Financial Analysis of Solar Water Heating Systems during the Depression: Case Study of Greece

Abstract

The use of solar thermal collectors is an economic alternative for water heating. In Greece more than 4 million m2 of collector area has been installed; however, the financial and economic crisis has dealt the solar thermal market a heavy blow. The aim of the paper is twofold: firstly, to present the new legislations and combined efforts taken by the government in order to give the solar thermal market a boost; secondly, to evaluate the effect of these efforts and calculate the new financial data from the citizens. For the promotion of solar water heaters, new legislations and concerted efforts are taken by the government. The effect of the new incentive program on the payback time of a typical glazed solar hot water system in Greece was investigated in this work. Long-term meteorological data from 47 stations are analyzed in order to evaluate the potential of solar water heater application at each site in Greece. The RETScreen software was used to predict the financial viability and the green house gas emissions reductions. The economical indicators showed that Tymbakion was the best site and Ioannina the worst. From the environmental point of view, it was found that on an average an approximate quantity of 1.47 ton of green house gases can be avoided entering into the local atmosphere each year.DOI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.ee.23.1.1222Dabartinė situacija. Gerai žinoma, kad Graikijos saulės energijos potencialas pagal esamus ilgalaikius matavimus yra puikus: metinė saulės energija prilygsta 1 800 kWh m2. Graikijos klimatas yra Viduržemio jūros, todėl vyrauja ilgos karštos sausos vasaros ir švelnios žiemos. Graikija yra kalnuota šalis su daugeliu išsiskirsčiusių salų. Tai sukuria mikroklimato ir vietinės įvairovės derinį. Pietinėje Graikijos dalyje, ypač Egėjaus archipegalo salose saulės radiacija aukščiausia, mažiau saulės yra šiaurinėje Graikijoje. Po naftos krizės, 1970 m. Graikijos vyriausybė pateikė daugelį programų. Graikija tapo viena sėkmingiausių šalių pasaulyje, kuri panaudoja saulės energiją. 2010 m. pabaigoje Graikijoje buvo daugiau kaip 4 mln. m2 saulės kolektorių. Remiantis Graikijos saulės pramonės asociacijos duomenimis, saulės kolektorių skaičius vienam gyventojui ilgą laiką Europoje buvo aukščiausias. Šiandien Graikija užima trečią vietą Europos Sąjungoje. Saulės vandens šildymo sistemų galimybės nėra nauja tema mokslinėje literatūroje. Šis finansinės analizės tyrimas skirtas ne tik pietinės, bet ir Šiaurinės Graikijos padėčiai aptarti. Šioje Graikijos dalyje saulės mažiau, tačiau vanduo šaltesnis. Be to, buvo panaudoti nauji finansiniai duomenys, susiję su krize. Ištikus finansinei ir ekonominei krizei, Graikijoje reikėjo padidinti mokesčius ir sumažintų išlaidas. Pasikeitė žmonių pragyvenimo lygis 2009–2010 m. saulės energijos rinka sumažėjo daugiau nei 30 proc., nors buvo didelis nuolaidos saulės energijos sistemoms. 2010 m. pab. vyriausybė priėmė naują įstatymą, pagal kurį visi nauji arba rekonstruoti pastatai Graikijoje turi sudaryti mažiausiai 60 proc. pagal jų saulės energijos panaudojimą. Tačiau šias priemones apribojo rinkos kritimas statybų srityje. Buvo parengta ir energijos taupymo bei naujų energetikos rūšių panaudojimo programa. Pagal šią programą senesnių namų gyventojai gavo papildomas kompensacijas ir galimybę gauti paskolą. Šios lengvatos buvo skirtos daugiau nei 90 proc. Graikijos gyventojų. Tyrimo tikslas. Svarbiausias šio darbo tyrimo tikslas – apskaičiuoti naujosios programos finansinį efektą, kuris gaunamas dėl saulės karšto vandens sistemos Graikijoje. Šiame darbe panaudoti vidutiniai ilgalaikiai meteorologiniai duomenys (1955–1997) 47 Graikijos vietovėse. Ekonominė analizė ir aplinkos duomenys buvo gauti naudojantis kompiuterinėmis programomis. Švarios energijos projekto analizė yra pažangus matematinis metodas, skirtas švarios energijos technologijų galimybėms palengvinti. Tyrime nagrinėjamas tipinis skystųjų plokštelių kolektorius, kuris paprastai naudojamas kaip buitinė karšto vandens sistema tipiniuose namuose. Metinė tokia karšto vandens saulės sistema priklauso nuo sistemos charakteristikų, saulės radiacijos, oro temperatūros ir apkrovos pobūdžio. Dienos karšto vandens sunaudojimo apimtis paimta iš spausdinamų duomenų. Pagal skelbiamus duomenis saulės kolektorių darbą galima pavaizduoti šia lygtimi:Qcoll=FR(ta)G-FRUL ΔT;čia:Qcoll– kolektoriaus energija per laiko vienetą; FR – kolektoriaus šilumos davimo veiksnys; t – dangčio pralaidumas; a – absorberio galimybės; G – globalusis saulės poveikis kolektoriui; UL – bendras kolektoriaus šilumos nuostolio koeficientas; ΔT – temperatūros skirtumas tarp įeinančio į kolektorių skysčio ir išorinės aplinkos. Karšto vandens sistemų aptarnavimas su laikymu skaičiuojamas pagal f – lentelės metodą. Lygtis f, kuri parodo mėnesio saulės energijos vandens šildymo sistemos apkrovimą, taip pat apskaičiuojama pagal specialią lygtį. Rezultatai ir išvados. Skaičiavimai, kurie buvo atlikti 47 vietovėse naudojant keturis parametrus; vidinis grįžtamųjų pajamų dydis (%), grįžtamųjų pajamų periodai ir dujų sunaudojimo sumažėjimas. Grįžtamosios pajamos yra pagrindinis projekto aspektas kolektoriaus gyvavimo laikotarpiu. Iš gautų pajamų ir santaupų prasideda projekto naudingumo efektas. Vidinės grįžtamosios pajamos ir dujų sunaudojimas yra tam tikra prasme analogiški, todėl pietinės Graikijos vietovės yra patrauklesnės saulės energijos panaudojimo galimybėmis, o šiltojo periodo nauda atitinka saulės radiacijos vertę. Graikija, kurios saulės energijos potencialas didelis apskritus metus ir kuri užima trečią vietą Europos Sąjungos rinkoje pagal saulės kolektorių panaudojimą, turi problemų finansinėje politikoje. Tai skatina finansinę ir ekonominę krizę. Nepaisant to, Graikijos vyriausybė skatina saulės energijos panaudojimą plečiant šios energijos rinką. Remiantis naujai pateikta programa, 60 proc. karštas vanduo tiek seniems, tiek naujiems namams turi būti tiekiamas panaudojant saulės energiją. Šio tyrimo tikslas – pateikti ir įvertinti šias pastangas ne tik ekonominiu požiūriu. Remiantis ekonominiais rodikliais Tymbakion sritis buvo įvertinta kaip geriausia vieta taisant saulės radiacijos energijos įrenginius. Mažiausia įrenginių vertė yra 11,6 proc., 13,9 proc., 18,2 proc. esant dotacijai 0 proc., 15 proc. ir 35 proc. atitinkamai. Net jeigu nėra dotacijų, minimali vertė yra didesnė nei 9,3 proc. Aplinkos požiūriu buvo pastebėta, kad galima mažiau naudoti dujas ir kitose srityse. Kadangi banko paskolos yra ribotos dėl finansinės krizės, naujoji energijos taupymo programa turėtų remti ne tik saulės energijos karšto vandens sistemas, bet ir sukurti naujas darbo vietas daugiau nei 3 500 darbuotojų. Be to, tai padėtų taupyti šalies energetinius resursus ir sumažinti elektros mokesčius tūkstančiams vartotojų. Reikėtų pabrėžti ir aplinkos saugojimo naudą Graikijos gyventojams. Todėl vandens šildymas naudojant saulės energiją yra patikimas ir ekonomiškas.DOI: http://dx.doi.org/10.5755/j01.ee.23.1.1222