CORSO DI SISTEMI ENERGETICI Ing. Adriano Carrara P.h.D. 1
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CASO A VALUTAZIONE DI FATTIBILITA TECNICO / ECONOMICA DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO GRID-CONNECTED Si consideri la possibilità di realizzare un impianto fotovoltaico sui tetti piani del capannone principale di uno stabilimento sito in Cremona. Si effettui un dimensionamento di massima dell impianto e si determinino: potenza installabile; superficie effettivamente occupata dai panelli producibilità annua; inclinazione ottimale pannelli; l IRR; VAN; Pay Back Period. Tetto piano estensione 10.000 m 2 sala quadri elettrici BT/MT (trafo + inverter) NORD SUD punto di consegna già esistente Figura 1: planimetria stabile. Il tetto è provvisto di una parapettatura di sicurezza, altezza 110 cm. Dati: rendimento pannello silicio monocristallino 13,5% perdita producibilità pannello annua (garanzia 20 anni) 1% costo manutenzione annua ordinaria e straordinaria 0,8% costo progettazione e pratiche autorizzative 3,35% costo opere civili 10% costo annuo assicurazione (percentuale sul valore impianto) 0,5% sulla base della analisi delle bollette elettriche si verifica che l azienda ha un fabbisogno annuale non inferiore ai 300.000 kwh/anno costo di allacciamento alla rete di media tensione 100.000 costo per l azienda dell energia elettrica prelevata dalla rete 0,13 /kwh l energia elettrica prodotta in esubero è ceduta alla rete ad un valore 62,35 /MWh medio di vita utile impianto 25 anni ammortamenti opere elettromeccaniche 9 anni ammortamento spese tecniche (progettazione e pratiche autorizzative) 5 anni ammortamento opere civili 25 anni tasso di attualizzazione 5% IRAP 3.9% IRPEG 27,5% Ipotesi che l investimento è realizzato all anno 0 mentre i ricavi partono dall anno. 3
Tipo pannello taglia impianto ( /kwp) dati 2013 Tipo impianto Poli < 100 kwp 1.500-2.200 Tetto Poli 100-500 kwp 1.200-1.500 Tetto Poli 500-1.000 kwp 1.300-1.600 Terra Poli 2-3 kwp 1.900-2.300 Tetto Tabella 1: costo fornitura impianto fotovoltaico. Tabella 2: Dati AEEG ottobre 2012 costo e.e. utente industriale. 4
1 Anno 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 Investimento 292.530 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 0 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 52.655 47.390 47.390 4 Costi 0 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 5 R.O. (3-4) 0 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 48.853 43.587 43.587 6 Ammortamenti 0 31.294 31.294 31.294 31.294 31.294 29.334 29.334 29.334 29.334 1.170 1.170 1.170 7 Margine Operativo Netto (5-6) 0 17.558 17.558 17.558 17.558 17.558 19.518 19.518 19.518 19.518 47.682 42.417 42.417 8 Tasse 0 5.513 5.513 5.513 5.513 5.513 6.129 6.129 6.129 6.129 14.972 13.319 13.319 9 Cash Flow Operativo (5-8) 0 43.339 43.339 43.339 43.339 43.339 42.724 42.724 42.724 42.724 33.880 30.268 30.268 10 Pay Back Period -292.530-249.191-205.852-162.512-119.173-75.834-33.110 9.614 52.337 95.061 128.941 159.209 189.478 11 Cash flow scontati (r=5%) -292.530 41.275 39.310 37.438 35.655 33.957 31.881 30.363 28.917 27.540 20.800 17.697 16.854 12 Cumulata del Cash flow Scontati -292.530-251.255-211.945-174.507-138.851-104.894-73.013-42.650-13.733 13.807 34.607 52.304 69.159 1 Anno 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 Investimento 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 47.390 47.390 47.390 47.390 47.390 47.390 47.390 47.390 42.124 42.124 42.124 42.124 42.124 4 Costi 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 3.803 5 R.O. (3-4) 43.587 43.587 43.587 43.587 43.587 43.587 43.587 43.587 38.321 38.321 38.321 38.321 38.321 6 Ammortamenti 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 1.170 7 Margine Operativo Netto (5-6) 42.417 42.417 42.417 42.417 42.417 42.417 42.417 42.417 37.151 37.151 37.151 37.151 37.151 8 Tasse 13.319 13.319 13.319 13.319 13.319 13.319 13.319 13.319 11.666 11.666 11.666 11.666 11.666 9 Cash Flow Operativo (5-8) 30.268 30.268 30.268 30.268 30.268 30.268 30.268 30.268 26.656 26.656 26.656 26.656 26.656 10 Pay Back Period 219.746 250.014 280.282 310.550 340.818 371.086 401.354 431.622 458.278 484.934 511.590 538.246 564.902 11 Cash flow scontati (r=5%) 16.052 15.287 14.559 13.866 13.206 12.577 11.978 11.408 9.568 9.112 8.678 8.265 7.872 12 Cumulata del Cash flow Scontati 85.210 100.498 115.057 128.923 142.129 154.706 166.684 178.092 187.660 196.772 205.451 213.716 221.587 IRR 12,73% VAN (a 20 anni) 221.587 Pay Back Period 7 anni 5
CASO B MASSIMIZZAZIONE POTENZA INSTALLATA Ipotizziamo ora di essere nelle medesime condizioni del caso A e di voler massimizzare la potenza installata. L energia non autoconsumata sarà ceduta in rete a valore di mercato. Si ipotizzi che l azienda lavori dal lunedì al venerdì. Si valuti l investimento e lo si confronti con il caso A. 6
1 Anno 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 Investimento 630.000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 0 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 70.788 70.788 4 Costi 0 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 5 R.O. (3-4) 0 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 66.525 62.598 62.598 6 Ammortamenti 0 67.396 67.396 67.396 67.396 67.396 63.175 63.175 63.175 63.175 2.520 2.520 2.520 7 Margine Operativo Netto (5-6) 0-871 -871-871 -871-871 3.350 3.350 3.350 3.350 64.005 60.078 60.078 8 Tasse 0-273 -273-273 -273-273 1.052 1.052 1.052 1.052 20.098 18.864 18.864 9 Cash Flow Operativo (5-8) 0 66.799 66.799 66.799 66.799 66.799 65.473 65.473 65.473 65.473 46.428 43.733 43.733 10 Pay Back Period -630.000-563.201-496.402-429.604-362.805-296.006-230.533-165.059-99.586-34.113 12.315 56.048 99.781 11 Cash flow scontati (r=5%) -630.000 63.618 60.588 57.703 54.956 52.339 48.857 46.531 44.315 42.205 28.503 25.570 24.352 12 Cumulata del Cash flow Scontati -630.000-566.382-505.794-448.090-393.135-340.796-291.939-245.408-201.093-158.889-130.386-104.816-80.464 1 Anno 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 Investimento 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 66.860 66.860 66.860 66.860 66.860 4 Costi 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 8.190 5 R.O. (3-4) 62.598 62.598 62.598 62.598 62.598 62.598 62.598 62.598 58.670 58.670 58.670 58.670 58.670 6 Ammortamenti 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 2.520 7 Margine Operativo Netto (5-6) 60.078 60.078 60.078 60.078 60.078 60.078 60.078 60.078 56.150 56.150 56.150 56.150 56.150 8 Tasse 18.864 18.864 18.864 18.864 18.864 18.864 18.864 18.864 17.631 17.631 17.631 17.631 17.631 9 Cash Flow Operativo (5-8) 43.733 43.733 43.733 43.733 43.733 43.733 43.733 43.733 41.039 41.039 41.039 41.039 41.039 10 Pay Back Period 143.51 4 187.248 230.981 274.714 318.447 362.180 405.914 449.647 490.685 531.724 572.763 613.801 654.840 11 Cash flow scontati (r=5%) 23.193 22.088 21.036 20.035 19.081 18.172 17.307 16.483 14.731 14.029 13.361 12.725 12.119 12 Cumulata del Cash flow Scontati - 57.271-35.183-14.147 5.888 24.969 43.141 60.447 76.930 91.660 105.689 119.050 131.775 143.894 IRR 7,51% VAN (a 20 anni) 143.894 Pay Back Period 10 anni 7
CASO C - COSTI AGGIUNTIVI Nel caso precedente (CASO B) non si sono considerati tutta una serie di possibili costi aggiunti, si è implicitamente ipotizzato che: l impianto fotovoltaico potesse collegarsi a un preesistente punto di consegna in MT; che la sala quadri elettrici dell azienda fosse abbastanza ampia da poter ospitare la nuova quadristica dell impianto fotovoltaico, inclusiva di inverter e trasformatore; che il tetto fosse a norma per l accesso in sicurezza degli operatori per le future manutenzioni. Inoltre si è partiti dall assunto che all interno dell azienda vi sia un responsabile della sicurezza in grado di svolgere tale ruolo in fase di cantiere, nonché personale qualificato e avente il tempo per coordinare i lavori in un ottica di direzione lavori, non è infatti detto che tutte le attività connesse alla realizzazione dell impianto siano affidate in appalto ad una sola ditta, è possibile che vi siano più ditte, le cui attività vanno coordinate. La stessa planimetria dell impianto (Figura 1), prevedendo un unico tetto, esclude la necessità di scavi per l interramento dei cavi in alternata, nonché la necessità di realizzare cabine per gli inverter dei campi posti su eventuali tetti lontani dalla sala quadri elettrici. Consideriamo ora un diverso caso (Figura 2) che si differenzia dal CASO B solamente per un maggior numero di tetti che rende necessario, a parità di superficie totale, realizzare scavi e installare non un solo inverter da 500 kw ma più inverter per una potenza totale sempre di 500 kw. I tetti non sono provvisti di parapettatura, questo implicherà che la loro messa in sicurezza per gli accessi per le future manutenzioni sarà necessario installare delle balaustre di altezza di almeno 1,1 m. Nuovi costi: direzione lavori e responsabile sicurezza di cantiere 40.000 realizzazione opera civile nuova sala quadri elettrici fotovoltaica e cabine 40.000 inverter scavi di BT per interramento cavi ca (al metro), inclusivi di tubazioni per 110 /m passaggio cavi scavi di MT, inclusivi di tubazioni per passaggio cavi 100 /m pozzetti di derivazione rompitratta cad 300 /cad armamento elettrico (quadri elettrici di MT e cavi di MT) già inclusi nel costo 20.000 chiavi in mano dell impianto parapettatura di sicurezza 90 /ml 8
NORD 100 m 50 m SUD 50 m Tetto piano estensione 5.000 m 2 sala quadri elettrici sala quadri elettrici fotovoltaica (trafo + inverter 3) inverter 2 Tetto piano estensione 2.500 m 2 50 m scavi di BT per interramento cavi di ca 200 m nuovo scavo di MT 60 m punto di consegna già esistente inverter 1 50 m Tetto piano estensione 2.500 m 2 50 m simbolo di pozzetto rompitratta Figura 2: nuovo schema impianto. 9
1 Anno 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 Investimento 812.385 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 0 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 74.715 70.788 70.788 4 Costi 0 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 5 R.O. (3-4) 0 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 64.674 60.747 60.747 6 Ammortamenti 0 90.628 90.628 90.628 90.628 90.628 77.453 77.453 77.453 77.453 3.090 3.090 3.090 7 Margine Operativo Netto (5-6) 0-25.954-25.954-25.954-25.954-25.954-12.779-12.779-12.779-12.779 61.585 57.657 57.657 8 Tasse 0-8.149-8.149-8.149-8.149-8.149-4.013-4.013-4.013-4.013 19.338 18.104 18.104 9 Cash Flow Operativo (5-8) 0 72.824 72.824 72.824 72.824 72.824 68.687 68.687 68.687 68.687 45.337 42.642 42.642 10 Pay Back Period -812.385-739.561-666.737-593.914-521.090-448.266-379.579-310.892-242.205-173.518-128.182-85.539-42.897 11 Cash flow scontati (r=5%) -812.385 69.356 66.053 62.908 59.912 57.059 51.255 48.814 46.490 44.276 27.833 24.932 23.745 12 Cumulata del Cash flow Scontati -812.385-743.029-676.976-614.068-554.155-497.096-445.841-397.026-350.536-306.260-278.427-253.495-229.750 1 Anno 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 Investimento 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Ricavi 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 70.788 66.860 66.860 66.860 66.860 66.860 4 Costi 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 10.041 5 R.O. (3-4) 60.747 60.747 60.747 60.747 60.747 60.747 60.747 60.747 56.819 56.819 56.819 56.819 56.819 6 Ammortamenti 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 3.090 7 Margine Operativo Netto (5-6) 57.657 57.657 57.657 57.657 57.657 57.657 57.657 57.657 53.729 53.729 53.729 53.729 53.729 8 Tasse 18.104 18.104 18.104 18.104 18.104 18.104 18.104 18.104 16.871 16.871 16.871 16.871 16.871 9 Cash Flow Operativo (5-8) 42.642 42.642 42.642 42.642 42.642 42.642 42.642 42.642 39.948 39.948 39.948 39.948 39.948 10 Pay Back Period -255 42.387 85.030 127.672 170.314 212.956 255.598 298.241 338.188 378.136 418.084 458.031 497.979 11 Cash flow scontati (r=5%) 22.614 21.537 20.512 19.535 18.605 17.719 16.875 16.071 14.339 13.656 13.006 12.387 11.797-12 Cumulata del Cash flow Scontati 207.136-185.599-165.088-145.553-126.948-109.229-92.354-76.283-61.944-48.288-35.282-22.895-11.099 IRR 4,84% VAN (a 20 anni) -11.099 Pay Back Period 14 anni 10