GRID společnost s.r.o. Zahradní 30 586 01 JIHLAVA
Výpočet ekonomické efektivnosti investičního záměru výstavby a provozu plynové kotelny pro Společenství vlastníků Husníkova 2078, 2079, 2080, 2081, 2082, Praha 13
Praha
srpen 2013
Výpočet ekonomické efektivnosti investičního záměru výstavby a provozu plynové kotelny pro Společenství vlastníků Husníkova 2078, 2079, 2080, 2081,2082, Praha 13
Obsah: 1 2 3 4 5 6
Úvod Specifikace požadavků na tepelný zdroj Varianty záměru naplňující požadavky dodávky tepla Vliv na životní prostředí Vyhodnocení ekonomické efektivnosti variant z hlediska projektu Odůvodnění záměru
Úvod Tento investiční záměr byl zpracován na objednávku výboru Společenství vlastníků Husníkova především k vnitrospolečenské diskuzi mezi vlastníky a po případném schválení, i dále pro dotčené orgány ve stavebním řízení. S rostoucí cenou tepelné energie dodávané lokálně monopolním dodavatelem tepla – Pražskou teplárenskou, a. s. přirozeně narůstá zájem obyvatel panelových domů o zkoumání možností snížení výdajů na teplo, které mají nejvyšší podíl na výdajích domácností za služby spojené s bydlením. Možnosti beznákladových úsporných opatření již byly v podstatě vyčerpány a je zřejmé, že je nutno do energetických úspor investovat. Výdaje na služby v roce 2011 [tis. Kč] voda; 690 osvětlení; 28 úklid; 254
odpad; 125
ohřev TUV; 859
výtah; 125
správa; 211
provozní fond; 188
Otop; 1 086
Většina bytových družstev či SVJ se vydala cestou investice do zateplení domu s možným využitím dotace „Zelená úsporám“. Investice do zateplení bez dotace se totiž jeví jako neefektivní, a to i s uvažováním budoucího růstu ceny tepelné energie. Prostá návratnost investice do zateplení bez dotace se pohybuje v rozmezí 30 – 40 let. Velikost výdajů na zateplení představuje cca čtyřnásobek výdaje na plynovou kotelnu. Zateplení navíc šetří pouze výdaje na otop domu a nedotkne se výdajů na ohřev teplé vody, které jsou rovněž velmi vysoké.
Existuje však úspěšný příklad bytového družstva (BD Zázvorkova 1995-1999), kterému se podařilo odpojit od systému CZT Pražské teplárenské v Praze 13, postavit si vlastní zdroj tepla v podobě plynové kotelny a dosáhnout tak snížení především stálé složky nákladů na vytápění. Na základě těchto zkušeností byla vypracována tato studie pro výše jmenovaného zadavatele.
2
2
Specifikace požadovaných parametrů kladených na tepelný zdroj
Podstatou investičního záměru je odstavení přípojky topné vody z blízké blokové plynové kotelny v majetku Pražské teplárenské, a.s. (dále PTas) a využití existující ntl přípojky zemního plynu od Pražské plynárenské, a.s (dále PPas) k instalaci plynových kotlů pro otop a ohřev TUV v majetku společenství, případně jimi založené nové právnické osoby typu s.r.o. Jmenovitý výkon kotlů byl navržen dle spotřeby tepla za roky 2010 a 2011 podle faktur PTas na 300 - 350 kWt. Průměrné roční množství odebíraného tepla je 3 236 GJ, což představuje cca 900 MWht. Z toho je přibližně 500 MWht na otop a 400 MWht na ohřev TUV. Střední roční výkon ohřevu je tedy 45 kWt a střední výkon otopu během osmiměsíčního topného období je 89 kWt. Průběh spotřeby tepla SVJ Husníkova 180
160
140 2010 TUV 2011 TUV 2010 2011 průměr
120
MWht
100
80
60
40
20
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
měsíce
Je třeba zjistit od PPas zda kapacita dosavadního nízkotlakého plynovodu dostačuje pro připojení kaskády kotlů o potřebném výkonu, což lze předpokládat. Nezanedbatelnou výhodou existence vlastního zdroje tepla je možnost využít dodatečně v systému obnovitelné zdroje energie jako jsou sluneční kolektory pro ohřev vody a tepelná čerpadla. Oba typy zdrojů však mohou sloužit pouze jako doplněk s cílem snížit množství spotřebovávaného zemního plynu. V zimních mrazivých dnech nelze očekávat efektivní dodávku tepelného výkonu od slunečních kolektorů, pouze snad u tepelného čerpadla ve výši o málo vyšší než je nominální elektrický příkon motoru pohánějícího kompresor. Při žádosti o stavební povolení je třeba počítat s nutností předložit energetický štítek objektu, ze kterého vyplyne výpočtová tepelná ztráta objektu při výpočtové venkovní teplotě (pro Prahu -12° C) a bezvětří. To může posloužit ke zpřesnění požadovaného maximálního výkonu kotlů.
3
3
Varianty záměru naplňující požadavky dodávky tepla Pro pokrytí požadovaných potřeb je možno uvažovat dvě varianty lišící se výkonem kotlů: 1) 4x100 kW 2) 3x100 kW.
V obou variantách budou uvažovány kotle od firmy Viessmann. Lze však uvažovat kotle od jiných firem (Buderus, Junkers, apod.), které mohou být levnější. Nedosahují však tak nízké poruchovosti a vysoké účinnosti při provozu jako kotle od firmy Viessmann, které mají speciální uspořádání nerezových výměníků ve tvaru stočeného jäklu, což snižuje zanášení teplosměnných ploch a má i příznivější vliv na dodržování předepsaných limitů emisí NOx a dalších škodlivin do ovzduší. Další subvarianty záměru lze vygenerovat různým uvažováním umístění kotelny (např. na střechu) a s tím související umístění komína. Zatím se předpokládá umístění do volné místnosti vedle místnosti s výměníkem tepla od PTas a komín povede v rohu tělesa schodiště až na střechu objektu.
4
Vliv na životní prostředí
Primárním zdrojem tepelné energie v oblasti Prahy 13 je zemní plyn. Ten se spaluje v blokových kotelnách PTas a pomocí systému již nedostatečně tepelně izolovaných potrubí, ve kterých koluje topná voda, je teplo předáváno do objektů spotřebitelů. V systému dochází k značným ztrátám tepla při dopravě, nehledě na spotřebu elektřiny pro pohon oběhových čerpadel. To vše způsobuje zbytečně vysoké exhalace kysličníků dusíku a kysličníku uhličitého do ovzduší. Je zřejmé, že díky tepelnému zdroji umístěnému přímo v budově odpadnou tepelné ztráty z trubek teplovodu. Pokud vypočítáme ztrátový tepelný výkon z teplovodní trubky s průměrem 133 mm obalené minerální vatou tloušťky 5 cm (přívodní trubky tepelné přípojky do objektu), který vede vodu teplou 90° C kolektorem s teplotou vzduchu 20° C (ten zase ohřívá okolní zeminu), tak z 1 m trubky se z povrchu izolace ztrácí cca 55 Wt. Na délce 100 m je to tedy 5,5 kWt. Za den se ztratí 5,5 x 24 = 132 kWht, za měsíc téměř 4 MWht, což je 15 GJ a pokud je průměrná cena GJ s DPH 742 Kč, tak to představuje ztrátu 11 tis. Kč, která je rozpočítána na všechny odběratele. Na výrobu 15 GJ je třeba při výhřevnosti zemního plynu 49 MJ/kg spálit 300 kg zemního plynu, přičemž se uvolní 820 kg kysličníku uhličitého, ale především přibližně 14 kg kysličníků dusíku (NOx). Množství škodlivých NOx závisí na kvalitě hořáků a teplotě plamene v kotli. Vzhledem k tomu, že uvažované kotle značky Viessmann (resp. Buderus) jsou kondenzační, mají vyšší a neklesající účinnost při nižší teplotě hoření než je tomu v zastaralých kotlích PTas, bude docházet k nižším exhalacím škodlivých NOx i kysličníku uhličitého do atmosféry.
4
Vyhodnocení ekonomické efektivnosti investičního záměru
5
Jedná se vyhodnocení efektivnosti investičního výdaje na výstavbu nového zdroje tepla, kde za příjmy považujeme snížení výdajů za teplo pro otop a ohřev TUV po dobu životnosti zdroje. Výpočty jsou v cenách bez DPH. Vstupní údaje výpočtu ve variantě 4x100 kW: Výdaje na výstavbu kotelny včetně projektu a komína: 2 300 tis. Kč Roční výdaje na provoz kotelny (údržba a opravy): 100 tis. Kč Roční výdaje na spotřebu elektřiny: 50 tis. Kč Roční výdaje na spotřebu plynu: 900 tis. Kč (u PPas, lze snížit výběrem obchodníka) Roční výdaje za teplo od PTas: 1 800 tis. Kč Doba životnosti kotelny: 20 let Diskont ve výši úrokové sazby případného úvěru: 3 % Je tedy zřejmé, že lze uvažovat s kladným ročním peněžním tokem ve výši rozdílu provozních výdajů kotelny a výdajů za teplo placené doposud Pražské teplárenské, a.s. po dobu životnosti kotelny v konstantní roční výši 1 800 – 900 – 150 = 750 tis. Kč Prostá doba návratnosti: Tn = Ni/CF = 2 300/750 = 3 roky kde
Tn je prostá doba návratnosti Ni investiční výdaje CF roční peněžní tok (čistý příjem)
[r] [tis. Kč] [tis. Kč]
Čistá současná hodnota při uvažované diskontní míře r = 3 %: NPV = z(r,Tž) CF – Ni = z(3,20) . 750 – 2 300 = 14,8775.750 – 2 300 = 8 858 tis.Kč kde
NPV je čistá současná hodnota záměru za 20 let životnosti z(r,Tž) zásobitel za dobu životnosti Tž při diskontní míře r
[r]
Roční ekvivalentní čistá současná hodnota RCF = CF – a(r,Tž) Ni = 40 – a(3,20) 2 300 = 750 – 0,06722.2 300 = 595,4 tis. Kč kde
RCF je roční ekvivalentní čistá současná hodnota [r] a(r,Tž) poměrná anuita za dobu životnosti Tž při diskontní míře r (poměrná anuita je převrácená hodnota zásobitele) Vnitřní úroková míra
! NPV = z(IRR,Tž) CF – Ni = 0
5
Hledáme takovou diskontní míru, pro kterou platí, že čistá současná hodnota za dobu životnosti bude 0. z(IRR,Tž) = Ni/CF = 3,07 = z(32,20) Projekt má vnitřní úrokovou míru (výnosnost) ve výši více než 32 %. Uvedené výpočty jsou poněkud zjednodušené. Jsou zanedbány daňové aspekty, inflace a možné změny předpokládaných vstupních údajů. Např. pokud bude uvažována varianta 3x100 kW, lze ušetřit na investičních výdajích cca 300 tis. Kč, čímž se zvýší vnitřní úroková míra (výnosnost) na téměř 38 % a zároveň prostá návratnost klesne o půl roku. Tento investiční záměr lze tedy prohlásit za dostatečně efektivní, a to i vzhledem k průměrným nákladům na jeden GJ, které jsou v roce 2013 od PTas na úrovni 613 Kč/GJ a z nové plynové kotelny vychází na 360 Kč/GJ bez DPH, při uvažování její dvacetileté životnosti. Efektivnost dokládá i následující obrázek s kumulovanými diskontovanými peněžními toky zachování původního výměníku a nákupu tepla od Pražské teplárenské a.s. (červená přerušovaná čára) a investičního záměru nové plynové kotelny (modré plné čáry): Kumulované diskontované výdaje za teplo 30 000
25 000
tis. Kč
.
20 000
15 000
10 000
5 000
Pražská teplárenská, a.s. kotelna 4x100kW kotelna 3x100kW
20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 20 19 20 20 20 21 20 22 20 23 20 24 20 25 20 26 20 27 20 28 20 29 20 30 20 31 20 32 20 33 20 34 20 35
0
Na obrázku je rok 2014 považován za rok výstavby kotelny a rok 2015 za první rok plného provozu kotelny. Je na něm vidět, jak se ve třetím roce provozu (resp. dvouapůltém) protíná křivka kumulovaných diskontovaných výdajů za teplo kotelny s čárkovanou čárou výdajů za teplo od Pražské teplárenské, a.s. V té době by převýšily kumulované diskontované výdaje za teplo placené Pražské teplárenské, kumulované diskontované výdaje plynové kotelny a od tohoto okamžiku začíná kotelna „vydělávat“ až do konce své životnosti (za
6
zbývajících 14 let) uspoří z dnešního pohledu družstevníkům více než 9 mil. Kč s uvažováním diskontní míry ve výši 3 %.
6
Odůvodnění projektu
Z hlediska celospolečenského, byl systém centrálního zásobování teplem s blokovými kotelnami spalující ušlechtilé plynné palivo, kterým je zemní plyn od počátku neefektivní. SCZT je vhodný všude tam, kde je zdrojem tepla méně ušlechtilé tuhé palivo jako je uhlí nebo biomasa. SCZT je efektivní i v případě kogenerace, tj. společné výroby elektřiny a tepla, kdy rekonstrukce elektráren na teplárny umožňuje vysoké výdaje na výstavbu dlouhých tepelných napáječů do center měst rychle splatit, neboť teplo na začátku je v podstatě odpadem (nulová cena), protože by jej bylo nutno stejně vypustit do atmosféry pomocí chladících věží. Takže lépe je odpadní teplo místo přímého odvedení do atmosféry „prohnat“ budovami, ve kterých žijí a pracují obyvatelé města. Koncepce výstavby plynových kotelen a následného SCZT v osmdesátých letech minulého století na Praze 13 však byla poplatná době vzniku, kdy projekční kanceláře uměly projektovat CZT na uhlí a zde jej jen z praktických důvodů změnily na plyn. V té době byl zemní plyn také ještě poměrně levná komodita. Při spalování uhlí je vždy účinnější větší centrální kotel než lokální topeniště, při spalování zemního plynu je to naopak! Účinnější jsou menší kondenzační kotle než velký kotel, kde se kondenzace vodní páry vznikající spalováním vodíku, který je obsažen v zemním plynu nemůže tolik uplatnit, protože je nutno dodržet vyšší teplotu topné vody z kotle pro dopravu ke vzdálenému odběrateli. Navíc dopravou tepla dvěma tepelně nedokonale izolovanými trubkami dochází ke značným ztrátám po cestě, nehledě na spotřebu elektřiny pro pohon oběhových čerpadel. To v případě lokálních plynových kotlů umístěných přímo v objektech odběratelů nenastává. Jedna tepelně neizolovaná trubka (s menším průměrem ve srovnání s průměrem trubek pro vedení topné vody) úplně stačí. Odpadá nezanedbatelná spotřeba elektřiny pro pohon čerpadla. Kotel v domě je kondenzační a má tedy vyšší účinnost než starý velký kotel v blokové kotelně Pražské teplárenské. Změnou způsobu vytápění lze docílit: 1) snížení tepelných ztrát po cestě z blokové kotelny k odběrateli 2) snížení spotřeby elektřiny na oběh topné vody 3) snížení investičních výdajů na potrubí, stačí jedna neizolovaná trubka místo dvou tepelně izolovaných, a tím i následné náročnosti oprav a údržby energetické dopravní cesty 4) zvýšení účinnosti spalování díky novým kondenzačním kotlům 5) úspory paliva díky dokonalejší regulaci moderních kotlů a vnitřní topící soustavy bez dopravních zpoždění z blokové kotelny 6) možnosti rychlé reakce na změnu počasí po celý rok, topit se může kdykoliv je to potřeba dle přání obyvatel domu a ne podle provozních pravidel provozovatele SCZT, čímž opět dochází k úspoře ušlechtilého paliva. Je tedy zřejmé, že změna způsobu vytápění uvedených domů je nejen ekonomická, ale i ekologická, protože díky snížení spotřeby zemního plynu, dojde i ke snížení emisí CO2 a NOx do ovzduší. Systém CZT s plynovými výtopnami PTas, je ze společenského hlediska méně efektivní a méně ekologický ve srovnání s domovními kotelnami. CZT se zdroji na zemní plyn má zbytečně velké stálé náklady a menší účinnost díky vyšším ztrátám tepla a
7
spotřebě elektřiny, proto bude v současných podmínkách jen těžko konkurovat malým domovním kotelnám na zemní plyn. V Praze dne 1.8.2013
Ing. Miroslav Vítek, CSc. GRID s.r.o.
8
