ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΗΣ ΕΤΑΙΡΙΑΣ AGRITEX

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΗΣ ΕΤΑΙΡΙΑΣ AGRITEX ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΛΤΣΑ Δ. ΕΛΕΝΗ ΑΕΜ: 5361 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΧΑΤΖΗΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΜΑΡΤΙΟΣ 2010

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να εκφράσω τις ειλικρινείς μου ευχαριστίες προς τους ανθρώπους που συνέβαλλαν στη δημιουργία της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα της εργασίας μου, τον κ. Χατζηαθανασίου Βασίλειο, Επίκουρο Καθηγητή του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Α.Π.Θ. για την ανάθεση αυτού του ενδιαφέροντος θέματος και τη διαρκή του υποστήριξη και καθοδήγηση καθόλη τη διάρκεια της διεκπεραίωσης της εργασίας. Ακόμα θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον κ. Χατζάργυρο Γεώργιο, Ηλεκτρολόγο Μηχανικό, τ.τεχνικό Διευθυντή της μονάδας Συμπαραγωγής της εταιρίας AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. για την πραγματικά πολύτιμη βοήθειά του, το υλικό και το χρόνο που μου διέθεσε. Ευχαριστώ επίσης την κα Καδή Στυλιανή, Λέκτορα του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Α.Π.Θ. για τις χρήσιμες συμβουλές και παρατηρήσεις της. Τέλος οφείλω να εκφράσω τις μεγαλύτερες ευχαριστίες μου προς την οικογένειά μου για την ανεκτίμητη συμπαράσταση, κατανόηση και υποστήριξη που έδειξε όλα τα χρόνια των σπουδών μου. Καλτσά Δ. Ελένη Θεσσαλονίκη,

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η οικονομική ανάλυση και ο έλεγχος της βιωσιμότητας του σταθμού συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) της εταιρίας AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. που εδρεύει στην Αλεξάνδρεια Ημαθίας. Ο σταθμός καλύπτει τις ανάγκες για θέρμανση του θερμοκηπίου της εταιρίας, ενώ ταυτόχρονα παράγει ηλεκτρική ενέργεια η οποία πωλείται στο ΔΕΣΜΗΕ. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε ορισμούς και χαρακτηριστικά ορισμένων εννοιών βασικών για την κατανόηση της εργασίας. Συγκεκριμένα το κεφάλαιο αυτό πραγματεύεται την τεχνολογία της συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας, τα πλεονεκτήματά της καθώς και τη θέση που κατέχει σήμερα στη χώρα μας. Ακόμα γίνεται αναφορά στο φυσικό αέριο και τη συμβολή του στην ηλεκτροπαραγωγή γενικά, αλλά και στη συμπαραγωγή ειδικότερα. Το δεύτερο κεφάλαιο περιλαμβάνει μια σύντομη περιγραφή της εγκατάστασης της εταιρίας. Αρχικά προσδιορίζεται η σύνδεση του σταθμού ΣΗΘ με τη θερμοκηπιακή μονάδα. Στη συνέχεια ακολουθεί περιγραφή του σταθμού ΣΗΘ και αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας και τα προϊόντα που παράγονται από τις μηχανές εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) που απαρτίζουν το σταθμό. Ο σταθμός συμπληρώνεται από δύο λέβητες, για την κάλυψη των έκτακτων αναγκών και των αιχμών, για τoυς οποίους περιλαμβάνεται συνοπτική περιγραφή. Τέλος αναφέρονται τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από αυτό τον τρόπο κάλυψης των αναγκών του θερμοκηπίου και αναλύεται ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εκτενής οικονομική ανάλυση του συστήματος συμπαραγωγής. Για τον έλεγχο της βιωσιμότητας της επένδυσης προτείνεται η κάλυψη των θερμικών αναγκών από ένα συμβατικό σταθμό λεβήτων. Για τις δύο αυτές περιπτώσεις υπολογίζονται τα κόστη λειτουργίας, εγκατάστασης και συντήρησης για το έτος 2008 και έπειτα πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας με μεταβαλλόμενη παράμετρο την τιμή του φυσικού αερίου. Σύμφωνα με όσα προκύπτουν από την ανάλυση ευαισθησίας ακολουθεί σύγκριση του λειτουργικού κόστους των δύο προτάσεων και σύγκριση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης συνολικά. Τέλος η υπάρχουσα εγκατάσταση συγκρίνεται με μία άλλη μονάδα, η οποία αποτελείται από σύστημα κυψελών καυσίμου και αντλιών θερμότητας. Οι δύο αυτές μονάδες συγκρίνονται με βάση το λειτουργικό τους κόστος αλλά και τη λειτουργία τους σε βάθος χρόνου δέκα ετών. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο αναφέρονται επιγραμματικά κάποιοι από τους λόγους που οδήγησαν στην ανάπτυξη της τεχνολογίας της συμπαραγωγής παγκοσμίως και παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την παραπάνω μελέτη. Τελικά διαπιστώνεται εάν συμφέρει οικονομικά η χρήση της ΣΗΘ. 3

4 ABSTRACT The aim of this thesis is to examine the economic analysis and the commercial viability of the Combined Heat and Power (CHP) station of the company AGRITEX S.A. which is located in Alexandreia Imathia. The station meets the needs of heating the greenhouse that belongs to the company, while generates electricity which is sold to the Hellenic Transmission System Operator S.A. The first chapter refers to definitions and characteristics of certain concepts which are essential for understanding this thesis. Specifically this chapter deals with the technology of CHP, its benefits as well as its current position in Greece. Also there is a reference to natural gas and its contribution to the electric power production and especially to the cogeneration. The second chapter includes a brief description of the installation of the company. Firstly the connection between the CHP station and the greenhouse is determined. Thereafter the structure of the CHP station is described, then the mode of its operation and the products from the operation of the Internal Combustion Engines are analyzed. There is also included a short description of the two boilers which fills the station for extraordinary conditions and peak points. This method of heating the greenhouse offers some advantages which are listed. Last, but not least, the exact purpose of this essay is analyzed. The third chapter presents a comprehensive economic analysis of the CHP system. To examine the viability of the investment, a simple station of boilers is proposed to meet the needs of heating. For these two cases the operating, installation and maintenance costs are calculated. Next comes a sensitivity analysis in which the factor that changes is the natural gas price. According to the results of sensitivity analysis, on one hand the operating costs and on the other the operating and maintenance costs together of these two proposals are compared. Additionally the existing installation compares to another unit which consists of Fuel Cell systems and Heat Pumps. These two units are compared by their operating costs and their 10-year operation. Τhe fourth chapter refers to some reasons that leaded to the development of the cogeneration technology in the world and presents the conclusions of the above study. In the end the economic benefits of the CHP are determined. 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας Ορισμός της συμπαραγωγής Συστήματα συμπαραγωγής Πλεονεκτήματα ΣΗΘ ΣΗΘ στην Ελλάδα Φυσικό αέριο Πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου Φυσικό αέριο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας και Φυσικό αέριο Κεφάλαιο 2ο ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε Γενική περιγραφή της μονάδας A g r i t e x Μονάδα ΣΗΘ (C H P ) Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως (ΜΕΚ) Λέβητες (B o i l e r s ) Ε πιλογή θέσης της μονάδας Συμπεράσματα Σκοπός της διπλωματικής εργασίας Κεφάλαιο 3ο ΤΕΧΝΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΗΣ AGRITEX Λειτουργία μονάδας με χρήση C H P και B o i l e r Κόστος λειτουργίας Κόστος εγκατάστασης και συντήρησης Λειτουργία μονάδας με χρήση B o i l e r Κόστος λειτουργίας Κόστος εγκατάστασης και συντήρησης Σύγκριση της μονάδας με C H P και B o i l e r και της μονάδας μόνο με B o i l e r Μεταβολές τιμής Φ. Α Μονάδα με χρήση C H P και B o i l e r Μονάδα με χρήση μόνο B o i l e r

6 Σύγκριση κόστους των δύο μονάδων Απόσβεση Σύγκριση της μονάδας με ΜΕΚ και B o i l e r και της μονάδας με Συστήματα Κυψελών Καυσίμου Κυψέλες καυσίμου Σύστημα κυψελών καυσίμου και αντλίες θερμότητας για την κάλυψη των αναγκών του θερμοκηπίου της A g r i t e x Οικονομική σύγκριση μονάδας με ΜΕΚ και B o i l e r με τη μονάδα ΣΚΚ και Α/Θ Κεφάλαιο 4ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...74 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α Α. 1 Τεχνικά χαρακτηριστικά Μηχανών Εσωτερικής Καύσης Α.2 Τεχνικά χαρακτηριστικά Κυψελών Καυσίμου Α.3 Τεχνικά χαρακτηριστικά Αντλιών Θερμότητας ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β Β. 1 Τιμολόγια πώλησης ηλεκτρικής ενέργεια από Συμπαραγωγή και ΑΠΕ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ο συμβατικός τρόπος κάλυψης των ηλεκτρικών και θερμικών αναγκών ενός καταναλωτή είναι η αγορά ηλεκτρισμού από το δίκτυο ή η καύση κάποιου καυσίμου (σε λέβητα, κλίβανο κτλ) για την παραγωγή ενέργειας. Ωστόσο με το συμβατικό τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μεγάλες ποσότητες θερμότητας απορρίπτονται στο περιβάλλον, είτε μέσω των ψυκτικών κυκλωμάτων (συμπυκνωτές ατμού, πύργοι ψύξης κτλ), είτε μέσω των καυσαερίων (αεριοστρόβιλοι κτλ). Επιπλέον η κατανάλωση των καυσίμων με αυτό τον τρόπο είναι ιδιαίτερα σημαντική και επιβαρύνει το ενεργειακό πρόβλημα. Με τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας ανακτάται και χρησιμοποιείται ωφέλιμα, ενώ η συνολική κατανάλωση των καυσίμων μειώνεται σημαντικά. Για αυτούς τους λόγους η ΣΗΘ φαίνεται να κερδίζει συνεχώς έδαφος στον τομέα της ενέργειας Ορισμός της συμπαραγωγής Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (cogeneration ή combined heat and power, CHP) είναι η ταυτόχρονη παραγωγή εκμεταλλεύσιμης ή αξιοποιήσιμης ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας στο πλαίσιο μιας και μόνο διεργασίας, δηλαδή από την ίδια ενεργειακή πηγή. Η θερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θέρμανση όσο και για ψύξη ή κλιματισμό. Ενώ οι συμβατικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής έχουν συνήθως βαθμό απόδοσης 30 45%, στα συστήματα συμπαραγωγής ο βαθμός απόδοσης μπορεί να φτάσει στο 80-85%. Το σχήμα 1.1 παρουσιάζει μια τυπική σύγκριση του βαθμού απόδοσης ενός συστήματος που παράγει χωριστά ηλεκτρική και θερμική ενέργεια και ενός συστήματος ΣΗΘ. Σχήμα 1.1 Σύγκριση βαθμού απόδοσης συστήματος ξεχωριστής παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας και συστήματος ΣΗΘ 7

8 Τελικά με αυτό τον τρόπο, για συγκεκριμένες ποσότητες ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας, η συμπαραγωγή μπορεί να προσφέρει εξοικονόμηση καυσίμου έως 15-40% σε σχέση με την παραγωγή των ίδιων ποσοτήτων ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας από συμβατικούς ηλεκτροπαραγωγικούς σταθμούς και λέβητες. Συστήματα συμπαραγωγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ενεργοβόρες βιομηχανίες, στον τριτογενή τομέα (νοσοκομεία, ξενοδοχεία, μεγάλα κτίρια κτλ) ή για να καλύψουν τις θερμικές ανάγκες μιας περιοχής (τηλεθέρμανση/ τηλεψύξη) καθώς και στον αγροτικό τομέα. Τα τελευταία χρόνια η συμπαραγωγή βρίσκει εφαρμογή σε μεγάλα θερμοκήπια. Το πλεονέκτημα της χρήσης μονάδων ΣΗΘ είναι η επιπλέον δυνατότητα αξιοποίησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Από μια μονάδα συμπαραγωγής μπορούν να χρησιμοποιηθούν: Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια Το παραγόμενο ζεστό νερό για θέρμανση του θερμοκηπίου Τα καυσαέρια για τροφοδοσία του θερμοκηπίου. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται διατίθεται στο Διαχειριστή Εθνικού Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΣΜΗΕ Α.Ε.). Η τιμή της πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας καθορίζεται από τιμολόγια που εκδίδει η Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ) ύστερα από υπουργική απόφαση (Παράρτημα Β). Σήμερα στην Ελλάδα λειτουργούν με την τεχνολογία της ΣΗΘ δύο θερμοκήπια των 100 στρεμμάτων, ένα από τα οποία είναι της AGRITEX A.E. στην Αλεξάνδρεια Ημαθίας Συστήματα Συμπαραγωγής Τα συστήματα Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας που χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο είναι τα εξής : 1. Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) 2. Αεριοστρόβιλοι 3. Ατμοστρόβιλοι 4. Μονάδες Συνδυασμένου Κύκλου 5. Κυψέλες Καυσίμου Ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία τα συστήματα ΣΗΘ μπορούν να τροφοδοτηθούν με διάφορα καύσιμα. Αυτά μπορεί να είναι ορυκτά καύσιμα (όπως φυσικό αέριο και άνθρακας), βιοαέριο από οργανικά απορρίμματα ή από εγκαταστάσεις βιολογικών καθαρισμών και βιομάζα από αγροτικά και δασικά υπολείμματα ή από ενεργειακές καλλιέργειες. Σήμερα για λόγους οικονομίας και περιβάλλοντος το καύσιμο που χρησιμοποιείται κυρίως είναι το φυσικό αέριο. 8

9 1.1.3 Πλεονεκτήματα ΣΗΘ Η τεχνολογία της Συμπαραγωγής προσφέρει μια σειρά από σημαντικά οφέλη σε οικονομικό, περιβαλλοντικό, τεχνικό και κοινωνικό επίπεδο. Τα σπουδαιότερα από αυτά είναι τα εξής : Παρουσιάζει αυξημένη απόδοση κατά τη μετατροπή αλλά και τη χρήση της ενέργειας. Πρόκειται λοιπόν για την πιο αποτελεσματική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Λόγω της καλύτερης αξιοποίησης των καυσίμων δημιουργεί μικρότερες εκπομπές προς το περιβάλλον. Ιδιαίτερα μειωμένες εμφανίζονται οι εκπομπές CO2, ενός από τα πιο επιβλαβή αέρια για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Επομένως η Συμπαραγωγή αποτελεί μια πολύ καλή λύση για την επίτευξη των στόχων για τους οποίους έχει δεσμευτεί η Ελλάδα στα πλαίσια του Πρωτοκόλλου του Κιότο. Η ηλεκτρική και θερμική ενέργεια παρέχονται σε χαμηλότερες τιμές, έτσι δημιουργείται μεγαλύτερη ανταγωνιστικότητα στη βιομηχανία και εξασφαλίζεται σημαντική εξοικονόμηση οικονομικών πόρων. Οι σταθμοί ΣΗΘ σχεδιάζονται έτσι ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των τοπικών καταναλωτών, επομένως παρέχουν υψηλή απόδοση αποφεύγοντας τις απώλειες μεταφοράς. Ακόμα η Συμπαραγωγή εξασφαλίζει μείωση τις ανάγκης καυσίμων, άρα και της εξάρτησης από εισαγωγές, γεγονός που συμβάλλει ιδιαίτερα στο ενεργειακό μέλλον της Ελλάδας και της Ευρώπης γενικότερα. Τέλος αξίζει να σημειωθεί ότι χάρη στη Συμπαραγωγή ενισχύεται η απελευθέρωση των ενεργειακών αγορών. Ενώ σύμφωνα με μελέτες έχει διαπιστωθεί ότι η ανάπτυξη των συστημάτων Συμπαραγωγής οδηγεί στη δημιουργία νέων θέσεων εργασίας ΣΗΘ στην Ελλάδα Η Συμπαραγωγή πρωτοεμφανίστηκε στην Ελλάδα στις αρχές του 20ου αιώνα, ενώ σε ευρύτερη κλίμακα οι πρώτες μονάδες ΣΗΘ εγκαταστάθηκαν σε μεγάλες ελληνικές βιομηχανίες στις αρχές της δεκαετίας του 70. Σήμερα πέρα από το βιομηχανικό τομέα ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες της ΔΕΗ έχουν τροποποιηθεί κατάλληλα ώστε να καλύπτουν τις θερμικές ανάγκες αστικών περιοχών με δίκτυα τηλεθέρμανσης. Σύμφωνα με τα στοιχεία των εγκαταστάσεων φαίνεται ότι από τις αρχές της δεκαετίας του 90 και έπειτα υπήρξαν σημαντικές βελτιώσεις στις ελληνικές εγκαταστάσεις ΣΗΘ. Σε αυτό ομολογουμένως συνέβαλε και η άφιξη του φυσικού αερίου στην Ελλάδα. Η πρόοδος της Συμπαραγωγής στην Ελλάδα βασίστηκε σε μια σειρά από νόμους. Οι κυριότεροι από αυτούς ήταν ο νόμος 2773/99 που κατοχυρώνει την απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, ο νόμος 3468/06 που αφορά στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) και συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας υψηλής απόδοσης (ΣΗΘΥΑ) και την κοινοτική οδηγία 2004/8/ΕΚ της ΕΕ. Αν και τα τελευταία χρόνια κατασκευάστηκαν πολλές εγκαταστάσεις ΣΗΘ στην Ελλάδα, η συμπαραγωγή ακόμα δεν έχει τη θέση που αναμενόταν. Σε αυτό συνέβαλαν διάφορα εμπόδια, όπως η αύξηση των τιμών του πετρελαίου και κατά συνέπεια και του φυσικού αερίου, η έλλειψη ανταγωνιστικής τιμολογιακής πολιτικής, δυσκολίες για την περαιτέρω ανάπτυξη του δικτύου διανομής φυσικού αερίου καθώς και η έλλειψη εμπειρίας στην ενεργειακή διαχείριση και αξιολόγηση εναλλακτικών λύσεων. 9

10 1.2 ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ Το φυσικό αέριο είναι ένα αέριο μίγμα υδρογονανθράκων που εξάγεται από υπόγειες κοιλότητες, βρίσκεται είτε μόνο του, είτε συνυπάρχει με πετρέλαιο. Θεωρείται οικολογικό καύσιμο και κύριο συστατικό του είναι το μεθάνιο (CH4) ενώ τα υπόλοιπα συστατικά του βρίσκονται σε μικρότερες ποσότητες. Είναι άχρωμο και άοσμο, αλλά τεχνικά του δίνεται μια χαρακτηριστική οσμή ώστε να γίνονται αντιληπτές τυχόν διαρροές Πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου Η χρήση του Φ.Α. παρουσιάζει ορισμένα πλεονεκτήματα, τα σημαντικότερα από τα οποία είναι : Σε οικονομικό επίπεδο το φυσικό αέριο αποτελεί ένα ανταγωνιστικό προϊόν σε σχέση με τα υπόλοιπα καύσιμα καθώς είναι κατά 20% φθηνότερο από το πετρέλαιο θέρμανσης. Ακόμα με το Φ.Α. γίνεται καθαρή καύση και έτσι επιμηκύνεται η ζωή των μηχανών και τα προγραμματισμένα διαστήματα μεταξύ των συντηρήσεων είναι μεγαλύτερα. Από περιβαλλοντικής άποψης το Φ.Α. συνιστά μια πολύ καλή επιλογή αφού πρόκειται για την καθαρότερη πηγή πρωτογενούς ενέργειας, μετά τις ΑΠΕ. Οι εκπεμπόμενοι ρύποι είναι πολύ λιγότεροι σε σχέση με τα συμβατικά καύσιμα. Συγκεκριμένα είναι πολύ μικρότερες οι ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα γεγονός που βοηθά στη μείωση του φαινομένου του θερμοκηπίου, ενώ δεν παράγονται καθόλου οξείδια του θείου τα οποία ευθύνονται για την όξινη βροχή. Η βελτίωση του βαθμού απόδοσης που εξασφαλίζει μειώνει τη συνολική κατανάλωση καυσίμου, επομένως περιορίζει την ατμοσφαιρική ρύπανση Φυσικό αέριο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με καύσιμο φυσικό αέριο έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος τα τελευταία χρόνια στη χώρα μας. Η απελευθέρωση της ενεργειακής αγοράς και η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας έχουν συμβάλλει σε αυτή την κατεύθυνση. Το γεγονός ότι το φυσικό αέριο είναι καθαρότερο από τα συμβατικά καύσιμα, το χαμηλό λειτουργικό του κόστος και η υψηλή απόδοσή του σε θερμική ενέργεια το καθιστούν ιδανικό καύσιμο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στο επόμενο διάγραμμα φαίνεται η αύξηση της χρήσης φυσικού αερίου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα τα τελευταία έτη. 10

11 Πηγή: Έκθεση μακροχρόνιου ενεργειακού σχεδιασμού της Ελλάδας Υπουργείο ανάπτυξης Σχήμα 1.2 Ηλεκτροπαραγωγή ανά καύσιμο 1.3 Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού-θερμότητας και Φυσικό αέριο Στη σημερινή εποχή η επιλογή αγοράς ενέργειας δε μπορεί να βασίζεται μόνο στο κόστος. Η ασφάλεια των προμηθειών και η προστασία του περιβάλλοντος επηρεάζουν σημαντικά τη λήψη της απόφασης για την αγορά ενός καυσίμου. Το φυσικό αέριο ανταποκρίνεται στα παραπάνω κριτήρια που συμμετέχουν στον καθορισμό της ενεργειακής πολιτικής. Επιπλέον με τη χρήση του φυσικού αερίου λύνονται τα προβλήματα αποθήκευσης που παρουσιάζονται με τη χρήση άλλων καυσίμων, υγρών και στερεών, εφόσον το φυσικό αέριο διανέμεται στα σημεία κατανάλωσης με ευθύνη της εταιρίας αερίου. Για αυτούς τους λόγους και για όλα τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η χρήση του φυσικού αερίου (παράγραφος 1.2.1), η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας με καύσιμο φυσικό αέριο είναι ιδιαίτερα ελκυστική παγκοσμίως. Στο σχήμα 1.3 φαίνονται τα ποσοστά των καυσίμων που χρησιμοποιούνται στις μονάδες ΣΗΘ στην Ευρώπη σήμερα. Είναι χαρακτηριστική η υπεροχή του φυσικού αερίου σε σχέση με τα υπόλοιπα καύσιμα. Η εμπειρία των ευρωπαϊκών χωρών που κάνουν χρήση φυσικού αερίου στη συμπαραγωγή έχει δείξει ότι με αυτό τον τρόπο οι ενεργειακές δαπάνες παρουσιάζουν σημαντική μείωση. 11

12 Πηγή: COGEN Europe Σχήμα 1.3 Καύσιμα στη συμπαραγωγή Φυσικά κάθε περίπτωση μελέτης της σκοπιμότητας εφαρμογής ενός συστήματος ΣΗΘ με καύση Φ.Α. αξιολογείται διαφορετικά. Είναι γεγονός ότι σε τέτοιου είδους εγκαταστάσεις το κόστος του κεφαλαίου είναι αρκετά υψηλό. Από την άλλη, τα οικονομικά οφέλη λόγω της μείωσης του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας σε περίπτωση ιδιοκατανάλωσης ή λόγω του κέρδους από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερα με αποτέλεσμα τη μείωση του λειτουργικού κόστους αλλά τελικά και του χρόνου απόσβεσης. 12

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ A.E. Η συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας αναγνωρίζεται σήμερα σε παγκόσμιο επίπεδο ως μια από τις πιο αποδοτικές τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας. Τα διάφορα πλεονεκτήματα που προσφέρει, όπως η υψηλή ενεργειακή απόδοση, οι χαμηλές εκπομπές ρύπων ανά μονάδα χρήσιμης ενέργειας, είναι οι λόγοι που οδήγησαν σταδιακά στην αυξημένη εμπορικότητα των συστημάτων συμπαραγωγής. Με αυτά τα δεδομένα και έπειτα από μελέτη δημιουργήθηκε πριν από λίγα χρόνια στην Αλεξάνδρεια Ημαθίας μια πρότυπη για τα ελληνικά δεδομένα εταιρία, η AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. Πρόκειται για μια υαλόφρακτη θερμοκηπιακή μονάδα 100 στρεμμάτων για την παραγωγή συσκευασμένων κηπευτικών προϊόντων σε σύνδεση με παρακείμενο σταθμό συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) με καύσιμο φυσικό αέριο. Σχήμα 2.1 Το θερμοκήπιο της Agritex 13

14 2.1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ AGRITEX Η εγκατάσταση της Agritex περιλαμβάνει μια πρότυπη μονάδα καλλιέργειας τομάτας με τη μέθοδο της υδροπονίας μέσα σε υαλόφρακτο θερμοκήπιο. Η μονάδα ΣΗΘ που βρίσκεται επίσης στην εγκατάσταση παράγει θερμική ενέργεια η οποία χρησιμοποιείται στις θερμοκηπιακές εκμεταλλεύσεις και ηλεκτρική ενέργεια η οποία διοχετεύεται στο δίκτυο της ΔΕΗ. Τέλος αξιοποιούνται και τα παραγόμενα καυσαέρια για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2), που είναι απαραίτητο συστατικό για τη ανάπτυξη των φυτών (φωτοσύνθεση). Μέσα στο χώρο του θερμοκηπίου υπάρχουν αισθητήρες θερμοκρασίας, εάν η θερμοκρασία που μετριέται είναι μεγαλύτερη από την επιθυμητή κλείνουν τα προστατευτικά από τον ήλιο πετάσματα που διαθέτει το θερμοκήπιο ώστε να πέσει η θερμοκρασία. Αντίθετα, εάν η θερμοκρασία που μετρούν οι αισθητήρες είναι μικρότερη από την επιθυμητή, τότε τίθεται σε λειτουργία το σύστημα της ΣΗΘ. Σχήμα 2.2 Εξωτερική άποψη του υαλόφρακτου θερμοκηπίου 14

15 2.1.1 Μονάδα ΣΗΘ (CHP) Η μονάδα συμπαραγωγής λειτουργεί ως αυτόνομος σταθμός συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας συνολικής ηλεκτρικής ισχύος 4,8 MWel και θερμικής ισχύος 5,22 MWth. Ο σταθμός συμπαραγωγής αποτελείται από τρεις Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως (ΜΕΚ). Σκοπός της λειτουργίας του σταθμού είναι η εξυπηρέτηση των θερμικών φορτίων του θερμοκηπίου με τη χρήση θερμού νερού και η πώληση ηλεκτρικής ενέργειας στο ΔΕΣΜΗΕ. Τέλος ο σταθμός διαθέτει και μια μονάδα επεξεργασίας και καθαρισμού καυσαερίων για την παραγωγή καθαρού αερίου CO2 το οποίο διοχετεύεται στη θερμοκηπιακή μονάδα για την αύξηση της παραγωγικότητάς της. Ως καύσιμο χρησιμοποιείται το φυσικό αέριο το οποίο προμηθεύεται από τη Δημόσια Επιχείρηση Αερίου (ΔΕΠΑ). Η τροφοδοσία των ΜΕΚ με φυσικό αέριο γίνεται μέσω ενός αγωγού προσαγωγής και ενός μετρητή που ακολουθούν τον κεντρικό αγωγό τροφοδοσίας Μηχανές Εσωτερικής Καύσεως (ΜΕΚ) Όπως προαναφέρθηκε η μονάδα περιλαμβάνει τρεις ΜΕΚ οι οποίες είναι ίδιες και λειτουργούν παράλληλα και κάθε μια από αυτές είναι συνδεδεμένη με μια γεννήτρια. Οι μηχανές έχουν επιλεχθεί από την εταιρία Caterpillar και είναι τύπου G 3516E. Όπως φαίνεται και από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της μηχανής (Παράρτημα Α) η ισχύς της είναι 1656 kw ενώ της γεννήτριας 1600 kw για λειτουργία με πλήρες φορτίο. Ο ηλεκτρικός και ο θερμικός βαθμός απόδοσης της μηχανής είναι 42,5% και 41,7% αντίστοιχα. Έτσι ο συνολικός βαθμός απόδοσης της μηχανής φτάνει το 84,2%. Σχήμα 2.3 Μηχανή εσωτερικής καύσης G 3516E της Caterpillar 15

16 Η λειτουργία των ΜΕΚ φυσικού αερίου είναι πλήρως αυτοματοποιημένη και ελέγχεται από το κεντρικό σύστημα ελέγχου της μονάδας συμπαραγωγής. Με τη σύνδεση της μονάδας ΣΗΘ με το φυσικό αέριο παρέχεται στις μηχανές της συμπαραγωγής η καύσιμη ύλη. Οι γεννήτριες που συνδέονται αναπόσπαστα με τις μηχανές παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα συγκεκριμένης τάσης και συχνότητας. Το παραγόμενο ρεύμα διοχετεύεται από τη γεννήτρια σε μετασχηματιστές (step up transformers) και φτάνει στο δίκτυο της ΔΕΗ διαμέσου ηλεκτρικών πινάκων και μετρητών. Η ποσότητα προς πώληση δεν έχει περιορισμούς και η απορρόφησή της είναι εγγυημένη. Πρόκειται λοιπόν για ένα χωρίς ρίσκο προϊόν. Η θερμική ενέργεια που χρησιμοποιείται για τις ανάγκες του θερμοκηπίου παράγεται ως εξής : Για την ψύξη των χιτωνίων των μηχανών χρησιμοποιείται νερό, το νερό μετά από αυτή τη διαδικασία αποκτά όπως είναι λογικό υψηλή θερμοκρασία. Το θερμό αυτό νερό εισέρχεται μέσα από ειδικούς πλακοειδείς εναλλάκτες και στο δευτερεύον κύκλωμα αποβάλει τη θερμική του ενέργεια για τη θέρμανση του θερμοκηπίου. Σε περίπτωση που το θερμοκήπιο δεν χρειάζεται άμεσα τη θερμική ενέργεια χρησιμοποιείται μια ειδική προμονωμένη δεξαμενή m3 (heat accumulator tank) στην οποία διοχετεύεται το νερό για να χρησιμοποιηθεί όταν είναι απαραίτητο. Η δεξαμενή αυτή εξυπηρετεί και τη μονάδα ΣΗΘ αλλά και τη θερμοκηπιακή μονάδα λειτουργώντας αμφίδρομα. Δηλαδή, όταν οι κλιματολογικές συνθήκες είναι ευνοϊκές για το θερμοκήπιο λειτουργεί την ημέρα ως δεξαμενή αποθήκευσης θερμού νερού και καλύπτει τις ανάγκες του για θέρμανση τη νύχτα. Από την άλλη επιμηκύνει τον χρόνο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από τις ΜΕΚ. Τέλος κάθε ΜΕΚ παράγει μια συγκεκριμένη ποσότητα καυσαερίων τα οποία εξέρχονται σε θερμοκρασία περίπου οc. Αρχικά απάγεται η θερμική τους ενέργεια θερμαίνοντας νερό το οποίο επίσης διοχετεύεται είτε στο θερμοκήπιο είτε στην προμονωμένη δεξαμενή. Στη συνέχεια τα καυσαέρια διοχετεύονται σε έναν ειδικό καταλύτη (CODiNOX) με σκοπό την κατακράτηση και αδρανοποίηση των οξειδίων ΝΟx και άλλων επιβλαβών στοιχείων. Πιο αναλυτικά, γίνεται έκχυση υδατικού διαλύματος ουρίας από την οποία παράγεται αμμωνία. Η χρήση της ουρίας προτιμάται, έναντι της άμεσης χρήσης της αμμωνίας, γιατί είναι φθηνή, διαλύεται στο νερό, είναι εύκολη στη μεταφορά και δεν είναι επικίνδυνο υλικό. Με βάση τη μέθοδο αυτή λοιπόν, γίνεται ανάμιξη των καυσαερίων του κινητήρα με το υδατικό διάλυμα το οποίο ατμοποιείται και σχηματίζει ομοιογενές μίγμα με τα καυσαέρια. Το μίγμα ρέει μέσα από στρώματα του καταλύτη ώστε να γίνουν οι αντιδράσεις απονίτρωσης των καυσαερίων. Μετά από αυτή τη διεργασία απομένει το καθαρό διοξείδιο του άνθρακα που εισάγεται στη θερμοκηπιακή μονάδα και σε συνδυασμό με την ηλιακή ενέργεια απορροφάται σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα από τα φυτά, συμβάλλοντας έτσι σημαντικά στην ανάπτυξή τους. Στο σχήμα 2.4 παρουσιάζονται συνοπτικά όλες οι λειτουργίες που εκτελεί ο σταθμός ΣΗΘ. 16

17 Σχήμα 2.4 Λειτουργία του σταθμού ΣΗΘ Λέβητες (Boilers) Για την κάλυψη φορτίων αιχμής δίπλα στο σταθμό ΣΗΘ είναι εγκατεστημένο ένα λεβητοστάσιο όπου βρίσκονται δύο λέβητες ονομαστικής ισχύος 9,3 MWth ο καθένας. Και οι λέβητες τροφοδοτούνται με φυσικό αέριο το οποίο σε αυτή την περίπτωση ακολουθεί ένα δεύτερο αγωγό προσαγωγής και έναν μετρητή που ακολουθούν τον κεντρικό αγωγό τροφοδοσίας. Η λειτουργία των λεβήτων είναι συμπληρωματική, αφού χρησιμοποιούνται όταν η θερμοκρασία είναι ιδιαιτέρως χαμηλή και δεν επαρκεί η θερμική ενέργεια που παράγεται από τη μονάδα ΣΗΘ και το σύστημα παροχής της δεξαμενής θερμού νερού ή όταν κάποια ή κάποιες από τις μηχανές της συμπαραγωγής τίθενται εκτός λειτουργίας για λόγους συντήρησης. Σχήμα 2.5 Λέβητες κάλυψης φορτίων αιχμής 17

18 Η επιλογή της ισχύος των λεβήτων έγινε έτσι ώστε να καλύπτονται πλήρως σε κάθε περίπτωση οι θερμοκηπιακές ανάγκες από το σύστημα ΣΗΘ και από τους λέβητες ταυτόχρονα. Σύμφωνα λοιπόν με ενεργειακή μελέτη στο θερμοκήπιο για τις κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή Πλατέως υπολογίστηκε ότι το μέγιστο τον θερμικών αναγκών αγγίζει τα 23,5 MWth. Επομένως συνολικά το σύστημα καλύπτει τις ανάγκες του θερμοκηπίου ακόμα και στη χειρότερη περίπτωση αφού η μονάδα ΣΗΘ και οι λέβητες μπορούν να διαθέσουν : 5, ,3 = 23,82 MWth Οι καυστήρες των λεβήτων είναι Dual και έτσι μπορούν να λειτουργήσουν εκτός από το φυσικό αέριο και με προπάνιο (LPG). Σχήμα 2.6 Σύστημα τροφοδότησης λεβήτων με φυσικό αέριο Επιλογή θέσης της μονάδας Η επιλογή του χώρου όπου βρίσκεται εγκατεστημένη η μονάδα της Agritex έγινε έτσι ώστε να βρίσκεται κοντά σε αστικό κέντρο, με υποδομή στις διάφορες παροχές και ταυτόχρονα να έχει άμεση επαφή με οδικές αρτηρίες προς αποφυγή προβλημάτων πρόσβασης. Έτσι διασφαλίζεται η διαβεβαίωση της ΔΕΠΑ για την παροχή φυσικού αερίου καθώς και η σύνδεση της μονάδας ηλεκτροδότησης από τη ΔΕΗ. Συγκεκριμένα σε απόσταση 500m από τον χώρο της εγκατάστασης βρίσκεται ο M/R (metering & regulating) Station της ΔΕΠΑ, σε απόσταση 150m βρίσκεται το σημείο παροχής μέσης τάσης, ενώ σε απόσταση 2km βρίσκεται ο κεντρικός υποσταθμός της ΔΕΗ. 18

19 2.1.4 Συμπεράσματα Σύμφωνα με την παρουσίαση που προηγήθηκε εξάγονται ορισμένα συμπεράσματα. Η σύνδεση της μονάδας του θερμοκηπίου με τη μονάδα της συμπαραγωγής προφανώς προτιμήθηκε έναντι του συμβατικού τρόπου λειτουργίας ενός θερμοκηπίου γιατί παρέχει μια σειρά από οφέλη. Στη συνέχεια αναφέρονται ενδεικτικά κάποια από τα οφέλη που σχετίζονται κυρίως με το κομμάτι της ΣΗΘ και των λεβήτων, εξαιρώντας τα οφέλη που παρέχει η θερμοκηπιακή μονάδα και η παραγωγή της. Αρχικά σε ενεργειακό επίπεδο οι μηχανές αποδίδουν τη μέγιστη ισχύ τους παράγοντας την ενέργεια που απαιτείται για την αποδοτική λειτουργία ολόκληρης της εγκατάστασης. Δηλαδή εξασφαλίζεται η απαραίτητη θερμική ενέργεια η οποία διοχετεύεται εξολοκλήρου στο θερμοκήπιο. Παράλληλα παράγεται και ηλεκτρική ενέργεια η οποία πωλείται σύμφωνα με την ισχύουσα νομοθεσία ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για ιδιοκατανάλωση. Επιπλέον υπάρχει η δυνατότητα ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης των καυσαερίων για την παραγωγή του απαραίτητου διοξειδίου του άνθρακα. Το φυσικό αέριο που χρησιμοποιείται θεωρείται οικολογικό καύσιμο λόγω τον καθαρότερων καυσαερίων που παράγει. Το γεγονός αυτό αποτελεί μεγάλο περιβαλλοντικό πλεονέκτημα. Ακόμα η συνολική εγκατάσταση είναι αθόρυβη και άοσμη. Τέλος η εγκατάσταση διασφαλίζει και ορισμένα οικονομικά οφέλη. Πρώτα από όλα το κινητήριο καύσιμο των μηχανών και των λεβήτων, δηλαδή το φυσικό αέριο, είναι φτηνότερο σε σχέση με τα υπόλοιπα καύσιμα. Επίσης η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται αποτελεί ένα προϊόν εγγυημένης απορρόφησης και η παροχή του CO2 πραγματοποιείται με μηδενικό κόστος. Τέλος, η παράλληλη λειτουργία των δύο συστημάτων, δηλαδή της ΣΗΘ και του θερμοκηπίου, επιταχύνουν την απόσβεση. 2.2 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η οικονομική ανάλυση της μονάδας συμπαραγωγής της εταιρίας Agritex Ενεργειακή Α.Ε. Πρέπει να τονιστεί ότι η ανάλυση βασίζεται καθαρά και μόνο στη λειτουργία της μονάδας ΣΗΘ και των λεβήτων χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η λειτουργία και παραγωγή του θερμοκηπίου. Η βιωσιμότητα μιας επένδυσης σε σύστημα συμπαραγωγής εξαρτάται από δύο παράγοντες. Πρώτον από τα ετήσια λειτουργικά οφέλη που προκύπτουν από την αντικατάσταση ενός συμβατικού συστήματος λεβήτων από το σύστημα συμπαραγωγής. Δεύτερον από το κόστος κατασκευής του συστήματος ΣΗΘ. Οι τιμές των οικονομικών παραμέτρων που χρησιμοποιούνται για την οικονομική αξιολόγηση ενός συστήματος συμπαραγωγής εμπεριέχουν κάποιο βαθμό αβεβαιότητας. Για αυτό απαιτείται ο έλεγχος της ευαισθησίας της οικονομικής βιωσιμότητας της επένδυσης. Κατά την ανάλυση ευαισθησίας μελετώνται οι αλλαγές των τιμών μιας συγκεκριμένης παραμέτρου κάθε φορά και οι επιπτώσεις αυτών στη βιωσιμότητα της επένδυσης. Στην συγκεκριμένη εργασία πραγματοποιείται ο έλεγχος της βιωσιμότητας του συστήματος ΣΗΘ με ανάλυση ευαισθησίας για την τιμή του φυσικού αερίου. 19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο ΤΕΧΝΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΗΣ AGRITEX Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η οικονομική ανάλυση και ο έλεγχος της βιωσιμότητας της επένδυσης της μονάδας ΣΗΘ της εταιρίας AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζονται όλα τα απαραίτητα δεδομένα και οι υπολογισμοί για τα κόστη εγκατάστασης, λειτουργίας και συντήρησης της μονάδας για την περίοδο από 01/01/2008 έως και 31/12/2008. Όπως έχει ήδη αναφερθεί η μονάδα ικανοποιεί τις βασικές ανάγκες για θέρμανση του θερμοκηπίου με τη χρήση της Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας, ενώ καλύπτει τις αιχμές με τη χρήση λεβήτων (σε κάθε περίπτωση το καύσιμο είναι φυσικό αέριο). Ωστόσο στη συνέχεια παρουσιάζεται μια άλλη πρόταση. Αυτή της κάλυψης όλων των αναγκών του θερμοκηπίου μόνο από λέβητες με καύσιμο φυσικό αέριο. Ακολουθούν όλοι οι σχετικοί υπολογισμοί για τα κόστη εγκατάστασης, λειτουργίας και συντήρησης της νέας αυτής πρότασης και τέλος συγκρίνονται οι δύο περιπτώσεις. 3.1 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ CHP ΚΑΙ BOILER Στο σημείο αυτό παρουσιάζονται τα στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των εσόδων και εξόδων της μονάδας. Στον πίνακα 3.1 που ακολουθεί έχουν συγκεντρωθεί δεδομένα για τη λειτουργία της συμπαραγωγής (CHP) και των λεβήτων (Boiler). Για την περίπτωση της CHP στην πρώτη στήλη φαίνεται η κατανάλωση Φ.Α. σε MWh για κάθε μήνα, στη δεύτερη στήλη υπολογίστηκε η θερμική ενέργεια που παρήγαγαν οι μηχανές σε MWh και στην τρίτη στήλη το κόστος της κατανάλωσης του Φ.Α. σε. Στην τέταρτη και πέμπτη στήλη φαίνονται η ηλεκτρική ενέργεια που παρήγαγαν οι μηχανές σε MWh και τα έσοδα από την πώλησή της στον Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. Α.Ε. σε, αντίστοιχα. Η στήλη αξία el () υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται (MWh el) επί 0, αφού η τιμή πώλησης το έτος 2008 ανέρχονταν στα 0,08014 /kwh (βλ. Παράρτημα Β). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο υπολογισμός των θερμικών MWh προέκυψε πολλαπλασιάζοντας τις MWh Φ.Α. επί τον θερμικό βαθμό απόδοσης των μηχανών (thermal efficiency) ο οποίος, όπως μπορεί να δει κανείς και από τα τεχνικά φυλλάδια (Παράρτημα Α) είναι 41,7%. MWh th = MWh Φ.Α. * 0,417 Για την περίπτωση των Boilers έχουμε ανάλογα στην πρώτη στήλη την κατανάλωση του Φ.Α. κάθε μήνα σε MWh, στη δεύτερη στήλη τη θερμική ενέργεια που παράγεται σε MWh και τέλος στην τρίτη στήλη το κόστος της κατανάλωσης Φ.Α. σε. Και σ' αυτή την περίπτωση οι θερμικές MWh υπολογίζονται πολλαπλασιάζοντας τις MWh Φ.Α. επί τον βαθμό απόδοσης των Boilers ο οποίος είναι 95%. MWh th = MWh Φ.Α. * 0,95 Στην τελευταία στήλη του πίνακα αθροίζονται οι θερμικές MWh που παράγονται από τις μηχανές της συμπαραγωγής και από τους λέβητες, οπότε προκύπτουν οι συνολικές ανάγκες για τη θέρμανση του θερμοκηπίου. 20

21 Πίνακας 3.1 Συνολικά στοιχεία μονάδας CHP και Boiler CHP Συνολικές Θερμικές Ανάγκες Boiler MWh Φ.Α. MWh th Αξία th () MWh el Αξία el () MWh Φ.Α. MWh th Αξία th () MWh th 7.568, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,97 Α πρίλιος 6.010, , , , ,9 858,13 815, , , , , , , ,5 710,72 675, , , , , , ,4 235,59 223, , ,92 505,59 210, ,2 146, , , , , , ,37 549, ,9 549, ,05 696, ,3 907, , , , , ,4 262,07 248, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,31 ΣΥΝΟΛΟ , , , , , , , ,14 21

22 Σημειώνεται ότι για τους μήνες Αύγουστο και Σεπτέμβριο οι μηχανές της Συμπαραγωγής δεν τίθενται σε λειτουργία, λόγω τον συνθηκών θερμοκρασίας Κόστος Λειτουργίας Στη συνέχεια παρατίθενται δύο πίνακες οι οποίοι παρουσιάζουν όλα τα παραπάνω αλλά αυτή τη φορά υπάρχει διαχωρισμός ανάμεσα στις ποσότητες Φ.Α. που καταναλώνει η μονάδα και στις ποσότητες θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας που παράγει η μονάδα. Κατά αυτόν τον τρόπο γίνεται πιο κατανοητό το κόστος λειτουργίας και τα έσοδα που εισπράττει η επιχείρηση από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας. Ο πίνακας 3.2 δείχνει την κατανάλωση και την χρέωση Φ.Α. για τη συμπαραγωγή και τους λέβητες (CHP και Boiler). Οι δύο τελευταίες στήλες περιέχουν τη συνολική κατανάλωση και τη συνολική χρέωση του Φ.Α. Παρατηρούμε λοιπόν ότι τα συνολικά έξοδα από την αγορά Φ.Α. από τη ΔΕΠΑ για το έτος 2008 ανέρχονταν στα ,6. Ο πίνακας 3.3 περιέχει την παραγωγή θερμικής ενέργειας (CHP και Boiler) και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). H στήλη Αξία el () περιέχει τα έσοδα κάθε μήνα από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγουν οι μηχανές της συμπαραγωγής. Βλέπουμε ότι στο σύνολο για το έτος 2008 τα έσοδα από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας στο ΔΕΣΜΗΕ ήταν ,4. Επομένως το ετήσιο κόστος λειτουργίας για το 2008 προκύπτει ως εξής: ΕΤΗΣΙΟ ΚΟΣΤΟΣ =ΕΤΗΣΙΑ ΕΞΟΔΑ ΕΤΗΣΙΑ ΕΣΟΔΑ > ΕΤΗΣΙΟ ΚΟΣΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ= , ,4 = ,2 22

23 Πίνακας 3.2 Καταναλώσεις και κόστος Φ.Α. μονάδας CHP και Boiler Κατανάλωση Φυσικό Αέριο MWh Φ.Α. CHP Αξία th CHP () MWh Φ.Α. Boiler Αξία th Boiler () Συνολικές MWh Φ.Α. Συνολική Αξία () 7.568, , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Α πρίλιος 6.010, ,7 858, , , , , ,8 710, , , , , ,9 235, , , ,5 505, , , , , , , , , , , , , , , ,3 262, , , , , , , , , , , , , , , ,3 ΣΥΝΟΛΟ , , , , , ,6 23

24 Πίνακας 3.3 Παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας μονάδας CHP και Boiler Παραγωγή Ηλεκτρική Ενέργεια Θερμική Ενέργεια MWh el Αξία el () MWh th CHP MWh th Boiler 2.672, , , , , , , , , , , ,58 Α πρίλιος 2.120, , ,23 815, , , ,33 675, , ,11 223,81 146, ,5 210, , , , , , ,05 248, , , , , , , ,68 ΣΥΝΟΛΟ , , , ,25 24

25 3.1.2 Κόστος Εγκατάστασης και Συντήρησης Ένα άλλο κόστος που επιβαρύνει την επιχείρηση είναι σαφώς το κόστος εγκατάστασης το οποίο περιλαμβάνει. Επιπλέον ο εξοπλισμός θα πρέπει ανά τακτά διαστήματα να υποβάλλεται σε συντήρηση, γεγονός που προσθέτει κι άλλα έξοδα στην επιχείρηση. Σε αυτή την παράγραφο υπολογίζονται ακριβώς αυτά τα δύο επιπλέον είδη κόστους. Συμπαραγωγή : Το σύστημα συμπαραγωγής της μονάδας αποτελείται από τρεις μηχανές εσωτερικής καύσης καθεμία από τις οποίες είναι συνδεδεμένη με μια γεννήτρια ισχύος 1600kW. Το κόστος εγκατάστασης των μηχανών αυτών ανέρχεται στο ανά εγκαταστημένο ηλεκτρικό MW. Επομένως το κόστος εγκατάστασης για τις μηχανές της συμπαραγωγής είναι: (3 1,6) = Το κόστος συντήρησης από την άλλη, για ώρες λειτουργίας των μηχανών κατά τη διάρκεια του έτους, μεταβάλλεται σύμφωνα με συγκεκριμένο πρόγραμμα. Ενδεικτικά για το πρώτο έτος λειτουργίας προβλέπεται συντήρηση ύψους , ενώ τελικά τα επόμενα έτη σταθεροποιείται στις Για τους υπολογισμούς της οικονομικής ανάλυσης, ως κόστος συντήρησης λαμβάνεται η μέση τιμή η οποία εκτιμάται : / έτος Λέβητες : Ως μονάδα αιχμής χρησιμοποιούνται δυο λέβητες των 9,3MWth ο καθένας. Το κόστος εγκατάστασης σε αυτή την περίπτωση είναι ανά εγκατεστημένο θερμικό MW. Άρα το κόστος εγκατάστασης για τους λέβητες υπολογίζεται : (2 9,3) = Τέλος, το κόστος συντήρησης για τους λέβητες εκτιμάται : / έτος Όλα τα παραπάνω συγκεντρώνονται στον πίνακα 3.4 : Πίνακας 3.4 Κόστη εγκατάστασης και συντήρησης CHP και Boiler Κόστος εγκατάστασης () Κόστος Συντήρησης () / έτος CHP Boiler

26 3.2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΟΝΟ ΜΕ ΧΡΗΣΗ BOILER Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται μια εναλλακτική πρόταση για τη λειτουργία του θερμοκηπίου. Προτείνεται η κάλυψη των θερμικών αναγκών του θερμοκηπίου μόνο με χρήση Boiler, με αυτόν τον τρόπο θα εξασφαλίζεται η απαραίτητη θερμική ενέργεια που απαιτεί το θερμοκήπιο χωρίς την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στην τελευταία στήλη του πίνακα 3.1 έχουν υπολογιστεί οι συνολικές ανάγκες για τη θέρμανση του θερμοκηπίου για κάθε μήνα του έτους Σε αυτές βασίζεται και η ανάλυση που ακολουθεί. Θεωρείται ότι για την υλοποίηση της νέας πρότασης θα χρησιμοποιηθούν λέβητες με τα ίδια χαρακτηριστικά με αυτούς που χρησιμοποιούνται και στην υπάρχουσα εγκατάσταση Κόστος Λειτουργίας Στον πίνακα 3.5.α υπολογίζεται το κόστος λειτουργίας της προτεινόμενης μονάδας. Η πρώτη στήλη περιλαμβάνει τις συνολικές θερμικές MWh που χρειάζονται και προέκυψαν όπως προαναφέρθηκε από τον πίνακα 3.1. Στη δεύτερη στήλη υπολογίζεται η κατανάλωση Φ.Α. που θα χρειαστεί για να καλυφθούν αυτές οι ανάγκες. Και τέλος υπολογίζεται η χρέωση του Φ.Α. σε. Προφανώς η κατανάλωση Φ.Α. υπολογίζεται διαιρώντας τις θερμικές ΜWh που πρέπει να παραχθούν με το βαθμό απόδοσης του λέβητα (95%). MWh Φ.Α. = ΜWh th / 0,95 Η χρέωση του Φ.Α. φαίνεται αναλυτικά στον πίνακα 3.5.β και είναι ίδια με αυτήν που ισχύει από τη ΔΕΠΑ για την κατανάλωση Φ.Α. από τους λέβητες της υπάρχουσας μονάδας. Συνεπώς όπως φαίνεται και από τον πίνακα το κόστος λειτουργίας της μονάδας που λειτουργεί μόνο με τη χρήση Βoiler για το έτος 2008 φτάνει το ,2 25

27 Πίνακας 3.5.α Κόστος λειτουργίας προτεινόμενης μονάδας μόνο με Boiler MWh th 6.080, , , , , , ,48 549,45 696, , , , ,14 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , , ,82 578,37 733, , , , ,36 Αξία th () , , , , , , , , , , , ,2 Πίνακας 3.5.β Ανάλυση χρεώσεων Φ.Α. για Boiler MWh πάνω από 5000 Απρίλιος 37, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

28 3.2.2 Κόστος Εγκατάστασης και Συντήρησης Το κόστος εγκατάστασης όπως και στην πρώτη περίπτωση είναι ανά εγκατεστημένο θερμικό ΜW. Αφού η εναλλακτική αυτή εγκατάσταση που διαθέτει μόνο λέβητες θα πρέπει να υποκαθιστά σε κάθε περίπτωση την ήδη υπάρχουσα, τότε η συνολική εγκατεστημένη θερμική ισχύς θα είναι το άθροισμα της ισχύος των μηχανών της συμπαραγωγής (5,22ΜW) και των λεβήτων (18,6MW). Δηλαδή θα είναι 5, ,6 = 23,82 MW th. Επομένως το κόστος εγκατάστασης σε αυτή την περίπτωση είναι : ,82 = Το κόστος συντήρησης για τους λέβητες στην πρώτη περίπτωση ήταν / έτος. Κάνοντας αναγωγή αυτού του κόστους ανά εγκατεστημένο θερμικό ΜW έχουμε : / 18,6 MW th 268,8 / MW th Επομένως η προτεινόμενη εγκατάσταση έχει κόστος συντήρησης : 23,82 268,8 = Συγκεντρώνοντας τα παραπάνω σε έναν πίνακα : Πίνακας 3.6 Κόστος εγκατάστασης και συντήρησης Boiler Boiler Κόστος εγκατάστασης () Κόστος Συντήρησης () / έτος

29 3.3 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΕ CHP ΚΑΙ BOILER ΚΑΙ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΟΝΟ ΜΕ BOILER Σύμφωνα με τους παραπάνω υπολογισμούς είναι φανερό ότι το ετήσιο κόστος λειτουργίας της πρότυπης μονάδας (CHP και Boiler) είναι μικρότερο από το κόστος λειτουργίας της προτεινόμενης μονάδας (Boiler). Ωστόσο μια πληρέστερη μελέτη προϋποθέτει τη σύγκριση των δύο προτάσεων σε διάφορες μεταβολές μιας βασικής παραμέτρου. Έτσι στη συνέχεια παρουσιάζονται οι επιπτώσεις που έχει στο κόστος λειτουργίας η μεταβολή της τιμής του Φ.Α. διατηρώντας όλες τις υπόλοιπες παραμέτρους σταθερές. Τέλος γίνεται σύγκριση των επιπτώσεων αυτών για τις δύο μονάδες. Το έτος 2008 ήταν ομολογουμένως ένα έτος που η τιμή του Φ.Α. βρισκόταν σε μεγάλη άνοδο σε σχέση με τα προηγούμενα αλλά και το επόμενο έτος (Σχήμα 3.1). Για αυτό το λόγο στις μεταβολές της τιμής του Φ.Α που ακολουθούν δόθηκε μεγαλύτερη έκταση και λεπτομέρεια στα ποσοστά μείωσης καθώς αυτά είναι και τα περισσότερο πιθανά να συμβούν. Πηγή: mongabay using World Bank Σχήμα 3.1 Πορεία της τιμής Φ.Α *btu : βρετανική μονάδα θερμότητας 28

30 3.3.1 Μεταβολές τιμής Φ.Α Μονάδα με χρήση CHP και Boiler Αρχικά παρατίθενται οι αναλυτικοί πίνακες των χρεώσεων για τη συμπαραγωγή και τους λέβητες. Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.7.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,0 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 Πίνακας 3.7.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 28, Χρέωση ισχύος 104, Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 27, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

31 Λέβητες : Πίνακας 3.8.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler MWh Φ.Α , , ,88 858,13 710,72 235, ,89 578,37 733,05 262, , , ,31 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ Λειτουργικό Κόστος () , , , , , , , , , , , , ,7 Πίνακας 3.8.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler Χρέωση Φ.Α. MWh Απρίλιος 37, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Στη συνέχεια οι παραπάνω χρεώσεις προσαρμόζονται στις ακόλουθες μεταβολές της τιμής του Φ.Α. 30

32 Αύξηση 20 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.9.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (αύξηση τιμής κατά 20%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,7 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Πίνακας 3.9.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (αύξηση τιμής κατά 20%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 34, Χρέωση ισχύος 124,86645 Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 32, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

33 Λέβητες : Πίνακας 3.10.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (αύξηση τιμής κατά 20%) MWh Φ.Α , , ,88 858,13 710,72 235, ,89 578,37 733,05 262, , , ,31 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ Λειτουργικό Κόστος () , , , , , , , , , , , , ,6 Πίνακας 3.10.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (αύξηση τιμής κατά 20%) Χρέωση Φ.Α. MWh Απρίλιος 45, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

34 Αύξηση 10 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.11.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (αύξηση τιμής κατά 10%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,8 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3 Πίνακας 3.11.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (αύξηση τιμής κατά 10%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 31, Χρέωση ισχύος 114, Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 30, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

35 Λέβητες : Πίνακας 3.12.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (αύξηση τιμής κατά 10%) MWh Φ.Α , , ,88 858,13 710,72 235, ,89 578,37 733,05 262, , , ,31 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ Λειτουργικό Κόστος () , , , , , , , , , , , , ,6 Πίνακας 3.12.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (αύξηση τιμής κατά 10%) Χρέωση Φ.Α. MWh Απρίλιος 41, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

36 Μείωση 5 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.13.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (μείωση τιμής κατά 5%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,5 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 Πίνακας 3.13.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (μείωση τιμής κατά 5%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης Χρέωση ισχύος Έκπτωση συμπαραγωγής Έκπτωση ισχύος 26, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

37 Λέβητες : Πίνακας 3.14.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (μείωση τιμής κατά 5%) MWh Φ.Α , , ,88 858,13 710,72 235, ,89 578,37 733,05 262, , , ,31 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ Λειτουργικό Κόστος () , , , , , , , , , , , , ,7 Πίνακας 3.14.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (μείωση τιμής κατά 5%) Χρέωση Φ.Α. MWh Απρίλιος 35, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

38 Μείωση 10 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.15.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (μείωση τιμής κατά 10%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,1 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5 Πίνακας 3.15.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (μείωση τιμής κατά 10%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 25, Χρέωση ισχύος 93, Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 24, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

42 Μείωση 20 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.19.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (μείωση τιμής κατά 20%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,2 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,1 Πίνακας 3.19.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (μείωση τιμής κατά 20%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 22, Χρέωση ισχύος 83,2443 Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 21, , , , , , , , , ,2443 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2443 0, , ,2443 0, , ,2443 0,

46 Μείωση 30 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.23.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (μείωση τιμής κατά 30%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ ΜWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,3 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Πίνακας 3.23.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (μείωση τιμής κατά 30%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 19, Χρέωση ισχύος 72, Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 19, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

50 Μείωση 40 % Συμπαραγωγή : Πίνακας 3.27.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. CHP (μείωση τιμής κατά 40%) Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , ,19 505, , , , ,18 Αξία κατανάλωσης () , , , , , , , , , ,4 Αξία Ισχύος () Συνολική αξία () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4 Πίνακας 3.27.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για CHP (μείωση τιμής κατά 40%) Χρέωση Φ.Α. Απρίλιος Χρέωση κατανάλωσης 17, Χρέωση ισχύος 62, Έκπτωση συμπαραγωγής 0, Έκπτωση ισχύος 16, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

52 Συγκεντρώνοντας τις συνολικές (ετήσιες) τιμές για κάθε μεταβολή προκύπτει ο παρακάτω πίνακας. Η τέταρτη στήλη του πίνακα προκύπτει ως εξής : Από το ετήσιο κόστος λειτουργίας της συμπαραγωγής (CHP) αφαιρείται το ποσό των ,4, το οποίο αποτελεί τα έσοδα της επιχείρησης από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας στο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. και θεωρείται ότι παραμένει σταθερό. Τέλος προστίθεται το ετήσιο κόστος λειτουργίας των λεβήτων. Η πέμπτη στήλη δείχνει τη μεταβολή του συνολικού ετήσιου κόστους σε σχέση με το έτος 2008 (μεταβολή τιμής Φ.Α. 0%) σε ποσοστό επί τοις εκατό. Πίνακας 3.29 Μεταβολές ετήσιου λειτουργικού κόστους CHP και Boiler συνολικά Μεταβολή τιμής Φ.Α. % Ετήσιο Κόστος CHP () Ετήσιο Κόστος Boiler () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,8 Συνολικό Ετήσιο Κόστος Ποσοστιαία Μεταβολή CHP + Boiler () Ετήσιου κόστους % , , , , , , , , , , ,8 47,80 23,90 0,00-11,95-23,90-35,85-47,80-59,75-71,70-83,65-95,60 Τελικά η επίδραση όλων των παραπάνω μεταβολών παρουσιάζεται στο Σχήμα 3.2. Σχήμα 3.2 Μεταβολή ετήσιου κόστους μονάδας CHP και Boiler για μεταβολές της τιμής Φ.Α. 51

53 Μονάδα με χρήση μόνο Boiler Στον πίνακα 3.5 παρουσιάστηκαν οι αναλυτικές χρεώσεις για την προτεινόμενη μονάδα, με βάση αυτόν προκύπτουν οι επόμενοι πίνακες για τις αντίστοιχες αλλαγές στην τιμή του Φ.Α. Αύξηση 20 % Πίνακας 3.30.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (αύξηση τιμής κατά 20%) MWh th 6.080, , , , , , ,48 549,45 696, , , , ,14 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , , ,82 578,37 733, , , , ,36 Λειτουργικό κόστος () , , , , , , , , , , , , ,8 Πίνακας 3.30.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (αύξηση τιμής κατά 20%) MWh πάνω από 5000 Απρίλιος 45, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

54 Αύξηση 10 % Πίνακας 3.31.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (αύξηση τιμής κατά 10%) MWh th 6.080, , , , , , ,48 549,45 696, , , , ,14 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , , ,82 578,37 733, , , , ,36 Λειτουργικό κόστος () , , , , , , , , , , , , ,5 Πίνακας 3.31.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (αύξηση τιμής κατά 10%) MWh πάνω από 5000 Απρίλιος 41, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

55 Μείωση 5 % Πίνακας 3.32.α Ανάλυση κόστους κατανάλωσης Φ.Α. Boiler (μείωση τιμής κατά 5%) MWh th 6.080, , , , , , ,48 549,45 696, , , , ,14 Α πρίλιος ΣΥΝΟΛΟ MWh Φ.Α , , , , , , ,82 578,37 733, , , , ,36 Λειτουργικό κόστος () , , , , , , , , , , , , ,0 Πίνακας 3.32.β Ανάλυση τιμών χρέωσης Φ.Α. για Boiler (μείωση τιμής κατά 5%) MWh πάνω από 5000 Απρίλιος 35, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

63 Συνοψίζοντας, όλες οι τιμές του ετήσιου λειτουργικού κόστους της προτεινόμενης μονάδας παρουσιάζονται στον πίνακα Η τελευταία στήλη περιέχει τη μεταβολή του κόστους επί τοις εκατό σε σχέση με το κόστος του έτους 2008 (μεταβολή τιμής Φ.Α. 0%). Πίνακας 3.40 Μεταβολές ετήσιου λειτουργικού κόστους Boiler Μεταβολή τιμής Φ.Α. % Ετήσιο Λειτουργικό Κόστος () Ποσοστιαία μεταβολή ετήσιου λειτουργικού κόστους % , , , , , , , , , , , Στο Σχήμα 3.3 που ακολουθεί φαίνεται η επίδραση των μεταβολών στην τιμή του Φ.Α. στο ετήσιο κόστος λειτουργίας της μονάδας των boilers. Σχήμα 3.3 Μεταβολή ετήσιου κόστους λειτουργίας μονάδας Boiler για μεταβολές της τιμής Φ.Α. 62

64 3.3.2 Σύγκριση κόστους των δύο μονάδων Στο σημείο αυτό γίνεται μια σύγκριση ανάμεσα στο ετήσιο λειτουργικό κόστος της υπάρχουσας μονάδας (CHP και Boiler) και στο αντίστοιχο της προτεινόμενης μονάδας (μόνο Boiler). Ουσιαστικά συγκρίνονται τα κόστη λειτουργίας για κάθε μια μεταβολή στην τιμή του Φ.Α ενώ όλες οι υπόλοιπες παράμετροι διατηρούνται σταθερές. Αρχικά στον πίνακα 3.41 συγκεντρώνονται τα ετήσια λειτουργικά κόστη κάθε επιχείρησης, όπως αυτά προκύπτουν από τους πίνακες 3.29 και 3.40 παραπάνω. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο επόμενο διάγραμμα (Σχήμα 3.4). Πίνακας 3.41 Σύγκριση ετήσιου λειτουργικού κόστους μονάδας CHP και Boiler και μονάδας Boiler για μεταβολές της τιμής Φ.Α. Μεταβολή τιμής Φ.Α. % Ετήσιο λειτουργικό κόστος CHP + Boiler () Ετήσιο λειτουργικό κόστος Boiler () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 Σχήμα 3.4 Συγκριτικό διάγραμμα ετήσιου κόστους λειτουργίας μονάδας CHP και Boiler και μονάδας μόνο με Boiler 63

65 Ωστόσο μια ολοκληρωμένη οικονομική ανάλυση έχει ως στόχο τον υπολογισμό του ετήσιου λειτουργικού οφέλους που προκαλεί η χρήση της μονάδας συμπαραγωγής αντί για τη χρήση του συμβατικού ενεργειακού συστήματος. Το ετήσιο λειτουργικό όφελος είναι η διαφορά του κόστους λειτουργίας και συντήρησης του συμβατικού τρόπου κάλυψης των θερμικών και ηλεκτρικών αναγκών και του κόστους λειτουργίας και συντήρησης του συστήματος ΣΗΘ. Για αυτό το λόγο στη συνέχεια συμπεριλαμβάνεται στη σύγκριση των μονάδων και το κόστος συντήρησης, το οποίο για τη μεν μονάδα ΣΗΘ είναι , για τη δε συμβατική μονάδα είναι Πίνακας 3.42 Σύγκριση ετήσιου κόστους λειτουργίας και συντήρησης μονάδας CHP και Boiler και μονάδας Boiler για μεταβολές της τιμής Φ.Α. Μεταβολή τιμής Φ.Α. % Ετήσιο κόστος λειτουργίας και συντήρησης CHP + Boiler () Ετήσιο κόστος λειτουργίας και συντήρησης Boiler () , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,9 Σχήμα 3.5 Συγκριτικό διάγραμμα ετήσιου κόστους λειτουργίας και συντήρησης μονάδας CHP και Boiler και μονάδας μόνο με Boiler 64

66 Στη συνέχεια για την προσπάθεια της ανάλυσης ευαισθησίας χρησιμοποιείται ο πίνακας 3.43 που περιέχει τις ποσοστιαίες μεταβολές του ετήσιου λειτουργικού κόστους κάθε μονάδας. Οι τιμές λαμβάνονται από την πέμπτη στήλη και την τρίτη στήλη του πίνακα 3.29 και 3.40 αντίστοιχα. Το διάγραμμα που ακολουθεί (Σχήμα 3.6) δείχνει το ποσοστό και τον τρόπο με τον οποίο επηρεάζεται κάθε μονάδα από τη μεταβολή της χρέωσης του Φ.Α. Πίνακας 3.43 Σύγκριση ποσοστιαίων μεταβολών ετήσιου λειτουργικού κόστους μονάδας CHP και Boiler και μονάδας Boiler για μεταβολές της τιμής Φ.Α. Μεταβολή τιμής Φ.Α. % Μεταβολή ετήσιου κόστους λειτουργίας και συντήρησης % CHP +Boiler Μεταβολή ετήσιου κόστους λειτουργίας και συντήρησης % Boiler ,80 23,90 0,00-11,95-23,90-35,85-47,80-59,75-71,70-83,65-95, Σχήμα 3.6 Συγκριτικό διάγραμμα ποσοστιαίας μεταβολής ετήσιου κόστους λειτουργίας μονάδας CHP και Boiler και μονάδας μόνο με Boiler 65

67 Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που έχουν πραγματοποιηθεί στο μέρος και εύκολα παρατηρεί κανείς ότι το κόστος λειτουργίας της μονάδας που χρησιμοποιεί συμπαραγωγή και λέβητες είναι μικρότερο από εκείνο της μονάδας που χρησιμοποιεί μόνο λέβητες. Γεγονός που οφείλεται βεβαίως στο κέρδος που προσδίδει στην επιχείρηση η πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας. Στη συνέχεια το διάγραμμα του σχήματος 3.4 επιβεβαιώνει ότι το ίδιο εξακολουθεί να ισχύει και για οποιαδήποτε μεταβολή της τιμής του φυσικού αερίου. Μάλιστα φαίνεται ότι όσο μικρότερη είναι η τιμή του Φ.Α. τόσο μεγαλύτερη είναι και η διαφορά ανάμεσα στα λειτουργικά κόστη των δύο μονάδων. Ακόμα από τη σύγκριση του συνολικού κόστους λειτουργίας και συντήρησης των μονάδων συνεπάγεται ότι και παρά το ιδιαίτερα υψηλό κόστος συντήρησης της μονάδας συμπαραγωγής, αυτή εξακολουθεί να είναι συμφέρουσα σε σχέση με τη συμβατική μονάδα σχεδόν για κάθε μεταβολή της τιμής του Φ.Α. Σύμφωνα με τη μελέτη η μόνη περίπτωση που το συνολικό κόστος λειτουργίας και συντήρησης της συμβατικής μονάδας είναι χαμηλότερο από αυτό της μονάδας συμπαραγωγής είναι για αύξηση της τιμής Φ.Α. κατα 20%. Τέλος από το διάγραμμα του σχήματος 3.6 φαίνεται ότι η υπάρχουσα μονάδα παρουσιάζει μεγαλύτερες μεταβολές στο ετήσιο κόστος λειτουργίας για ανάλογες μεταβολές της τιμής του Φ.Α. Όπως έχει ήδη αναφερθεί (Σχήμα 3.1) η τιμή του Φ.Α. κατά το έτος 2008 ήταν πολύ μεγαλύτερη από εκείνη που ίσχυε παλαιότερα και που προβλέπεται να ισχύει και στο μέλλον. Έτσι το μεγάλο ποσοστό μείωσης του κόστους λειτουργίας της υπάρχουσας μονάδας που παρατηρείται κατά τις μειώσεις της τιμής του Φ.Α. αποδεικνύεται ιδιαίτερα συμφέρον Απόσβεση Ένας τρόπος να υπολογιστεί η απόσβεση της υπάρχουσας εγκατάστασης σε σχέση με τη συμβατική παρουσιάζεται στη συνέχεια. Πρέπει να τονιστεί ότι οι ακόλουθοι υπολογισμοί αφορούν στα κόστη που υπολογίστηκαν για το έτος Το κέρδος της επιχείρησης από τη λειτουργία και συντήρηση της υπάρχουσας μονάδας σε σχέση με την προτεινόμενη υπολογίζεται : ( , ) ( , ) = / έτος Για τη μονάδα της συμπαραγωγής προβλέπεται επιχορήγηση 35%, άρα το κόστος της εγκατάστασης θα είναι : ( ) 0,65 = Η διαφορά του κόστους εγκατάστασης ανάμεσα στις δύο μονάδες είναι επομένως : = Άρα η απόσβεση θα πραγματοποιηθεί σε : / έτη 66

68 Μια τέτοιας τάξης απόσβεση ούτως ή άλλως δεν είναι αποδεκτή. Επιπλέον, όπως έχει αναφερθεί η μονάδα της συμπαραγωγής διαθέτει μηχανές εσωτερικής καύσης τύπου G 3516E Caterpillar. Η διάρκεια ζωής των μηχανών αυτών εκτιμάται περίπου στις ώρες λειτουργίας. Στη μονάδα της Agritex οι μηχανές λειτουργούν ώρες ετησίως, άρα η διάρκεια ζωής τους με δεδομένη την προβλεπόμενη συντήρηση φτάνει τα 20 χρόνια. Άρα ούτε και ο εξοπλισμός της εγκατάστασης θα άντεχε τα 23 χρόνια λειτουργίας. Στη συνέχεια υπολογίζοντας και πάλι την απόσβεση, αυτή τη φορά για τα κόστη που προκύπτουν από την περίπτωση μείωσης της τιμής Φ.Α. μόλις κατά 5% έχουμε: Το κέρδος της επιχείρησης από τη λειτουργία και συντήρηση της υπάρχουσας μονάδας σε σχέση με την προτεινόμενη : ( ) ( , ) = ,5 / έτος Επομένως σ αυτή την περίπτωση η απόσβεση θα πραγματοποιηθεί σε : / ,5 16 έτη Ήδη λοιπόν φαίνεται ότι για κάθε μείωση της τιμής του Φ.Α. (σε σχέση με αυτήν του 2008), η απόσβεση της επένδυσης της μονάδας συμπαραγωγής επιτυγχάνεται εντός των επιτρεπτών ορίων. Μάλιστα όσο η τιμή του φυσικού αερίου μειώνεται, τόσο συντομότερα υπολογίζεται να συμβεί η απόσβεση. Έτσι λοιπόν, καθώς οι τιμές του Φ.Α. είναι πιθανότερο να είναι πολύ χαμηλότερες από του 2008, η απόσβεση της μονάδας συμπαραγωγής προβλέπεται να πραγματοποιηθεί σε ένα εύλογο χρονικό διάστημα. 67

69 3.4 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΕ ΜΕΚ ΚΑΙ BOILER ΚΑΙ ΜΟΝΑΔΑΣ ΜΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΥΨΕΛΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Για την κάλυψη των αναγκών του συγκεκριμένου θερμοκηπίου, αλλά και την ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας έχει διερευνηθεί και μια άλλη τεχνολογία συμπαραγωγής, αυτή των κυψελών καυσίμου. Στη συνέχεια γίνεται μια τεχνοοικονομική σύγκριση μεταξύ του συστήματος των μηχανών εσωτερικής καύσης και λεβήτων και του συστήματος των κυψελών καυσίμου και αντλιών θερμότητας Κυψέλες καυσίμου Η κυψέλη καυσίμου (fuel cell) είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια του καυσίμου σε ηλεκτρισμό χωρίς τη μεσολάβηση της καύσης. Καταναλώνει υδρογόνο και οξυγόνο και παράγει: ηλεκτρική ενέργεια θερμότητα νερό Οι κυψέλες καυσίμου αποτελούν πρόκληση για τις εγκαταστάσεις συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας και αντιμετωπίζονται ως η τεχνολογία του μέλλοντος. Οι λόγοι που τις καθιστούν τόσο ενδιαφέρουσες είναι ότι δεν έχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις για την ομαλή τους λειτουργία, παράγουν ελάχιστους ρύπους και είναι ιδιαιτέρως αποδοτικές για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και θερμότητας. Οι κυψέλες καυσίμου αποτελούνται από δυο ηλεκτρόδια (την άνοδο και την κάθοδο), τα οποία διαχωρίζονται από έναν ηλεκτρολύτη. Ο ηλεκτρολύτης είναι από πολυμερές ή άλλο υλικό, το οποίο επιτρέπει την διέλευση ιόντων, αλλά όχι τη διέλευση των ηλεκτρονίων. Ένα καύσιμο που περιέχει υδρογόνο (π.χ. φυσικό αέριο) εισάγεται από την πλευρά της ανόδου, όπου τα ηλεκτρόνια του υδρογόνου ελευθερώνονται και κινούνται σε ένα εξωτερικό κύκλωμα δίδοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα υδρογόνου διαπερνούν τον ηλεκτρολύτη και φτάνουν στην κάθοδο, όπου ενώνονται με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και το οξυγόνο, παράγοντας νερό. Για να επιταχυνθεί η διαδικασία του ιονισμού του υδρογόνου χρησιμοποιείται ένας καταλύτης υψηλής αγωγιμότητας στα ηλεκτρόδια (π.χ. πλατίνα). Όταν το καύσιμο που χρησιμοποιείται είναι καθαρό υδρογόνο, τα μόνα παράγωγα της διεργασίας αυτής είναι ηλεκτρικό ρεύμα, καθαρό νερό και θερμότητα. Σχήμα 3.7 Αρχή λειτουργίας κυψέλης καυσίμου 68

70 Συγκρίνοντας την τεχνολογία των κυψελών καυσίμου με τις υπόλοιπες τεχνολογίες συμπαραγωγής, τα πλεονεκτήματα των κυψελών καυσίμου είναι τα εξής : Υψηλός βαθμός ηλεκτρικής απόδοσης και διατήρησή του υψηλού ακόμη και όταν το φορτίο είναι μικρότερο του ονομαστικού. Ο συνολικός βαθμός απόδοσης μπορεί να ξεπεράσει και το 90%. Χαμηλές εκπομπές ρύπων σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα που χρησιμοποιούν το ίδιο καύσιμο. Χαμηλή στάθμη θορύβου. Ωστόσο οι κυψέλες καυσίμου παρουσιάζουν και κάποια πολύ σημαντικά μειονεκτήματα. Αυτά είναι : Είναι ιδιαίτερα ογκώδη και έχουν περίπλοκη δομή. Η τεχνολογία τους δεν είναι ακόμη διαδεδομένη. Έχουν πολύ υψηλό κόστος κατασκευής. Έχουν μικρή διάρκεια ζωής Σύστημα κυψελών καυσίμου και αντλίες θερμότητας για την κάλυψη των αναγκών του θερμοκηπίου της Agritex Σύμφωνα με μελέτη που έχει γίνει (Χρ.Πετκέλη και Ε.Γάκου, 2009) και ύστερα από τον υπολογισμό των απαιτήσεων του θερμοκηπίου για θέρμανση, προτείνεται ένα σύστημα που θα αποτελείται από κυψέλες καυσίμου PureCell ModelTM 400 τύπου PAFC (φωσφορικού οξέος) της UTC με χρήση φυσικού αερίου για την κάλυψη του θερμικού φορτίου βάσης και από αντλίες θερμότητας μεγάλης ισχύος LPCA-HMB της Interclima για την κάλυψη του θερμικού φορτίου αιχμής. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μηχανών φαίνονται στο Παράρτημα Α. Συγκεκριμένα υπολογίστηκε ότι απαιτούνται 20 συστήματα κυψελών καυσίμου (ΣΚΚ) και 20 αντλίες θερμότητας (Α/Θ) Οικονομική σύγκριση μονάδας με ΜΕΚ και Boilers με τη μονάδα ΣΚΚ και Α/Θ Παρουσιάζεται στη συνέχεια μια σύγκριση ανάμεσα στην υπάρχουσα μονάδα που λειτουργεί με τις μηχανές εσωτερικής καύσης και τους λέβητες και στην προτεινόμενη που λειτουργεί με τις κυψέλες καυσίμου και τις αντλίες θερμότητας. Η σύγκριση αφορά στην περίοδο από 01/10/2007 έως 30/04/2008. Τα δεδομένα που παρουσιάζονται στη συνέχεια για την περίπτωση των ΚΚ και Α/ Θ λαμβάνονται από τη σχετική μελέτη που προαναφέρθηκε (Χρ.Πετκέλη και Ε.Γάκου, 2009), ενώ για την περίπτωση των μηχανών εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) και λεβήτων υπολογίζονται όπως στην παράγραφο 3.1 της παρούσας μελέτης. Σύμφωνα με τα στοιχεία του κατασκευαστή των συγκεκριμένων ΚΚ για τη διάρκεια ζωής τους ισχύουν τα εξής : Στα 10 χρόνια χρειάζεται συντήρηση και αλλαγή της συστοιχίας κυψελών καυσίμου. Στα 20 χρόνια χρειάζεται πλήρης αντικατάσταση του συστήματος. 69

71 Με αυτά τα δεδομένα ακολουθεί μια σύγκριση του κόστους των δύο μονάδων για 10 χρόνια λειτουργίας. Στον επόμενο πίνακα συγκεντρώνονται τα δεδομένα που αφορούν στη μονάδα ΜΕΚ και Boiler και στην προτεινόμενη μονάδα με ΣΚΚ και Α/Θ. Με αυτό τον τρόπο συγκρίνεται το μηνιαίο και το συνολικό για τη συγκεκριμένη περίοδο κόστος λειτουργίας κάθε μονάδας. Πίνακας 3.44 Σύγκριση λειτουργικού κόστους μονάδας με ΜΕΚ και Boiler και μονάδας με ΣΚΚ και Α/ Θ ΜΕΚ+ Boiler Έξοδα Φ.Α. () Απρίλιος 2008 ΣΥΝΟΛΟ , , , , , , , ,1 Έσοδα ηλεκτρικής ενέργειας () , , , , , , , ,3 ΣΚΚ + Α/Θ Κόστος λειτουργίας () Κόστος λειτουργίας () , , , , , , , , , , , , , , , ,7 Σημειώνεται ότι τα αρνητικά πρόσημα στον παραπάνω πίνακα σημαίνουν κέρδος. Στα διαγράμματα που ακολουθούν φαίνεται η σύγκριση του μηνιαίου κόστους λειτουργίας καθώς και του συνολικού κόστους λειτουργίας των δύο μονάδων. Όπως φαίνεται το κόστος λειτουργίας της προτεινόμενης μονάδας είναι σημαντικά μικρότερο από αυτό της υπάρχουσας. Σχήμα 3.8 Σύγκριση μηνιαίου λειτουργικού κόστους μονάδας με ΜΕΚ και Boiler και μονάδας με ΣΚΚ και Α/Θ 70

72 Σχήμα 3.9 Σύγκριση συνολικού λειτουργικού κόστους μονάδας με ΜΕΚ και Boiler και μονάδας με ΣΚΚ και Α/Θ Στον πίνακα 3.45 υπάρχουν τα κόστη εγκατάστασης όπως υπολογίστηκαν για κάθε μια από τις συγκρινόμενες μονάδες. Όπως φαίνεται και από τον πίνακα, επιβεβαιώνεται η παρατήρηση ότι οι κυψέλες καυσίμου έχουν ιδιαίτερα υψηλό κόστος κατασκευής, άρα και εγκατάστασης. Πίνακας 3.45 Κόστος εγκατάστασης μονάδας με ΜΕΚ και Boiler και μονάδας με ΣΚΚ και Α/Θ Κόστος Εγκατάστασης () ΜΕΚ + Boiler ΣΚΚ + Α/Θ

73 Υπολογίζοντας τώρα το κόστος των δύο μονάδων για λειτουργία 10 ετών προκύπτει : Μονάδα με ΜΕΚ και Boiler : ΚΟΣΤΟΣ 10ΕΤΟΥΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ = ΚΟΣΤΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ + 10 * ΕΤΗΣΙΟ ΚΟΣΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ = ,8 = Μονάδα με ΣΚΚ και Α/Θ : ΚΟΣΤΟΣ 10ΕΤΟΥΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ = ΚΟΣΤΟΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ + 10 * ΕΤΗΣΙΟ ΚΟΣΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ = ,7 = Σχήμα 3.10 Σύγκριση κόστους εγκατάστασης και 10ετούς λειτουργίας μονάδας με ΜΕΚ και Boiler και μονάδας με ΣΚΚ και Α/Θ 72

74 Σύμφωνα με τα παραπάνω μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι εάν οι ανάγκες της Agritex καλύπτονταν από συστήματα κυψελών καυσίμου και αντλίες θερμότητας το κόστος λειτουργίας της μονάδας θα ήταν σημαντικά μικρότερο. Ωστόσο το υψηλό κόστος εγκατάστασης της μονάδας και η μικρή διάρκεια ζωής της θα την καθιστούσαν μη συμφέρουσα για πολυετή λειτουργία. 73

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σε μια εποχή που το περιβάλλον ως αποδέκτης των άσχημων ανθρώπινων συνηθειών έχει αρχίσει να προβάλει τις αρνητικές τους συνέπειες είναι επιτακτική ανάγκη να ληφθούν ορισμένα δραστικά μέτρα για να αναστραφεί η κατάσταση. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη και οι ραγδαίες κλιματικές αλλαγές είναι ορισμένες μόνο από τις επιπτώσεις που αντιμετωπίζουν σήμερα οι άνθρωποι και καλούνται επιτέλους να αντιμετωπίσουν. Σημαντικές προς αυτή την κατεύθυνση λύσεις φαίνονται να είναι η εξοικονόμηση ενέργειας και καυσίμων καθώς και η μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων. Η παγκόσμια κοινότητα έχει αρχίσει τα τελευταία χρόνια να προωθεί νέες τεχνολογίες σε διάφορους τομείς της ανθρώπινης ζωής για την επίτευξη των παραπάνω στόχων. Ωστόσο για την εφαρμογή των τεχνολογιών αυτών απαιτούνται οικονομικές διευκολύνσεις και δελεαστικές επενδυτικές προτάσεις. Σε αυτά τα πλαίσια έχει αρχίσει να κερδίζει έδαφος η τεχνολογία της συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Στην Ελλάδα μάλιστα, παρά το γεγονός ότι δεν έχουν ξεπεραστεί ακόμα σημαντικά εμπόδια, η ΣΗΘ έχει αρχίσει να αποκτά τη δική της θέση. Μια από τις πολλές εφαρμογές που προσφέρει είναι η χρήση της για την κάλυψη των αναγκών μεγάλων θερμοκηπιακών μονάδων. Η εταιρία AGRITEX ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Α.Ε. χρησιμοποίησε τη μέθοδο της ΣΗΘ για τη λειτουργία θερμοκηπίου και την παραγωγή συγκεκριμένης ποικιλίας τομάτας. Η εγκατάσταση της συμπαραγωγής χρησιμοποιεί ως καύσιμο φυσικό αέριο το οποίο ενισχύει επιπλέον τα πλεονεκτήματά της. Αποτελέσματα της λειτουργίας της μονάδας συμπαραγωγής είναι η πλήρης εκμετάλλευση της θερμικής ενέργειας για τη θέρμανση του θερμοκηπίου, η χρήση των καυσαερίων για παραγωγή του CO2 που χρειάζεται η καλλιέργεια και η πώληση της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Όλα αυτά οδηγούν στην υψηλή απόδοση, την ενεργειακή αυτονομία της μονάδας, τη μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων και πολλά άλλα οφέλη. Ωστόσο, όπως είναι λογικό, πέρα από τα γενικότερα οφέλη που μπορεί να παρέχει η μονάδα, ίσως ο σημαντικότερος παράγοντας για την υλοποίηση της επένδυσης είναι το οικονομικό όφελος. Στη διπλωματική αυτή εργασία λοιπόν μελετήθηκε το οικονομικό όφελος και ελέγχθηκε η βιωσιμότητα της επένδυσης εξετάζοντας μόνο το σκέλος της μονάδας ΣΗΘ. Συγκεκριμένα υπολογίστηκε το κόστος λειτουργίας, εγκατάστασης και συντήρησης της μονάδας. Στη συνέχεια προτάθηκε η κάλυψη των θερμικών αναγκών του θερμοκηπίου με μια συμβατική μονάδα αποτελούμενη από λέβητες φυσικού αερίου για την οποία έγιναν οι ίδιοι υπολογισμοί. Κάθε μια από τις μονάδες εξετάστηκε με βάση το λειτουργικό της κόστος για διάφορες μεταβολές στην τιμή χρέωσης του φυσικού αερίου. Συγκρίνοντας τις δύο μονάδες και λαμβάνοντας υπόψη το κέρδος της μονάδας συμπαραγωγής από την πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας προέκυψε το συμπέρασμα ότι από άποψη λειτουργικού 74

76 κόστους συμφέρει πάντοτε η χρήση της συμπαραγωγής έναντι της συμβατικής παραγωγής θερμότητας. Σε αυτό συνέβαλαν πέρα από την ηλεκτρική ενέργεια και οι μικρότερες χρεώσεις και οι εκπτώσεις στο κόστος της αγοράς φυσικού αερίου που εξασφαλίζει για τη ΣΗΘ η ΔΕΠΑ. Σε μια δεύτερη συγκριτική προσέγγιση λήφθηκε εκτός από το κόστος λειτουργίας των μονάδων και το κόστος συντήρησής τους αυτή τη φορά. Οι υψηλές απαιτήσεις σε συντήρηση της μονάδας της συμπαραγωγής εισάγουν ένα σημαντικά υψηλό κόστος. Από τη σύγκριση που έγινε φάνηκε ότι το γεγονός αυτό δεν αποτελεί εμπόδιο στις περισσότερες περιπτώσεις. Από τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν σε αυτή την εργασία, η μοναδική στην οποία το κόστος λειτουργίας και συντήρησης της υπάρχουσας μονάδας είναι μεγαλύτερο από αυτό της προτεινόμενης είναι η περίπτωση της αύξησης της τιμής Φ.Α. κατά 20%. Ωστόσο τα δεδομένα μέχρι στιγμής δείχνουν ότι είναι πολύ δύσκολο να υπάρξουν τόσο υψηλές τιμές χρέωσης. Στη συνέχεια αντιπαραβάλλοντας για κάθε μεταβολή της τιμής του φυσικού αερίου τις αντίστοιχες ποσοστιαίες μεταβολές του κόστους λειτουργίας των δύο συγκρινόμενων μονάδων εξάγεται το συμπέρασμα ότι η μονάδα της ΣΗΘ σε σχέση με την μονάδα των λεβήτων οδηγείται σε μεγαλύτερες αυξήσεις του κόστους λειτουργίας για αυξήσεις της τιμής του Φ.Α. και σε μεγαλύτερες μειώσεις για τις μειωμένες τιμές του Φ.Α. Και πάλι αυτό φαίνεται να είναι συμφέρον σε περιπτώσεις που η τιμή χρέωσης του φυσικού αερίου είναι μικρότερη από αυτή που ίσχυε κατά το έτος 2008, πράγμα που είναι περισσότερο πιθανό να συμβεί στην πραγματικότητα. Υπολογίζοντας τελικά την απόσβεση της επένδυσης για τη μονάδα συμπαραγωγής με δεδομένα τα κόστη του έτους 2008 προκύπτει ένα μη αποδεκτό αποτέλεσμα. Ωστόσο αφού προβλέπεται να ισχύουν κυρίως μικρότερες τιμές χρέωσης για το Φ.Α. η απόσβεση λογικά θα πραγματοποιηθεί εντός ενός επιθυμητού χρονικού διαστήματος. Στο τέλος παρουσιάζεται ένα ακόμα σύστημα συμπαραγωγής, αυτό των κυψελών καυσίμου. Οι κυψέλες καυσίμου αποτελούν μια ιδιαίτερα ελκυστική τεχνολογία ΣΗΘ μιας και είναι πολύ αποδοτικές, παράγουν πολύ λίγους ρύπους και δεν απαιτούν ιδιαίτερες συνθήκες λειτουργίας. Όμως διαθέτουν και ορισμένα μειονεκτήματα με πιο σημαντικά αυτά του υψηλού κόστους εγκατάστασης και της μικρής διάρκειας ζωής. Συγκρίνοντας στο σημείο αυτό την εγκατάσταση συμπαραγωγής των μηχανών εσωτερικής καύσης και των λεβήτων με την εγκατάσταση των κυψελών καυσίμου και των αντλιών θερμότητας σε πρώτη φάση παρατηρείται η μεγάλη διαφορά στο κόστος λειτουργίας. Οι κυψέλες καυσίμου φαίνεται να συμφέρουν κατά τη λειτουργία τους παρουσιάζοντας ορισμένες φορές και έσοδα. Παρόλα αυτά αποδεικνύεται πως το μικρό κόστος λειτουργίας τους δεν είναι αρκετό για να εκτοπίσει την υπάρχουσα εγκατάσταση, αφού η μικρή διάρκεια ζωής τους σε συνδυασμό με το πολύ υψηλό κόστος εγκατάστασής τους τελικά τις καθιστά ασύμφορες για την κάλυψη των αναγκών αυτού του θερμοκηπίου. Ολοκληρώνοντας τη μελέτη αυτή είναι πλέον φανερό ότι η χρήση της τεχνολογίας ΣΗΘ προσφέρει πολύ σπουδαία οφέλη τόσο στο περιβάλλον όσο και στις εγκαταστάσεις που αυτή χρησιμοποιείται αλλά επιπλέον και στους φορείς ή τους ιδιώτες που επενδύουν σε αυτή. Είναι γεγονός ότι την τελευταία δεκαετία η νομοθεσία έχει επιτρέψει στη χώρα μας την ενίσχυση των επενδύσεων σε συστήματα συμπαραγωγής. Είναι ωστόσο αναγκαίο να εξασφαλιστούν περισσότερα κίνητρα για να αυξηθεί η ανταγωνιστικότητα αλλά και η τεχνογνωσία στον τομέα της ΣΗΘ. 75

77 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α 76

78 Α.1 Τεχνικά χαρακτηριστικά Μηχανών Εσωτερικής Καύσης 77

79 Α.2 Τεχνικά χαρακτηριστικά Κυψελών Καυσίμου ΤΥΠΟΣ ΚΥΨΕΛΗΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ PAFC ΙΣΧΥΣ Ηλεκτρική Ενέργεια (electrical Power) 400 kw/400 to 471 kva αρχική 400 kw μέσος όρος 360 kw αρχική (ADG) Τάση/συχνότητα (Voltage/frequency) 480VAC/60 Hz/3 phase 400VAC/50 ή 60 Hz/3 phase ΑΠΟΔΟΣΗ Ηλεκτρική (LHV) 42% αρχική /40% ονομαστική Συνολική (LHV) 90% 78

80 ΚΑΥΣΙΜΟ Παροχή Φυσικό Αέριο (Natural gas) ή ADG (Anaerobic Diagester Gas) Κατανάλωση (HHV) 3.60 MMBtu/hr (1,054 kw) αρχικό 3.79 MMBtu/hr (1,110 kw) μέσο 3,493 scfh (98.9 Nm3/hr) αρχικό 3,678 scfh (104.2 Nm3/hr) μέσο Πίεση 4 14 in. νερό ( kpa) ΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Heat Recovery) Παροχή Χαμηλόβαθμης θερμότητας Παροχή Υψηλόβαθμης θερμότητας MMBtu/hr (450 kw) αρχικά MMBtu/hr (500 kw) ονομαστικά σε θερμοκρασία 140 F/60 C MMBtu/hr (200 kw) αρχικά MMBtu/hr (230 kw) ονομαστικά σε θερμοκρασία 250 F/121 C ΕΚΠΟΜΠΕΣ NOX CO CO2 SOX Particulate matter/vocs lb/mwh (0.016 kg/mwh) lb/mwh (0.004 kg/mwh) 1120 lb/mwh (508 kg/mwh) μέσος όρος αμελητέα αμελητέα ΝΕΡΟ Κατανάλωση Μηδενική ( μέχρι θερμοκρασία περιβάλλοντος 30 C) Απόρριψη Μηδενική (υπό κανονικες συνθήκες λειτουργίας) ΘΟΡΥΒΟΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΖΩΗΣ <65 dba σε απόσταση 33 ft (10m) χωρίς Στα 10 χρόνια χρειάζεται συντήρηση και ανάκτηση θερμικής ενέργειας αλλαγή της συστοιχίας κυψελών καυσίμου ( fuel cell stack) <60 dba σε απόσταση 33 ft (10m) με πλήρης Στα 20 χρόνια χρειάζεται ανάκτηση θερμικής ενέργειας αντικατάσταση συστήματος. πλήρης 79

81 Α.3 Τεχνικά χαρακτηριστικά Αντλιών Θερμότητας 80

82 81

Δείτε περισσότερα