Ekonomické úspory - Energie budoucnosti (II)
Autor studie dochází k závěru, že roční úspora při využití nízkoteplotního systému vytápění v panelových domech dosahuje v průměru 30%. Provozní strategie zaměřená na ekonomické zhodnocení energetických úspor se tedy jeví jako nejoptimálnější řešení vytápění panelových domů.
TECHNICKÉ PARAMETRY NOVĚ INSTALOVANÝCH STROJŮ A ZAŘÍZENÍ
Návrh parametrů jednotlivých strojů vychází z protichůdných požadavků pro zimní a letní období. V zimě je nutno zajistit max.špičkový výkon ve výši Pt max = 1 144 [kW] a minimální letní příkon Pt min = 210 [kW]. Tyto výkony jsou zajištěny vhodnou kombinací následujících jednotek:
Kogenerační jednotka:
Kombinovaná výroba tepla a el. energie je zabezpečena třemi kogeneračními jednotkami s následujícími výslednými instalovanými parametry: elektrický výkon Pe = 3 x 143 = 429 [kW], tepelný výkon Pt = 3 x 207 = 621 [kW] a celková měrná spotřeba paliva mp = 3 x 42 = 126 [m3/h] (je uvažován typ JENBACHER JMS 156 GS - N.LC).
Tepelné čerpadlo:
Požadovaný výkon bude realizován tepelným čerpadlem s kompresorem typu UB 831 s ekologickou teplosměnnou látkou s následujícími parametry: topný výkon PTC= 365 [kW] při vstupní/výstupní teplotě vody t1 / t2 = 18/ 52 [°C] při elektrickém příkonu kompresoru Pk = 70 [kW] (uvažováný typ ČKD Choceň TC R717 KAL).
Akumulátor tepla:
Akumulátor bude realizován 4 ks stojatých tepelně izolovaných nádob s parametry: celkový objem vody Vc = 4 x 10 = 40 [m3], při vstupní/výstupní teplotě vody t1 / t2 = 40/ 90 [°C] s akumulovaným teplem PA = 300 [kW].
Jako zdroj doplňkového vytápění bytů jsou navrženy následující el. spotřebiče: v každé místnosti bytu (2+1) el. halogenový zářič s výkonem Pe= 1 [kW] a v koupelně Pe= 0,5 [kW] tedy s celkovým příkonem na byt Pel.b = 3,5 [kW] a celkový příkon na obytný blok s 336 b.j. Pel.c = 1 176 [kW].
Při využití cyklického střídání el. výkonu (multiplex) a při pokrytí nutného špičkového el. výkonu Pel.s = 291 [kW], bude k dispozici elektrický tepelný výkon Pte = 2 x (Pe - Pel.s) = 2 x (429 - 291) = 276 [kW]. Celkový špičkový tepelný výkon energetického zdroje (teplo + el. teplo) včetně akumulátoru PtA = 300 [kW] bude:
Ptc = (Pt + Pte)KJ + PtA = (621 + 276) + 300 = 1 197 [kW],
Ptc = 1 197 [kW]
Minimální tepelný výkon je určen chodem jednoho stroje. Při možnosti 50 % regulace výkonu je minimální tepelný výkon zdroje v rozsahu:
Pt1min = 104 až 207 [kW]
ÚSPORY ENERGIE
Pro stanovení výše uvedených energetických úspor vycházíme z bilance spotřeb energií pro jednotlivé strategie Strategie A a Strategie B. V obou variantách je zdrojem obou energií kogenerační jednotka (KJ), pokud není výslovně uvedeno jinak.
Strategie A - Bilance spotřeby (PDF, 22 kB)
Pro strategii A odečítáme roční výrobu tepla 3 108 [MWh] a el. energie 2 151 [MWh], tj. celkem 5 259 [MWh]. K této hodnotě musíme připočíst z důvodů vyrovnané bilance spotřeby nákup dodatečné el. energie ve výši 199 [MWh]. Celková roční energetická spotřeba strategie A má hodnotu 5 458 [MWh]. Oproti původní skutečné spotřebě energií 7 228 [MWh] se jedná o energetickou úsporu 1 770 [MWh], která činí 24,5 % a odpovídá ročnímu snížení emisí o 1 982 t CO2/rok.
Strategie B - Bilance spotřeby (PDF, 22kB)
Pro strategii B odečítáme roční výrobu tepla 3 108 [MWh] a el. energie 2 151 [MWh], tj. celkem 5 259 [MWh], která je stejná jako ve strategii A. Z titulu deklarovaných větších energetických úspor (40%) máme přebytek el. energie, kterou ekonomicky zhodnotíme prodejem do vnější rozvodné sítě. Celková roční energetická spotřeba strategie B má hodnotu 5 258 [MWh]. Oproti původní skutečné spotřebě energií 7 228 [MWh] se jedná o energetickou úsporu 1 970 [MWh], která činí 27,3 % a odpovídá ročnímu snížení emisí o 2 206 t CO2/rok.
Poznámka: V případě, že nebudeme vytvářet ekonomické přebytky el. energie, dochází ještě k výraznější celkové energetické úspoře o bilanční přebytek el. energie 762 [MWh] a skutečná spotřeba energií strategie B potom bude 4 696 [MWh]. Jedná se o energetickou úsporu 2 732 [MWh], která činí 37,8 % a odpovídá ročnímu snížení emisí skleníkového plynu o 3 066 t CO2/rok.
Celkové náklady investice
Celkové náklady investice v sobě zahrnují pořízení nezbytných strojů a zařízení, tj.: kogenerační jednotka - 3 ks, tepelné čerpadlo - 2 ks, akumulátory topné vody - 4 ks, čerpání odpadních vod včetně potrubí - 1 ks, vybavení bytu silovou elektroinstalací včetně MaR a výměníku tepla - 336 ks, řídící systém KJ ve vazbě na byt - 1 ks, rozvody a čerpadla v kotelně - 1 sada, trafo VN/NN - 1 ks, projekt a IČ - 1 ks, finanční rezerva
| Celkové náklady investice (předpokládané) | 21 900,- tis. Kč |
| Náklady na jednu b.j. | 65,2 tis. Kč |
ZÁVĚR
Dále uvedené ekonomické zhodnocení jednotlivých strategií vychází ze základní ceny za teplo 360 [Kč/GJ] a skutečné celkové potřeby energií 7 228 [MWh]. V následující srovnávací tabulce je uvedena strategie C jako prostá kogenerace s nutností výroby a výkupu el. energie. Variantní srovnání jednotlivých strategií ve všech sledovaných ukazatelích: celková výroba energie, hrubý celkový zisk, výsledná cena vyráběné energie a jistina v závislosti na výši úroků a doby splatnosti poskytnutého úvěru je přehledně uvedeno v následující tabulce:
| strategie | A | B | C | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| výroba energie | 5 259 + 199 = 5 458 [MWh] úspora energie 24,5% |
5 259 [MWh] úspora energie 27,3% |
9 375 [MWh] nárůst energie o 34,8% |
||||||
| splatnost úvěru | zisk | cena | jistina | zisk | cena | jistina | zisk | cena | jistina |
| Tu [rok] | tis. Kč | Kč/MWh | tis. Kč | tis. Kč | Kč/MWh | tis. Kč | tis. Kč | Kč/MWh | tis. Kč |
| 4 | 36 536 | 944 | 5 848 | 55 160 | 649 | 0 | 53 716 | 1 045 | 0 |
| 6 | 34 290 | 979 | 0 | 52 674 | 688 | 0 | 52 236 | 1 058 | 0 |
Návratnost vložené investice při předpokládané době životnosti technologického zařízení Tž = 12 roků a době splatnosti úvěru
Tu = 4 roky bude pro Strategii A - 7,2 roků, Strategii B - 4,8 roků a pro kogeneraci Strategii C - 4,9 roků.
Poznámka: Uvedené ekonomické výsledky jsou vztaženy k cenové úrovni v r. 2003. Vlivem nárůstu cen energií budou k dnešnímu dni ekonomické výsledky ještě příznivější.
Z tabulky vyplývá, že využitím nízkoteplotního systému vytápění budov při maximální energetické úspoře získáme nejvyšší celkový zisk investice s minimálními nároky na ručení poskytnutého úvěru.
Porovnáním výsledných hodnot Strategie A a B vidíme, že při takřka stejné roční výrobě energie (5 458/5 259 [MWh]) ekonomickým zhodnocením energetických úspor tepla získáme téměř dvojnásobný celkový zisk investice. Toto je důležitá vlastnost Nízkoteplotního systému vytápění - převedení okamžitých tepelných zisků a přebytků tepla na energetické úspory a jejich ekonomické zhodnocení.
Výhodnost provozní Strategie A, B oproti Strategii C se ukazuje při sledování jednotkové ceny energie, plynoucí z energetických úspor. Strategie C (prostá kogenerace) (PDF, 21 kB) uvedeného zisku dosahuje při téměř dvojnásobné výrobě energií. Provozní strategie zaměřená na ekonomické zhodnocení energetických úspor je nejvýhodnějším řešením.