PORÓWNANIE CEN NOŚNIKÓW ENERGII

Koszty wytwarzania energii cieplnej (ogrzewanie pomieszczeń, przygotowanie ciepłej wody) stanowią bardzo poważny składnik zarówno budżetów domowych, jak też kosztów ponoszonych przez samorządy, firmy i instytucje.

Czy koszty te muszą być tak wysokie? Pokażemy, że odpowiedni dobór wykorzystywanego nośnika energii i sposobu jej pozyskiwania może zredukować te koszty kilka razy. Okazuje się, że największe oszczędności może przynieść wykorzystywanie biomasy. Dodatkowo pieniądze wydane na pozyskiwanie biomasy ze źródeł lokalnych generują nowe miejsca pracy. Nie bez znaczenia jest też fakt, że energia z biomasy jest w pełni proekologiczna.

Przeanalizujmy koszty zakupu różnych nośników energii potrzebnych do wytworzenia tej samej ilości energii cieplnej. Zaskakujące jest tu to, że występujące różnice w koszcie są tak duże i w skrajnym przypadku dochodzą do 10 razy (1000 %).

prąd elektryczny
prąd elektryczny dwutaryfowy (50/50%)
gaz płynny
olej opałowy
prąd elektryczny II taryfa
sieć cieplna
gaz ziemny
koks
węgiel
pompa ciepła E=4 (taryfa dzienna)
pompa ciepła E=4 dwutaryfowa (50/50%)
pompa ciepła E=4 (II taryfa).
biomasa.

E=4 pompa ciepła HIBERNATUS efektywność 1 - 4, tzn. z 1 kW energii elektrycznej mamy od 4 do 7 kW energii cieplnej w górnym źródle ciepła.

Podany koszt wytwarzania 1 GJ energii cieplnej z wykresu 1 uwzględnia wyłącznie cenę nośnika energii (bez ewentualnych kosztów osobowych, remontów, itp.).

Koszty wytwarzania 1 GJ energii cieplnej są porównywalne dla pomp ciepła i dla biomasy

Nie uwzględniono kosztów inwestycyjnych, przeznaczonych na zakup urządzenia grzewczego: pieca, kotła, czy też oferowanej pompy ciepła.

Po dodatkowym uwzględnieniu kosztów inwestycyjnych (dla niektórych danych dla porównania) otrzymamy dane zgodne z wykresem 2.

Z wykresu 2. wynika zupełnie inny przebieg słupków kształtujących cenę wytwarzania 1 GJ energii cieplnej. Najbardziej opłacalne jest ogrzewanie na biomasę, natomiast ogrzewanie za pomocą pomp ciepła notuje się na ostatnich pozycjach.

Wykres 2. Koszty wytwarzania 1GJ energii cieplnej przy uwzględnieniu kosztów inwestycyjnych

Koszty eksploatacyjne ogrzewania wyliczono dla następujących danych: powierzchnia mieszkalna 130 m2 , 50 W/ m2 , potrzebna moc 6,5 kW, sezon grzewczy 1700 godzin roboczych; 6,5 kW * 1700 h = 11 050 kWh

Tabela 1. Porównanie kosztów eksploatacyjnych ogrzewania: 1) gazowego, 2) olejowego, 3) pompa ciepła, 4) biomasa

W świetle podanych przykładów zastosowanie pompy ciepła do ogrzewania domu jest całkowicie uzasadnione. Warto jednak podkreślić, że konkretne rozwiązanie oraz wyliczenie dokładnego kosztu może powstać dopiero po przeprowadzeniu audytu energetycznego w badanym obiekcie.

Podane koszty eksploatacyjne preferują biomasę, która jest bardzo konkurencyjna w stosunku do pompy ciepła.

Przedstawione wyliczenia kosztów również nie uwzględniają inwestycji, jaką musi ponieść strona zainteresowana. Rzadko która firma proponująca swoje produkty zamieszcza również ofertę cenową, będącą jednym z ważniejszych (jak nie najistotniejszym) kryterium wyboru.

Uwaga: W niektórych lasach połamane gałęzie, pniaki i inne odpady drzewne (po ustaleniu z nadleśnictwem) można pozyskać za darmo. Tartaki i stolarnie również pozbywają się odpadów drzewnych (wiórów, trocin, zrzynek itp.) po bardzo niskich cenach.

Do opisanych wyżej kosztów eksploatacyjnych gazu, oleju i pompy ciepła dochodzą ich przybliżone koszty inwestycyjne, a także koszty eksploatacyjne i inwestycyjne kotłów opalanych odpadami organicznymi, czyli biomasą - tabela 2.

Tabela 2. Porównanie kosztów eksploatacyjnych i inwestycyjnych różnych źródeł ciepła

Pierwszy rząd symbolizuje cenę samej eksploatacji w momencie posiadanego już urządzenia ogrzewczego. W drugim rzędzie mamy cenę, jaką ponosimy rocznie przy zakupie urządzenia ogrzewczego w systemie ratalnym rozłożonym na 5 lat, przy stałym oprocentowaniu 15%. Po upływie okresu spłaty owych rat płacimy jedynie cenę eksploatacji (tj. wg pierwszego rzędu). Kolumna ostatnia oznacza cenę, jaką musimy zapłacić w ciągu pierwszego roku dysponując gotówką na zakup urządzenia grzewczego. W kolejnych latach ponosimy jedynie koszty eksploatacyjne (tj. wg pierwszego rzędu).

Wykres 4. Porównanie rocznych kosztów ogrzewania przy założeniu 5 lat eksploatacji

Z wykresu widać, że sama eksploatacja nie czyni jednego źródła ciepła konkurencyjnym wg innych. Dopiero całkowite podsumowanie daje współmierne wyniki.

Ponadto można stwierdzić, że przy zakupie pompy ciepła za gotówkę wydatek w ciągu pierwszego roku jest olbrzymi, dopiero w następnych latach rachunki są bardzo niskie. Natomiast przy zakupie urządzenia grzewczego poprzez zaciągnięty w banku kredyt (np. przy stałym oprocentowaniu 15% i równych ratach spłaty rozłożonych na 5 lat) całkowity koszt inwestycji znacznie wzrasta.

Tabela 3. Zestawienie kosztów inwestycyjnych na zakup urządzenia grzewczego poprzez zaciągnięty kredyt spłacany w równych ratach przy stałym oprocentowaniu

Tabela 5. Nominalna sprawność różnych źródeł oraz ilość ciepła użytecznego lub energii uzyskiwanej z 1 kg paliwa umownego (wartość opałowa 29,30 kJ/kg).

Z tabeli 5. wynika, iż najbardziej efektywne pod względem energetycznym jest skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w elektrociepłowniach dzięki wykorzystaniu ciepła skraplania pary (traconego w obiegu chłodzenia elektrowni kondensacyjnych), do podgrzewania wody krążącej w sieciach ciepłowniczych. Zużycie paliwa do produkcji energii elektrycznej w elektrociepłowniach wynosi ok. 150 kg p.u./MWh, a w elektrowniach kondensacyjnych ok. 340 kg p.u./MWh.

Racjonalizacja użytkowania paliw i energii stanowi jeden z głównych kierunków poprawy stopnia wykorzystania zasobów energetycznych. Struktura bilansu paliwowo-energetycznego naszego kraju charakteryzuje się dominacją udziału węgla kamiennego. Stosowanie tego surowca jako paliwa stwarza pewne ograniczenia technologiczne i konstrukcyjne w procesie zwiększania jego efektywności. Głównym powodem trudności jest regulacja procesu spalania i automatyzacja regulacji mocy cieplnej urządzeń grzejnych.

Rosnące koszty pozyskiwania paliw, zwłaszcza węgla z wyeksploatowanych złóż i stabilizacja wielkości jego podaży, mogą stanowić istotną rolę w rozwoju budownictwa. W Polsce głównym odbiorcą paliw i energii jest budownictwo mieszkaniowe, przy czym paliwa te pokrywają zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i przygotowania c.w.u..

Jedną z możliwości złagodzenia tych trudności związanych z ogrzewaniem i przygotowaniem c.w.u. jest zastosowanie pomp ciepła i biomasy, zarówno w gospodarce rolnej jak i przemyśle. Pompa ciepła umożliwia wykorzystanie praktycznie nieograniczonych zasobów energii odnawialnej i odpadowej. Wymienić tu należy m.in. promieniowanie słoneczne, zasoby geotermiczne,

Energia z biomasy (obecnie najtańsza) jest klasyfikowana jako energia odnawialna. Wykorzystanie energii odnawialnych na świecie jest dużo większe niż w Polsce. Mamy więc potencjał, który przy zastosowaniu znanych i tanich technologii może posłużyć do zwiększenia udziału energii odnawialnych w bilansie energetycznym kraju i jednocześnie do zmniejszenia importu nośników energii (importujemy np. gaz ziemny i ropę naftową, które są jednymi z droższych nośników energii).

Na podstawie danych z tabeli 7 niezrozumiałe jest forsowanie w Polsce odchodzenia od wykorzystywania krajowego węgla na rzecz wzrostu zużycia importowanej ropy czy gazu.

Najbogatsze kraje świata (USA, Japonia, Australia, Kanada) zwiększają wykorzystanie węgla.

Szybko rozwijające się Korea Południowa i Indie również postawiły na węgiel.

Najciekawszy jest tu przykład Japonii, która nie posiada własnych złóż energii kopalnych, a zwiększyła zużycie węgla. Czyżby wymienione kraje postępowały wbrew rachunkowi ekonomicznemu? Tymczasem prognozy zużycia węgla kamiennego w Polsce zakładają dalsze ograniczanie zarówno wydobycia jak i zużycia tego nośnika energii. Sprawą najwyższej wagi staje się to, czym zostanie zastąpiony węgiel. Sukcesem będzie, jeśli zużycie węgla zostanie zastąpione zużyciem biomasy.

Bardzo ważne jest jak będą kształtowały się ceny paliw i nośników energii w najbliższej przyszłości. Prognozy zakładają tu ciągły wzrost cen związany np. z realnym wyczerpywaniem się zasobów, zwiększaniem się zapotrzebowania itp. Ważną rolę we wzroście cen mogą odegrać czynniki pozarynkowego sterowania (np podatki, w tym tzw. Podatek ekologiczny) wynikające z wprowadzania w życie postanowień umów międzynarodowych - np. "Protokół z Kioto".

Niezależnie od powyższych działań biomasa ma olbrzymią szansę nadal być najtańszym źródłem ciepła, gdyż jako źródło odnawialne nie będzie podlegać np. "podatkowi ekologicznemu". Istnieją duże szanse, że cenę biomasy energetycznej będzie kształtował rynek (czyli podaż i popyt na niewielkim terenie).

Powyższe założenia odnoszą się do obliczeń procentowego wzrostu cen paliw w wyniku wprowadzenia podatku węglowego. Dla lat 2005-2015 przyjęto wysokość podatku węglowego na poziomie 4,2 USD/ tonę emisji CO2, dla lat 2015-2020 8,4 USD/tCO2. Należy podkreślić, że przewidywane ceny paliw kopalnych odgrywają bardzo znaczącą rolę w prognozowaniu rozwoju energetyki odnawialnej. Konkurencyjność OZE polega na dynamicznej reakcji na jakiekolwiek zmiany cen paliw. Wstępne symulacje przeprowadzone przy pomocy programu SAFIRE wykazały znacznie większą penetrację rynkową technologii OZE przy zwiększonych opłatach ekologicznych. Na potrzeby scenariusza przyjęto taki poziom obciążenia podatkiem ekologicznym, który autorom wydaje się realny do osiągnięcia w przyszłości.

Wykres 8 Procentowy wzrost cen paliw kopalnych w wyniku wprowadzenia opłat ekologicznych (prognoza wg EC BREC).

Realne zmniejszenie kosztów pozyskiwanie energii cieplnej jest możliwe przy stosunkowo niewielkich nakładach inwestycyjnych. Zmniejszenie to może duże - w zależności od dotychczas wykorzystywanego źródła energii może być nawet kilkukrotne. Możliwości takie daje spalanie lokalnie wyprodukowanej biomasy. Postępowanie takie zapewnia dywersyfikację dostaw nośników energii i zwiększa bezpieczeństwo energetyczne gospodarstwa domowego, gminy, powiatu czy kraju. Aby tego dokonać wystarczy wykorzystać istniejące w naszym kraju możliwości produkcji biomasy energetycznej i urządzeń służących do jej zagospodarowania i wykorzystania.