POLITECHNIKA WROCŁAWSKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
KATEDRA KLIMATYZACJI, OGRZEWNICTWA, GAZOWNICTWA i OCHRONY POWIETRZA
EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
MATERIAŁY POMOCNICZE DO ZAJĘĆ
Autorka opracowania:
dr inż. Małgorzata Szulgowska-Zgrzywa
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
SPIS TREŚCI
Metody analizy ekonomicznej - SPBT _______________________________________________________ 3
Przykład 1 – opłacalność dodatkowej izolacji cieplnej budynku __________________________________ 4
Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego ___________________________________ 5
1. Opis obliczeń: ___________________________________________________________________________ 5
2. Identyfikacja projektu: ____________________________________________________________________ 5
3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań _______________________________________________ 5
3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u. __________________________ 5
3.2. Sprawność systemu ogrzewania ___________________________________________________________________ 5
3.3. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania ________________________________________ 6
3.4. Sprawność systemu przygotowania c.w.u. ___________________________________________________________ 6
3.5. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u. ________________________________ 6
4. Analiza finansowa ________________________________________________________________________ 7
4.1. Roczne koszty eksploatacji systemu wentylacji mechanicznej ___________________________________________ 7
4.2. Roczne koszty eksploatacji _______________________________________________________________________ 7
4.3. Nakłady inwestycyjne ___________________________________________________________________________ 7
5. Analiza kosztów i korzyści __________________________________________________________________ 8
5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji ____________________________________________________________________ 8
5.2. Koszty skumulowane ____________________________________________________________________________ 8
5.3. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT) ________________________________________________ 9
Metody analizy ekonomicznej – NPV, IRR, analiza wrażliwości _________________________________ 10
Przykład 3 – Wybór źródła ciepła dla hotelu _________________________________________________ 11
1. Obliczenia wstępne ______________________________________________________________________ 11
2. Obliczenie wartości NPV inwestycji w pompę ciepła gruntową ___________________________________ 12
3. Analiza wrażliwości ______________________________________________________________________ 12
Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego __________________________________ 13
6. Korekta wskaźnika EP ____________________________________________________________________ 13
7. Ocena wskaźnika NPV ____________________________________________________________________ 14
8. Analiza środowiskowa ____________________________________________________________________ 15
Przykład 4 - obliczenia efektywności ekonomicznej montażu ogniw PV (dla domu jednorodzinnego) ___ 18
1. Dane wejściowe _________________________________________________________________________ 18
2. SPBT __________________________________________________________________________________ 19
3. NPV i IRR ______________________________________________________________________________ 20
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Metody analizy ekonomicznej - SPBT
W teorii i w praktyce wyróżnić można wiele kryteriów klasyfikacji metod rachunku inwestycji. Najbardziej znanym
jest ich podział ze względu na wpływ czynnika czasu. Kryterium to pozwala wyróżnić następujące grupy metod:
metody statyczne,
metody dynamiczne.
Metody statyczne są najczęściej wykorzystywane we wstępnych etapach oceny projektów - stanowią podstawę
pozwalającą się zorientować o ich opłacalności. Cechą charakterystyczną jest nieuwzględnianie w rachunku czynnika
czasu. Oznacza to, że jednakowo traktowane są przepływy strumieni pieniężnych pojawiające się w różnym czasie.
Do stosowania tych metod skłania prostota ich użycia oraz łatwa interpretacja uzyskiwanych wyników.
Metody dynamiczne są to metody, które w sposób całościowy ujmują czynnik czasu a tym samym rozkład wpływów
i wydatków związanych z projektem inwestycyjnym. Cechą charakterystyczną jest uwzględnianie w rachunku wpływu
czasu na wartość pieniądza.
Podstawową metodą statyczną jest prosty okres zwrotu nakładów inwestycyjnych – SPBT (Simple Pay Back Time).
Okres zwrotu to czas, który musi upłynąć od momentu rozpoczęcia inwestycji do chwili odzyskania początkowych
nakładów przez osiągane w kolejnych latach nadwyżki finansowe. Korzystniejszym rozwiązaniem jest oczywiście
wariant inwestycji o krótszym okresie zwrotu.
Dla różnych strumieni pieniężnych w kolejnych latach wartość SPBT można obliczyć na podstawie zależności:
SPBT = t + |∑ 𝐂𝐅𝐭| / CF(t+1)
gdzie:
SPBT - okres zwrotu
t - ostatni rok, na koniec którego nakłady pozostają nie zwrócone
∑ CFt - nakłady nie zwrócone na koniec roku t
CF(t+1) – przepływ finansowy w roku następnym
Dla jednakowych strumieni pieniężnych w kolejnych latach obliczenie SPBT upraszcza się do zastosowania zależności:
SPBT = Ninw / Orok
gdzie:
SPBT - Okres zwrotu
Ninw – nakłady inwestycyjne
Orok – roczna oszczędność kosztów wynikająca ze zrealizowania inwestycji
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 1 – opłacalność dodatkowej izolacji cieplnej budynku
Za pomocą wskaźnika SPBT należy ocenić czy zastosowanie izolacji o grubości 20cm w miejsce izolacji o grubości
12cm jest inwestycją opłacalną.
Założenia do obliczeń:
Wariant bazowy ściany: ścian nośna o grubości 25cm (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,4W/(mK))
zaizolowana 12cm styropianu (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,032(W/mK)).
Wariant alternatywny ściany: ścian nośna o grubości 25cm (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,4W/(mK))
zaizolowana 20cm styropianu (współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,032 (W/mK)).
Powierzchnia ściany ASZ=350m2.
Liczba stopniodni sezonu grzewczego: Std = 3707dK/rok (lokalizacja - Wrocław).
Całkowity koszt energii cieplnej (odniesiony do energii użytkowej) wynosi 35 groszy za kWh.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 2_1 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego
1. Opis obliczeń:
2. Identyfikacja projektu:
Dom jednorodzinny o projektowym obciążeniu cieplnym: Qc.o. = 7,5 kW Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania: Qh,nd = 8 200 kWh/rok Powierzchnia ogrzewana budynku: Af = 220m2 Liczba mieszkańców: 4 osoby Stosowany system wentylacji: wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła Proponowane źródła ciepła: - pompa ciepła powietrze-woda (PCP) - pompa ciepła solanka-woda (PCG) - kocioł gazowy, kondensacyjny (KG) - kocioł opalany biomasą (pellet) (KB) - kocioł na paliwo stałe („ekogroszek”) (KW)
3. Analiza energetyczna poszczególnych rozwiązań
3.1. Roczne zapotrzebowanie energii użytkowej do ogrzewania i przygotowania c.w.u.
3.2. Sprawność systemu ogrzewania
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Sprawność wytwarzania
Sprawność regulacji
Sprawność przesyłu
Sprawność magazynowania
Sprawność całkowita
PCP
PCG
KG
KB
KW
3.3. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania
Energia użytkowa kWh/rok
Energia końcowa kWh/rok
Nośnik energii końcowej
Koszty paliwa, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
3.4. Sprawność systemu przygotowania c.w.u.
Sprawność wytwarzania
Sprawność regulacji
Sprawność przesyłu
Sprawność magazynowania
Sprawność całkowita
PCP
PCG
KG
KB
KW
3.5. Obliczenie zapotrzebowania na energię końcową do przygotowania c.w.u.
Energia użytkowa kWh/rok
Energia końcowa kWh/rok
Nośnik energii końcowej
Koszty paliwa, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
4. Analiza finansowa
4.1. Roczne koszty eksploatacji systemu wentylacji mechanicznej
4.2. Roczne koszty eksploatacji
ogrzewanie ciepła woda wentylacja koszty całkowite, zł/rok
PCP
PCG
KG
KB
KW
4.3. Nakłady inwestycyjne
PCP PCG KG KB KW
RAZEM
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
5. Analiza kosztów i korzyści
5.1. Koszty inwestycji i eksploatacji
PCP PCG KG KB KW
Nakłady
Eksploatacja
Różnica w inwest.
Różnica w eksp.
SPBT
5.2. Koszty skumulowane
0 zł
10 000 zł
20 000 zł
30 000 zł
40 000 zł
50 000 zł
60 000 zł
70 000 zł
80 000 zł
90 000 zł
100 000 zł
110 000 zł
120 000 zł
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
5.3. Ocena wykonalności rozwiązań (ocena zgodności z WT)
PCP PCG KG KB KW
QK,H
wskaźnik wH
QK,W
wskaźnik ww
Epom
wskaźnik wel
QP
EP
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Metody analizy ekonomicznej – NPV, IRR, analiza wrażliwości
NPV
Podstawową metodą dynamiczną służącą analizie ekonomicznej inwestycji jest NPV (wartość zaktualizowana netto).
NPV określa się jako sumę zdyskontowanych oddzielnie dla każdego roku przepływów pieniężnych netto (NCF),
zrealizowanych w całym okresie objętym rachunkiem, przy stałym poziomie stopy dyskontowej. Badane
przedsięwzięcie jest opłacalne, gdy: NPV > 0
NPV= NCF0 * CO0 + NCF1 * CO1 +.. + NCFn * COn
gdzie:
NPV - wartość zaktualizowana netto,
NCFt - przepływy pieniężne netto w kolejnych latach okresu obliczeniowego,
COt - współczynnik dyskontowy dla kolejnych lat okresu obliczeniowego,
T = 0, 1, 2, …. n - kolejny rok okresu obliczeniowego.
IRR
Bardzo często stosowanym wskaźnikiem ekonomicznym jest IRR (wewnętrzna stopa zwrotu). IRR to stopa
procentowa, przy której obecna (zaktualizowana) wartość strumieni wydatków pieniężnych jest równa obecnej
wartości strumieni wpływów pieniężnych. W praktyce, jest to wiec taka stopa procentowa, przy której wartość
zaktualizowana netto ocenianego przedsięwzięcia jest równa zero (NPV=0). Pojedyncze przedsięwzięcie rozwojowe
jest opłacalne wówczas, gdy jego wewnętrzna stopa zwrotu jest wyższa (w skrajnym przypadku równa) od stopy
granicznej, będącej najniższą możliwą do zaakceptowania przez inwestora stopą rentowności.
Analiza wrażliwości inwestycji
Analiza wrażliwości jest jednym z etapów podejmowania decyzji o realizacji inwestycji. Polega ona na badaniu jaki
będzie wpływ zmiany wartości parametrów projektu na wartość wskaźników ekonomicznych inwestycji. U podstaw
stosowania tej metody leży założenie, że w trakcie budowy, wdrażania, a następnie fazie eksploatacji inwestycji
może dojść do odchyleń pomiędzy założonymi w trakcie planowania wartościami parametrów, a rzeczywistymi.
Analiza wrażliwości pozwala ocenić, które z parametrów mają krytyczne znaczenia dla procesu inwestowania, tj. ich
zmiana znacząco zmieni wyniki analizy ekonomicznej. Analizy wrażliwości dokonuje się poprzez identyfikację
zmiennych krytycznych w drodze zmiany pojedynczych parametrów o określoną procentowo wartość i
obserwowanie występujących w rezultacie wahań w finansowych i ekonomicznych wskaźnikach efektywności.
Jednorazowo zmianie poddawana powinna być tylko jedna zmienna, podczas gdy inne parametry powinny pozostać
niezmienione. Według wytycznych UE za krytyczne uznaje się te zmienne, w przypadku których zmiana ich wartości o
+/- 1% powoduje odpowiednią zmianę wartości bazowej NPV o +/- 5%. Możliwe jest jednak przyjęcie innych
kryteriów wyznaczenia zmiennych krytycznych.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 3 – Wybór źródła ciepła dla hotelu
Należy dokonać wyboru źródła ciepła dla małego hotelu stosując zestaw metod NPV, IRR. Należy sprawdzić
wrażliwość inwestycji na zmianę kosztów inwestycyjnych, eksploatacyjnych oraz stopy dyskonta. Okres analizy
wynosi 10 lat.
- Charakterystyka energetyczna obiektu: Qc.o.=25 kW, Qh,nd = 21 000 kWh/rok, Qw,nd = 15 000 kWh/rok. - Inwestor rozważa montaż kotła kondensacyjnego lub pompy ciepła solanka-woda. - Wycena systemu z kotłem gazowy: 30 000 zł. - Wycena systemu z pompą gruntową to 80 000 zł. - Dotacja do pompy ciepła wynosi 50%. - Koszty eksploatacji: gaz = 0,20 zł/kWh; energia elektryczna = 0,55 zł/kWh. - sprawność systemu z kotłem gazowym: 0,85 - sprawność systemu z PCG: 3,6
1. Obliczenia wstępne
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
2. Obliczenie wartości NPV inwestycji w pompę ciepła gruntową
rok NCF COt NPVt
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
NPV =
IRR =
3. Analiza wrażliwości
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 2_2 Wybór źródła ciepła dla domu jednorodzinnego
6. Korekta wskaźnika EP
PCP PCG KG KB KW
QK,H
wskaźnik wH
QK,W
wskaźnik ww
Epom
wskaźnik wel
QP
EP
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
7. Ocena wskaźnika NPV
PCP PCG
rok COt CF NPVt CF NPVt
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
NPV =
NPV = IRR=
IRR=
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
8. Analiza środowiskowa
PCP PCG KG
QK,H, kWh/rok
wskaźnik emisji
QK,W kWh/rok
wskaźnik emisji
Epom kWh/rok
wskaźnik emisji
Emisja CO2
Emisja uniknięta, %
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
PCP Koszty całkowite Efekt ekologiczny Czynnik
dyskontujący Koszty
zdyskontowane Efekt
zdyskontowany zł kg CO2/rok
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
DGC =
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
PCG Koszty całkowite Efekt ekologiczny Czynnik
dyskontujący Koszty
zdyskontowane Efekt
zdyskontowany zł kg CO2/rok
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
DGC =
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
Przykład 4 - obliczenia efektywności ekonomicznej montażu
ogniw PV (dla domu jednorodzinnego)
1. Dane wejściowe
Znamionowa moc instalacji PV: 6 kWp 1 kWp to około 7m2 ogniw PV Powierzchnia łączna instalacji PV to około 42 m2 Taryfa za energię elektryczną:
Składnik taryfy koszty; netto Koszty; brutto
Energia czynna 0,25470 zł/kWh 0,31328 zł/kWh
Opłata dystrybucyjna zmienna 0,18670 zł/kWh 0,22964 zł/kWh
Opłata przejściowa 2,44 zł/m-c 3,00 zł/m-c
Opłata dystrybucyjna stała 3,67 zł/m-c 4,51 zł/m-c
Opłata abonamentowa 4,80 zł/m-c 5,90 zł/m-c
Koszt jednostkowy wykonania instalacji PV: 7 000 zł/ kWp Dotacja: 80% Inwestycja jest kredytowana: oprocentowanie kredytu 8,0% Prowizja od kredytu: 2,5% Okres kredytowania: 5 lat Okres analizy: 5 lat Współczynnik dyskonta: 5,0% Coroczny wzrost cen energii elektrycznej: 1% Roczny spadek produktywności ogniw PV: 0,5% (rozumiane jako procent wartości nominalnej) Roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną: 3.000 kWh (dom jednorodzinny) Koszt serwisu PV: 150 zł/rok Udział „auto-konsumpcji”: 20% Zakres zadania:
(1) Obliczyć SPBT inwestycji z uwzględnieniem: kosztów inwestycji, dotacji, kosztów eksploatacji.
(2) Obliczyć NPV i IRR z uwzględnieniem wszystkich założonych parametrów.
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ
2. SPBT
3. NPV i IRR
Materiały pomocnicze do zajęć EKONOMIKA GOSPODARKI CIEPLNEJ