześniej zużycie energii elektrycznej zostanie powiększone o zużycie energii elektrycznej na cele wytworzenia chłodu w chłodniczym agregacie sprężarkowym. Zużycie gazu na cele grzewcze pozostanie takie, jak dotychczas. W wariantach I oraz II zużywane będą również energia elektryczna oraz gaz. Zużycie energii elektrycznej zostanie całkowicie pokryte przez moduł kogeneracyjny. Nadmiar wyprodukowanej energii elektrycznej zostanie sprzedany do sieci i stanowić będzie dochód. Zwiększeniu ulegnie zużycie gazu, który oprócz celu grzewczego będzie zużywany również na produkcję energii elektrycznej oraz chłodu. Wszystkie podane kwoty są kwotami netto.

W tab. 4 zestawiono roczne zużycie surowców dla poszczególnych rozwiązań, w tab. 5 zaś koszty ponoszone z tego tytułu.

Tabela 4. Porównanie proponowanych wariantów pod względem zużycia energii
Tabela 4. Porównanie proponowanych wariantów pod względem zużycia energii
Tabela 5. Porównanie proponowanych wariantów pod względem oszczędności
Tabela 5. Porównanie proponowanych wariantów pod względem oszczędności

W opcji bez dopłat z tytułu sprzedaży świadectw pochodzenia energii elektrycznej większe oszczędności generuje wariant I. Wynoszą one 87 848,89 zł i stanowią 20,10% kosztów ponoszonych przez właściciela w wariancie 0.

W wariancie II oszczędności te wynoszą 74 241,25 zł i stanowią 16,99% kosztów z wariantu 0.

Uwzględniając przychody ze sprzedaży świadectw pochodzenia, większe oszczędności generuje wariant II. Wynoszą one 185 490,31 zł rocznie i stanowią 42,45% kosztów całkowitych. Drugie rozwiązanie daje roczne oszczędności na poziomie 170 290,52 zł, co stanowi 38,97% kosztów całkowitych.

W tab. 6 przedstawiono szacowane koszty inwestycyjne każdego z wariantów.

Tabela 6. Szacowane koszty inwestycyjne
Tabela 6. Szacowane koszty inwestycyjne

W analizie opłacalności nie uwzględniono kosztów systemu wody lodowej, który zarządca budynku będzie musiał wykonać niezależnie od wariantu. Systemy wody lodowej w poszczególnych wariantach nie będą się od siebie różniły. Poziomem odniesienia, do którego porównywany będzie system trójgeneracji, jest rozwiązanie oparte na chillerze sprężarkowym.

W cenie agregatu absorpcyjnego uwzględniono cenę wieży chłodniczej. Aby wyznaczyć wskaźniki ekonomiczne potrzebne do oceny inwestycji, niezbędne jest oszacowanie wydatków ponoszonych przez właściciela instalacji na poczet działań mających na celu podtrzymanie prawidłowej pracy układu. Należą do nich m.in.: przeglądy techniczne, konserwacja urządzeń oraz koszty związane z ewentualnymi naprawami usterek czy wymianą starych podzespołów.

Czytaj też: Wpływ algorytmu sterowania instalacją wody chłodzącej na efektywność źródła trójgeneracyjnego >>>

W obliczeniach uwzględniono również gwarancję producenta, która w przypadku agregatu absorpcyjnego wynosi 3 lata, dla modułów kogeneracyjnych 2 lata, a dla chillera sprężarkowego rok. Obliczeń dokonano dla perspektywy 10-letniej. Koszty eksploatacyjne zebrano w tab. 7.

Tabela 7. Zestawienie kosztów eksploatacyjnych
Tabela 7. Zestawienie kosztów eksploatacyjnych

Porównując szacunkowe roczne oszczędności z kosztami eksploatacyjnymi oraz inwestycyjnymi, widać, że opłacalność inwestycji uzależniona jest od wsparcia w postaci sprzedaży świadectw (żółtych certyfikatów). W dalszej części artykułu skupiono się zatem jedynie na tym przypadku.

Aby móc oszacować potencjał ekonomiczny inwestycji, policzono łączne roczne koszty związane z zakupem mediów oraz z kosztami eksploatacyjnymi dla wszystkich trzech wariantów. Założono przy tym, że ceny energii elektrycznej, gazu oraz świadectw pochodzenia nie zmienią się na przestrzeni najbliższych dziesięciu lat. Otrzymane wyniki zebrano w tab. 8.

Tabela 8. Łączne roczne koszty z uwzględnieniem przychodów ze świadectw

Aby oszacować stopień opłacalności inwestycji, obliczono kilka wskaźników ekonomicznych, takich jak: NPV, IRR, IP i zdyskontowany czas zwrotu inwestycji. Wszystkie obliczane wskaźniki liczone były w stosunku do wariantu 0 uznanego za referencyjny. Przebieg wskaźnika NPV w kolejnych latach pokazano na rys. 8.

Rys. 8. Wartość NPV w kolejnych latach inwestycji; rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)
Rys. 8. Wartość NPV w kolejnych latach inwestycji; rys. archiwum autorów (M. Jarosiński, A. Grzebielec)

Zdyskontowany czas zwrotu obu wariantów inwestycji to ok. 7 lat. Wartość bieżąca inwestycji po dziesięciu latach wynosi: 349 657,51 zł dla wariantu I oraz 363 789,80 zł dla wariantu II. Kolejnym wskaźnikiem pomocnym w ocenie ekonomicznej inwestycji jest wewnętrzna stopa wzrostu IRR (Internal Rate of Return). Wskazuje on stopę dyskonta, dla którego wartość NPV równa jest zeru. Jej wartość jest miarą opłacalności inwestycji.

Przy finansowaniu inwestycji z kredytu ważne jest, by IRR przekraczało wartość jego oprocentowania. Wartości IRR dla obu wariantów zebrano w tab. 9.

Tabela 9. Wartość IRR dla obu wariantów inwestycji
Tabela 9. Wartość IRR dla obu wariantów inwestycji

Wewnętrzna stopa zwrotu inwestycji jest dodatnia dla obu wariantów dopiero w siódmym roku inwestycji. Po dziesięciu latach stopa zwrotu wariantu I wynosi 9,58%, a wariantu II 9,24%.

Przedstawione powyżej wskaźniki nie rozstrzygają jednoznacznie o wyborze wariantu, należy zatem przeprowadzić dodatkowe analizy. Jedną z nich może być obliczenie współczynnika rentowności PI (Profitability Index). Gdy wskaźnik rentowności jest większy od jedności, inwestycję uznaje się za opłacalną. Im większa wartość wskaźnika PI, tym bardziej zyskowna wydaje się inwestycja.

Rozpatrywany czas eksploatacji to 10 lat. Dla powyższych założeń obliczone wartości PI wynoszą 1,264 dla wariantu I oraz 1,251 dla wariantu II. Oznacza to, że pod tym względem oba warianty są opłacalne, a bardziej wariant I.

Aby sprawdzić, w jaki sposób na opłacalność inwestycji wpływa zmiana cen energii, dokonano analizy scenariuszowej. Wynika z niej, że przy proporcjonalnym wzroście cen gazu oraz energii elektrycznej opłacalność inwestycji jest coraz większa. Wraz ze wzrostem cen energii elektrycznej w stosunku do ceny gazu opłacalność inwestycji rośnie. Jedynym zagrożeniem związanym ze zmianą cen jest spadek cen energii elektrycznej przy braku spadku cen gazu.

Podsumowanie

Opłacalność inwestycji w systemy trójgeneracyjne małej wielkości uzależniona jest mocno od wsparcia systemowego. Z takim wsparciem inwestycja ta może być opłacalna w perspektywie 10-letniej. Atrakcyjność inwestycji rośnie wraz ze wzrostem cen energii elektrycznej, utrzymanie się obecnych cen gazu bądź ich spadek również zwiększa jej opłacalność.

Zgodnie z raportem IEA (International Energy Agency) [18] w najbliższych latach ceny gazu w Polsce powinny się kształtować na podobnym poziomie jak obecnie. Od początku 2018 roku ceny energii elektrycznej na TGE wzrosły o ok. 40%. Przyczyną podwyżek jest między innymi wzrost cen uprawnień do emisji CO2 (od początku roku wzrosły one prawie trzykrotnie) oraz cen węgla.

Zgodnie z raportami publikowanymi przez instytucje takie, jak IEO czy Komisja Europejska, ceny energii elektrycznej do 2030 roku będą w Polsce coraz wyższe. Szacuje się, że już w 2019 roku średniej wielkości przedsiębiorstwa zapłacą za prąd o 20% więcej. Można zatem domniemać, że w kolejnych latach inwestycje takie będą coraz częściej rozpatrywane jako alternatywa dla dotychczasowych standardowych rozwiązań.

Literatura

  1. Chorowski M., Trigeneracja – zalety i ograniczenia, Politechnika Wrocławska, 2014.
  2. Chwieduk D., Some aspects of energy efficient building envelope in high latitude countries, „Solar Energy” 133 (2016), p. 194–206.
  3. Cyklis P., Duda R., The control system of the ecological hybrid two stages refrigerating cycle, 1st International Conference on The Sustainable Energy and Environment Development (SEED 2016), E3S Web of Conferences 10 (2016), DOI: 10.1051/e3sconf/20161000018.
  4. Gagan J., Smierciew K., Lukaszuk M., Butrymowicz D., Investigations of thermal performance of ejection refrigeration system driven by low grade heat 130, 2018, p. 1121–1138, DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.11.093.
  5. Grzebielec A., Rusowicz A., Szelągowski A., Air purification in industrial plants producing automotive rubber components in terms of energy efficiency, „Open Engineering” 7 (1) (2017), p. 106–114, DOI: 10.1515/eng-2017-0015.
  6. Jędrzejuk H., Dybiński O., The influence of a heating system control program and thermal mass of external walls on the internal comfort in the Polish climate, 6th International Building Physics Conference (IBPC 2015), „Energy Procedia” 78 (2015), p. 1087–1092, DOI: 10.1016/j.egypro.2015.11.058.
  7. Kalina J., Skojarzone wytwarzanie ciepła, zimna i energii elektrycznej w systemach trójgeneracyjnych aspekty techniczne i ekonomiczne, „Kogeneracja w energetyce przemysłowej i komunalnej”, s. 225–244, seminarium, Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
  8. Kiciński J., Lampart P., Kogeneracja w dużej i małej skali, „Acta Energetica” 2 (2009), s. 21–28.
  9. Kuczyński W., Charun H., Bohdal T., Modeling of temperature instabilities during condensation of R134a refirgerant in pipe minichannels, „International Journal of Heat and Mass Transfer” 111 (2017), p. 83–93, DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.001.
  10. Mohammadi K., McGowan J.G., Thermodynamic analysis of hybrid cycles based on a regenerative steam Rankine cycle for cogeneration and trigeneration, „Energy Conversion and Management” 158 (2018), p. 460–475, DOI: 10.1016/j.enconman.2017.12.080.
  11. Nikolaidis P., Poullikkas A., A comparative review of electrical energy storage systems for better sustainability, „Journal of Power Technologies” 97 (3) (2017), p. 220–245.
  12. Rashidi J., Yoo C., A novel Kalina power-cooling cycle with an ejector absorption refrigeration cycle: Thermodynamic modelling and pinch analysis, „Energy Conversation and Management” 162 (2018), p. 225–238, DOI: 10.1016/j.enconman.2018.02.040.
  13. Reszewski S., Rowiński S., Instalacje chłodnicze do celów klimatyzacji z wykorzystaniem akumulacyjnej chłodni wody, „Chłodnictwo” 53 (1) (2018), s. 36–43, DOI: 10.15199/8.2018.1.4
  14. Ruciński A., Rusowicz A., Rucińska K., Identyfikacja spektralna gazowych i stałych odpadów z przetwórstwa gumy, „Przemysł Chemiczny” 7 (2016), s. 1325–1329, DOI: 10.15199/62.2016.7.9.
  15. Sikora M., Bohdal T., Modeling of pressure drop during refrigerant condensation in pipe minichannels, „Archives of Thermodynamics” 38 (4) (2017), p. 15–28, DOI: 10.1515/aoter-2017-0022.
  16. Szelągowski A., Aspekty prawne i techniczne stosowania czynnika CO2 w instalacjach chłodniczych, „Aparatura Badawcza i Dydaktyczna” 22 (2017), s. 269–276.
  17. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 25 kwietnia 2017 r. w sprawie sposobu obliczania danych podanych we wniosku o wydanie świadectwa pochodzenia z kogeneracji oraz szczegółowego zakresu obowiązku potwierdzania danych (DzU 2017, poz. 834).
  18. International Energy Agency, LCOE Calculator – Methodology, assumption and guideline.
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia,trójgeneracja,kogeneracja]

   30.10.2018
Tagi: 
energia | 
trójgeneracja | 
kogeneracja

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Instalacje PV z magazynami energii
  • - Wentylacja obiektów gastronomicznych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl