Kryteria podejmowania decyzji lokalizacyjnych dla małych podmio

Kryteria podejmowania decyzji lokalizacyjnych dla małych podmio

"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
.
Kryteria podejmowania decyzji lokalizacyjnych dla małych
podmiotów typu CHP na biomasę
dr inż. Maciej Sygit, mgr inż. Marek Pielich
SYGMA Business Consulting www.sygma.pl
1. Określenie małych podmiotów typu CHP na biomasę.
Wraz
z
niezwykle
dynamicznym
w
ostatnich
latach
rozwojem
technik
wykorzystywania energii odnawialnych pojawiają się nowe sposoby ich gospodarczego
wykorzystywania. W latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych najbardziej popularną
formą stosowania małych układów CHP na biomasę były biogazownie instalowane przy
fermach
hodowlanych
zwierząt.
Uzyskiwaną
energię
elektryczną
czy
ciepło
wykorzystywano głównie na potrzeby własne tych ferm.
W
ostatnich
latach
wzrosło
gwałtownie
zainteresowanie
komercyjnym
wykorzystaniem układów CHP na biomasę. Związane jest to z systemem zachęt
finansowych dla inwestorów – zarówno po stronie uzyskiwanych przychodów ze
sprzedaży „zielonej” energii elektrycznej, redukcji CO2 oraz systemów dotacji do
wydatków inwestycyjnych.
Zdefiniowane zostały pojęcia mikrojednostki CHP oraz małej jednostki CHP.1
Zgodnie z cytowaną dyrektywą:
- mikro jednostki CHP na biomasę posiadają zainstalowaną moc
maksymalną poniżej 50 kWEl
- małe jednostki CHP na biomasę posiadają zainstalowaną moc
maksymalną poniżej 1 MWEl
Z kolei podmiotem typu CHP jest wyróżniona organizacyjnie jednostka gospodarcza
prowadząca działalność gospodarczą, polegającą na przetwarzaniu energii biomasy w
energię elektryczną oraz ciepło. Energia elektryczna sprzedawana jest odbiorcom
zewnętrznym natomiast ciepło wykorzystywane jest częściowo na potrzeby własne
podmiotu, a jego nadwyżka sprzedawana jest odbiorcom zewnętrznym.
1
Dyrektywa 2004/8/EC
1
.
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
2. Podstawowe technologie małych CHP na biomasę.
Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi2 w 2003 w 15 krajach UE struktura
stosowanych technologii kogeneracyjnych na biomasę kształtowała się następująco:
- turbiny parowe
- 58%
- silniki parowe
- 18%
- turbiny gazowe
- 9%
- układy typu ORC
- 7%
- silniki Stirlinga
- 3%
- silniki gazowe
- 1%
Wspomniane wyżej badania nie dotyczyły wyłącznie małych układów CHP, stąd nie
należy wyciągać daleko idących wniosków. Według badań3 przeprowadzonych w Danii,
Finlandii i Szwecji w małych układach HCP (<1 MWEl ) stosowane technologie to: gazyfikacja
biomasy wraz z silnikiem gazowym, silnik parowy oraz silniki gazowe na biogaz pochodzący
z biogazowni. Wyniki te potwierdza także J. Fischer4 (tabela poniżej).
3. Rodzaje wykorzystywanej biomasy.
2
Calliope Panoutsou, „Opportunities for biomass cogeneration: findings of BIOCOGEN project”
referat wygłoszony “CHAPNET NETWORK CONFERENCE” Bruksela 2003
3
Kirjavainen M., Sipilä K., Savola T., Salomón M. & Alakangas E. 2004. Small-scale biomass CHP
technologies: Situation in Finland, Denmark and Sweden. OPET Report 12.
4
J.Fischer, „Technologies for small scale Biomass CHP-Plants – an actual survey”,
http://www.risoe.dk/konferencer/energyconf/presentations/fischer.pdf
2
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
.
Polska posiada bardzo dobre możliwości pozyskiwania biomasy na cele energetyczne. W
szczególności mogą to być5:
- drewno i odpady drzewne,
- słoma, produkty oraz odpady rolne,
- odchody zwierząt hodowlanych przerabiane w biogazowniach,
Poziom wspomnianych wyżej, powszechnie dostępnych i słabo wykorzystywanych
surowców energetycznych, jest bardzo duży. Dochodzą do tego odpady komunalne oraz
uprawiane rośliny energetyczne. Podane wyżej rodzaje biomasy charakteryzują się
średnim poziomem kaloryczności (do kilkunastu MJ/kg), a czasami ze względu na dużą
wilgotność nawet poziomem niskim. Powszechna dostępność biomasy na terenie całego
prawie kraju oraz średni poziom jej wartości energetycznej powodują, że nadaje się
idealnie jako surowiec energetyczny do małych, lokalnych CHP, zlokalizowanych w
nieznacznej odległości od bazy surowcowej. W cytowanej wcześniej pracy3 pokazano, że
w krajach skandynawskich surowcem energetycznym do małych CHP na biomasę są
dobra powszechnie dostępne w naszym kraju.
4. Koszty budowy małego CHP.
Dla
przyjętej
technologii
CHP,
parametrów
technicznych
oraz
rodzaju
wykorzystywanej biomasy można przyjąć, że koszt wybudowania takiego obiektu nie jest
zależny w istotnym stopniu od lokalizacji. Oczywiście koszt wspomnianej budowy nie
zawiera nakładów niezbędnych na wybudowanie sieci przesyłu ciepła, jak również
nakładów niezbędnych do wybudowania sieci przesyłowej energii elektrycznej oraz
odpowiednich przyłączy.
W cytowanej pracy3 podano, że wartość nakładów inwestycyjnych wynosiła
1500€/1kWh, 2720€/1kWh
do 5556€/1kWh (inwestycja zrealizowana w 1999 r.) W
przypadku budowy kompletnej biogazowni (dot. Danii), nakłady inwestycyjne oscylowały
w ostatnich latach na poziomie 3500€/1kWh6. Wartości te zbliżają się obecnie do
poziomu 2000€/1kWh7
5. Istota lokalizacji podmiotów typu CHP na biomasę.
5
M.Rogulska, A.Oniszk-Popławska, M.Pisarek and G.Wiśniewski „Biomass and Agriculture: Sustain­
ability, Markets and Policies” OECD Publication Service, Paris, 2004
6
M.Sygit „Przetwarzanie odpadów i produktów roślinnych roślinnych biogazowniach – aspekty
ekonomiczne”. DCZT Politechnika Wrocławska 2005,
http://www.nauka.pwr.wroc.pl/dczt/pdf/biogazownie_sygma.pdf
7
H.J. Veringa “Advanced techniques for generation of energy from biomass and waste”
http://www.ecn.nl/fileadmin/ecn/units/bio/Overig/pdf/Biomassa_voordelen.pdf
3
.
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
Na etapie przygotowania studium wykonalności projektu inwestycyjnego rozpatruje
się różne warianty technologiczne, organizacyjne, a także lokalizacyjne. Przyjęte
rozwiązania technologiczne muszą wynikać z rodzajów dostępnej biomasy, a także z
zapotrzebowania na ciepło. Należy wtedy określić, czy w projektowanym przez nas
podmiocie ciepło ma być produktem istotnym czy wręcz dominującym – wtedy
koncentrujemy się na rozwiązaniach opartych na gazyfikacji lub gdy zapotrzebowanie na
ciepło jest niewielkie, a biomasa jest niskokaloryczna – wtedy dominującym
rozwiązaniem mogą być biogazownie.
W klasycznym rozumieniu zagadnienia lokalizacji firmy uwzględnia się kilka
istotnych czynników:
- koszty transportu (materiałów, surowców oraz wytworzonych produktów)
- bliskość rynków
- ceny gruntów oraz związane z nimi podatki i opłaty
- dostępność do wykwalifikowanych pracowników
- koszty siły roboczej
- dostępność do edukacji i jednostek szkoleniowych
W przypadku małych podmiotów CHP na biomasę najważniejsze są kryteria związane
transportem, zakupem gruntu oraz dostępnością do wykwalifikowanej kadry technicznej.
6. Problemy decyzyjne inwestora.
Inwestor, a także instytucje finansowe wspierającego inwestycję, koncentrują się w
szczególności na wynikach zaprezentowanych w studium wykonalności, w tym na
wskaźnikach określających ekonomiczną efektywność inwestycji. Dla różnych wariantów
rozwiązań
technologiczno-organizacyjnych
z
uwzględnieniem
różnych
źródeł
finansowania, określa się wskaźniki typu NPV, IRR, ROE, ROI i inne. Umożliwiają one
dokonanie wyboru wariantu najlepszego (optymalnego), który zostanie przyjęty do
realizacji lub ze względu na niekorzystne wskaźniki inwestycja zostanie odrzucona jako
nieefektywna.
W wielu opracowaniach zwraca się uwagę, że jednym z najistotniejszych czynników,
wpływających na efektywność przedsięwzięć typu CHP na biomasę, są koszty
transportu. Zwraca się tam uwagę na istotne znaczenie kosztów transportu biomasy.
Problem kosztów transportu biomasy został nawet zauważony w 2004 r. przez Parlament
Brytyjski8. Podkreśla się, że drewno energetyczne nie powinno pochodzić z źródeł
odległych od małych CHP więcej niż 10 mil.
8
pkt. 28 Memorandum by the Natural Environment Research Council (NERC)
http://www.parliament.the-stationery-office.co.uk/pa/ld200304/ldselect/ldsctech/999/4032414.htm
4
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
.
7. Ocena wariantu lokalizacyjnego.
Przyjmijmy,
że
znamy
parametry
techniczno-ekonomiczno
dla
określonego,
interesującego inwestora rozwiązania technicznego CHP. Znane są również nakłady
inwestycyjne związane z wybudowaniem „pod klucz” takiego obiektu oraz koszty
eksploatacji, które nie zawierają kosztów zakupu i transportu biomasy oraz kosztów
dystrybucji energii cieplnej.
Uproszczony model analizowanego przypadku ma następującą postać:
M - biomasa
Rys.
Eciepl
Układ CHP:
Ichp
Kchp
1
Schemat
zależności
Eel
podstawowych
parametrów
techniczno
-
ekonomicznych
Ichp
- nakłady inwestycyjne związane z wybudowaniem „pod klucz” podmiotu CHP
Kchp
- koszty eksploatacji podmiotu CHP bez kosztów zakupu i transportu biomasy oraz
kosztów dystrybucji ciepła
M
- zapotrzebowanie roczne na biomasę dla przyjętych rozwiązań technologicznych
wyrażone w tonach
Eciepl - przyjęta ilość energii cieplnej możliwej do sprzedania
Eel
- przyjęta ilość energii elektrycznej do sprzedaży w ciągu roku
Sciepl - planowane przychody ze sprzedaży energii cieplnej
Sel
- planowane przychody ze sprzedaży energii elektrycznej
Podane wyżej rozwiązanie technologiczne może być zrealizowane praktycznie w dowolnym
miejscu (wariant lokalizacyjny j – ty) pod warunkiem popytu na energię cieplną na poziomie
Eciepl z jednoczesną możliwością techniczną sprzedaży energii elektrycznej na poziomie Eel.
Z każdym j – tym wariantem lokalizacyjnym będą związane nowe pozycje wydatków –
zarówno na etapie inwestycyjnym, jak również na etapie eksploatacji.
5
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
Icieplj
-
.
nakłady inwestycyjne na wybudowanie sieci ciepłowniczej (lub tylko przyłącza do
sieci istniejącej) dla wariantu lokalizacji j j=1,2 ….
Ielj
- nakłady inwestycyjne na wybudowanie przyłącza prądowego do sieci energetycznej
dla wariantu lokalizacji j j=1,2
Eel
Ielj
Eciepl
Icieplj
Lokalizacja CHP
dla danego
wariantu j
Warianty
lokalizacyjne
B
M1
M2
Mm
M3
Rys. 2 Relacje pomiędzy lokalizacjami źródeł dostaw biomasy, instalacji CHP oraz
odbiorcami energii elektrycznej oraz energii cieplnej
6
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
.
Na etapie inwestycji konieczne są do poniesienia dwa rodzaje nakładów:
- niezależne od wskazania lokalizacyjnego (Ichp - nakłady inwestycyjne związane z
wybudowaniem „pod klucz” podmiotu CHP)
- zależne od wskazania lokalizacyjnego (Icieplj - nakłady inwestycyjne na wybudowanie sieci
ciepłowniczej, Ielj - nakłady inwestycyjne na wybudowanie przyłącza prądowego do sieci
energetycznej.
Łączne nakłady inwestycyjne dla j – tego wariantu lokalizacyjnego wyniosą:
Ij = Ichp + Icieplj + Ielj
Z punktu widzenia minimalizacji wartości tych nakładów należy wybudować obiekt możliwie
blisko odbiorców ciepła oraz w dogodnym miejscu z punktu widzenia przyłącza prądowego.
Jednak z drugiej strony należy mieć na uwadze koszty związane z eksploatacją obiektu.
Z jednej strony są to koszty względnie stałe, niezwiązane bezpośrednio z lokalizacją, tj.
koszty eksploatacji Kchp, które nie zawierają kosztów zakupu i transportu biomasy oraz
kosztów dystrybucji energii cieplnej.
Jak wspomniano wcześniej, w przypadku przedsięwzięć energetycznych na biomasę jedną z
najważniejszych pozycji kosztowych są koszty jej zakupu i transportu surowca. Ceny
biomasy są zróżnicowane i mogą ulegać w przyszłości zmianom. Z tego względu istotne jest
zawieranie z dostawcami umów długoterminowych, gwarantujących stabilność dostaw i cen
w długich horyzontach czasowych kosztem nawet nieco większych wartości w momencie
podpisywania tych umów. Dla uproszczenia możemy obecnie przyjąć, że w rozpatrywanym
przez nas modelu ceny biomasy „loco dostawca” są względnie stałe. Oznacza to, że koszty
transportu, które są funkcją lokalizacji, będą mniejsze, gdy obiekt CHP będzie zlokalizowany
bliżej bazy surowcowej lub gdy będzie wystarczająca podaż surowca w niewielkiej
odległości. Koszty transportu będą wzrastać wraz odległościami do najbliższych baz
surowcowych.
Mij
- planowana ilość dostaw z i – tego miejsca (i = 1, 2 ….m)
M = M1 + M2 +…..+Mm
Cbiom - cena za jedną tonę biomasy
Ktransj - łączne koszty transportu M ton biomasy od dostawców do CHP
Ktij
- jednostkowy koszt transportu z i – tego miejsca do CHP (koszt ten jest funkcją odle
7
.
"Energia odnawialna warunkiem zrównoważonego rozwoju gospodarczego?"
III Międzynarodowa Konferencja 7– 8 czerwca 2006 r., Bydgoszcz
.
głości pomiędzy lokalizacją CHP a i –te miejsce dostawy surowca
Ktrans = Kt1 x M1 + Kt2 x M2 +…+ Ktm x Mm
Kmj
- koszt zakupu surowca ogółem Km = M x Cbiom
Kcieplj - roczne koszty eksploatacji sieci ciepłowniczej
Kj
- koszty operacyjne roczne ogółem (dla przyjętego j – wariantu lokalizacyjnego)
Kj = Kchp + Ktransj + Kmj + Kcieplj
Oprócz nakładów inwestycyjnych i kosztów działalności operacyjnej kolejną grupę wielkości
ekonomicznych stanowią przychody ze sprzedaży energii elektrycznej oraz energii cieplnej.
Sciepl - planowane przychody ze sprzedaży energii cieplnej
Sel
- planowane przychody ze sprzedaży energii elektrycznej
W celu dokonania wstępnej analizy wpływu wariantu lokalizacyjnego na ekonomiczną
efektywność przedsięwzięcia można zastosować wskaźnik oparty na ROI (Return of
Investment).
ROI = zysk operacyjny/wartość nakładów inwestycyjnych
W celu uproszczenia rozważań przyjmijmy, że zysk operacyjny będzie równy zyskowi brutto,
co może mieć miejsce, gdy nie będzie konieczne zaciąganie kredytów czy pożyczek.
Zysk brutto = (Sel + Sciepl) – (Kchp + Ktransj + Kmj + Kcieplj)
(Sel + Sciepl) – (Kchp + Ktransj + Kmj + Kcieplj)
ROI = ──────────────────────────
Ichp + Icieplj + Ielj
j
Chcąc podjąć decyzję lokalizacyjną dla podmiotu gospodarczego, mającego zajmować się w
celach gospodarczych eksploatacją małego układu CHP na biomasę, należy obliczyć
wskaźniki ROIj dla wszystkich wariantów lokalizacyjnych. Wartość tego wskaźnika świadczy
o efektywności całego przedsięwzięcia. Większa wartość tego parametru świadczy o
większej ekonomicznej efektywności danego wariantu inwestycji, lokalizacja bowiem jest
tylko istotnym elementem, mającym wpływ na opłacalność całego przedsięwzięcia.
8