Οικονομική και περιβαλλοντική σκοπιμότητα χρήσης ηλιακών συστημάτων στον ξενοδοχειακό τομέα

Transcript

1 Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Οικονομική και περιβαλλοντική σκοπιμότητα χρήσης ηλιακών συστημάτων στον ξενοδοχειακό τομέα Άγις Μ. Παπαδόπουλος Καθηγητής Πολυτεχνικής Σχολής Α.Π.Θ. Συνέδριο της Ένωσης Βιομηχανιών Ηλιακής Ενέργειας για τον Ξενοδοχειακό Κλάδο, Αθήνα,

2 Κτιριακό απόθεμα Ελλάδος Ξενοδοχειακό δυναμικό Στην Ελλάδα υπάρχουν: ξενοδοχεία, που απαρτίζονται από κτίρια με δυναμικότητα κλίνες. Το 65,8% είναι ξενοδοχεία κλασσικού τύπου. Το 49,5% είναι 2-αστέρων και το 22,6% 3-αστέρων ξενοδοχεία. Το 56% είναι εποχιακής λειτουργίας. Παρατηρείται υπερσυγκέντρωση ξενοδοχειακού δυναμικού στην νησιωτική Ελλάδα, περίπου 46%. Η πλειοψηφία των ξενοδοχειακών μονάδων (45%) έχει κατασκευαστεί κατά τη διάρκεια

3 Γιατί ενδιαφέρουν από ενεργειακής άποψης τα ξενοδοχεία. Changes in final energy consumption by sector, between Industry +32,4% Transport +48,0% Agriculture +5,6% Households +96,7% Services +204,7% Final energy consumption +57,2% (Source: National Centre for Sustainable Development Greece, 2010) Η τελική κατανάλωση ενέργειας στον τομέα των υπηρεσιών ήταν το φορές μεγαλύτερη απ ό,τι το 1990.

4 Δυσανάλογα μεγάλη συμβολή στο ενεργειακό αποτύπωμα του κτιριακού τομέα. Participation in the Greek building stock 0,82% Participation in the final energy consumption of the Greek building stock Participation in the electricity consumption of the Greek building stock 6,4% 9,5% (Boemi S.N., Slini Τ., Papadopoulos A.M. and Mihalakakou P. (2011), A statistical approach to the prediction of the hotel stock s energy performance, International Journal of Ventilation 10, 2,

5 Η ευρύτερη εικόνα London New York Hong Kong Berlin Αθήνα kwh/m2 a (Source: Papadopoulos A.M., Papageorgiou P.K. and Giama E. (2005), Energy conservation in the hotel sector, Proceedings of the 36th Congress on Heating, Refrigeration and Air Conditioning, Belgrade, Serbia, 30 November-02 December, )

6 Μία έρευνα πεδίου 192 ερωτηματολόγια και 94 επιθεωρήσεις σε όλη την Ελλάδα. Με στοιχεία για: Λειτουργικά χαρακτηριστικά Κτιριολογικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις Κατανάλωση ενέργειας και νερού Μηνιαίες πληρότητες Ποιότητα εσωτερικού περιβάλλοντος Παρεμβάσεις που υλοποιήθηκαν την τελευταία πενταετία ή έχουν προγραμματιστεί

7 Η γεωγραφική κατανομή και η περίοδος λειτουργίας Κατανομή κλινών ανά λειτουργία και κλιματική ζώνη

8 Η αναγωγή και η σύγκριση των καταναλώσεων: Ποιο είναι το κρίσιμο μέγεθος; Ξενοδοχείο Αστέρια Λειτουργία Τυπολογία Επιφάνεια Κλίνες Κατανάλωση kwh/m 2 kwh/ κλίνη kwh/ διανυκτέρευση Β12 5 Ετήσια Β23 4 Εποχική Αστικό Ενιαίο ,9 Παραθεριστικό Πολλαπλό ,8 Γ14 4 Εποχική Γ7 4 Ετήσια Γ9 3 Εποχική Γ2 3 Εποχική Παραθεριστικό Πολλαπλό ,5 Αστικό Ενιαίο ,0 Παραθεριστικό Ενιαίο ,8 Παραθεριστικό Ενιαίο ,0 (Source: LHTEE/AUT,2011)

9 9 Επενδύσεις σε ηλιακά (και εν γένει ενεργειακά) συστήματα Βασικά χαρακτηριστικά ενεργειακών επενδύσεων 1.Επενδύσεις εντάσεως κεφαλαίου Από έναν θερμοηλεκτρικό σταθμό ως έναν απλό ηλιακό συλλέκτη 2.Επενδύσεις αυστηρά συγκεκριμένου σκοπού (asset specific investment) Δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάτι άλλο 3.Μεγάλη διάρκεια ζωής του επενδυτικού σχεδίου Ένας ηλιακός συλλέκτης έχει διάρκεια ζωής 15 χρόνια, μια μονάδα συμπαραγωγής θερμότητας ηλεκτρισμού 25, το κτιριακό κέλυφος 50 4.Μεγάλο μέγεθος συνδυασμός λύσεων Οικονομίες κλίμακας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι το Μεγάλο είναι όμορφο

10 10 Επενδύσεις σε ηλιακά (και εν γένει ενεργειακά) συστήματα Θεμελιώδεις έννοιες 1. Ιστορικό κόστος: Οι δαπάνες που καταγράφονται στα λογιστικά. Η χρηματοοικονομική ανάλυση χρησιμοποιεί αυτό το κόστος. 2. Μελλοντικό κόστος ή κόστος αντικατάστασης: Η δαπάνη που αναμένεται για την αντικατάσταση του περιουσιακού στοιχείου σε μελλοντική ημερομηνία. 3. Κόστος ευκαιρίας: Είναι η αξία των διαφυγόντων ωφελειών από τη μη διάθεση του επενδυθέντος κεφαλαίου για κάποιο άλλο σκοπό. 4. Κόστος κεφαλαίου / προεξοφλητικό επιτόκιο: Πρέπει να θεωρείται ευρύτερα αποδεκτό για τη δεδομένη οικονομική κατάσταση και τη συγκεκριμένη κατηγορία επένδυσης. 5. Οικονομικός κύκλος ζωής: Η χρονική περίοδος κατά τη διάρκεια της οποίας ανακτάται το αρχικό επενδυτικό κεφάλαιο καθώς και η επιθυμητή απόδοση αυτού. Πρέπει να είναι ίσος ή μικρότερος της πραγματικής ζωής του βασικού εξοπλισμού της επένδυσης.

11 11 Αξιολόγηση επενδύσεων (εν προκειμένω σε ηλιακά συστήματα) Μέθοδοι 1. Καθαρή Παρούσα Αξία (Net Present Value): Το συνολικό καθαρό όφελος μιας επένδυσης, που προκύπτει ως διαφορά μεταξύ κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής της, αναγόμενο σε σημερινές τιμές. 2. Εσωτερικό Επιτόκιο Απόδοσης (Internal Rate of Return): Η απόδοση του κεφαλαίου που μηδενίζει την ΚΠΑ για δεδομένο χρόνο. 3. Έντοκη Περίοδος Αποπληρωμής (Depreciated Payback Period): To χρονικό διάστημα που απαιτείται για την αποπληρωμή της αρχικής επένδυσης, συνεκτιμωμένου και του κόστους κεφαλαίου. 4. Κόστος Κύκλου Ζωής (Life Cycle Cost): To σύνολο των χρηματικών εκροών στο χρονικό ορίζοντα εξέτασης της επένδυσης, στις οποίες περιλαμβάνονται το κόστος αγοράς, μεταφοράς και εγκατάστασης του συστήματος, το λειτουργικό κόστος, το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης.

12 12 Αξιολόγηση επενδύσεων (εν προκειμένω σε ηλιακά συστήματα) Βασικά οικονομικά μεγέθη της επένδυσης 1. Κόστος κεφαλαίου. Διακρίνεται σε (α) επιτόκιο δανεισμού και (β) Τ επιτόκιο αγοράς. Συνήθως έχουμε ένα σταθμισμένο επιτόκιο. 2. Πληθωρισμός. ως μέτρο της αύξησης του κόστους των αγαθών και υπηρεσιών ανά μονάδα χρόνου. 3. Κόστος υποκαθιστάμενου καυσίμου. 4. Εξοικονομούμενη ενέργεια. Συνήθης εκφράζεται ως (ηλιακό) κλάσμα (Solar fraction) επί της απαίτησης σε καύσιμο. 5. Δαπάνες συντήρησης και λειτουργίας. 6. Οικονομική δαπάνη/όφελος στο τέλος της ωφέλιμης ζωής

13 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Γενικά χαρακτηριστικά ξενοδοχείου Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη Αστικό ξενοδοχείο Έτος κατασκευής: 1970 (ανακαίνιση 2007) Συνολική θερμαινόμενη επιφάνεια: 3.151m 2 Αριθμός Δωματίων: 118 Αριθμός Κλινών: 224 Ετήσια Λειτουργία Μέση ετήσια πληρότητα: 65% Συνεχής δόμηση, σε επαφή σε δύο όψεις Ενεργειακά συστήμτα Σύστημα θέρμανσης: Δύο λέβητες αερίου λέβητες συνολικής ισχύος kw Σύστημα κλιματισμού : Υδρόψυκτη ψυκτική μονάδα συμπίεσης (chiller) με χρήση τερματικών συσκευών τύπου fan coils των Σύστημα παράγωγης ΖΝΧ : Σύστημα λέβητα-καυστήρα αερίου συνολικής ισχύος 350 kw

14 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Έτος λειτουργίας Πετρέλαιο [kwh ] Φυσικό αέριο [kwh] Υγραέριο [kwh ] Ηλεκτρική ενέργεια [kwh ] Συνολική Κατανάλωση [kwh ] Ανηγμένη κατανάλωση [kwh/m2] , , , , ,0 Τελική χρήση Κτίριο αναφοράς Υπάρχον κτίριο Θέρμανση Ψύξη ΖΝΧ Φωτισμός ΑΠΕ - ΣΗΘ 0 0 Σύνολο Κατάταξη - Ε

15 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Πρόταση για την τοποθέτηση πεδίου ηλιακών συλλεκτών για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης Ημερήσια κατανάλωση ζεστού νερού: 55 lt ανά κλίνη (φορτίο σχεδιασμού) Συλλεκτική επιφάνεια: 120 m 2 Δοχεία αποθήκευσης: 3 των λίτρων (υφιστάμενα) Κόστος ηλιακών συλλεκτών: 210 /m 2 Κόστος περιφερειακών και εγκατάστασης: 65 /m 2 Ηλιακή κάλυψη: 78% Στοιχείο κόστους Τιμή μονάδας [ /m2] Επιφάνεια [m2] Κόστος [ ] Ηλιακοί συλλεκτες , Περιφερειακά & Εγκατάσταση , Σύνολο

16 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Ενεργειακά και οικονομικά χαρακτηριστικά Βαθμός απόδοσης συμβατικού συστήματος: 88% Συντήρηση και επισκευές λέβητα 650 /έτος Συντήρηση και επισκευές ηλιακού /έτος Λειτουργικό κόστος ηλιακού συστήματος 820 /έτος Ηλεκτρική ενέργεια Πετρελαιο Φυσικό αέριο Κατανάλωση [kwh] Τιμή [ /kwh] 0,170 0,125 0,108 Κόστος ενέργειας [ ] Αξία εξοικονομούμενης ενέργειας [ ] Τιμολόγιο ΜΤ ΔΕΗ, Δεκέμβριος 2013 Ηλεκτρική ενέργεια Ρυμισμένες χρεώσεις Χρεωση ισχύος 7,1 Ευρώ kw/μήναμεταφορα 1,8 Ευρώ kw/μήνα Χρεωση ενέργει 0,06 Ευρώ/kWh Διανομή 1,2 Ευρώ kw/μήνα Ρητρα CO2 0,038 Ευρώ/kWh Διανομή και ΥΚΩ 0,02 Ευρώ/kWh

17 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Ανάλυση οικονομικής σκοπιμότητας Κόστος κεφαλαίου: 6% Ρυθμός αύξησης κόστους καυσίμου: 3% ετησίως Λειτουργικό κόστος ηλιακού συστήματος 820 /έτος Ηλεκτρισμός Πετρέλαιο Φυσικό αέριο Ηλιακά Περίοδος Αποπληρωμής [Ετη] 1,8 2,1 2,8 Εσωτερικό Επιτόκια Απόδοσης [%] 59,0% 49,8% 35,3% Καθαρή Παρούσα Αξία [ ] , , ,75 Κόστος Κύκλου Ζωής [ ] Κόστος παραγωγής 1 λίτρου ζεστού νερού στην εικοσαετία 0,0051 0,0016 Κόστος παραγωγής ζεστού νερού ανά διανυκτέρευση στην εικοσαετία 0,2801 0,0875

18 Ένα παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, αστικό, συνεχούς λειτουργίας Κόστος παραγωγής ζεστού νερού στην εικοσαετία Περιλαμβάνει το κόστος αρχικής επένδυσης, το κόστος καυσίμου και τις δαπάνες συντήρησης και λειτουργίας , , , ,15 0,10 Κόστος ζεστού νερού στην εικοσαετία Κόστος ζεστού νερού ανά διανυκτέρευση ,05 0 Σύστημα πετρελαίου Ηλιακό σύστημα 0,00

19 Ενεργειακή και περιβαλλοντική αναβάθμιση που πιστοποιείται Τελική χρήση Κτίριο αναφοράς Υπάρχον κτίριο Θέρμανση Ψύξη ΖΝΧ Φωτισμός ΑΠΕ - ΣΗΘ 0 0 Σύνολο Κατάταξη - B Ενεργειακή αναβάθμιση: Από κατηγορία Ε σε κατηγορία Β! Περιβαλλοντική αναβάθμιση: Κάθε χρόνο αποφεύγεται η εκπομπή 43,18 τόνων CO2 Στην εικοσαετία αποφεύγονται 863,6 τόνοι CO2!

20 Ένα ιστορικό παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, εποχικής λειτουργίας Γενικά χαρακτηριστικά ξενοδοχείου Τοποθεσία: Χαλκιδική Έτος κατασκευής: 1990 Συνολική επιφάνεια: m 2 Αριθμός Δωματίων: 240 Αριθμός Κλινών: 680 Εννέα κτιριακές μονάδες, 3 Bars, 2 Pools, 2 Restaurants Λειτουργία: 5 έως 6 μήνες το χρόνο, μέση πληρότητα 72% Σύστημα κλιματισμού Κεντρικό σύστημα νερού - αέρα, δισωλήνιο, με fan-coils, δύο chillers Btu/h, 4 κυκλοφορητές Σύστημα ζεστού νερού Δύο λέβητες των 360,000 kcal/h, χρησιμοποιείται ο ένας 8 δεξαμενές αποθήκευσης ZNX των l, 8 κυκλοφορητές

21 Τα αποτελέσματα μίας εκτενούς ενεργειακής επιθεώρησης το 2003 INTERVENTION APPROX. COST ESTIMATED ENERGY CONSERVATION LIGHTING Replace current type T12 (with magnetic ballast) fluorescence bulbs with T8 ones (with electronic ballast) Installation of occupancy controls 52 / room (3 bulbs per room) 45 * / room 40 % 5% Light sensitive control systems for outdoor lighting 100 (total) 12% AIR - CONDITIONING Open door - window sensors Installation of ice storage system supporting the existing central air - conditioning system 35 * / room % 38 % on costs SPACE - WATER HEATING Replacement one of the existing boilers with smaller capacity (about kcal/ h) and higher efficiency Installation of 260 m2 Installation of heat exchanger of to solar the existing collectors central for airconditioning system DHW production % 98% of DHW 10 % demand

22 Η πρόταση Τοποθέτηση πεδίου ηλιακών συλλεκτών για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης Ημερήσια κατανάλωση ζεστού νερού: 50 lt ανά κλίνη (φορτίο σχεδιασμού) Ετήσια κατανάλωση νερού: lt Συλλεκτική επιφάνεια: 238 m 2 Δοχεία αποθήκευσης: 8 των λίτρων (υφιστάμενα) Κόστος ηλιακών συλλεκτών: 190 /m 2 (Τιμές 2003) Κόστος περιφερειακών και εγκατάστασης: 42 /m 2 (Τιμές 2003) Ηλιακή κάλυψη: 92% Στοιχείο κόστους Τιμή μονάδας [ /m2] Επιφάνεια [m2] Κόστος [ ] Ηλιακοί συλλεκτες , Περιφερειακά & Εγκατάσταση , Σύνολο

23 Ένα ιστορικό παράδειγμα: Ξενοδοχείο 4 αστέρων, εποχικής λειτουργίας Ενεργειακά και οικονομικά χαρακτηριστικά Βαθμός απόδοσης συμβατικού συστήματος: 83% (πραγματική τιμή) Συντήρηση και επισκευές λέβητα 520 /έτος Συντήρηση και επισκευές ηλιακού 780 /έτος Λειτουργικό κόστος ηλιακού συστήματος 340 /έτος Πετρέλαιο [2003] Πετρελαιο [2013] Κατανάλωση [kwh] Τιμή [ /kwh] 0,120 0,062 Κόστος ενέργειας [ ] Αξία εξοικονομούμενης ενέργειας [ ]

24 Με το πλεονέκτημα της εκ των υστέρων γνώσης Ανάλυση οικονομικής σκοπιμότητας 2003: 0,062 /kwh και κόστος κεφαλαίου 4,5 % 2013: 0,120 /kwh και κόστος κεφαλαίου 6,0 % Ρυθμός αύξησης κόστους καυσίμου: 3% ετησίως Πετρέλαιο 2003 Πετρέλαιο 2013 Περίοδος Αποπληρωμής [Έτη] 5,8 2,2 Εσωτερικό Επιτόκια Απόδοσης [%] 18,6% 45,5% Καθαρή Παρούσα Αξία [ ] , ,80

25 Βήματα στο μέλλον Πιστοποίηση ενεργειακής και περιβαλλοντικής απόδοσης Κτιρίου Λειτουργίας Συνδυασμού Με ποιο σκεπτικό και με ποιες δυνατότητες

26 Βήματα στο μέλλον Πιστοποίηση ενεργειακής και περιβαλλοντικής απόδοσης: Παράγοντες που υπεισέρχονται (κατά BREEAM) Certifications BREEAM LEED HQE DGNB UK > Portugal 1 Spain 3 12 Italy 5 5 Περιβαλλοντικές πτυχές για νέες κατασκευές κτιρίων Συντελεστής βαρύτητας Διαχείριση 12% Υγεία και ποιότητα ζωής 15% Ενέργεια 19% Μεταφορές 8% Νερό 6% Υλικά 12.5% Απόβλητα 7.5% Χρήση γης και Οικολογία 10% Ρύπανση 10% Σύνολο 100% Νεωτερισμοί (επιπρόσθετα) 10% France Switzerland 1 Turkey 3 5 Hungary 3 2 CzechRepublic 2 Louxemburg Germany Netherlands 8 2 Belgium Poland 3 4

27 Βήματα στο μέλλον

28 Εν κατακλείδι Τα ξενοδοχεία αποτελούν ενεργειακά, και κατά συνέπεια και περιβαλλοντικά, κτίρια ειδικών και υψηλών απαιτήσεων. Δεν υπάρχει το «τυπικό» ξενοδοχείο. Η αντιμετώπιση των απαιτήσεων σε ζεστό νερό (αλλά και θέρμανση, ψύξη, και φωτισμό) πρέπει να γίνεται στη βάση της συγκεκριμένης περίπτωσης. Πετυχημένης λύσεις είναι αυτές που μελετώνται για κάθε συγκεκριμένη περίπτωση (Tailor made solutions). Ισχύει πάντα η σοφή αρχή: Poor design + excellent technology = mediocre system Good design + proven technology = great system

29 Αντί επιλόγου Απαιτούνται: Καλή κατανόηση του επιστημονικού υπόβαθρου, των κανονισμών και προτύπων της ηλιακής τεχνικής. Γνώση των εξαιρετικών δυνατοτήτων που παρέχουν τα σύγχρονα ηλιακά θερμικά συστήματα. Ολοκληρωμένη (και αρχιτεκτονικά) ενσωμάτωση των ηλιακών συλλεκτών στο κτίριο. Υψηλό επίπεδο επιστημονικής και επαγγελματικής επάρκειας κατά τη μελέτη, την κατασκευή και τη συντήρηση των συστημάτων. Και βεβαίως: Θεώρηση του κόστους της επένδυσης αλλά και της ενέργειας στην πραγματική, μεσοπρόθεσμη βάση τους. Συνεκτίμηση του συνολικού εταιρικού και κλαδικού οφέλους που απορρέει από την εφαρμογή μίας ολοκληρωμένης ενεργειακής και περιβαλλοντικής πολιτικής.

30 Αντί επιλόγου Μία εξαιρετικά ευνοϊκή δεκαετία πέρασε ανεκμετάλλευτη. Μέσα σε μια πολύ δύσκολη συγκυρία, η ανάγκη μείωσης του ενεργειακού κόστους είναι επιτακτική. Δεν υπάρχου περιθώρια για άλλες χαμένες ευκαιρίες. Solar Home of the Future, 1958