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VALUTAZIONE ECONOMICAVALUTAZIONE ECONOMICA

DEGLI INVESTIMENTI ENERGETICIDEGLI 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 (impiantisolari termici e fotovoltaici), studi anemologici (impianti eolici), stimaquantitativi 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 economico-finanziari: tasso di sconto, costi esercizio, tariffe energetiche e incentivi)

• Valutare l'economicità dell’investimento, attraverso il calcolo dei principaliindicatori di redditività (valore attuale netto, tempo di ritorno, tasso interno diredditività, ecc.)

20.900 kWh/anno 2.400 kWh/mese picco consumo unitario 9,1 kWh/m2 anno costo medio della bolletta energetica: 3.900 €/anno

0

500

1000

1500

2000

2500

gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic

mesi

Cons

umi e

lettric

i (kW

h)

Consumi aziendali di energia elettrica(media triennio 2004-06)

(A)

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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 ).

1852Totale annuale

812628156961917Dicembre

963201198252356Novembre

14948123210583722Ottobre18160434813154680Settembre

21067606215485150Agosto

22472107215735565Luglio

20166876918574762Giugno19763596218574440Maggio

16655384917283761Aprile

14847593713933329Marzo

10637952510322738Febbraio932994187742203Gennaio

TOTALE(kWh/m2)

TOTALE(Wh/m2)

Radiazione Riflessa(Wh/m2)

Radiazione Diffusa

(Wh/m2)

Radiazione Diretta

(Wh/m2)

MensileGiornaliero

Mese

(B)

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 èrappresentato 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

ni1BNBNTVun

0n

n

)(

nii

niBNBNT)1(

1)1(

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)

dove: n= n° anni di vita utilei = tasso di sconto

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

Il tasso di sconto dovrà essere valutato in base al costo reale del capitale (costo di opportunità) 6-10 %

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IBNTVAN

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:

Ini1BNVANVun

0n

n

)(

L'investimento risulta conveniente solo se il VAN >0Se si confronta la redditività di investimenti diversi risulta piùconveniente 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 Pay-Back Time, PBT) ovvero il tempo necessario affinché la somma dei valori attuali generati dall’investimento sia sufficiente a ripagare l’investimento iniziale

-80000,00

-60000,00

-40000,00

-20000,00

0,00

20000,00

40000,00

60000,00

80000,00

100000,00

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

TR 8,5 anni

In pratica è dato dal valore di n in corrispondenza del quale il VAN risulta pari a zero

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Un altro parametro di valutazione economico-finanziaria è il costo di produzionedell’energia ( KE = €/kWh) calcolato come rapporto fra i costi annui complessivisostenuti, inclusa la quota annua di ammortamento dell’investimento, e la produzioneelettrica annua dell’impianto energetico

Pur considerata la variabilità sia dei costi che della energia prodotta, di norma la produzione elettricaannua si considera costante. I costi differenti di anno in anno, per es. derivano da piani diammortamento a quote non costanti oppure interventi di manutenzione programmati a prefissatiintervalli temporali, oppure ancora altri elementi di variazione dei costi.

EPC 1q

rqIKE n

n/

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 diautoproduzione, fornisce il margine di guadagno derivante dall’impianto energetico.

Costi esterni o esternalità

sono tutti i costi in qualche modo imputabili alla produzione dell’energiache 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 lTariffe incentivanti per l’’energia energia

fotovoltaicafotovoltaica

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 nominalecompresa 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 successivaal 31/12/2010

CONTO ENERGIA 2011

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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Impianti fotovoltaici

http://www.gse.it/GSE%20Informa/pagine/FOTOVOLTAICO%20GUIDA%20TERZO%20CONTO.aspx

Impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative

• moduli e componenti speciali, sviluppati specificatamente per integrarsi e sostituire elementi architettonici di edifici (coperture degli edifici; superfici opacheverticali; superfici trasparenti o semitrasparenti; superfici apribili e assimilabili )

• moduli e componenti che abbiano significative innovazioni di caratteretecnologico;

• moduli progettati e realizzati industrialmente per svolgere, oltre alla produzione dienergia elettrica anche funzioni architettoniche fondamentali

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P = energia prodotta dall'impianto fotovoltaico (energia incentivata)E = energia prelevata dalla reteU = energia prodotta dall'impianto fotovoltaico ed immessa in reteC = energia consumata dalle utenzeM1= contatore dell'energia prodotta dall'impianto fotovoltaicoM2 = 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 = Covvero 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 reteP < C il saldo è negativo, si ha un prelievo dalla rete

FLUSSI DI ENERGIA TRA RETE E IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Conto Energia+Valorizzazione energia prodotta Autoconsumata guadagno implicito

Immessa in rete

Scambio sul posto Vendita dell'energiavendita “indiretta” ritiro dedicatovendita diretta

Utilizzoaziendale digran parte dell’energia

prodotta

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Esempio applicativoEsempio applicativo

di valutazione economicadi 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 Pci gasol = 42 MJ/kg= 11,7 kWh/kg

Kcga = 18.000 € Kgasol = 1,2 € /kg

c cippato = 0,8 Pci cippato = 12,2 MJ/kg = 3,4 kWh/kg

Kcle = 60.000 € 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 gestionePer semplicità la manutenzione ordinaria e il carico della legna non sono computati in quanto svolti da componenti il nucleo familiarePer la manutenzione svolta da personale esterno per la verifica annuale del buon funzionamento della caldaia la spesa stimata è di:

Kmgas = 155 €/annoKmleg = 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