valutazione economica degli investimenti energetici

VALUTAZIONE ECONOMICA
DEGLI INVESTIMENTI ENERGETICI
L. Murgia - Dip.to Ingegneria del Territorio - Università degli Studi di Sassari
L'analisi economica degli impianti energetici può essere finalizzata sia a
definire la convenienza d'uso di fonti energetiche alternative sia a
valutare soluzioni che consentono di risparmiare energia riducendo i
consumi
L’analisi si basa sempre su un confronto tra soluzioni impiantistiche
alternative, a fronte di una domanda energetica da soddisfare.
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Per valutare la fattibilità economica dell'intervento è necessario:
• Quantificare il fabbisogno di energia (termica, elettrica) (A)
• Analizzare il potenziale energetico disponibile (B): radiazione solare (impianti
solari termici e fotovoltaici), studi anemologici (impianti eolici), stima
quantitativi di biomasse residuali e forestali (impianti a biomassa), ecc;
• Stimare la produzione annua di energia con la tecnologia prescelta
• Definire tutte le voci di investimento iniziale
• Determinare i flussi di cassa annui, in funzione dei parametri economicofinanziari: tasso di sconto, costi esercizio, tariffe energetiche e incentivi)
• Valutare l'economicità dell’investimento, attraverso il calcolo dei principali
indicatori di redditività (valore attuale netto, tempo di ritorno, tasso interno di
redditività, ecc.)
(A)
Consumi aziendali di energia elettrica
(media triennio 2004-06)
Consumi elettrici (kWh)
2500
2000
1500
1000
500
0
gen feb mar apr mag giu
lug ago set
ott
nov
dic
mesi



20.900 kWh/anno  2.400 kWh/mese picco
consumo unitario 9,1 kWh/m2 anno
costo medio della bolletta energetica: 3.900 €/anno
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(B)
Irraggiamento solare nella città di SASSARI
(in base alla norma UNI 10349, calcolato su moduli esposti a Sud ed
inclinati rispetto all’orizzontale di 31°- fattore albedo: Tetti ).
Giornaliero
Mese
Radiazione
Diretta
(Wh/m 2)
Mensile
Radiazione
Diffusa
(Wh/m 2)
Radiazione
Riflessa
(Wh/m 2)
TOTALE
(Wh/m 2)
TOTALE
(kWh/m 2)
Gennaio
2203
774
18
2994
93
Febbraio
2738
1032
25
3795
106
Marzo
3329
1393
37
4759
148
Aprile
3761
1728
49
5538
166
Maggio
4440
1857
62
6359
197
Giugno
4762
1857
69
6687
201
Luglio
5565
1573
72
7210
224
Agosto
5150
1548
62
6760
210
Settembre
4680
1315
48
6043
181
Ottobre
3722
1058
32
4812
149
Novembre
2356
825
19
3201
96
Dicembre
1917
696
15
2628
Totale annuale
81
1852
Il metodo di analisi economica più utilizzato si basa sul calcolo del
Valore Attuale Netto (VAN), che consiste nell'attualizzare i flussi di cassa
generati dal progetto prescelto durante la vita utile dell'impianto (Vu)
Il flusso di cassa operativo che viene considerato è dato dalla differenza fra
ricavi e costi (beneficio netto), e non tiene conto di ammortamenti ed esborso
di interessi
Nel caso di generazione di elettricità per esempio, il flusso di cassa è
rappresentato dalla differenza fra gli introiti derivanti dalla vendita
dell'energia, dalle tariffe incentivanti, dai certificati verdi, ed i costi di gestione
degli impianti
Nel caso di risparmio energetico -ad esempio sostituzione di una caldaia
tradizionale con una ad alto rendimento- il flusso di cassa operativo consiste
nella diminuzione dei costi di esercizio che la soluzione tecnologica
adottata consente
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Gli elementi base per la determinazione del VAN sono:
a)
il beneficio lordo (BLn) derivante dal valore monetario dell'energia
prodotta (ricavi da vendita, certificati verdi, risparmio di energia)
b)
i costi di esercizio (Cn), ovvero l'incremento o il decremento dei
costi di gestione, manutenzione ordinaria e straordinaria
c)
il beneficio netto annuo (BN), dato dalla differenza tra i benefici
lordi e la variazione dei costi di gestione
BNn = BLn - Cn
I benefici netti annui relativi a ciascun anno di vita utile dell'impianto
vengono quindi attualizzati, cioe' "trasportati" al momento
dell'investimento (anno zero) e quindi sommati fra di loro per
determinare il beneficio netto totale (BNT)
n
(
 BN
dove:
1 i  n
)
n  Vu
BNT 
n= n° anni di vita utile
i = tasso di sconto
n0
Il tasso di sconto dovrà essere valutato in base al costo reale del capitale
(costo di opportunità) 6-10 %
Se il beneficio netto annuo è costante
durante tutta la vita utile dell'impianto,
allora il BNT può essere calcolato
applicando la formula dell'attualizzazione di
annualità costanti
BNT
 BN
(1  i ) n  1
i  (1  i ) n
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La differenza fra il BNT e il costo (I ) affrontato per l'investimento nella
nuova tecnologia determina il VAN, cioè il guadagno (o la perdita) di
denaro che la nuova tecnologia fornirà durante la sua vita utile in
confronto a quella presa come riferimento:
VAN  BNT  I 
)

(
 n  Vu

VAN  
BN n  1  i  n   I


 n 0

L'investimento risulta conveniente solo se il VAN >0
Se si confronta la redditività di investimenti diversi risulta più
conveniente quello che presenta il maggior rapporto VAN/I definito
come Indice di redditività
Un altro criterio di confronto fra diversi investimenti è fornito dal
calcolo del tempo di ritorno dell’investimento (TR, o anche PayBack Time, PBT) ovvero il tempo necessario affinché la somma dei
valori attuali generati dall’investimento sia sufficiente a ripagare
l’investimento iniziale
100000,00
In pratica è dato dal
valore di n in
corrispondenza del
quale il VAN risulta
pari a zero
80000,00
60000,00
40000,00
20000,00
0,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
-20000,00
-40000,00
-60000,00
-80000,00
TR 8,5 anni
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Un altro parametro di valutazione economico-finanziaria è il costo di produzione
dell’energia ( KE = €/kWh) calcolato come rapporto fra i costi annui complessivi
sostenuti, inclusa la quota annua di ammortamento dell’investimento, e la produzione
elettrica annua dell’impianto energetico


rq n
KE  I  n
 C / EP
q 1


Pur considerata la variabilità sia dei costi che della energia prodotta, di norma la produzione elettrica
annua si considera costante. I costi differenti di anno in anno, per es. derivano da piani di
ammortamento a quote non costanti oppure interventi di manutenzione programmati a prefissati
intervalli temporali, oppure ancora altri elementi di variazione dei costi.
KE, confrontato con i corrispondenti prezzi di vendita sul mercato dell’energia elettrica,
oppure con i costi sostenuti per l’acquisto dell’energia elettrica nel caso di un impianto di
autoproduzione, fornisce il margine di guadagno derivante dall’impianto energetico.
Costi esterni o esternalità
sono tutti i costi in qualche modo imputabili alla produzione dell’energia
che non vengono sostenuti dall’imprenditore ma dalla società nel suo complesso
Si tratta per esempio dei costi legati ai danni alla salute provocati dall’inquinamento
prodotto dagli impianti, alla perdita di fruibilità dei beni naturali, agli infortuni sul
lavoro degli addetti all’impianto, all’eutrofizzazione, ecc.
(Da Palomba et al., 2010)
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Tariffe incentivanti per l’energia
fotovoltaica
CONTO ENERGIA 2011
incentivazione della produzione di energia elettrica da impianti solari fotovoltaici e lo
sviluppo di tecnologie innovative per la conversione fotovoltaica (Decreto Ministeriale 6
agosto 2010 e Deliberazione dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas ARG/elt 181/10)
Il decreto distingue le seguenti categorie di impianti oggetto di incentivi:
• impianti solari fotovoltaici, con potenza nominale non inferiore a 1 kW;
• impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative, con potenza nominale
compresa tra 1 kW e 5 MW;
• impianti a concentrazione, con potenza nominale compresa tra 1 kW e 5 MW;
e si applica a tutte le categorie citate per impianti entrati in esercizio in data successiva
al 31/12/2010
L'obiettivo nazionale di potenza nominale fotovoltaica incentivabile è stabilito in:
3000 MW per gli impianti fotovoltaici;
300 MW per gli impianti fotovoltaici integrati architettonicamente con caratteristiche
innovative;
200 MW per gli impianti fotovoltaici a concentrazione.
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http://www.gse.it/GSE%20Informa/pagine/FOTOVOLTAICO%20GUIDA%20TERZO%20CONTO.aspx
Impianti fotovoltaici
Impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative
•
•
•
moduli e componenti speciali, sviluppati specificatamente per integrarsi e
sostituire elementi architettonici di edifici (coperture degli edifici; superfici opache
verticali; superfici trasparenti o semitrasparenti; superfici apribili e assimilabili )
moduli e componenti che abbiano significative innovazioni di carattere
tecnologico;
moduli progettati e realizzati industrialmente per svolgere, oltre alla produzione di
energia elettrica anche funzioni architettoniche fondamentali
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FLUSSI DI ENERGIA TRA RETE E IMPIANTO FOTOVOLTAICO
P = energia prodotta dall'impianto fotovoltaico (energia incentivata)
E = energia prelevata dalla rete
U = energia prodotta dall'impianto fotovoltaico ed immessa in rete
C = energia consumata dalle utenze
M1= contatore dell'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico
M2 = contatore di misura "bidirezionale" dell'energia scambiata con la rete
Bilancio energetico del sistema (riferito ad un determinato periodo temporale)
U-E=P-C
Durante la notte oppure quando l’impianto fotovoltaico non è in produzione per altre motivazioni E = C
ovvero tutta l’energia consumata dalle utenze viene prelevata dalla rete.
Quando l’impianto fotovoltaico è in produzione si possono verificare due casi:
P>C
il saldo è positivo, si ha una cessione di energia alla rete
P<C
il saldo è negativo, si ha un prelievo dalla rete
Conto Energia
+
Valorizzazione energia prodotta
Autoconsumata  guadagno implicito
Immessa in rete
Scambio sul posto
Utilizzo
aziendale di
gran parte
dell’energia
prodotta
Vendita dell'energia
vendita “indiretta” ritiro dedicato
vendita diretta
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Esempio applicativo
di valutazione economica
Valutazione della convenienza economica della sostituzione di una
caldaia a gasolio con una a legna per il riscaldamento di acqua
Potenza termica caldaia 100 kW (360 MJ/h)
  c gasol = 0,85
Kcga = 18.000 €
  c cippato = 0,8
Kcle = 60.000 €
Pci gasol = 42 MJ/kg= 11,7 kWh/kg
Kgasol = 1,2 € /kg
Pci cippato = 12,2 MJ/kg = 3,4 kWh/kg
Kcippato = 0,07 €/kg
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 Valutazione del risparmio energetico in termini monetari
Si determina il costo dell'unità di energia (€/MJ) prodotta con i
due combustibili, tenuto conto del prezzo d'acquisto e del
rendimento di combustione
Kenegas = Kgas / Pci gasolio x  c gasolio
= 1,2 €/kg / 42 MJ/kg x 0,85
= 0,034 €/MJ
Keneleg = Kleg / Pci legna x  c legna
= 0,07/kg / 12,2 MJ/kg x 0,8
= 0,0072 €/MJ
Utilizzando la caldaia per 1200 h/anno il fabbisogno energetico sarà:
Qene = 100 kW x 1200 h/anno x 3,6 MJ/kWh = 432.000 MJ/anno
Il risparmio conseguibile, cioè il beneficio lordo BL, sarà
BL = Qene x (Kenegas-Keneleg)
= 432.000 MJ/anno x (0,034-0,0072) €/MJ
= 432.000 MJ/anno x 0,027 €/MJ
= 11.664 €/anno
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Valutazione spese di gestione
Per semplicità la manutenzione ordinaria e il carico della legna non sono
computati in quanto svolti da componenti il nucleo familiare
Per la manutenzione svolta da personale esterno per la verifica annuale
del buon funzionamento della caldaia la spesa stimata è di:
Kmgas = 155 €/anno
Kmleg = 430 €/anno
Per cui l'incremento delle spese di gestione nel passare dal gasolio alla
legna sarà:
Km = 430-155 = 275 €/anno
Calcolo del beneficio netto annuo
BN = BL - Km = 11.664 €/anno - 275 €/anno = 11.389 €/anno
Calcolo del VAN
Prima
di
tutto
si
devono
attualizzare,
cioè
riportare
al
momento
dell'investimento, i benefici netti annui (supposti costanti) relativi ad una vita
utile degli impianti Vu = 20 anni, con un tasso di interesse corrente i = 5%
BNT = 11.389 €/anno x (1+0,05)20 - 1 = 11.389 €/anno x 12,13 = 138.148 €
0,05 (1+0,05)20
Considerando l'investimento aggiuntivo per l'acquisto della caldaia a legna
 I = Kcl-Kcg = 42.000 €
VAN = BNT -  I = 138.148 € - 42.000 € = 96.148 €
L'indice di redditività sarà:
Rv = VAN /  I = 138.148 € / 42.000 € = 3,28
Tempo di ritorno investimento 42000/11389 = 3,7 anni
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