docM. Sojka - Analiza ekonomiczna dla domu jednorodzinnego
download 
Reklamacja Transkrypt
M. Sojka - Analiza ekonomiczna dla domu jednorodzinnego
Analiza ekonomiczna dla domu jednorodzinnego zasilanego z elektrowni fotowoltaicznej Prowadzący: prof. dr hab. inŜ. Jan Popczyk Opracował: inŜ. Marek Sojka Kierunek studiów: Elektrotechnika Rodzaj studiów: II stopnia Przedmiot: Energetyka rynkowa Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) SPIS TREŚCI 1. OPIS OBIEKTU ...........................................................................................................................3 2. CHARAKTERYSTYKA BUDYNKU .........................................................................................3 3. ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ ORAZ EMISJA ZANIECZYSZCZEŃ ......................4 4. MODYFIKACJA BUDYNKU......................................................................................................5 5. INSTALACJA FOTOWOLTAICZNA ........................................................................................6 6. WYBÓR PRACY ELEKTROWNI I DOBÓR URZĄDZEŃ ....................................................7 6.1. Dobór ogniw:...................................................................................................................................... 8 6.2. Dobór inwertera:.............................................................................................................................. 10 6.3. Dobór licznika energii: ...................................................................................................................... 12 7. PODSUMOWANIE KOSZTÓW I PRZYCHODÓW........................................................... 13 7.1. Koszty inwestycyjne: ........................................................................................................................ 13 7.2. Koszty eksploatacyjne: ..................................................................................................................... 13 7.3. Przychody:........................................................................................................................................ 14 8. ZWROT KOSZTÓW ................................................................................................................ 14 9. INSTALACJA A OCHRONA ŚRODOWISKA....................................................................... 17 10. DODATKOWE KORZYŚCI ................................................................................................ 18 11. PODSUMOWANIE .............................................................................................................. 19 12. LITERATURA ...................................................................................................................... 21 Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 1. Opis obiektu Obiektem, którego dotyczy opracowanie jest istniejący dom jedno rodzinny. Znajduje się w Rydułtowach na ulicy Niewiadomskiej. Jest to budynek jedno piętrowy w całości podpiwniczony. Wybudowany w 1964 roku. Przebudowany w roku 1985. 2. Charakterystyka budynku Ściany: mury wykonane z cegły palonej na zaprawie wapiennej lub wapienno-cementowej Stropy: nad piwnicami Ŝelbetowy, krzyŜowo-zbrojony, nad parterem i piętrem Ŝelbetowy, krzyŜowo-zbrojony Dach i pokrycie: stropodach kryty 2 x papa na lepiku. Wymiary dachu 10,68 x 10,28 m. Wysokość budynku wynosi 9,53 m. Omawiany dom zamieszkuje 5 osób. Ściany budynku nie posiadają izolacji.. Dach ma formę jednej, płaskiej płaszczyzny, izolowany jest warstwą 10 cm styropianu, natomiast z zewnątrz jest pokryty papą. Wszystkie pomieszczenia wyposaŜone są w miedzianą instalację elektryczną, która podłączona jest do sieci elektroenergetycznej. Ogrzewanie powierzchni budynku zrealizowane jest za pomocą centralnego ogrzewania zasilanego z pieca na węgiel kamienny. Zainstalowany kocioł jest kotłem firmy Viadrus o mocy 29 kW, maksymalna sprawność pieca wynosi 87%. Wszystkie pomieszczenia ogrzewane są za pomocą kaloryferów naściennych. Budynek posiada dach spadzisty o nachyleniu 45°, co jest duŜym atutem w montaŜu ogniw fotowoltaicznych, gdyŜ uzyskują one najlepszą sprawność właśnie przy kącie ok. 45°. Dach budynku jest podzielony na pół, ze spadami na stronę północną i południową, co dodatkowo sprzyja instalacji ogniw, poniewaŜ najkorzystniejszy efekt otrzyma się montując je w kierunku południowym. Wszystkie te czynniki sprawiają, Ŝe nie będzie konieczne Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) montowanie dodatkowych podpór stelaŜowych pod ogniwa fotowoltaiczne. Powierzchnia dachu to 111 m2, a więc do montaŜu przyjmę powierzchnię równą około 50 m2. 3. Zapotrzebowanie na energię oraz emisja zanieczyszczeń Pomieszczenia oraz ciepła woda uŜytkowa (c. w. u.) są podgrzewane za pomocą pieca centralnego ogrzewania sprzęŜonego z zbiornikiem na ciepłą wodę, z którego zasilane są grzejniki w pomieszczeniach. Energia potrzebna do podgrzania wody w zbiorniku pochodzi ze spalania węgla kamiennego w piecu centralnego ogrzewania. Roczne zuŜycie węgla kamiennego wynosi 8 ton. Do oszacowania wartości emisji CO2 z węgla kamiennego przyjęto w obliczeniach następujące załoŜenie, Ŝe z 1 tony węgla powstaje 2,8 tony CO2. Do obliczenia wartości energii zuŜytej w ciągu roku ze spalania paliw kopalnych przyjęto następujące wartości energetyczne tych paliw. Dla węgla kamiennego 7,5 kWh/kg. Cena jednej tony węgla kamiennego wynosi 605,83zł. Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną z węgla wynosi zatem 60 000 kWh. Do gotowania wykorzystywana jest kuchenka gazowa zasilana gazem propan-butan. Miesięczne zuŜycie gazu wynosi około 9 kg. Cena zuŜytego gazu wynosi 49 zł. Aby obliczyć ile energii powstaje w wyniku spalenia gazu naleŜy przeliczyć kilogramy na metry sześcienne w następujący sposób: 1 kg gazu = 1,92 l, a 1 l = 0,254 m3 gazu. Przyjęta w obliczeniach wartość energetyczna gazu propan-butan wynosi 25,6 kWh/m3.. Dla tak przyjętych danych roczne zuŜycie energii wytworzonej z spalenia gazu propan-butan wynosi 1348,3 kWh. Emisja CO2 powstała w wyniku spalenia gazu propanbutan wynosi 0,202 t/MWh. Energia elektryczna wykorzystywana jest jedynie do zasilania urządzeń znajdujących się w budynku oraz do oświetlania pomieszczeń. Roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną budynku wynosi 3 835,9 kWh. Przyjęto, Ŝe wytworzenie energii elektrycznej w elektrowniach węglowych jest związane w emisją CO2 równą 1 kg CO2 na 1 kWh. Roczny bilans zuŜycia energii, emisji CO2 i kosztów energii w domu: Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Rodzaje energii wykorzystywanew rozpatrywanym budynku ZuŜycie energii [kWh] Koszt energii [zł] Emisja CO2 [t] Gaz propan-butan 1 348,3 588 0,272 Węgiel kamienny 60 000,0 4 846,3 22,4 Energia elektryczna 3 835,9 1 918 3,835 Razem: 65 0184,2 5 634,39 26,507 4. Modyfikacja budynku W obszarze korzystania z róŜnych mediów występują duŜe moŜliwości oszczędności kosztów, co przy rosnących cenach nośników energii, ciepła i wody jest szerokim polem do zagospodarowania dla kaŜdego konsumenta. Dlatego pojawiło się pojęcie „prosument”, który wprowadzając w swoim najbliŜszym otoczeniu nowoczesne rozwiązania technologiczne z jednej strony uzyskuje wymierne korzyści w formie obniŜenia bieŜących wydatków na zuŜycie energii elektrycznej, cieplnej, czy wody, a z drugiej strony jest takim pionierem w działaniach racjonalizujących ich wykorzystanie. Działania prosumenckie mogą być realizowane w następujących obszarach: – produkcja energii elektrycznej w mikroelektrowniach (wiatrowe i/ lub fotowoltaiczne), – zastosowanie energooszczędnych odbiorników energii elektrycznej, – produkcja energii cieplnej (kolektory słoneczne lub pompa ciepła), – odzysk ciepła w instalacjach wentylacyjnych, – kontrola i usuwanie źródeł strat mediów (energii, ciepła, wody), – izolacja termiczna budynku mieszkalnego, zmniejszająca straty energii traconej bezpowrotnie, – zastosowanie automatycznych systemów regulacyjnych, dopasowujących zuŜycie mediów do bieŜących potrzeb. Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Zastosowanie inwestycji oraz działań prosumenckich moŜe prowadzić do znacznego ograniczania kosztów co wprost przekłada się na ilość funduszy pozostających do dyspozycji konsumenta na koniec kaŜdego miesiąca. Dlatego przy rosnących cenach wszystkich mediów tak waŜne jest, aby świadomie z nich korzystać, a oszczędności dzięki wprowadzaniu tego typu działań mogą sięgać kilku, czy nawet kilkunastu tysięcy w skali roku. 5. Instalacja fotowoltaiczna Wiele mówi się o tym, jak droga jest energia elektryczna wytworzona za pośrednictwem źródeł energii odnawialnej. Niemiecki InstytUt Fraunhofer przedstawił w maju 2012 roku porównanie kosztów wytworzenia energii elektrycznej dla róŜnych źródeł wytwórczych. Zgodnie z oczekiwaniami na dzień dzisiejszy najniŜsze koszty wytworzenia energii elektrycznej występują w elektrowniach konwencjonalnych (węglowych) i atomowych. Przy czym zarówno fotowoltaika, jak równieŜ energia wiatrowa stopniowo doganiają poziom kosztów osiągany przez te dwa źródła i aktualnie w Niemczech kształtują się one na następującym poziomie: – małe elektrownie fotowoltaiczne /przydomowe/- 0,14-0,16 EUR/kWh, – średnie i duŜe elektrownie fotowoltaiczne – 0,13 – 0,14 EUR/kWh, – elektrownie wiatrowe lądowe – 0,06 – 0,08 EUR/kWh, – elektrownie wiatrowe morskie – 0,11 – 0,16 EUR/kWh, – elektrownie konwencjonalne /węglowe i atomowe/ – 0,04 – 0,07 EUR/kWh. Biorąc pod uwagę fakt, Ŝe aktualnie cena energii elektrycznej w Polsce kształtuje się na poziomie 0,15 EUR/kWh oznacza to tyle, Ŝe nawet juŜ dzisiaj małe elektrownie przydomowe są w stanie całkowicie same na siebie zarobić. Ponadto przy utrzymującym się trendzie spadkowym kosztów wykonania instalacji fotowoltaicznych w najbliŜszym czasie moŜna Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) oczekiwać, Ŝe juŜ w niedługim czasie będą w stanie funkcjonować bez dodatkowych dopłat, czy subwencji. Przy utrzymujących się trendach spadkowych kosztów wytworzenia energii przez instalacje fotowoltaiczne i przy rosnących kosztach wytworzenia energii elektrycznej przez elektrownie konwencjonalne, Instytut Fraunhofer przewiduje, Ŝe juŜ w ciągu najbliŜszych 10-15 lat nastąpi ich zrównanie. Gdy do tego dodamy fakt, Ŝe w przypadku instalacji fotowoltaicznych mogą one powstawać w tym samym miejscu, gdzie będzie zuŜywana energia, to wtedy oszczędzamy koszty transportu (przesyłu energii elektrycznej), które juŜ dzisiaj stanowią duŜy udział w cenie energii elektrycznej. Tak wiec inwestowanie w energetykę odnawialną nie jest tylko modą, ale w niedługiej perspektywie moŜe przynosić wymierne korzyści właścicielom elektrowni bazujących na odnawialnych źródłach energii, a dla mieszkańców – szczególnie zurbanizowanych obszarów – moŜe przynieść lepsze samopoczucie dzięki ograniczaniu niskiej emisji i jej negatywnych skutków. 6. Wybór pracy elektrowni i dobór urządzeń Zdecydowałem się na instalację bez akumulatorów, bardziej opłacalnym i wydajnym sposobem wytwarzania energii solarnej są systemy solarne sieciowe. Tego typu systemy nie są wyposaŜone w akumulatory dzięki czemu nie trzeba ich wymieniać i ponosić związanych z tym kosztów. Systemy sieciowe generują prąd za pomocą paneli słonecznych i przekazują je bezpośrednio do inwertera sieciowego. Inwerter sieciowy przekazuje zmienioną energię w postaci 230V lub 400V bezpośrednio do sieci elektrycznej budynku. Energia wytworzona w ten sposób jest łączona z energią sieciową. Np. Uruchamiając odbiornik o mocy 2000W a jednocześnie posiadając system fotowoltaiczny sieciowy o mocy 500W rozkład energii będzie wyglądał następująco. 500W urządzenie odbierze od systemu solarnego resztę automatycznie pobierze z sieci. Następstwem tego jest wolniej pracujący licznik energii elektrycznej. Projektowany czasu pracy instalacji sieciowej to ok 20 – 25 lat. Moja instalacja została przedstawiono poglądowo na poniŜszym schemacie: Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Na system składają się następujące elementy: 1. Panele fotowoltaiczne. 2. Przetwornica (inwerter). 3. Licznik energii wyprodukowanej przez system fotowoltaiczny jak równieŜ pobieranej z sieci. 6.1. Dobór ogniw: Zastosowanymi ogniwami słonecznymi jest 30 fotoogniw Celline seria CL o mocy 240W. Zestaw 7200 W, to mała przydomowa elektrownia. W przypadku bezchmurnej pogody bez problemu zasili cały budynek, jednocześnie nadwyŜkę energii sprzedając do operatora. Ogniwa ułoŜone zostaną na południowej stronie dachu pod kątem 45o ze względu na największą efektywność takiego sposobu usytuowania. Parametry pojedynczego ogniwa słonecznego Celline seria CL są następujące: Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 72 kWh 37,4 kWh 9 kWh Celline seria CL • • • • • • • • • Moc maksymalna 240 W Prąd w punkcie mocy maksymalnej 7,97A Napięcie w punkcie mocy maks.: 30,1 V Prąd zwarcia: 8,60 A Napięcie maksymalne (jałowe): 37,2V Temperatura pracy: -40 do + 85°C Szyba ochronna: Szkło hartowane 3.2mm Waga: 20kg Wymiary: 1652x1000x50mm Stopień wydajności fotoogniw zaleŜy od stopnia zachmurzenia. Dla trzydziestu ogniw Celline seria CL ilość wytwarzanej energii przez 10 godzin w zaleŜności od stopnia zachmurzenia przedstawia się następująco: Jak widać nawet przy niezbyt korzystnych warunkach pogodowych(znaczne zachmurzenie) ogniwa fotowoltaiczne będą w stanie wyprodukować w czasie około 1 doby energię rzędu 9kWh, co często moŜe okazać się większą wartością niŜ w tym samym czasie zostanie zuŜyta. Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 6.2. Dobór inwertera: PoniewaŜ ogniwa fotowoltaiczne generują napięcie rzędu 24 V, potrzebny jest inwerter, który przekształci to napięcie na poziom sieciowy czyli 400 V. Do podanej mocy rzędu 7200 W najlepszy wydaje się być Inwerter sieciowy 3-fazowy StecaGrid 8000 3 ph. Jego podstawowe zalety: • wysoka sprawność, • technologia UniString • szeroki zakres napięcia wejściowego • zasilanie: trojfazowe, symetryczne • małe prądy rozładowania DC dzięki specjalnej koncepcji przełączania • solidna metalowa obudowa • moŜliwość instalacji na zewnątrz budynkow • łatwa instalacja naścienna Elektroniczne funkcje ochronne • system redukcji mocy wyjściowej zintegrowany z pomiarem temperatury Sygnalizacja • wielokolorowa dioda LED informuje o aktualnym stanie systemu Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Urządzenie to moŜe być takŜe wyposaŜone w rejestrator danych Steca PA ETHERNET Tarcom, dzięki któremu moŜliwa jest praca: • jako zwykły interfejs RS232 do bezpośredniego zapisywania i odczytu danych na komputerze stacjonarnym lub typu laptop • jako rejestrator danych ze zintegrowanym modemem analogowym (Steca PA Tarcom RMT), • jako rejestrator danych ze zintegrowanym modemem GSM do zdalnego monitorowania (Steca PA Tarcom GSM) Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) • jak równieŜ jako rejestrator danych interfejsem do sieci Ethernet do podłączenia komputera PC (Steca PA Tarcom Ethernet). Cechy charakterystyczne rejestratora: - pojemność rejestru danych maksymalnie do 4 lat - nastawne odstępy czasowe zapisu danych - zapis 8 wartości danych w programowalnych odstępach czasu - dowolnie programowalne stany alarmowe Takie urządzenie mogłoby bardzo dobrze współpracować z laboratorium iLab EPRO. Na przykład rejestrator danych wysyła informacje do zewnętrznej bazy danych. Osoba śledząca pracę systemu moŜe zalogować się do bazy danych oraz porównać dane z regionalnymi wartościami natęŜenia napromienienia. Dzięki temu moŜe obiektywnie ocenić wydajność monitorowanego systemu PV. 6.3. Dobór licznika energii: Ze względu, iŜ energia elektryczna będzie przesyłana w obie strony i od strony odbiorcy do systemu oraz od systemu do odbiorcy, konieczne jest zainstalowanie nowego licznika, który byłby w stanie określić sumaryczną moc która została przesłana pomiędzy moim domem a siecią energetyczną. MoŜna rozwaŜyć 2 przypadki: zainstalowanie dwóch liczników, z którego jeden byłby zainstalowany za inwerterem(zliczałby energię wyprodukowaną z fotoogniw), a drugi licznik zliczałby energię wpływającą do sieci elektrycznej mojego budynku. RóŜnica tychŜe wskazań energii wskazywałby ile energii zostało pobrane lub dostarczone do sieci elektroenergetycznej. Druga opcja polega na zastąpieniu dwóch liczników energii jednym inteligentnym, który moŜe m.in. dwukierunkowo mierzyć przesył energii elektrycznej. Drugi sposób pomiaru energii wydaje się być bardziej perspektywiczny, dlatego zdecydowałem się na licznik inteligentny Grupy Apator – ESOX. Główne cechy funkcjonalne wspomnianego licznika pokazane są poniŜej: Dwukierunkowy pomiar energii czynnej Czterokwadrantowy pomiar energii biernej Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Pomiar mocy chwilowych, maksymalnych, nadmiarowych, skumulowanych oraz pomiar mocy i energii strat w transformatorze Rozbudowana rejestracja zdarzeń, rejestr 1000 zdarzeń ze znacznikami czasu Pomiar parametrów sieci energetycznej Komunikacja: GSM, PLC, LAN, RS-485, RS-232, Radio SRD, M-Bus, port optyczny Konieczny jest oczywiście zakup odpowiedniej aparatury połączeniowej, montaŜowej, przewodów,złączek itp., który zostanie uwzględniony w kosztach inwestycyjnych 7. Podsumowanie kosztów i przychodów 7.1. Koszty inwestycyjne: Element Cena jednostkowa [zł] Ilość sztuk Sumaryczny koszt [zł] Ogniwa fotowoltaiczne 959 30 28770 Inwerter 11159 1 11159 Licznik 999 1 999 Akcesoria 2654 1 2654 MontaŜ 3875 1 3875 Całkowity koszt 7.2. 47457 Koszty eksploatacyjne: Rodzaj kosztów Cena [zł] wymiana kabli, złączek itp. 200 konserwacja 100 koszty ubezpieczenia i inne 500 razem 800 Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 7.3. Przychody: Dla podanej instalacji wyliczona roczna produkcja energii wynosi około 6,84 MWh. Dzięki instalacji nie musimy kupować energii od dostawcy – suma wyprodukowanej energii jest większa aniŜeli pobierana przez gospodarstwo domowe. Za energię wysłaną do sieci otrzymamy pieniądze i dodatkowo za sprzedaŜ zielonych certyfikatów. Rodzaje przychodów Ilość [MWh] Cena [zł] Przychód [zł] Sprzedana energia 3 250 750 Niekupiona energia ( wcześniej kupowana od dostawcy, a teraz zaspokojona przez elektrownię) 3,84 501 1923,84 Ze sprzedaŜy zielonych certyfikatów 6,84 286 1956,24 Całkowite roczne przychody 4630,08 8. Zwrot kosztów Przyjmuję, Ŝe w pierwszym roku przychód wyniesie połowę przychodu oczekiwanego (czas na wybudowanie elektrowni, optymalizacja). Lata od inwestycji Rok Koszt inwestycyjny [zł] Koszt eksploatacyjny [zł] Przychód [zł] Przypływ pienięŜny [zł] Bilans końcowy [zł] 1 2013 47457 800 2315 1515 -47457 2 2014 0 800 4630 3830 -45542 3 2015 0 800 4630 3830 -41712 Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 4 2016 0 800 4630 3830 -37882 5 2017 0 800 4630 3830 -34052 6 2018 0 800 4630 3830 -30222 7 2019 0 800 4630 3830 -26392 8 2020 0 800 4630 3830 -22562 9 2021 0 800 4630 3830 -18732 10 2022 0 800 4630 3830 -14902 11 2023 0 800 4630 3830 -11072 12 2024 0 800 4630 3830 -7242 13 2025 0 800 4630 3830 -3412 14 2026 0 800 4630 3830 418 15 2027 0 800 4630 3830 4248 16 2028 0 800 4630 3830 8078 17 2029 0 800 4630 3830 11908 18 2030 0 800 4630 3830 15738 19 2031 0 800 4630 3830 19568 20 2032 0 800 4630 3830 23398 21 2033 0 800 4630 3830 27228 22 2034 0 800 4630 3830 31058 23 2035 0 800 4630 3830 34888 24 2036 0 800 4630 3830 38718 25 2037 0 800 4630 3830 42548 Jak widać inwestycja w taką elektrownię jest opłacalna, szacowany czas zwrotu kosztów przy powyŜszych kosztach i przychodach kształtuje się na poziomie 14 lat. Dla powyŜszych danych zostały obliczone współczynniki NPV i IRR : Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Zaktualizowana wartość netto NPV: 10354.02 zł Wewnętrzna stopa zwrotu IRR : 7.26% Została takŜe przeprowadzona analiza wraŜliwości obejmująca wzrost/spadek przychodów lub kosztów o 10%. Czynnik uwraŜliwiany NPV [zł] Przychód +10% 17342.63 Przychód -10% 3365.40 Koszty +10% 9146.50 Koszty -10% 11561.53 Jak widać powyŜsza inwestycja spłaci się po 25 latach nawet jeśli przychody z tytułu sprzedanej energii spadną o 10%. Inwestycja bardziej teŜ zaleŜy od zmian przychodów. Zmiana przychodów o 10% bardziej wpływa na wskaźnik NPV niŜ zmiana kosztów o tę samą wartość punktów procentowych. Jako Ŝe moja instalacja miałaby być połączona z laboratorium iLab EPRO w kosztach uwzględnię takŜe zakup Rejestrator danych Steca PA ETHERNET Tarcom. Koszt takiego urządzenia to ponad 5000 zł. PoniŜsza tabelka przedstawia czas zwrotu instalacji z takim rozwiązaniem. Lata od inwestycji Rok Koszt inwestycyjny [zł] Koszt eksploatacyjny [zł] Przychód [zł] Przypływ pienięŜny [zł] Bilans końcowy [zł] 1 2013 52571 800 2315 1515 -52571 2 2014 0 800 4630 3830 -50656 3 2015 0 800 4630 3830 -46826 4 2016 0 800 4630 3830 -42996 5 2017 0 800 4630 3830 -39166 6 2018 0 800 4630 3830 -35336 Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 7 2019 0 800 4630 3830 -31506 8 2020 0 800 4630 3830 -27676 9 2021 0 800 4630 3830 -23846 10 2022 0 800 4630 3830 -20016 11 2023 0 800 4630 3830 -16186 12 2024 0 800 4630 3830 -12356 13 2025 0 800 4630 3830 -8526 14 2026 0 800 4630 3830 -4696 15 2027 0 800 4630 3830 -866 16 2028 0 800 4630 3830 2964 17 2029 0 800 4630 3830 6794 18 2030 0 800 4630 3830 10624 19 2031 0 800 4630 3830 14454 20 2032 0 800 4630 3830 18284 21 2033 0 800 4630 3830 22114 22 2034 0 800 4630 3830 25944 23 2035 0 800 4630 3830 29774 24 2036 0 800 4630 3830 33604 25 2037 0 800 4630 3830 37434 Jak moŜna zauwaŜyć zwrot inwestycji wydłuŜy się o około 2 lata. Dla elektrowni fotowoltaicznej szacowany czas eksploatacji wynosi około 25 lat, więc bez problemu inwestycja powinna się spłacić. 9. Instalacja a ochrona środowiska Elektrownia fotowoltaiczna idealnie wpisuje się w ramy pakietu energetycznego 3x20. Zakłada on do 2020 r. redukcję emisji gazów cieplarnianych o 20% przy jednoczesnym wzroście efektywności energetycznej o 20% oraz udziale odnawialnych źródeł energii (OZE) Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) w ogólnej produkcji energii na poziomie 20%. Elektrownia taka zwiększa udział energii odnawialnej w produkcji energii, a takŜe zmniejsza emisję CO2. Emisja CO2 została zmniejszona w dwojaki sposób. Po pierwsze całą energię zuŜywaną na potrzeby własne budynku zostaną pokryte prze elektrownię fotowoltaiczną, a co więcej nadwyŜka energii sprzedawana operatorowi jest takŜe czystą energią. Czyli całe wyprodukowane 6,84 MWh energii rocznie zmniejsza emisję CO2 o ilość gazu wyemitowanego przy produkcji tejŜe energii z konwencjonalnej elektrowni węglowej. Roczna emisja CO2 [t] Roczna emisja CO2 [t] Przed modernizacją Po modernizacji 26,507 19,667 Stopień zredukowania CO2 [%] 25 10. Dodatkowe korzyści Wśród podstawowych zalet energetyki rozproszonej naleŜy wymienić: - moŜliwość wykorzystania lokalnych zasobów energetycznych, w tym w szczególności odnawialnych źródeł energii, - moŜliwość produkcji róŜnych rodzajów energii w kogeneracji w miejscu zapotrzebowania na ciepło, - uniknięcie nadmiernej mocy zainstalowanej, - zmniejszenie obciąŜenia szczytowego, - redukcja strat przesyłowych, - zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego przez dywersyfikację źródeł energii, - redukcję emisji gazów cieplarnianych (kogeneracja, odnawialne źródła energii). Warto skupić się na jednej z powyŜszych zalet, a mianowicie redukcji strat przesyłowych. Jak wiadomo obecnie, energia elektryczna jest produkowana przede wszystkim w wielkoskalowych elektrowniach zawodowych. Aby dostarczyć energię do odbiorcy, musi ona często pokonywać setki kilometrów, podczas których występują straty w przesyle energii. Wynika to przede wszystkim ze strat linii, transformacji napięciowej (najczęściej kilkukrotnej) itp.. Taki stan rzeczy mocno odbija się na cenie energii, poniewaŜ nie płacimy tylko za rzeczywisty koszt wyprodukowania jej, ale teŜ za dostarczenie jej do naszych domów. Analizując rachunek za energię elektryczną z połowy 2012 roku moŜna dojść do wniosku, Ŝe za dystrybucję energii płaci się około połowę tego, co za rzeczywiście zuŜytą energię elektryczną. Jednym z jej składników jest Opłata sieciowa (opłata przesyłowa zmienna, lub opłata dystrybucyjna zmienna). ZaleŜy od ilości energii, którą wykorzystano. W Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) zaleŜności od liczby kilowatogodzin, które odebrano, ponoszone są koszta związane z ich przesyłem. MoŜna stąd wyciągnąć wniosek, Ŝe sieć elektryczna jest przestarzała i nie za bardzo opłaca się przesyłać energię na znaczne odległości. W przypadku inwestycji w małą elektrownię fotowoltaiczną moŜna właśnie obniŜyć straty związane z przesyłem energii na znaczne odległości, poniewaŜ energetyka rozproszona opiera się na lokalnym przesyłaniu energii, stąd straty przesyłowe są znacznie mniejsze a więc jeden z czynników odpowiadających za wysoką cenę energii moŜe zostać wyeliminowany. Przypuszcza się Ŝe dla generacji rozproszonej opłata przesyłowa zmienna stanowiłaby około 10% ceny aktualnej więc oszczędność byłaby znaczna, poniewaŜ za zeszły rok opłata dystrybucyjna zmienna wyniosła 564 zł. Idąc dalej co roku oszczędzalibyśmy około 500 zł. Uwzględniając dodatkowe oszczędności związane z inwestycją w elektrownię fotowoltaiczną, moŜna stwierdzić Ŝe inwestycja zwróciłaby się rok wcześniej czyli po 13 latach. 11. Podsumowanie Cel projektu jakim jest zmniejszenie kosztów kupna energii elektrycznej został osiągnięty, co więcej projekt taki doprowadzi do osiągnięcia celu Pakietu 3x20 poprzez ograniczenie paliw kopalnych do produkcji energii oraz poprzez zmniejszenie emisję CO2. Wprowadzone modernizacje pozwoliły na ograniczenie ilości zakupywanej energii elektrycznej. Dzięki temu ograniczone zostały koszta eksploatacji budynku, w związku z tym zwrot kosztów inwestycyjnych szacowany jest na około 15 lat. Po tym czasie będziemy juŜ tylko czerpać korzyści finansowe z modernizacji. Na podstawie wykonanego projektu moŜna wysunąć wniosek, iŜ koszty inwestycyjne konieczne do realizacji celu jakim jest modernizacja istniejącego domu jednorodzinnego ni są tak duŜe jak mogłoby się wydawać, natomiast korzyści nie będą płynęły tylko dla nas, ale takŜe dla całego środowiska. Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) Jak na razie energia słoneczna jest marginalnym źródłem energii, ale odnotowuje się bardzo szybki przyrost mocy produkowanych ogniw słonecznych. Wydaje się iŜ w kolejnych latach popyt na tego typu energię będzie tylko rósł. JuŜ teraz opłacalne stają się inwestycje w średniej wielkości elektrownie, a za kilka lat przy wzroście cen energii ze źródeł konwencjonalnych, prawdopodobnie większość gospodarstw domowych będzie wyposaŜone w takie ogniwa. Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy) 12. Literatura 1. D. Chwieduk: „Energetyka słoneczna budynku”, wydawnictwo Arkady, Warszawa 2011. 2. http://www.instalacjebudowlane.pl/5044-23-40-wartosc-energetyczna-wegla-gazu-olejui-innych-paliw.html 3. http://www.pro-sun.pl 4. http://ogniwa-sloneczne.com/ 5. http://www.soltec.sklep.pl 6. http://ziemianarozdrozu.pl 7. http://www.klaster3x20.pl 8. http://gramwzielone.pl/ 9. „MoŜliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii w Polsce do roku 2020.” Na zamówienie Ministerstwa Gospodarki. IEO, Warszawa 2007. 10. http://www.imp.gda.pl/bioenergy/biznes/kogeneracja-biomasa.pdf Gliwice, styczeń 2013 (rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)
