Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Feasibility study of photovoltaic and wind power plants: a comparitive analysis

Jakub Jędrzejczak

Abstract

This dissertation contains a comparative analysis of photovoltaic and wind power plants, with regard to their practical feasibility. The analysis has been conducted for an existing location – an area near the city of Pisz, in the warmińsko-mazurskie region. The main concern of this dissertation has been to precisely depict a factual state of economic affairs regarding investments from potential investors’ perspectives, especially those investors which are interested in the market of renewable energy sources and decarbonisation. In addition, this dissertation also presents a wider political and economic context around energy-based investments in Poland with special attention given to relevant EU regulations. This dissertation includes an analysis of global and European energy trends. Special attention was given to the energy structure of Germany, given its atmospheric and climatic similarity to the proposed location of analysed investments. Furthermore, the paper contains an analysis of carbon emission patterns as a by-product of relying on fossil fuels (carbon, natural gas, petroleum). a detailed specification of the chosen location will be provided. This includes ecological conditions, accordance with laws and regulations on the topic, and proximity to transmitting infrastructure. Moreover, the thesis contains a comprehensive description of energy-producing processes under both analysed types of power plants. An analysis has been conducted to determine an optimal arrangement of photovoltaic panels and wind turbines. The most favourable solution is featured in the dissertation. It also contains technical descriptions of components of the respective power plants. All the energy calculations have been based on hourly data. Their usage is justified primarily by the main aim of this dissertation – economic analysis from the perspective of potential investors. Relying on hourly data yielded the opportunity to obtain a higher accuracy of energy calculations which, in turn, resulted in greater accuracy of economic estimations. Obtained results were used to calculate chosen economic indicators (NPV and IRR), in order to predict economic performance of the analysed power plants. The aforementioned economic indicators served as a basis for determining overall profitability of the analysed power plants. The profitability of a photovoltaic power plant was exceptionally low. Even under favourable conditions (rising price of energy, 8 percent discount rate), a photovoltaic farm would not turn a profit in 30 years. Under similar conditions, a wind power plant is a much more profitable investment. It breaks even after 17 years and proceeds to bring profits in the next 13 years after that. However, one has to consider the current shortage of required energy storage facilities, which deems the investment not fully safe. Conclusions of this dissertation confirm themes in the existing body of research - specifically, in regards to the low profitability of investments in power plants, based on renewable energy sources under the current economic situation in Poland. However, this dissertation raises attention to the fact that restructuring of the Polish energy sector is inevitable if Poland is to stand a chance of avoiding high EU sanctions for excessive carbon emission. Therefore, this dissertation can be understood as further support of the demands placed on the Polish government to provide better incentives for potential investors.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jakub Jędrzejczak (FPAE) Jakub Jędrzejczak,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Analiza porównawcza studium wykonalności elektrowni fotowoltaicznej oraz elektrowni wiatrowej
Supervisor
Jarosław Milewski (FPAE/IHE) Jarosław Milewski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
64
Internal identifier
MEL; PD-4962
Reviewers
Jarosław Milewski (FPAE/IHE) Jarosław Milewski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Łukasz Szabłowski (FPAE/IHE) Łukasz Szabłowski,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
studium wykonalności, elektrownia wiatrowa, elektrownia fotowoltaiczna, analiza ekonomiczna
Keywords in English
practical feasibility, wind power plant, photovoltaic power plant, economic analysis
Abstract in Polish
Praca inżynierska przedstawia analizę porównawczą studium wykonalności elektrowni fotowoltaicznej i wiatrowej. Analiza została przeprowadzona przy założeniu realizacji inwestycji na terenie rzeczywistym w obrębie województwa warmińsko-mazurskiego niedaleko miejscowości Pisz. w pracy dyplomowej szczególny nacisk został położony na precyzyjne ukazanie faktycznej sytuacji ekonomicznej takich inwestycji z punktu widzenia inwestorów zainteresowanych rynkiem odnawialnych źródeł energii w Polsce oraz dekarbonizacją polskiej struktury energetycznej. Przedstawiono również szerszy polityczny i ekonomiczny kontekst inwestycji w krajowym sektorze energetycznym. Szczególne znaczenie ma tutaj przynależność Polski do Unii Europejskiej z uwagi na wymogi unijne dotyczące zmniejszenia emisji dwutlenku węgla oraz inwestowania w czyste źródła energii przez państwa członkowskie. W pracy przedstawiono analizę trendów energetycznych na rynku światowym i europejskim ze szczególnym uwzględnieniem struktury energetycznej Niemiec z uwagi na ich podobieństwo atmosferyczne i klimatyczne do Polski. Szczegółowo przeanalizowana została struktura emisji dwutlenku węgla przy produkcji energii z kopalnych źródeł konwencjonalnych (ropa, gaz, węgiel). w kontekście wyboru lokalizacji pod planowaną inwestycję, w pracy zawarto opis terenu uwzględniający uwarunkowania ekologiczne, zgodność z obowiązującymi przepisami odnośnie inwestycji w zakresie energetycznym (szczególnie elektrowni wiatrowych) oraz bliskość infrastruktury energetycznej. Ponadto, w pracy opisano procesy odpowiedzialne za produkcję energii dla każdego z omawianych źródeł. Przeprowadzono także analizę optymalizującą rozmieszczenie paneli fotowoltaicznych i turbin wiatrowych na wybranym terenie oraz przedstawiono najkorzystniejsze rozwiązanie. w pracy zawarto również opis techniczny elementów obu elektrowni. Obliczenia energetyczne zostały oparte na danych godzinowych. Ich użycie zostało uzasadnione głównym przedmiotem problematyki badawczej pracy to jest analizą ekonomiczną z punktu widzenia potencjalnych inwestorów. Wykorzystanie danych godzinowych pozwoliło na zwiększenie dokładności otrzymanych wyników co z kolei przełożyło się na wysoką dokładność szacunków ekonomicznych. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyliczenie wybranych wskaźników ekonomicznych (NPV i IRR), pozwalających na przeanalizowanie opłacalności budowy każdego z rozpatrywanych typów elektrowni. Obliczone wskaźniki ekonomiczne były podstawą oceny opłacalności analizowanych inwestycji. Opłacalność ekonomiczna elektrowni fotowoltaicznej była wyjątkowo niska, nawet przy założeniu rosnącej ceny energii, dla założonej stopy dyskontowej na poziomie 8%, inwestorowi po 30 latach nie zwróciłyby się koszty. Pod tym względem lepiej wypadła elektrownia wiatrowa – która przy optymistycznych założeniach zwróci się w ciągu 17 lat, a przez kolejne 13 będzie jedynie powiększać zysk inwestora. Jednak z uwagi na brak potrzebnych magazynów energii również elektrownia wiatrowa nie jest obecnie w pełni bezpieczną inwestycją. Wnioski z pracy inżynierskiej potwierdzają opisywaną w literaturze niską opłacalność analizowanych inwestycji w obecnym klimacie gospodarczym w Polsce. Jednocześnie, praca zwraca uwagę na konieczność restrukturyzacji polskiego sektora energetycznego w zgodzie z unijnym trendem dekarbonizacyjnym, więc jej konkluzja stanowi wsparcie dla postulatów o wprowadzenie państwowych stymulantów ekonomicznych dla potencjalnych inwestorów.
File
  • File: 1
    Jakub_Jędrzejczak_Praca_Inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31350

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT14b60ec1bf8e49f996440a9954137b72/
URN
urn:pw-repo:WUT14b60ec1bf8e49f996440a9954137b72

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page