Napkollektoros rendszerek gazdaságossági vizsgálata

Az energia-megtakarítást célzó befektetések, így a napkollektoros rendszerek megvalósításával kapcsolatban is a leggyakrabban felmerülő kérdés a beruházások gazdaságosságával kapcsolatos. Mekkora pénzösszeget takaríthatunk meg a különböző berendezések felszerelésével? Mikorra térül meg a befektetés? Az érdeklődő vevők hasonló termékek esetében is gyakran széles sávban mozgó, sokszor egymásnak ellentmondó adatokkal találkoznak, a számítási módszerek ismertetése nélkül pedig nehéz megítélni, hogy mely értékek lehetnek megalapozottak.

A napenergia-tudástár jelen fejezete fenti, a gazdaságosságot firtató kérdésekre próbál korrekt, a szigorú pénzügyi-közgazdasági szempontoknak is megfelelő választ adni. Ehhez persze közgazdaságtani számítási módszerek ismertetése szükséges, és ezért előre is elnézést kérünk a nyilván döntő többségében műszaki végzettségű és gondolkodású olvasóktól. Talán megéri az figyelmes olvasással járó erőfeszítést, ha cserébe megismerhetünk egy közgazdaságilag megalapozott eljárást, az ún. annuitás számítási módszerét, amit különböző épülettechnikai berendezések korrekt gazdaságossági számításainak elvégzésére alkalmazhatunk.

Az annuitás számítás módszerében a vizsgált időszak alatt felmerülő egyszeri és periodikus költségeket, valamint bevételeket – az előre jelzett időközbeni ár- és kamatlábváltozások figyelembevételével – átszámoljuk állandó, átlagos, egy évre vonatkozó költségekre és bevételekre. A vizsgált beruházás akkor tekinthető gazdaságosnak, ha az annuitás szerinti bevételek összege nagyobb, mint a kiadások összege. Napkollektoros rendszereknél e számítás alapján definiálható még az ún. szolárhő díj (solar heat price), ami azt mutatja meg, hogy az ilyen rendszer milyen költséggel állít elő egységnyi mennyiségű napenergiát. Ennek értékét úgy kapjuk, ha a napkollektoros rendszer annuitással számolt éves költségét az éves hasznosított napenergia mennyiségéhez viszonyítjuk.

A költségek és bevételek kiszámítása

Az annuitás szerinti költségek több tényezőből adódnak össze. Figyelembe kell venni a vizsgált időszak elején felmerülő beruházási költséget, az évente jelentkező fenntartási és karbantartási költségeket, a berendezések működtetésével kapcsolatban fellépő energiaköltségeket, valamint az egyéb költségeket, mint pl. a kezelőszemélyzet bére, vagy a biztosítás díja. Az egy évre vonatkozó értékeket az inflációs, a kamatlábváltozásból és egyéb árnövekedésekből adódó hatásokat figyelembe vevő annuitás tényezőkkel való korrekció útján kapjuk meg. Az annuitásos költségeket vetjük össze a szintén annuitástényezőkkel számított bevételekkel. A bevételeket a megtakarított, vagyis a megújuló energiával kiváltott hagyományos energiafelhasználás költségeként értelmezzük.

A számítási módszert egy Magyarországon jellemzően alkalmazott, családi házon megvalósuló, használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszeren mutatjuk be (1. ábra). A napkollektorok a figyelembe vett 4-5 fő lakó melegvíz igényét éves átlagban 60-70%-ban fedezik. A rendszer fontosabb jellemzői:

A példának felvett napkollektoros rendszer adatai:

A napkollektorok teljes, hasznos felülete (FKOLL): 5,4 m2

A melegvíz-tároló űrtartalma: 300 liter

A rendszer bruttó beruházási költsége (A0): 1.000.000.-Ft,

A rendszer várható fajlagos, éves energiahozama (QF,KOLL): 600 kWh/( m2.év)

A rendszer éves energiahozama (QKOLL): 5,4 m2 . 600 kWh / m2 = 3240 kWh

A rendszer karbantartásának költségtényezője (fS) = 0,5%

A példában felvett gazdasági adatok:

A figyelembe vett jegybanki alapkamat (p): 6%

A jegybanki alapkamatnak megfelelő kamattényező (q = 1 + (p/100)): 1,06

A villamos energia árváltozás tényezője (rF): 1,05 (5%-os éves növekedés)

A vezetékes földgáz energia árváltozás tényezője (rB): 1,07 (7%-os éves növekedés)

A karbantartási költségek árváltozás tényezője (rS): 1,04 (4%-os éves növekedés)

A villamos energia ára az induló évben (EVILL): 45 Ft/kWh

A vezetékes földgáz ára az induló évben (EGÁZ): 18 Ft/kWh

A vizsgált életciklus hossza (T): 25 év

A napkollektoros rendszer maradványértéke a 25 éves ciklus végén (Rw): 0 Ft

A számítások elvégzéséhez a makrogazdasági és műszaki szakirodalom segítségével becsült adatokra támaszkodtunk. Feltételeztük, hogy a jegybanki alapkamat mértéke 6%, az általános infláció 4%, míg az energiahordozók tekintetében ennél némileg magasabb áremelkedéssel számoltunk, 5%-al a villamos energia és 7%-al a vezetékes földgáz esetében.

1. ábra

A vizsgált rendszer tőkeköltsége

A legnagyobb költséget általában a berendezés megvalósításakor kifizetendő beruházási költség jelenti. Ennek az annuitását (AN,C) a maradványértékkel csökkentett bruttó beruházási költség (A0–RW), és a vizsgált időszakra (T) vonatkoztatott annuitástényező (a) szorzataként lehet kiszámítani. Az egyszerűség kedvéért maradványértékkel nem számolunk, tehát úgy vesszük, hogy a példabeli napkollektoros rendszer a vizsgált 25 év eltelte után már nem képvisel számításba vehető értéket.

Az annuitás tényező – amely megmutatja, hogy „q“ kamattényező mellett T évig egy forint kiadásnak mekkora jelenértéke:

Így, az annuitással számolt tőkeköltség:

AN,C = (A0 – RW) × a = (1.000.000 – 0) × 0,0782 = 78.227.-Ft

A karbantartási költség:

Az éves, rendszeres karbantartási költség a beruházási költséggel arányos, értékét a karbantartási költségtényező (fS), és az annuitástényezők (a; baS) segítségével lehet kiszámítani. Napkollektoros rendszerek esetében az éves karbantartási költség általában a beruházás 0,5%-a. Ha a karbantartási költség éves emelkedése (inflációja) eltér a kamatlábtól, akkor ki kell számítani a karbantartásra vonatkozó ún. árdinamikus annuitás tényezőt (baS), amely a karbantartási költség tőkeérték tényezőjének (bS) annuitásaként számolható ki.

baS = bS × a = 18,94 × 0,0782 = 1,48

Így, az annuitással számolt karbantartási költség:

AN,S = A0 × (fS / 100) × baS  = 1.000.000 × (0,5/100) × 1,48 = 7.409.-Ft

Az üzemeltetési költségek

A napkollektoros rendszer üzemeltetési költségét (AN,F) jellemzően a működéshez felhasznált energia költsége jelenti. Napkollektoros rendszerek esetében a szivattyú(k), és a szabályozás működése során felhasznált villamos energia tartozik ide. A szabályozó fogyasztását elhanyagolhatónak vesszük, a szivattyú energiafogyasztása az alábbiak szerint becsülhető:

A napkollektoros rendszer üzemideje: ~ 2500 óra/év

A szivattyú átlagos villamos teljesítménye: 30W

A szivattyú éves energiafogyasztása: QSZIV = 2500 × 30 = 75000 Wh = 75 kWh

(Ez a napkollektorok hasznos hőmennyiségének (75/3240) × 100 = 2,3%-a)

A napkollektoros rendszer villamos energia költsége az első évben:

AF1 = QSZIV × EVILL = 75 kWh × 45 Ft/kWh = 3.375.-Ft

5%-os éves villamos energiaár emelkedés figyelembevételével az energia költség tőkeérték tényezője:

Az energia költség árdinamikus annuitás tényezője:

baF = bF × a = 21,10 × 0,0782 = 1,65

Így, az energia költség annuitással számolt értéke:

AN,F = AF1 × baF  = 3.375 × 1,65 = 5.569.-Ft

Nagyobb megújuló energiaforrásokat hasznosító berendezések további költségként jelentkezhet még pl. a kezelőszemélyzet bérköltsége, vagy a berendezés biztosításának a költsége, de mivel ezek a napkollektoros rendszerek esetében jellemzően nem merülnek fel, ezért ezekkel a példánkban nem számolunk.

A napkollektoros rendszer annuitással számolt teljes költsége:

AN,TOT = AN,C + AN,S + AN,F = 78.227 +7.409 + 5.569 = 91.205.-Ft

A teljes költség ismeretében kiszámíthatjuk a napkollektorokkal előállított hőenergia árát, az ún. szolárhő díjat:

KKOLL = AN,TOT / QKOLL = 91.205.-Ft / 3240 kWh = 28,15 Ft/kWh

Ez azt jelenti, hogy a példabeli napkollektoros rendszerünk 25 éven keresztül ezen az áron szolgáltat nekünk energiát, ami nem tűnik rossz árnak, hiszen ez a jelenlegi 18 Ft/kWh gázár mindössze évi 1,8%-os emelését garantálná. De összevethetjük a kiszámított szolárhő díját a jelenlegi villamos energiaárral is, ami már most is lényegesen magasabb ennél, 45 Ft/kWh.

A napkollektoros rendszer bevételei

A napkollektoros rendszer bevételét (AN,B) a berendezés üzemeltetése által kiváltott hagyományos energiafelhasználás (földgáz) költségeként értelmezzük.

A megtakarított fölgáz ára az első évben:

AB1 = QKOLL × EGÁZ = 3240 kWh × 18 Ft/kWh = 58.320.-Ft

7%-os éves földgázár növekedést feltételezve a bevétel tőkeérték tényezője:

A bevétel árdinamikus annuitás tényezője:

baB = bB × a = 26,46 × 0,0782 = 2,07

Az annuitással számolt bevétel tehát:

AN,B = AB1 × baB = 58.320 × 2,07 = 120.722.-Ft

Az annuitás egyenlege (bevétel, mínusz az összes költség):

AN = ANB – AN,TOT = 120.722 – 91.205 = 29.517.-Ft

A számításból tehát megállapítható, hogy – a feltételezett műszaki és gazdasági adatok esetében – egy jellemző méretű családi ház éves melegvíz igényének 60-70 %-át ellátó napkollektoros rendszer gazdaságosnak tekinthető, hiszen segítségével a beruházás 25 évre feltételezett élettartama alatt átlagosan évi kb. 29.500 ezer Ft-ot (25 év alatt 737.500 Ft-ot) takaríthatunk meg. Ugyanakkor viszont, ha a költségek és a bevételek alakulását az élettartam függvényében ábrázoljuk (2. ábra), megállapíthatjuk, hogy a rendszer megtérülési ideje, ami alatt azt az időtartamot értjük, amely elérése esetén a bevétel már meghaladja a kiadásokat, viszonylag magas, a példában 19 év.

2. ábra

Miért ilyen magas a példában vizsgált napkollektoros rendszer megtérülési ideje, illetve hogyan lehet ezt csökkenteni? Fontos hangsúlyozni, hogy a példában a kiváltott energiahordozó vezetékes földgáz volt, ami jelenleg a legolcsóbb energiahordozó. Ha a napkollektorokkal gáz helyett a lényegesen drágább villanyáramot (pl. villanybojlert) váltunk ki, akkor a megtérülés idő máris 8 évre csökken. További javulást eredményez, ha a beruházáshoz állami támogatást is igénybe venni. Ennek a mértéke a 2010-es ZBR lakossági pályázatai szerint 30-60%.  Az alapként adható 30%-os támogatás vezetékes földgáz esetén 14 évre, villanyáram esetén pedig 6 évre csökkentené a megtérülést. A többnyire komplex beruházás esetén elérhető klímabónusz további 10-30%-os támogatása pedig még vezetékes gáz esetén is egyszámjegyűvé csökkenheti a megtérülési időt.

A fentebb ismertetett szigorú, csak pénzügyi szemszögű vizsgálat után azonban fontos azt is hangsúlyozni, hogy egy megújuló energiát hasznosító beruházás esetén nem csak a számszerűsíthető hasznot kell mérlegelni. A fosszilis energiahordozók kiváltásával megelőzött széndioxid- és egyéb károsanyag-kibocsátás, az önálló, helyi energiaellátás előnyei, az ilyen rendszerek elterjedésével elért méretgazdaságosság, illetve a tervezéshez, kivitelezéshez, karbantartáshoz szükséges munkahelyek létesülése mind a megújuló energiát hasznosító berendezések mellett szólnak.