Gliwice, styczeń 2013
(rok akademicki 2012/2013. sem. zimowy)
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
Ś
ciany: 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 m
2
, a więc do montaŜu przyjmę powierzchnię równą około 50 m
2
.
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 CO
2
z węgla kamiennego przyjęto
w obliczeniach następujące załoŜenie, Ŝe z 1 tony węgla powstaje 2,8 tony CO
2
. 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 m
3
gazu. Przyjęta w obliczeniach wartość energetyczna gazu propan-butan wynosi 25,6
kWh/m
3
.. Dla tak przyjętych danych roczne zuŜycie 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, Ŝe
wytworzenie energii elektrycznej w elektrowniach węglowych jest związane w emisją CO
2
równą 1 kg CO
2
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 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 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
ź
ródeł 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 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 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.
72 kWh
37,4 kWh
9 kWh
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]
Ilo
ść
sztuk
Sumaryczny koszt [zł]
Ogniwa
fotowoltaiczne
959
30
28770
Inwerter
11159
1
11159
Licznik
999
1
999
Akcesoria
2654
1
2654
Monta
Ŝ
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 aniŜeli pobierana przez gospodarstwo domowe. Za energię wysłaną do sieci
otrzymamy pieniądze i dodatkowo za sprzedaŜ 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
Ŝ
y 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
pieni
ęŜ
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
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 uwra
Ŝ
liwiany
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
pieni
ęŜ
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 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 CO
2.
Emisja CO
2
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 CO
2
o ilość gazu
wyemitowanego przy produkcji tejŜe 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 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 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 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
ś
redniej 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-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.
„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