Taastuvenergia lahendused energiasäästu meetmena

Päikese ja tuuleenergia

Andres Meesak

andres.meesak@eesti.ee

Eesti Taastuvenergia Koda

• 9 kW tootmisvõimsus• Tootmise algus august 2012• Tänaseks toodetud 25 000 kWh elektrit• Võrguelektri tarbimine on vähenenud üle

poole:• 2012 võrgust 17 000 kWh• 2013 võrgust 9 500 kWh, võrku 7 500

kWh = netotarbimine ca. 2 000 kWh• 2014 (prognoos) võrgust 6 500 kWh,

võrku 7000 kWh = neto plussenergia majapidamine

Millest täna räägin?

Natuke statistikat

Negavatid

Mikrotootmine mis ja milleks

Mikrotootmise tasuvust mõjutavad tegurid

PV-jaamad

Koostootmine (PV-T)

Väiketuulik

Energiatarbimise audit

Kokkuvõte

Küsimused ja arutelu

Statistika 2013Eesti Statistikaamet: Tarbijahinnaindeksi aastamuutuse suurimaks mõjutajaks oli kodudesse jõudnud elektri 28,7%-line kallinemine, mis andis kogutõusust kaks kolmandikku.

EUROSTAT: 2012. 2. poolaasta ja 2013. 2. poolaasta vahel tõusis majapidamistele müüdava elektrienergia hind kõige enam Eestis (+22%), Kreekas (+20%), Rumeenias (+17%), Prantsusmaal ja Leedus (kummaski +10%). Suurim hindade langus toimus Küprosel (-15%), Ungaris (-14%), Hispaanias (-9%) ja Bulgaarias (-8%). Hinnad püsisid stabiilsetena Soomes, Lätis ja Maltal.

Statistika Aastaraamat 2014: Elektriaktsiisi tõus ei ole Eestis elektritarbimist vähendanud, küll aga on see suurendanud aktsiisilaekumist.

Statistika Aastaraamat 2014: Ühe elaniku kohta on Eesti viie suurima KHG emiteerija hulgas EL-is.

Statistika Aastaraamat 2014: Eesti majandus on üks EL-i

energiamahukamaid (kehvem vaid Bulgaaria) – 1000€ SKP tootmiseks

0,48 toe (EL keskmine 0,14).

Statistika Aastaraamat 2014: Taastuvenergia osatähtsus energia lõpptarbimises üks EL-i

suuremaid 25,8% (2011); EL keskmine 14,4%.

Homo Economicus

Homo Economicus on saadavast kasust lähtuvaid ratsionaalselt kaalutletud otsuseid tegev majanduslik subjekt, kelle eesmärk on saadava kasu maksimeerimine – nii tootja kui tarbijana.

Energiatootja kui Homo Economicus:

Eesti Energia eesmärk ei ole kõigile meeldida, vaid ettevõtte väärtust kasvatada. (Ärileht 15.04.2013)

Ettevõtja või koduomanik kui Homo Economicus:

otsib võimalust saadava kasu maksimeerimiseks läbi võimalikult madala energiaühiku soetushinna.

Kõige odavam elekter on kokkuhoitud elekter!

Allikas: stat.ee

2008 2009 2010 2011 2012 2013 20140

20

40

60

80

100

ETTEVÕTETES TARBITUD KÜTUSE JA ENERGIA KESKMINE

MAKSUMUS 

Elektrienergia, €/MWh Soojus, €/MWh

Leia kõigepealt negavatid!

Küte

Investeering hoone soojapidavusse

Efektiivsem küttesüsteem

Valgustus

Hõõg- ja luminofoorlampide asemele LED-lambid

Valgustuse juhtimine

Tehnosüsteemide audit: ega küte, ventilatsioon ja jahutus ei tööta ilma vajaduseta ega või üksteisele vastu

Investeering elementaarsesse hoone automaatikasse

Reaktiivenergia kompenseerimine

Investeering kompensaatoritesse

0,4 kV madalpinge asemel keskpinge

Investeering oma alajaama

Negavatt – tarbimata jäänud energia tinglik mõõtühik (kWh, MWh)

Negavattide tasuvusaeg reeglina 5-6 aastat,

suurematel projektidel ka 10+ aastat.

Mikrotootmine – mis ja milleks?

Energia mikrotootmine on kodumajapidamise või väikeettevõtte poolt tarbimiskohas (elektri)energia tootmine, mille eesmärk on katta eelkõige tootja enda vajadusi.

Mikrotootmisena saab käsitleda ka rühmade või ühistute väikesemahulise tootmise eri vorme, mille eesmärk on toota kogukonna tasandil ja kohalike vajaduste katteks.

MIKROTOOTMINE ON ENERGIA SÄÄSTUABINÕU!

Mikrotootmine – mis ja milleks?

MIKRO-

TOOTMISEÜHIKUKUL

U

ELEKTRI

HIND TARBIJALE

Euroopa Parlament: mikrotootmise laialdasem levik vähendab kütteostuvõimetuse järjest kasvavat ohtu

2013 a. mõjutas Eesti kodumajapidamiste eluasemekulutusi enim elektri hinna hüppeline tõus

Mikrotootmine

PÄIKE

+ prognoositav ressurss

+ lihtsalt paigaldatav

+ tootmine kattub ettevõtte tarbimiskõveraga

- juhitamatu ressurss

- tootmine ei kattu majapidamise tarbimiskõveraga

TUUL+ sesoonsus kattub keskmise tarbimiskõveraga- prognoosimatu ressurss- juhitamatu ressurss- alla 10kW tuulik ei ole majanduslikult mõistlik- piiratud paigalduskohad- hajaasustusalad

Mikro CHP+ prognoositav ressurss+ sõltuvelt tehnoloogiast võib olla juhitav- tasuvus sõltub eelkõige sooja tarbest

Mõiste puudub täna nii kehtivatest seadustest (ElTS),kui reguleerivatest õigusaktidest (Võrgueeskiri).

Kodune päikeseenergia kasutamine muudab 21. sajandil maailma samavõrra kui seda tegi auto 20. sajandil.

Tasuvust mõjutavad tegurid

LOODUSLIKRESSURSS

ELEKTRI HIND

LÕPPTARBIJALE

TOETUSEDDIMENSIONEER

I-MINE JA TARBIMISMUST

ER

KAPITALIKULU

Kus on Eestis kõige rohkem päikeselisi tunde?

100%

78%

PV-jaama optimaalne paigaldus ja võimsus

OPTIMAALNE PAIGALDUS:• Lõunapoolne katuseviil

• Teoreetiliselt võimalik ka ida-lääne suunaline paigaldus

• Hommikul varem alustab• Õhtul hiljem lõpetab

• Katuse kalle 38-45°• Lamekatuste puhul tavaline 18-

23°• Lamekatuse paigaldus kallim• Ja väiksema tootlikusega

PV-jaama optimaalne võimsus on selline, et toodang ei ületaks oluliselt asukoha aastast elektritarbimist.

5000 kWh aastane elektritarve = 6 kW võimsusega PV-jaam

Tootmise – tarbimise „faasinihe“

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

50

100

150

200

250

300

0

20

40

60

80

100

120

140

elektri tarbimine kodumajapidamistes 1 kWpeak päikeseelektrijaama toodang

GW

h

kWh

Elektritarbimise- ja PV jaama tootmise tipp on erinevatel aastaaegadel

Tüüpilise ettevõtte tarbimine- ja PV jaama tootmine langevad kokku ööpäeva siseselt

AS Konesko 50kW PV-jaam Koerus

PV-jaama toodetava elektri omahind

• Globaalse tootmismahu kahekordistumine alandab süsteemide hinda 25 – 30%

• Täna Eestis „võtmed kätte“ hind:• ettevõttele vahemikus 1,3 – 1,4 €/W• kodumajapidamisele 1,7 – 1,9 €/W

• Hind sõltub konkreetse paigalduse keerukusest

• Süsteemi hinnast lähtuvalt toodangu omahind täna vahemikus 0,08 – 0,12 €/kWh

• Fikseeritud hind kogu jaama toodangule, kogu jaama eluea jooksul (30 aastaks)!

• Eestis toodab optimaalselt paigaldatud PV-jaam aastas ~1000 kWh/kW s.t. 10kW jaam toodab ~10000 kWh elektrit

PV-jaamade paigalduse hinnaprognoos

US$/W (2013 a. väärtuses)

Allikas: Bloomberg New Energy Finance (jaanuar 2014)

0,9€/W

1,2€/W

• Järsk langus toimus 2008-12 (Hiina tehaste valmimine)

• Järgmist järsemat langust oodata USA-s SolarCity nn. gigatehaste valmimisega (prognoositult 2017-18), mis lisab globaalsele tootmisvõimsusele 30%

Elektri hind ostul ja müügil

1 27 53 79 105

131

157

183

209

235

261

287

313

339

365

391

417

443

469

495

521

547

573

599

625

651

677

703

7290

2

4

6

8

10

12

14

Tootmine kWh Börsihind senti/kWh

august 2013 tunnid

€ se

nti/

kWh

01.13. 02.13. 03.13. 04.13. 05.13. 06.13. 07.13. 08.13. 09.13. 10.13.

OST (+marginaal)

0.0519024122807018

0.0496830188679245

0.0547219917012448

0.0480915844301589

0.0446821150281696

0.0582475209340881

0.0475757496622929

0.0513417701973248

0.0544106281971074

0.056

MÜÜK (-marginaal)

0.0582352941176471

0.0486956521739131

0.055418410041841

0.0547976958339958

0.0471611120765785

0.0757786634268068

0.0552794280401544

0.0594081852422442

0.061704834605598

0.063

0.005

0.025

0.045

0.065

€/kW

h

ost €/kWh

müük€/kWh

käibemaks

TE tasu/toetus

aktsiis

võrgutasu

marginaal

elekter

0,051

0,114

0,002

0,0490,061

0,004

0,054

0,009

0,013

0,128-11%

ELEKTRI HIND LÕPPTARBIJALE ???

Kui palju kallineb võrguvoolu hind lõpptarbijale 30 a. jooksul?

Kui palju tõusevad võrgutasud lõpptarbijale 30 a. jooksul? Muud maksud?

Kasutatud 3,5% aastas nii elektri kui võrgutasude hinna tõusu.

Soomes on alates turu avanemisest 2000. el. hind tõusnud enam kui 10% aastas

IEA hinnangul Euroopa keskmine 3-5%

EPIA pikaajaline prognoos 3,5%

Nasdaq OMX 5 aasta elektri futuurid täna Põhjamaadele ei ületa oluliselt tänast taset, seega võiks teha konservatiivsema prognoosi

Rahavoog ja tarbimisharjumused

KODUMAJAPIDAMINE: tarbimisharjumusi muutmata kodumajapidamisel parimal juhul 60% võrku ja 40% omatarbeks s.t. tänaste hindade juures:

IRR: -0,4% ! Investeering on kaetud kumuleeritud säästuga 16. aastal

Kui muuta tarbimisharjumusi ja suuta efektiivselt kohapeal ära tarbida 50% toodetud elektristLüheneb tasuvusaeg 3-4 aastat ja sisemine tulumäär on juba 5,3%

Laenukapitali kaasamine muudab sisemise tulumäära ikkagi nullilähedaseks!

TÜÜPILISE TÖÖGRAAFIKUGA ETTEVÕTE (5päeva nädalalas 08:00 – 18:00):võimalik kohapeal äratarbida 75-80% toodetavast elektrist => tasuvusaeg vahemikus 9-12 aastat

IRR: ~ 9-10%

Laenukapitali kaasamine vähendab intressimäära võrra investeeringu tasuvust!

Õigesti dimensioneeritud mikrotootmise puhul:

RAHAVOOG = SÄÄST ELEKTRIARVELT

IRR – internal rate of return – investeeringu sisemine tasuvusmäär, maksimaalne võimalik intress, et investeering oleks positiivse tulemiga

Elektri ja soojuse koostootmine

Koostootmise võimsus lähtuvalt soojuse tarbest!

Soojale peab olema VÄÄRTUS igal CHP töötunnil, ka suvel

Majanduslikult põhjendatud kui töötab aastas vähemalt 5000h (~60% kõigist aasta tundidest!)

Tõhusa koostootmise toetuse võimalus

Gaasi-CHP

Maagaasi

Puugaasi (Võhma)

PV-T CHP

Räpina sadamahoone

Koostootmisele võiks mõelda:• Võimalus müüa õiglase hinnaga kaugküttevõrku• Haiglad• Hooldusasutused• Lasteasutused• Majutusasutused• Toitlustuskohad• Spordikeskused• Pesumajad• Korteriühistud

PV-T (PV + Thermo)

-20ᵒ C -10ᵒ C 0ᵒ C +10ᵒ C +20ᵒ C220

240

260

280

300

250W nimivõimsusega PV-paneeli võimsuskõver

PV-T paneelid on tänu aktiivsele jahutusele suvekuudel parema tootlikkusega (tootjate sõnul 20-25%)

Paigaldusreeglid samad mis PV-elektri puhul• Lõunakülg• 38-40°

jaan

uar

veeb

ruar

mär

tsap

rill

mai

juun

iju

uli

augu

st

sept

embe

r

okto

ober

nove

mbe

r

dets

embe

r0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

elektrit kuus kWh soojust keskm. kuus kWh

10° temp tõusu vähendab PV-paneeli tootlikust ~5%

PV-T: case 1400 m2 pindalaga hooneJa

anuar

Veebru

ar

Märt

s

Apri

ll

Mai

Juuni

Juuli

August

Septe

mber

Okt

oober

Nove

mber

Dets

em

ber0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Aastane soojusenergiakulu, kWh

Ruumide küte KalorifeerküteSoe tarbevesi Basseinivee aurustumineKokku PV-T

Tõnis Vanaveski arvutused

PV-T süsteemi toodetud soojus, millele pole rakendust ja mida

ei saa ka salvestada(12800 kWh/aastas)

Üleliigne soojus tuleb kogutoodangust maha lahutada, mis omakorda:• Tõstab toodetava

energiaühiku hinda• Pikendab süsteemi

tasuvust• Tekitab tehnilisi

probleeme (süsteemi on tarvis jahutada)

Kui kogu soojale oleks rakendus, siis oleks selle süsteemi puhul toodetava energiaühiku (NII SOOJUSE

KUI ELEKTRI!!!!) omahind ~ 0,045 €/kWh

Mikro- või väiketuulik

Suure tuuliku rusikareeglid:• Investeering 1000€/kW• Toodang 2,6MWh/kw

Jaan

uar

Veebr

uar

Märts

Aprill

Mai

Juun

iJu

uli

Augus

t

Sept

embe

r

Oktoo

ber

Novem

ber

Detse

mbe

r0

200400600800

1000120014001600

0

10

20

30

40

50

60

70

2011 elektri tarbimine kodumajapidamistes GWh2011 tuuleenergiast toodetud elektrienergia, GWh

Tuuliku investeering ja kasutegur:

Tootmisaastad: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 IRR

- 45 000 €

8

208 € 8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

8 208 €

3 504 €

3 504 €

3 504 € 15%

- 45 000 €

2

462 € 2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

2 462 €

1 051 €

1 051 €

1 051 € -4%

- 45 000 €

1

642 € 1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

1 642 €

701

€

701

€

701

€ -9%

- 45 000 €

821 €

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

821

€

350

€

350

€

350

€ -

15%

Arvestatud ei ole:- Finantskulu- Hoolduskulu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

-60000

-40000

-20000

0

20000

40000

60000

80000

investeering 45 000,00 €

Toodang aastas

OPEX (15€/MWh) toodang LC LCOE

toodang kasutegur 100% 87600 kWh 19710 € 1314000 kWh 0,05 €/kWh kasutegur 30% 26280 kWh 5913 € 394200 kWh 0,13 €/kWh kasutegur 20% 17520 kWh 3942 € 262800 kWh 0,19 €/kWh kasutegur 10% 8760 kWh 1971 € 131400 kWh 0,36 €/kWh

Tingimusel, et 100%

toodetavast energiast

müüakse võrku

30% kasuteguri korral tagab 10% IRR-i tuuliku

hind koos paigaldusega ca. 18 000€

Eesti suurte tuuleparkide kasutegur ~30%

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

00

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

tarbiminetootminetarbimine mod

Energiatarbimise audit

• Analüüsi oma tarbimisharjumusi• Leia suurimad tarbijad• Kas nende tööd on võimalik nihutada ajale kui on tootmine? • Ning SAMAVÕRRA vähendada võrgust ostetava elektrienergia kogust?

Börsil müüdav osa + TET

Targa maja põhimõtete rakendamine

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

00

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

tarbiminetootminetarbimine mod

Börsil müüdav osa + TET

Elspot prices in [EUR/MWh] EE LV LT

6.06.201307 - 08 75,07 75,07 75,0708 - 09 89,97 89,97 89,9709 - 10 94,4 94,4 94,410 - 11 88,27 88,27 88,2711 - 12 100,03 100,03 100,0312 - 13 109,78 109,78 109,7813 - 14 90,03 90,03 90,0314 - 15 60,01 60,01 60,0115 - 16 44,27 45,04 45,0416 - 17 40,82 45,02 45,02

Kui börsi tunnihind on kõrge, on majapidamiselekasulikum müüa võimalikult palju toodetavastelektrist ja oma tarve rahuldada odavamal ajal kas oma toodangust või börsilt ostes.

Tulevikutrende:

Lokaalne salvestamine (akud, vesinik…)

Mikro- ja väiketootjate koondumine VPP-desse

Ühistuline hajatootmine

Energia lokaalne salvestamine Briti Barclays pank:

kivisöel töötavaid elektrijaamu ei vii sulgemiseni mitte valitsuste regulatsioonid, vaid taastuvenergia tehnoloogiate jätkuv kiire areng.

salvestusvõimalusega koduse PV-jaama energia hind on juba konkurentsivõimeline võrguelektriga lõunapoolsetes USA osariikides ja juba 4 aasta jooksul on selline energiasaamine võrguelektriga võrreldava hinnaga või odavam juba 20%-le USA tarbijaile.

Saksamaal nähakse lokaalsete salvestustehnoloogiate arengus ja levikus lahendust tiputundide ületootmisele – PV-jaamu omad majapidamised salvestavad tootmise tiputundidel ülejäägi võrku müümise asemel akudesse, et katta selle energiaga tarbimistippe, mis jäävad välja PV-jaama tööajast.

Kokkuvõte Tasuvuse arvutamisel peab ENNE investeerimisotsuse langetamist

arvestama:

Klimaatiliste teguritega (eriti tuulikute puhul)

Majanduslike teguritega (omavahendid või laenukapital)

Tehnoloogiliste teguritega (sobiva suuna ja kaldega katus)

Analüüsis kasutatud PV-jaama eluiga on veel liiga lühike, et teha kaugeleulatuvaid järeldusi:

Jaama tootlikkuse kohta pikema aja jooksul

Degradeerumisest tingitud tootlikkuse vähenemine

Hüpoteetilised sisendid on:

Elektri hinna dünaamika pikema aja jooksul

Jaama ja tema komponentide tegelik eluiga ja hoolduskulud

Olulised tingimused investeerimisotsuse tegemiseks:

Riiklike poliitikate järjepidevus (toetused, liitumistingimused)

Kokkuvõte Leia üles negavatid

Koos mikrotootmise investeeringuga peaks läbi viima energia TARBIMISE auditi: millal, kui palju ja milleks energiat kasutatakse ja kuidas ja mil määral seda õnnestub muuta – võrku müügi – omatarbe vahekord peaks olema VÄHEMALT 50/50.

Investeeringu sisemise tulukuse suurendamiseks ja tasuvusaja lühendamiseks peab majapidamine tõenäoliselt muutma suuremal või vähemal määral oma tarbimisharjumusi. TARK MAJA!

Saavutamaks majapidamisele ootuslikku 10- aastast tasuvusaega peab kapitalikulu alanema veel ca. 50%, s.t. mitte ületama 1,1 €/W ceteris paribus (täna 1,7 €/W) kas läbi tehnoloogia odavnemise või toetusmeetmete (võimsuse- või toodangupõhine?).

Põhjalikumat uurimist vajaks veel kombineeritud süsteemide ning ühistulise pisi- või väiketootmise majanduslik mõju ühistu liikmete/investorite energiakuludele (mastaabi efekt ?) ning kogukondlikud energiasaared ja virtuaalsed elektrijaamad

Linke:

PV jaama tootlikuse hindamiseks: PV GIS http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis

Hoone asendi kontrolliks ilmakaarte suhtes: http://geoportaal.maaamet.ee/

“I’d put my money on the sun and solar energy. What a source of power! I hope we don’t have to wait until oil and coal run out before we tackle that.” Thomas A. Edison, 1931

KÜSIMUSED JA ARUTELU!

andres.meesak@eesti.ee