Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

Analiza ekonomiczna dla domu

jednorodzinnego zasilanego z elektrowni

fotowoltaicznej

Prowadzący: prof. dr hab. inż. Jan Popczyk

Opracował: inż. 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

Ś

ciany: mury wykonane z cegły palonej na zaprawie wapiennej lub wapienno-cementowej

Stropy: nad piwnicami żelbetowy, krzyżowo-zbrojony, nad parterem i piętrem żelbetowy,
krzyżowo-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 wyposażone
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 dużym atutem w montażu ogniw
fotowoltaicznych, gdyż 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, ponieważ najkorzystniejszy efekt otrzyma się montując je w
kierunku południowym. Wszystkie te czynniki sprawiają, że nie będzie konieczne

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

montowanie dodatkowych podpór stelażowych pod ogniwa fotowoltaiczne. Powierzchnia
dachu to 111 m

2

, a więc do montażu przyjmę powierzchnię równą około 50 m

2

.

3.

Zapotrzebowanie na energię oraz emisja zanieczyszczeń

Pomieszczenia oraz ciepła woda użytkowa (c. w. u.) są podgrzewane za pomocą pieca
centralnego ogrzewania sprzężonego 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 zużycie węgla
kamiennego wynosi 8 ton. Do oszacowania wartości emisji CO

2

z węgla kamiennego przyjęto

w obliczeniach następujące założenie, że z 1 tony węgla powstaje 2,8 tony CO

2

. Do

obliczenia wartości energii zużytej 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 zużycie gazu wynosi około 9 kg. Cena zużytego
gazu wynosi 49 zł. Aby obliczyć ile energii powstaje w wyniku spalenia gazu należy
przeliczyć kilogramy na metry sześcienne w następujący sposób: 1 kg gazu = 1,92 l, a 1 l =
0,254 m

3

gazu. Przyjęta w obliczeniach wartość energetyczna gazu propan-butan wynosi 25,6

kWh/m

3

.. Dla tak przyjętych danych roczne zużycie energii wytworzonej z spalenia gazu

propan-butan wynosi 1348,3 kWh. Emisja CO

2

powstała w wyniku spalenia gazu propan-

butan 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, że
wytworzenie energii elektrycznej w elektrowniach węglowych jest związane w emisją CO

2

równą 1 kg CO

2

na 1 kWh.

Roczny bilans zużycia energii, emisji CO2 i kosztów energii w domu:

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

Rodzaje energii wykorzystywanew

rozpatrywanym budynku

Zużycie energii [kWh]

Koszt energii

[zł]

Emisja CO

2

[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 różnych mediów występują duże możliwości oszczędności
kosztów, co przy rosnących cenach nośników energii, ciepła i wody jest szerokim polem do
zagospodarowania dla każdego konsumenta. Dlatego pojawiło się pojęcie „prosument”, który
wprowadzając w swoim najbliższym otoczeniu nowoczesne rozwiązania technologiczne z
jednej strony uzyskuje wymierne korzyści w formie obniżenia bieżących wydatków na
zużycie 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 zużycie mediów
do bieżących potrzeb.

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

Zastosowanie inwestycji oraz działań prosumenckich może prowadzić do znacznego
ograniczania kosztów co wprost przekłada się na ilość funduszy pozostających do dyspozycji
konsumenta na koniec każdego miesiąca. Dlatego przy rosnących cenach wszystkich mediów
tak ważne 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

ź

ródeł energii odnawialnej. Niemiecki InstytUt Fraunhofer przedstawił w maju 2012 roku

porównanie kosztów wytworzenia energii elektrycznej dla różnych źródeł wytwórczych.

Zgodnie z oczekiwaniami na dzień dzisiejszy najniższe koszty wytworzenia energii
elektrycznej występują w elektrowniach konwencjonalnych (węglowych) i atomowych. Przy
czym zarówno fotowoltaika, jak również 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 duże 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, że aktualnie cena energii elektrycznej w Polsce kształtuje się na
poziomie 0,15 EUR/kWh oznacza to tyle, że nawet już dzisiaj małe elektrownie przydomowe
są w stanie całkowicie same na siebie zarobić. Ponadto przy utrzymującym się trendzie
spadkowym kosztów wykonania instalacji fotowoltaicznych w najbliższym czasie można

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

oczekiwać, że już 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, że już w ciągu najbliższych 10-15 lat
nastąpi ich zrównanie. Gdy do tego dodamy fakt, że w przypadku instalacji fotowoltaicznych
mogą one powstawać w tym samym miejscu, gdzie będzie zużywana energia, to wtedy
oszczędzamy koszty transportu (przesyłu energii elektrycznej), które już dzisiaj stanowią
duży udział w cenie energii elektrycznej.

Tak wiec inwestowanie w energetykę odnawialną nie jest tylko modą, ale w niedługiej
perspektywie może przynosić wymierne korzyści właścicielom elektrowni bazujących na
odnawialnych źródłach energii, a dla mieszkańców – szczególnie zurbanizowanych obszarów
– może 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 wyposażone 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 poniższym 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 również 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 nadwyżkę energii sprzedając do operatora.
Ogniwa ułożone zostaną na południowej stronie dachu pod kątem 45

o

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)

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 zależy od stopnia zachmurzenia. Dla trzydziestu ogniw Celline
seria CL ilość wytwarzanej energii przez 10 godzin w zależności 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 może okazać się większą wartością niż w tym samym czasie zostanie zużyta.

72 kWh

37,4 kWh

9 kWh

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

6.2.

Dobór inwertera:

Ponieważ 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

•

możliwość 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 może być także wyposażone w rejestrator danych Steca PA ETHERNET
Tarcom, dzięki któremu możliwa 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 również 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 może zalogować się do bazy danych oraz porównać dane z regionalnymi
wartościami natężenia napromienienia. Dzięki temu może obiektywnie ocenić wydajność
monitorowanego systemu PV.

6.3.

Dobór licznika energii:

Ze względu, iż 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. Można rozważyć 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. Różnica tychże wskazań energii wskazywałby ile energii zostało pobrane lub
dostarczone do sieci elektroenergetycznej. Druga opcja polega na zastąpieniu dwóch
liczników energii jednym inteligentnym, który może 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 poniżej:

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, montażowej,
przewodów,złączek itp., który zostanie uwzględniony w kosztach inwestycyjnych

7.

Podsumowanie kosztów i przychodów

7.1.

Koszty inwestycyjne:

Element

Cena jednostkowa [zł]

Ilo

ść

sztuk

Sumaryczny koszt [zł]

Ogniwa

fotowoltaiczne

959

30

28770

Inwerter

11159

1

11159

Licznik

999

1

999

Akcesoria

2654

1

2654

Monta

ż

3875

1

3875

Całkowity koszt

47457

7.2.

Koszty eksploatacyjne:

Rodzaj kosztów

Cena [zł]

wymiana kabli, zł

ą

czek 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 aniżeli pobierana przez gospodarstwo domowe. Za energię wysłaną do sieci
otrzymamy pieniądze i dodatkowo za sprzedaż zielonych certyfikatów.

Rodzaje przychodów

Ilo

ść

[MWh]

Cena [zł]

Przychód

[zł]

Sprzedana energia

3

250

750

Niekupiona energia ( wcze

ś

niej kupowana od

dostawcy, a teraz zaspokojona przez elektrowni

ę

)

3,84

501

1923,84

Ze sprzeda

ż

y zielonych certyfikatów

6,84

286

1956,24

Całkowite roczne przychody

4630,08

8.

Zwrot kosztów

Przyjmuję, że 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

pieni

ęż

ny

[zł]

Bilans

ko

ń

cowy

[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
powyższych kosztach i przychodach kształtuje się na poziomie 14 lat.

Dla powyższych 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 także przeprowadzona analiza wrażliwości obejmująca wzrost/spadek przychodów
lub kosztów o 10%.

Czynnik uwra

ż

liwiany

NPV [zł]

Przychód +10%

17342.63

Przychód -10%

3365.40

Koszty +10%

9146.50

Koszty -10%

11561.53

Jak widać powyższa inwestycja spłaci się po 25 latach nawet jeśli przychody z tytułu
sprzedanej energii spadną o 10%. Inwestycja bardziej też zależy od zmian przychodów.
Zmiana przychodów o 10% bardziej wpływa na wskaźnik NPV niż zmiana kosztów o tę
samą wartość punktów procentowych.

Jako że moja instalacja miałaby być połączona z laboratorium iLab EPRO w kosztach
uwzględnię także zakup Rejestrator danych Steca PA ETHERNET Tarcom. Koszt takiego
urządzenia to ponad 5000 zł. Poniższa tabelka przedstawia czas zwrotu instalacji z takim
rozwiązaniem.

Lata od

inwestycji

Rok

Koszt

inwestycyjny

[zł]

Koszt

eksploatacyjny

[zł]

Przychód

[zł]

Przypływ

pieni

ęż

ny

[zł]

Bilans

ko

ń

cowy

[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 można zauważyć zwrot inwestycji wydłuży 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 także zmniejsza emisję CO

2.

Emisja CO

2

została zmniejszona w dwojaki sposób. Po pierwsze całą energię zużywaną na

potrzeby własne budynku zostaną pokryte prze elektrownię fotowoltaiczną, a co więcej
nadwyżka energii sprzedawana operatorowi jest także czystą energią. Czyli całe
wyprodukowane 6,84 MWh energii rocznie zmniejsza emisję CO

2

o ilość gazu

wyemitowanego przy produkcji tejże energii z konwencjonalnej elektrowni węglowej.

Roczna emisja CO

2

[t]

Roczna emisja CO

2

[t]

Stopień zredukowania CO

2

[%]

Przed modernizacją

Po modernizacji

26,507

19,667

25

10.

Dodatkowe korzyści

Wśród podstawowych zalet energetyki rozproszonej należy wymienić:
- możliwość

wykorzystania lokalnych zasobów energetycznych, w tym w szczególności

odnawialnych źródeł energii,
- możliwość

produkcji różnych rodzajów energii w kogeneracji w miejscu

zapotrzebowania na ciepło,
- uniknięcie nadmiernej mocy zainstalowanej,
- zmniejszenie obciążenia 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 powyższych 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, ponieważ nie płacimy
tylko za rzeczywisty koszt wyprodukowania jej, ale też za dostarczenie jej do naszych
domów. Analizując rachunek za energię elektryczną z połowy 2012 roku można dojść do
wniosku, że za dystrybucję energii płaci się około połowę tego, co za rzeczywiście zużytą
energię elektryczną. Jednym z jej składników jest Opłata sieciowa (opłata przesyłowa
zmienna, lub opłata dystrybucyjna zmienna). Zależy od ilości energii, którą wykorzystano. W

Gliwice, styczeń 2013

(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)

zależności od liczby kilowatogodzin, które odebrano, ponoszone są koszta związane z ich
przesyłem. Można stąd wyciągnąć wniosek, że sieć elektryczna jest przestarzała i nie za
bardzo opłaca się przesyłać energię na znaczne odległości.

W przypadku inwestycji w małą elektrownię fotowoltaiczną można właśnie obniżyć straty
związane z przesyłem energii na znaczne odległości, ponieważ energetyka rozproszona opiera
się na lokalnym przesyłaniu energii, stąd straty przesyłowe są znacznie mniejsze a więc jeden
z czynników odpowiadających za wysoką cenę energii może zostać wyeliminowany.
Przypuszcza się że dla generacji rozproszonej opłata przesyłowa zmienna stanowiłaby około
10% ceny aktualnej więc oszczędność byłaby znaczna, ponieważ 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,
można stwierdzić że 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 CO

2

.

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 już
tylko czerpać korzyści finansowe z modernizacji.

Na podstawie wykonanego projektu można wysunąć wniosek, iż koszty inwestycyjne
konieczne do realizacji celu jakim jest modernizacja istniejącego domu jednorodzinnego ni są
tak duże jak mogłoby się wydawać, natomiast korzyści nie będą płynęły tylko dla nas, ale
także 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 iż w kolejnych latach
popyt na tego typu energię będzie tylko rósł. Już teraz opłacalne stają się inwestycje w

ś

redniej wielkości elektrownie, a za kilka lat przy wzroście cen energii ze źródeł

konwencjonalnych, prawdopodobnie większość gospodarstw domowych będzie wyposażone
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-oleju-
i-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.

„Możliwości 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