- 118 -
6. Ekonomické hodnocení solárních systémů pro přitápění
6.1. Teorie ekonomického hodnocení solárních systémů pro přitápění
Ekonomické hodnocení investic do solárních systémů se řídí stejnými pravidly jako jakékoli jiné investice do úsporných energetických opatření. Cílem je vždy prokázat smysluplnost vložených prostředků. U kombinovaných solárních systémů pro přitápění a ohřev TV je ovšem velmi obtížné objektivně zhodnotit skutečný přínos, který se skládá ze dvou hlavních složek, tedy ze samotného energetického zisku solárního systému a sekundárního přínosu sociálně-environmentálního. Obě tyto složky pozitivního přínosu se velmi obtížně kvantifikují. Dále při ekonomickém hodnocení solárních systémů musíme pracovat s cenami konvenční energie a vývojem těchto cen v nadcházejících letech, případně s daňovým zatížením a podpůrnými mechanismy, které stimulují investice do obnovitelných zdrojů energie.
Obr. 6.01. Základní ekonomické hodnocení solárních systémů
Na obr. 6.01. je patrné posuzování solárních systémů z hlediska jejich přínosu.
Základním kritériem je návratnost vložených investic, kterou chceme pochopitelně co nejkratší (I.). Nejdůležitějšími parametry, jak toho lze dosáhnout, je snižování investičních nákladů (II.). Dále lze ovlivnit provozní náklady (IV.) použitím kvalitních komponent, správným technickým řešením a kvalifikovaným provozem.
Významným a současně nejdůležitějším parametrem jsou solární zisky, úspora primární energie a cena solárního tepla (III.). Tento parametr ovlivňuje jednak opět efektivita použité technologie, správné dimenzování a technické provedení. Do vývoje reálného přínosu je nezbytné započítat skutečný vývoj ceny konvenční energie, včetně porovnání ušlé investiční příležitosti. Stagnační přínos investice do solárních systémů představuje případ, kdy by nerostly reálné ceny konvenční energie a ušlé zisky z investice do jiných příležitostí by nám prakticky degradovaly skutečný přínos solárních systémů v čase, nebo by byly jiné investice ekonomicky přínosnější. Prostý přínos investice vyjadřuje prostou návratnost, kdy jsou možnosti investic do jiných příležitostí vyrovnané s nárůstem cen konvenční energie. Do míry pozitivního přínosu investice do solárních systémů lze započítat také společensko-environmentální přínos. Minimálně bychom nemuseli investice do solárních systémů porovnávat s pragmatickými/materialistickými investicemi, stejně jako neposuzujeme řadu jiných investic do vzdělání, zdraví nebo zábavy, které nás obohacují v jiné dimenzi.
Zejména malé solární systémy pro přitápění v RD představují nejhorší ekonomickou variantu vzhledem k vysokým měrným investičním nákladům a malým využitelným solárním ziskům. Proto je tato práce věnována zejména optimalizačním opatřením ovlivňujícím tuto skutečnost.
Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 6- Ekonomické hodnocení solárních systémů pro přitápění
- 119 - 6.1.1. Investiční náklady solárních systémů
Do celkových nákladů na instalace solárních systémů je nezbytné započítat veškeré prvky solárních soustav včetně nákladů spojených s projekcí, přípravou a dalšími režijními náklady. Jak snižovat investiční náklady na jednotlivé prvky solárních systémů inovativními přístupy, jsem popsal v kapitole 3., která je věnována optimalizaci
Obr. 6.02. Grafické znázornění struktury ceny solárních systémů z různých zdrojů (podrobnější rozbor v příloze P7)
Investice do solárních systémů lze snížit také subvencí – dotacemi z veřejných prostředků. ČR, respektive její orgány (SFŽP, PŽP) vytvářejí programy pro tuto podporu, bohužel je chování státu v tomto ohledu velmi nezodpovědné z hlediska pevných a dlouhodobých pravidel, která jediná mohou v tomto odvětví vytvořit seriózní prostředí zejména pro firmy a zaměstnavatele. Dlouhodobá stabilita by zvýšila kvalitu služeb a napomohla lepším ekonomickým parametrům solárních systémů. Vedle přímých investičních podpor se nabízejí další mechanismy podpory v podobě ovlivnění daňového zatížení investorů (DPH, daň z příjmu, spotřební daň). Mnohem smysluplnější podporou OZE(4) než přímé subvencování a nekompetentní přerozdělování veřejných prostředků by bylo daňové zatížení konvenční energie (zelená daň) zohledňující negativní externality.(27) Tento model není možné prosadit vinou silného lobbysmu dodavatelů konvenční energie a zároveň byrokracie státní zprávy, kterou dotační tituly a s tím spojená administrativa živí a odebírá jí značné prostředky, které by mohly generovat další solární teplo a šetřit naše životní prostředí. Oba základní modely podpory solárních systémů pro přitápění v domech pro bydlení přinášejí řadu sekundárních pozitivních efektů:
• napomáhají snižovat tvorbu skleníkových plynů a exhalací
• zvyšují smysluplné investice již zdaněných prostředků občanů
• stimulují ekonomiku
• podporují malé podniky, vytvářejí pracovní příležitosti
• decentralizují pracovní trh
• zvyšují nezávislost na dovážených energetických komoditách
• zvyšují počty instalací solárních systémů, a tím zvyšují environmentální uvažování obyvatelstva, které pak adekvátně reaguje i v jiných oblastech (třídění odpadu, další úsporné návyky apod.)
36%
solární systémy pro ohřev TUV podle [10] solární systémy s přitápěním podle [10] solární systémy podle [20- Solarthermie 2000] solární systém s přitápěním, [SkacelSolar] solární systém s přitápěním pouze s plochými kolektory [SkacelSolar] solární systém s přitápěním pouze s vakuovýmimi kolektory [SkacelSolar] solární systém s přitápěním a ohřevem bazénu [SkacelSolar]
kolektorové pole akumulace potrubí montáž ostatní
Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 6- Ekonomické hodnocení solárních systémů pro přitápění
- 120 -
6.1.2. Provozní náklady solárních systémů pro přitápění
Měrné provozní náklady jsou u menších solárních systémů pro přitápění v RD ve srovnání s ohřevem TV nebo s většími sol. systémy pro předehřev TV relativně vysoké. Hlavní příčinou je zpravidla systémové řešení, technické provedení a větší počet hodin stagnačních stavů, které negativně ovlivňují kvalitu teplonosné kapaliny, těsnost spojů a ohrožují další prvky soustavy. V příloze P13 jsem provedl reálný rozbor provozních nákladů solárních systémů, ze kterého vyplývá, že literaturou [20,27] uváděné servisní náklady 0,3–0,5 % z investice za rok mohou být podhodnocené zejména u špatně navržených a nekvalitně realizovaných sol. systémů pro přitápění. Těchto nekvalitních instalací vzniklo zejména v posledních letech více díky nekontrolovanému nárůstu dodavatelů solárních systémů způsobeného zejména dotačním programem „Zelená úsporám“. Servisní náklady se pak mohou pohybovat i v řádech několika procent cca 1,5–2,1%(P13) z investice. Vliv servisních nákladů na ekonomiku provozu je patrný z obr.
6.xx., kde může reálná návratnost investic narůst např. z 18 na 25 let nebo i více. Výše servisních nákladů je nejvíce závislá na vstupní investici (kvalita komponent, montáže a inženýrských prací). Snaha o co nejlevnější řešení vede nejen ke zvýšeným servisním nákladům, ale zároveň významně ovlivňuje solární zisky soustavy.
Další provozní náklady představuje energie potřebná na řízení a pohon solárních systémů, kterou lze kvantifikovat v rozsahu 1–5 % ze solárních zisků. Obecně lze považovat solární systémy za velmi efektivní zařízení, která k transformaci sluneční energie na užitečnou tepelnou energii využívají jednoduchých principů bez složitých vazeb, čímž jsou provozní náklady v porovnání s provozními náklady konvenčních zdrojů energie velmi nízké.
Obr. 6.03. Vliv servisních nákladů na ekonomiku solárních systémů (reálný diagram z hodnocení v kapitole 6.2.1. varianta –A–)
6.1.3. Energetické zisky solárních systémů pro přitápění
Užitečná tepelná energie získaná solárním systémem a zpravidla vyjádřená v [kWh/rok]
je nejdůležitějším parametrem při hodnocení solárních soustav a zároveň velmi obtížně stanovitelnou veličinou, která je závislá na celé řadě parametrů. Určení solárních zisků navrhovaných soustav lze provést pouze orientačním zjednodušujícím výpočtem nebo k výpočtu použít simulační výpočtové programy (PolySun, T*Sol…), které ovšem opět pracují se zjednodušujícími algoritmy. Veškerá metodika k určení skutečných sol. zisků selhává na nedostatku skutečných provozních stavů, které ovlivňují vnější (meteorologické) a vnitřní (chování uživatele) podmínky. Tyto podmínky se dopředu velmi těžko specifikují a v průběhu několika let se také mohou měnit (počet osob,
Solární fototermální systémy v extrémních klimatických podmínkách ČR Ing. Dalibor Skácel 6- Ekonomické hodnocení solárních systémů pro přitápění
- 121 -
zateplení budovy). Reálné solární zisky u kombinovaných menších solárních systémů pro přitápění se v našich klimatických podmínkách pohybují v rozsahu 200–300 kWh/m2/rok.
Solární zisky jsou také ovlivněny stárnutím slunečních kolektorů.
Transparentní vlastnosti zasklení, reflexní vlastnosti zrcadel, selektivní povrchy absorbérů a kvalita vakua se vlivem vnějších podmínek zhoršují. O účinnostní degradaci slunečních kolektorů v průběhu několika desítek let není příliš mnoho informací. Mé subjektivní zkušenosti, vycházející spíše z pozorování realizovaných projektů než z kvalitativního měření, přinášejí poznatek, že během prvních několika sezón dojde k největším změnám
„otupění“, které se pak zhoršuje již mnohem pomaleji. K dalšímu skoku pravděpodobně dojde ke konci životního cyklu a konkrétní degradace prakticky ukončí funkceschopnost slunečních kolektorů.
6.1.4. Cena konvenční energie
Solární zisky je nezbytné posuzovat ve vztahu k cenám konvenční energie, které se vyvíjejí v čase a pro dlouhodobé hodnocení solárních systémů jsou zcela zásadní. Dále je nezbytné do posuzování solárních systémů započítat takzvané negativní externality(27) zvyšující cenu konvenční energie a zlepšující ekonomické parametry investic do solárních systémů. Spekulace nad růstem cen jednotlivých konvenčních energetických komodit v následujících 20 až 30 letech jsou velmi hypotetické, v každém případě je třeba si uvědomit, že v ČR stoupaly ceny energií v posledních 15 letech průměrně o 11,5 % za rok!(P13) Užitečná tepelná energie získaná solárním systémem se zpravidla vyjadřuje v [kWh/rok] a v tomto přínosu zpravidla nejsou započteny provozní náklady.
6.1.5. Základní výpočtové vztahy ekonomického hodnocení
ACE - aktuální cena energie v době investice [Kč/kWh]
(2)
Provozní náklady PN ve vztahu (xx) počítají s absolutním vlivem nárůstu cen energie na obě složky provozních nákladů, tedy maximalistickým pojetím, ve skutečnosti budou zejména servisní provozní náklady méně závislé na aktuální ceně, lze předpokládat zlevňování některých položek a zkvalitňování solárních instalací snižujících zejména parametr (s). Ve většině současných rozborů jsou provozní náklady (PN) často
e - procentuální vyjádření energetických nákladů na provoz [%]
(1–5 % z SZV)
s - procentuální vyjádření servisních nákladů na provoz [%]
(0,3–2,0 % z IN)