PROCENA POTENCIJALA UŠTEDE ENERGIJE I UBLAŽAVANJA EFEKTA STAKLENE BAŠTE NA MREŽI

PIJAĆE VODE PREDUZEĆA VODOVOD I KANALIZACIJA NOVI SAD

Prilike za uštedu energije procenjene su na mreži pijaće vode Novosadskog vodovodnog preduzeća (Vodovod i kanalizacija Novi Sad, ViKNS) i analizirane da bi se videlo da li su ekonomski isplative, odnosno da li postoje koristi (u vidu uštede energije, smanjenja troškova održavanja) i da li premašuju troškove (najvažnije, troškove ulaganja u mere uštede energije).

Za rad je bila potrebna kombinacija inženjerske i ekonomske ekspertize. Projektni tim razvio je hid-raulički model, identifikovao mere uštede energije, simulirao ih u hidrauličkom modelu kako bi odredio koliko će se električne energije uštedeti tokom različitih sati jednog dana. Stručnjaci na projektu su zatim analizirali srpsko tržište električne energije kako bi utvrdili buduću vrednost električne energije, na taj način omogućavajući kvantifikaciju vrednosti ušteđene energije. Takođe je procenjen ugljenični otisak prilikom primene različitih scenarija. U analizi troškova i isplativosti sastavljene su različite stavke troškova i koristi scenarija uštede energije.

Projekat je sufinansiran od strane Zelenog centra Zapadnog Balkana Vlade Mađarske (www.wbgc.hu) i realizovan uz blisku saradnju tri organizacije:

• ViKNS, kao korisnik projekta (https://www.vikns.rs/) • REKK, koji je pružio ekspertizu u oblasti tržišta energije i

ekonomije (https://rekk.hu/) • i DHI Mađarska, sa izradom hidrauličkog modela i opera-

tivnom ekspertizom (https://worldwide.dhigroup.com/hu/)

Fokus analize Novi Sad je drugi po veličini grad u Srbiji i glavni grad pokrajine Vojvodine. Njegovo stanovništvo prelazi 250 hiljada, a zajedno sa susednim naseljima u administrativnoj oblasti živi oko 350 hiljada stanovnika. Grad leži na obali reke Dunav, koja je ujedno izvor njegove vode i korisnik u koju se izlivaju prečišćene otpadne vode. Novosadsko komunalno preduzeće za vodovod i otpadne vode (Vodovod i kanalizacija Novi Sad, ViKNS) je snabdevač pijaćom vodom i pruža ulugu odvođenja otpadne vode u gradu i na periferiji. Ukupno oko 350 hiljada stanovnika opslužuje se kroz oko 50 hiljada priključaka sa dužinom mreže od 1.200 kilometara. Novi Sad je Dunavom podeljen na ravni i brežuljkasti deo. Dok je oko 70% mreže na ravnom području, vecina potrošnje el-

ektrične energije povezane sa mrežom za pice se odvija u brdovitom području zbog visinskih razlika. Ovaj deo mreže, nazvan sremsko područje, nudi najveci potencijal uštede energije, pa je odabran kao fokus analize. Najveći potrošač energije je Pump-na stanica Liman (PS Liman), koja pumpa vodu iz postrojenja za piće do skladišta vode Institut na brdu u sremskoj oblasti. PS Liman trenutno radi noću kada je struja najjeftinija. Puni skladišni rezervoar uzbrdo u sremskoj oblasti, odakle se potražnja zadovoljava tokom celog dana. Pored izračunavanja uštede energije, takođe je procenjena emisija CO2 od po-trošene energije i izračunata njena finansijska vrednost, kao mera spoljnih koristi nastalih bilo kojom intervencijom uštede energije.

Razvoj hidrauličkog modela Kako pre projekta nije postojao hidraulični model za područje Srema, prvi zadatak je bio da se on razvije. Hid-raulični model se može smatrati digitalnim blizancem stvarnog sistema vodosnabdevanja. Sposoban je da pri-kaže performanse sistema kroz promene protoka vode, pritiska i parametara kvaliteta vode. Sistemi za distribuciju vode su general-no složeni sistemi (a sremsko područje je još složenije od većine drugih sistema), sastoje se od međusobno povezanih cevovoda, skladišnih rezervoara i pumpi. Svaka inter-vencija će pokrenuti stepenasti efekat za ostatak sistema. Zato je razvoj hidrauličkog modela neizbežan.

Hidraulički model je konstruisan u okviru DHI razvijenog programa MIKE+, koristeći mrežne podatke dostavljene od strane ViKNS. Ovaj proces je zahtevao širok spektar podataka: mrežni GIS, tehničke karakteristike pumpi i skladišnih rezervoara, merenja protoka, pritisaka, potrošnje vode, podataka o potrošnji energije itd. Dobavljanje podataka dopunjeno je intervjuima radi pojašnjenja. Neki od podataka su netačni ili nedostaju i morali su biti procenjeni i dopunjeni. Takozvani prvopokrenuti model je zatim dorađen na iterativni način. Model je korišćen za definisanje idejnog rešenja za izvođenje energetske revizije mreže zasnovane na hidrauličkom modelu. Prvi rezultati sugerišu da se na području Srema najveci potencijal za uštedu energije nudi zamenom ili modifikovanim radom pumpne stan-ice PS Liman. Stoga je analiza scenarija bila usredsređena na ove mogućnosti.

Prognoze cena električne energije Cene električne energije prognozirane su prema Evropskom modelu tržišta električne energije (EPMM) REKK-a, modelu posvećenosti jedinicama i ekonomskom distributivnom modelu koji pokriva više od 3.000 blokova elektrana u 38 zemalja, uključujući Srbiju. Model istovremeno optimizuje svih 168 sati sedmično i određuje nivo proizvodnje svake modelirane jedinice elektrane. Najvažniji rezultati tržišnog modela su veleprodajne cene za svako tržište u svakom modeliranom satu, protok energije iz-među tržišta i proizvodnja i emisija CO2 svake jedinice elektrane. Model pruža veleprodajne cene električne energije u Srbiji za svaki sat mod-eliranih perioda, koji je određen za 25 godina između 2021. i 2045. godine. Iako veleprodajne cene nisu jednake maloprodajnim (krajnjim korisnicima), one služe kao osnova za procenu kompo-nente cene energije računa za struju koju plaća ViKNS. Stoga se pojavljuju velika pomeranja veleprodajnih cena u troškovima energije sa kojima se suočava ViKNS. Na osnovu cena po satu, mogu se izračunati godišnje i mesečne prosečne cene, kao i tipična dnevna kriva cena ili prosečna cena datog perioda (npr. dan ili noc) za svaku godinu. Ovo poslednje može pomoći u određivanju ekonomičnog vremena rada za hidraulični sistem u različitim godinama, stoga je ovo takođe važna povratna infor-macija za razvoj scenarija uštede energije sa hidrauličkim modelom.

Rezultati modeliranja tržišta električne energije pokazuju da ce u poređenju sa 2020. godinom prosečne godišnje cene električne energije u Srbiji porasti za oko 60 odsto do 2025. godine, ali samo umereno u narednih 20 godina. Istovremeno, razlika između zimskih i letnjih cena će rasti: zimske cene će naglo rasti, dok letnje cene u početku rastu, a kasnije padaju, usled ve-likih novih fotonaponskih proizvodnih kapaciteta. Iz istog razloga, dnevne cene ce se povecavati po nižoj stopi od nocnih. Trenutno je dnevna struja skuplja od noćne, ali to će se promeniti nakon 2025. godine, što će imati uticaja na raspored ra-da PS Liman.

Osim predviđanja cena električne energije, modelirana je i prosečna emisija CO2 po MVh za svaki sat u periodu 2021-2045. godine. Rezultati ukazuju na nagli pad intenziteta emisije ugljen-dioksida u Srbiji od 2025. godine. Pretpostavlja se da će se Srbija pridružiti sistemu EU-ETS u narednim godinama i svi srpski proizvođači električne energije će morati da plate za emisiju CO2. To znači konkurentan nedostatak za proizvođače na fosilnim osnovama, posebno za one koji sagorevaju ugalj i lignit, i operatere sa starijim, manje efikasnim postro-jenjima, tako da će ova zagađivačka postrojenja raditi manje. Proizvodnja fotonaponske električne energije takođe ima značajan uticaj na intenzitet emisije CO2 u ukupnoj proizvodnji električne energije. U dobima dana kada je solarna ener-gija na raspolaganju (uglavnom između 8 ujutro i 6 popodne) emisija po proizvedenoj el-ektričnoj energiji je mnogo niža nego u nocnim satima, kada je za zadovoljavanje potražnje potrebno više fosilnih postrojenja. Ovi rezultati se takođe razmatraju u analizi.

Modelirani scenariji uštede energije Analizirani scenariji uštede energije razvijeni su kombinovanjem početnih hidrauličkih rezultata i prognoza cena el-ektrične energije, preciznije rečeno promenama u niskim i visokim cenama sati u danu. Za detaljnu analizu definisana su 4 scenarija:

1. Osnovne operacije (naziv scenarija: OSNOVA): sadašnja pumpa Jugoturbina DH58-35 se dalje koristi bez ikakvih tehničkih izmena. Pumpa se koristi 7 dana svaki dan, na granici svojih kapaciteta, što stvara probleme kavitacije koji zahtevaju redovnu rekonstrukciju, a takođe ima relativno loš profil energetske efikasnosti.

2. Zamena pumpe (naziv scenarija: PROMENA PUMPE): Jugoturbina pumpu zamenjuje savremena, ener-getski efikasnija pumpa. U svrhu modeliranja, izabrana je KSB Omega C pumpa, koja odgovara tehničkim zahtevima kompanije ViKNS. Ova pumpa se takođe koristi ravno 7 sati svaki dan.

3. Pomocna zaobilazna pumpa (naziv scenarija: BAJPAS+ FQM): Jugoturbina pumpa ostaje u pogonu, ali je instalirana pomoćna pumpa koja je oslobađa opterećenja od rada na rubu kapaciteta. S obzirom da najveće radno opterećenje sada nosi pomoćna pumpa, Jugoturbina pumpa može raditi s manjim ka-pacitetom, ali to zahteva kontrolu frekvencije, pa je potrebno instalirati i frekvencijski modulator (FQM). Pumpanje se odvija 7 sati dnevno.

4. Frekvencijska modulacija (naziv scenarija: FQM 9 SATI): prema ovom scenariju, Jugoturbina pumpa se koristi 9 sati umesto 7 sati, smanjujući probleme kavitacije i povećavajući energetsku efikasnost zbog toga što nije preopterećena. Za to je potreban modulator frekvencije, a neki od sati rada mogu biti izvan perio-da jeftinije struje, što rezultira višim satnim troškovima električne energije.

Za svaki od gore navedenih scenarija testirana su dva vremenska perio-da: rad noću i rad danju. Tokom nekoliko godina, posebno u početnim godinama, noćni raspored ima smisla jer je električna energija u tim godinama jeftinija noću nego danju. Za druge, kasnije godine, međutim, dnevni raspored rezultira nižim troškovima električne ener-gije. Analiza traje od 2021. do 2045. godine i svake godine i za svaki scenario je unutardnevni period rada odabran na osnovu pristupa min-imizacije troškova, tj. rad pumpe tokom neprekidnog perioda od 7 ili 9 sati sa nižim prosečnim troškovima električne energije po satu.

Analiza troškova i koristi (CBA) Prilikom ulaganja u uštedu energije postoje različiti troškovi i prednosti: • Investicioni troškovi se dešavaju na početku; • Budući troškovi održavanja tehnologije mogu se promeniti kao rezultat ulaganja; • U odnosu na sadašnjost, uštedeće se električna energija, što je prednost. Nakon procene svih ovih stavki za sve pregledane scenarije, izračunavamo njihovu sadašnju vrednost diskontovan-jem svih budućih vrednosti na trenutnu vrednost. Za ovo koristimo jedinstvenu diskontnu stopu za sve stavke troško-va i prednosti. Kada se izračuna trenutna vrednost svih stavki, možemo ih sabrati i videti da li će planirana investicija stvoriti neto koristi, tj. ako ukupne koristi premašuju ukupne troškove.

U poređenju sa osnovnim scenarijem, svaki dodatni scenario zahteva instaliranje nove tehnologije. Ponude cena za ove tehnologije obezbeđene su od različitih dobavljača tehnologije. Iako za osnovni scenario nisu potrebna nova ulaganja, originalna pumpa stari i zahteva rekonstrukciju u doglednoj buducnosti. Procena troškova za rekon-strukciju izrađena je zajedno sa stručnjacima VIKNS-a. U okviru scenarija „Bajpas + FQM“ i „FQM 9 sati“ zaključeno je da se trenutna Jugoturbina pumpa neće suočiti sa istim nivoom problema kavitacije kao u osnovnim scenarijima, pa shodno tome, neće zahtevati istu aktivnost rekonstrukcije. Godišnji troškovi održavanja osnovnog scenarija procenjeni su na osnovu podataka VIKNS-a o troškovima me-haničkog i električnog održavanja i zameni delova iz poslednjih godina. Za sve ostale scenarije pretpostavljalo se da će troškovi održavanja biti niži zbog modernijih tehnologija i manjeg trošenja. Pretpostavke o troškovima ulaganja i održavanja uključene su u donju tabelu. Crveni brojevi se koriste za analizu osetljivosti ili stres test naših glavnih pretpostavki.

Scenario Investicioni troškovi uključujuci instalacijuu

Troškovi održavanja (procenjeni godišnji

prosek)

Osnova Troškovi rekonstrukcije

za 6-10 godina, oko 50.000 EUR (25.000 EUR)

6.000 EUR/godišnje (4.000 EUR/godišnje)

Promena pumpe

Oko 75.000 EUR (150.000 EUR)

2.000 EUR/godišnje

Bajpas + FQM Oko 34.000 EUR

(70.000 EUR) 4.000 EUR/godišnje

FQM 9 sati Oko 20.000 EUR

(40.000 EUR) 4.000 EUR/godišnje

Troškovi električne energije prema utvrđenim scenarijima mogu se izračunati množenjem modelovane potrošnje električne energije za svaki sat u godini sa predviđenom cenom za isti sat. Razlika u odnosu na osnovni scenario je ušteda troškova zbog manje potrošnje energije, kako je prikazano na slici. U zavisnosti od scenarija i godine, vrednost godišnje uštede je u rasponu između 7 i 26 hiljada evra. Diskontne stope koje se koriste za CBA određene su na osnovu uslova zajma u Srbiji, nakon sagledavanja opcija za kredite komercijalnih banaka i preferencijalno fi-nansiranje države za zelena ulaganja.

Godišnje predviđene uštede u troškovima električne energije za po-dručje Srema prema kombinacijama scenarija u poređenju sa osnovnim

(EUR, bez PDV-a):

Odlučeno je da se testiraju dve kamatne stope: 1% i 3%. Ovo poslednje je verovatno gornji kraj razumnog raspona diskontnih stopa, pa ako CBA donosi neto koristi sa kamatom od 3%, onda je verovatno dobra odluka za ulaganje. Dodali smo sadašnju vrednost svih stavki troškova i prednosti za sve scenarije, a zatim uporedili ove rezultate sa sa-dašnjom vrednošću osnovnog scenarija da vidimo da li bi primena bilo koje od mera za uštedu energije generisala pozitivne finansijske prinose. Rezultati pokazuju da su sve tri mere uštede energije finansijski atraktivne i sa dis-kontnim stopama od 1% i 3%, a vecina pogodnosti se odnosi na uštedu energije, ali su i uštede na održavanju značajne. U zavisnosti od primenjene diskontne stope i pretpostavki za analizu osetljivosti, sadašnja vrednost neto koristi za promenu pumpe je u raspono između 303 i 550 hiljada evra, za Zaobilaznicu+FQM između 260 i 445 hiljada evra,

a za FQM 9 sati scenarija je u rasponu od 253 - 409 hiljada evra. Drugim rečima, ovo je pokazatelj koliku bi korist donela mera nakon što su prvobitni troškovi investicije već pokriveni. Odgovarajuće vreme povrata ulaganja u uštedu energije je između 2,2 i 6,3 godine. Ovo poslednje odražava najmanje atraktivne uslove, veće kamatne stope i manje povoljne podatke za stres test. Na osnovu gore navedenih nalaza, možemo sa sigurnošću preporučiti izvođenje bilo koje od predloženih mera uštede energije.

Vrednost uštede emisije CO2 Analizom se takođe izračunava vrednost uštede emisije ugljen-dioksida, ali to nije uključeno u CBA, jer ViKNS ovu vrstu koristi ne može lako pretvoriti u prihode ili smanjiti troškove. Međutim, vrednost uštede na emisiji ugljen-dioksida može biti važna informacija za donatore ili donosioce odluka u vladi. Slika pri-kazuje uštedu u emisiji ugljen-dioksida u scenariji-ma uštede energije, u poređenju sa osnovnom vrednošcu (tona/godina). Postoji značajan obim literature u kome se govori o vrednosti smanjenja emisije ugljen-dioksida. Ovu vrednost možemo proceniti na osnovu štete nas-tale emisijama uzrokovane klimatskim promenama, a naučnici su došli do različitih vrednosti. Alterna-tivno, možemo koristiti tržišnu cenu za tonu emisijske jedinice CO2 sa evropskog tržišta za trgo-vanje emisijama. Ova cena je trenutno oko 50 EUR po toni. Iako se ova vrednost neprestano menja jer je podložna promenljivoj potražnji i ponudi, ona je opipljivija od brojki zasnovanih na šteti koje su teoretskije i zavise od izvora, mogu poprimiti neke ekstremne vrednosti. Tako smo se odlučili za cifru od 50 EUR po toni, a naši proračuni pokazuju da za period od 25 godina vrednost uštede CO2 emisija dostiže između 110 i 130 hiljada EUR, u istom rasponu ili više od troškova ulaganja određenog scenarija. To implicira da su čak i bez razmatranja neto koristi CBA, investicije za uštedu energije u VIKNS-u privlačne za društvo. Drugim rečima, Vlada Srbije ili država/organizacija do-nator mogla bi razmotriti da uloži u rekonstrukciju da bi generisala odgovarajuće smanjenje emisije CO2. Kompletan izveštaj na engleskom jeziku dostupan je na sledećem linku: www.rekk.hu