Фотоволтаична система на покрива – икономика за неикономисти

Вероятно всеки, зърнал реклама на фотоволтаична система, е бил поблазнен от чувството за получаване на бъдещ пасивен доход от направена днес инвестиция, без да се налага реално да се занимава с нищо. Слънцето си грее, панелите си работят, паричките си текат, при това без да си мръднем пръста. На всичкото отгоре сме модерни, еко, грийн, и само чакаме цените на електрическите автомобили да паднат още малко, за да паркираме един в гаража и да се придвижваме гордо със собствения ток и нулев въглероден отпечатък. Има една песен на група „Ревю“ от 88-ма, която се казва “Директор на водопад“ – заглавието и̒, мисля, добре описва идеята.

Това добре, но от друга страна едно от първите неща, които всеки първокурсник в университет, в който се изучава икономика научава, е че „безплатен обяд няма“. Затова в този текст ще се опитам да направя анализ на разходите и приходите, а от там и на икономическата ефективност на една соларна система, предназначена за собствени нужди, която всяко домакинство би могло да монтира на покрива си, ако има необходимите условия за това. Ще използвам максимално разбираеми модели и формули, които са част от Ексел и всеки би могъл да провери, доразвие в зависимост от нуждите си или промени.

В началото ще започна с две важни уточнения:

• Няма да разглеждаме случаите, в които произведеният от системата ток се продава на електроразпределителното предприятие. С огромно желание очаквам времето, в което ще задраскам това първо изречение, но за момента законодателството ни е такова, че ще трябва да започнем с това така необходимо уточнение. Към момента на написването на този текст, в България има възможност за изкупуване на произведеното електричество по преференциални цени от фотоволтаични инсталации в две категории – до 5kW инсталирана мощност и до 30 kW инсталирана мощност, но за да се случи това трябва да се мине определена процедура по присъединяване, която ще разгледаме в отделна публикация.
• Няма да разглеждаме автономните (островни) системи, които се изграждат там, където няма никаква електроразпределителна мрежа. Те са друг аспект от фотоволтаичните системи, за тях са необходими задължително батерии (обикновенно оловно-киселинни или литиево-йонни), контролери за тях, както и друго оборудване, което се различава от това за мрежовите фотоволтаичните системи, предназначени за собствено потребление. В общия случай енергията, получена от автономна система е значително по-скъпа от енергията, доставена от ЕРП-то и от тях има смисъл само в отдалечени места без възможност за друго захранване.

Нека започнем с параметрите на една примерна система за собствено потребление FOTOSOLAR Mini Plus 1500, състояща се от:

• Панели: 4 броя по 450 Wp, общо 1800Wp, или 1.8kW инсталирана мощност;
• Инвертор: SolaX X1 Mini 1.5kW 
• Система за монтаж върху скатен керемиден покрив за панелите.
• Kабели, съединители, смарт-електромер.

Обща стойност на системата по оферта: 2399 лв

Забележка 1: Текущата версия на системата FOTOSOLAR Mini Plus 1500 е променена и се състои от 5 панела по 315 вата, общо 1575 вата, като цената е намалена с 200 лева на 2199 лева. Изхождайки от факта, че цената и инсталираната мощност са променени с почти еднакъв коефициент, то всички изчисления по-долу не би трябвало да се променят.

Забележка 2:  Всички изчисления по-долу са направени при старата цена на тока, валидна до 30.6.2021г.

За да сме максимално точни, към тази сума ще трябва да добавим определени допълнителни разходи, които не са задължителни, но лично аз бих направил:

• WiFi модул за следене на производството – 59 лв - удоволствието няма да е пълно, ако няма да мога да следя в реално време от смартфона си колко произвежда системата във всеки един момент. Освен това има статистики, шарени графики, дневни отчети - все модерни неща, по които съвременният човек си пада. Определено си заслужава.
• Табло с предпазители и SPD защита – 79 лв - в таблото има предпазители за AC и DC страната на инвертора и SPD (Surge Protection Device, защита от пикове в напрежението, които биха могли да се появят при гръмотевична буря, светкавици и попадение от мълния). За мен това е абсолютно задължителена опция - няма да изпадам в подробности, но е важно да се знае, че не само прякото попадение на мълния е опасно за всякаква електроника - дори и при непряко попадение, в проводниците се индуцират напрежения, които нянасят непоправими щети на свързаните към тях устройства, а колкото са по-дълги проводниците, толкова повече енергия се индуцира в тях. Така че - сигурността преди всичко, въпреки че в инвертора също има вградена подобна защита. Колкото повече - толкова повече.
• Удължена гаранция на инвертора от 10 на 15 години – 259 лв - редно е след като раглеждаме експлоатационен период от двадесет години, да включим в сметката и тази удължена гаранция. Все пак тя дава една допълнителна сигурност, а 15 години хич не са малко.

Обща цена с допълнителните опции: 2896 лв.

Монтаж: Предполагам може да бъде оценен на около 300-500 лева, но в моя случай системата ще бъде монтиеата собственоръчно, така че парите за монтаж ще бъдат спестени. 

Да продължим с входните данни:

Батерия за съхранение на енергията: Не

Гаранционен срок на инвертора: 15 години (10 години стандартна гаранция + 5 години допълнителна)

Гаранционен срок на панелите: 12 години за материалите и процесите, 25 години за отдаваната мощност (като се вземе предвид линейното спадане за всякак година)

Срок на експлоатация на системата: 20 години 

Важна особеност на фотоволтаичните панели е, че производството им намалява всяка изминала година. Рекламните послания на почти всички производители на панели в момента включват твърдение, че намаляването на производството е линейно, т.е. равномерно и плавно през годините, и след 20 или 25 години панелът ще произвежда не по-малко от 80% от номиналната си мощност. Друга особеност е първоначалният спад на мощността през първата година с около 2-3%. Колко ще произвежда панела след 20 години аз не се наемам да кажа, затова ще приема не 25, а 20 години за срок на експлоатация на системата. Ако изкара 25 – берекет версин, както се казва по на изток. 

От горното следва и таблицата, показваща спадането на годишното производство в проценти за следващите 25 години:

Както казах, за по-нататъшните изчисления ще вземем само първите 20 години. Ето тогава как би изглеждал спада в производството на нашата малка покривна фотоволтаична система FOTOSOLAR Mini Plus с мощност 1,8kW, през тези 20 години:

След като вече взехме предвид стареенето на панелите, ще трябва да изчислим очакваното годишно производство на системата. Начините за изчисляването му са различни и има различни софтуерни продукти и бази данни, които могат да се използват за целта. В тези изчисления ще използвам базата данни на ЕС, и по точно географската информационна система с данни за слънчевото греене, разработена от Съвместния Изследователски Център (JRC) на Европейския съюз, която е достъпна напълно безплатно в интернет на следният адрес. Употребата на сайта е ясна и логична, но ако все пак имате затруднения, можете да прочетете помощните материали (на Английски).

В интерфейса на базата данни ще зададем следните изходни данни:

• географски координати 42.697, 23.321 (пл. Света Неделя, София, само за примера)
• избраното по подразбиране PERFORMANCE OF GRID-CONNECTED PV остава непроменено, защото нашата инсталация е точно такава – свързана с мрежата.
• Solar radiation database - непроменено 
• PV technology  - непроменено 
• Installed peak PV power [kWp] – 1.8 за първата година, за всяка следваща съгласно таблицата
• System loss [%] - непроменено

Следва избор на няколко важни параметъра, от които зависи и годишното проиводство на системата, а именно наклона на панелите и ориентацията им спрямо юг.

• Mounting position - оставете на Free-standing. Както е описано в помощната информация, интегрираните в конструкцията на сградата панели се охлаждат по-трудно и от там имат по-малко производство
• Slope – тук напишете наклона на покрива, върху който ще монтирате панелите, ако той е наклонен. Ако панелите се монтират на равен покрив, обикновенно това става чрез подходяща конструкция, която дава необходимия наклон. Ако не знаете какъв е наклонът, можете да отметнете опцията „optimize slope”, и сайта ще ви даде най-подходящия наклон за избраните координати. За избраните по-горе координати той е около 35 градуса. Имайте предвид, че по-големият наклон дава повече производство през зимните месеци, а по-малкият – през летните.
• Azimuth – в това поле напишете отклонението в ориентацията на панелите от точния георграфски юг в градуси. Отклоненията на изток се задават с минус, а на запад с плюс, като пълен изток е -90 градуса, а пълен запад: +90 градуса. Ако не знаете точната ориентация на покрива или има възможност за монтаж на панелите точно на юг, оставете полето празно.

Това е всичко. Опциите, достъпни, ако се сложи отметка на PV Electricity Price, ще разгледаме по-късно. Натискането на „visualize results” ще ни даде резултатите от изчисленията на системата.

Ето и резултатите за годишно производство за съответната година, добавени като четвърта колона в горната таблица:

Вече имаме общата сума на производството за следващите 20 години и много лесно бихме могли да умножим данните за годишното производство от последната колона на таблицата по цената на един киловатчас електроенергия на дневна тарифа, която е 0,223 лв. с ДДС, за да получим стойността на произведената електроенергия по години:

Разглеждайки горната таблица, която вече ни дава обща представа за входящите парични потоци за следващите 20 години, които са между 489,51 лв. и 417,46 лв. годишно, следва да направя още няколко уточнения, които смятам за важни:

• Всички формули и калкулации са при текущите цени на електроенергията и не взимат под внимание възможното им увеличение в следващите 20 години.
• Стойностите на годишното производство в kWh и в лева са максимални и е възможно да не бъдат достигнати, ако фотоволтаичната система е монтирана с неоптимален наклон или ориентация на панелите. Също така цифрите в последната колона на таблицата са максимални стойности и показват максималното възможно потребление. В практиката обаче не 100% от произведеното от соларни панели електричество се използва, най-вече заради това, че максималният добив на панелите е по обяд, а максималното потребление на електричество в едно домакинство обикновенно е вечер (разпределението на товара в рамките на даден период се нарича товаров график и смятам да посветя отделна статия на тази тема).

Вземайки предвид тези две уточнения, ще въведем в калкулациите още една променлива, а именно коефициента на утилизация на произведеното електричество. Той показва каква част от максималното възможно производство на системата се употребява реално, и се измерва в проценти. За целите на този анализ ще предположим, че този коефициент е 80% на годишна база (определянето на този коефициент не е предмет на този текст, но е важно да се отбележи, че това е висок коефициент, който обикновенно се постига чрез промяна на начина на потребление, за да може основното потребление да е през деня – например използване на отложен старт за пералните и миялните машини, включване на бойлер само през деня, когато има силно слънце и подобни). Тогава можем да добавим още една колона в нашата таблица, която да отразява стойността не на произведеното, а на потребеното електричество, при коефициент на утилизация, равен на 80%.

От тук веднага можем да сумираме стойностите от последната колона и да получим общия приход (или по-точно сумата, която бихме спестили от сметките си за ток) за целия експлоатационен срок на фотоволтаичната централа, който е 7191,31 лв.

Взимайки от една страна цената на системата и от друга общия приход и разпределението му по години, всеки човек може да направи елементарна сметка кога ще се избие инвестицията и каква ще бъде ползата от нея. Но, сигурен съм, че също така всеки от нас се е сблъсквал с понятието кредит и знае, че за всеки лев, взет назаем днес, и върнат в бъдеще, се дължи лихва. Същото е положението и с депозитите – ако оставим сто лева на депозит с лихва 5% за една година, след една година тези сто лева ще са станали сто и пет. По същата логика можем а кажем, че при лихва 5%, сто и петте лева, получени след година, днес струват само сто лева. С други думи, кога парите излизат или влизат е също толкова важно, колкото и колко излизат или влизат. Един лев днес струва повече, от един лев в бъдещ период (при положителен лихвен процент, разбира се).

За целите на оценката на инвестиционни проекти се използват два основни и взаимосвързани базови покзателя, които много лесно могат да се изчислят от всеки само с помощта на формули в Ексел.

Показателят NPV (Net Present Value) връща нетната стойност на бъдещите парични потоци, показана в днешни левове. Поради промяната на стойността на парите във времето, получаването на един лев днес струва повече, отколкото получаването на един лев утре. NPV изчислява текущата стойност за всяка последователност от парични потоци и ги сумира, за да се получи настоящата нетна стойност.

Формулата за NPV е: 

където n е броят на паричните потоци, а i е лихвеният процент или дисконтова ставка.

Показателят IRR (Internal rate of return) дава вътрешната норма на печалба за серия от парични потоци, които постъпват през равни интервали, в нашия случай годишно. Вътрешната норма на печалба е лихвеният процент, получен за инвестиция, състояща се от плащания (парични потоци с отрицателни стойности, използвани за покупка на оборудването) и приходи (парични потоци с положителни стойности, които представляват стойността на генерираната от системата електроенергия), постъпващи през регулярни периоди.

Нека изчислим и двата показателя с данните за входящите парични потоци от горната таблица, и изходящ паричен поток (цена на системата), равен на 2896 лв., като за NPV при приложим лихвен процент: 0,5%:

PV при 0,5% лихвен процент = 3920,34 лв.

IRR (вътрешна норма на печалба за тази инвестиция) = 11,22%

Какво можем да кажем за получените данни в заключение:

1. Дори и ако текущите цени на електроенергията се запазят непроменени в следващите 20 години, което е малко вероятно, нормата на печалба от една инвестиция във фотоволтаична соларна система, предназначена за производство на електричество за собствено потребление, е над 11%, което надвишава в десетки пъти годишната доходност от депозит при текущите лихвени нива.
2. При лихвен процент от 0,5% (приблизително равен на текущите оферти на банките за депозити), инвестицията в гореописаната фотосоларна система би довела до приходи от 3920,34 лв. повече, отколкото ако инвестицията в нея (2896лв) стоят на депозит за същия срок (20 години).
3. Да се върнем към сайта за изчислване на производството на соларни системи. Ако отметнете опцията „PV electricity price“ и зададете за стойност на системата 2896 лв., за лихвен процент 0,5%, и за срок на експлоатация 20 години (всички други данни остават непроменени), ще получите цена на киловат от 0,096 лв. (без да се вземе предвид коефициента на утилизация) или някъде около 9 стотинки и половина, което е над два пъти по-евтино от текущата цена на киловат елетроенергия на дневна тарифа.

Ограничаване на отговорността: Материалът е с информационен характер и не е препоръка за инвестиции. Всички калкулации са направени на базата на общодостъпни данни за слънчевото греене и са теоретични. Реалните данни за всяка система могат да се различават в зависимост от много фактори. Настоящият анализ не е инвестиционен съвет. Процедурите по присъединяване са описани в съответните наредби и други приложими законови актове.