MODELO DE NEGOCIO DE UNA EMPRESA DE SERVICIOS ENERGÉTICOS PARA SUMINISTRO INTEGRAL A EDIFICIOS DE VIVIENDAS MEDIANTE POLIGENERACIÓN.

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1 MODELO DE NEGOCIO DE UNA EMPRESA DE SERVICIOS ENERGÉTICOS PARA SUMINISTRO INTEGRAL A EDIFICIOS DE VIVIENDAS MEDIANTE POLIGENERACIÓN. Autor: Christian Baquero Yebra. Directores: Arenas Alonso, Antonio. Gómez San Román, Tomás. Entidad colaboradora: ICAI - Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO El objetivo principal de este proyecto es describir y analizar el modelo de negocio de una empresa de servicios energéticos (E.S.E.) que se dedica al abastecimiento energético de electricidad, agua caliente sanitaria (ACS), calefacción y refrigeración de edificios de viviendas mediante poligeneración. Esta nueva forma de suministro energético se justifica por su elevada eficiencia energética y por su rentabilidad económica como se demuestra en este proyecto. Lo primero que se realiza es un estudio para estimar las demandas térmica y eléctrica del edificio de viviendas seleccionado. El edificio caso de estudio es el situado en la finca de la calle Benito Gutiérrez, 14 en la zona de Argüelles Moncloa, Madrid. Este edificio tiene 3 tipos de viviendas, de diferentes superficies. Para la estimación de la demanda se divide el año en 151 días de invierno, 122 días de entretiempo y 92 días de verano. El siguiente paso es obtener las demandas de electricidad, calefacción, ACS y refrigeración, para un día tipo de invierno, un día tipo de verano y un día tipo de entretiempo. Con los resultados obtenidos se calcula la demanda energética anual de todo el edificio, que se muestra en la siguiente tabla: Demanda energética anual del edificio (kwh) Eléctrica Térmica Calefacción ACS Refrigeración I

2 Una vez obtenida la demanda energética del edificio, se procede al dimensionamiento del motor térmico y de la máquina de absorción con las cuáles se va a abastecer dicha demanda. Para ello, se utiliza el software para el dimensionamiento de sistemas de poligeneración desarrollado en [LADE07]. Este software dimensiona en primer lugar la máquina de absorción con la que se va a abastecer la demanda de refrigeración. La máquina de absorción elegida tiene una potencia nominal de 40 kw. Posteriormente, se dimensiona el motor térmico, mediante cinco hipótesis: 1) ajustado para la demanda térmica, 2) sobredimensionado para la demanda térmica, 3) ajustado para la demanda eléctrica, 4) ajustado para la demanda térmica con dos motores en paralelo y 5) ajustado para la demanda térmica con sistemas de acumulación de calor. El programa ofrece dos opciones de motor térmico: un motor de combustión interna alternativo o una microturbina. Tras analizar los resultados energéticos y económicos de todas las opciones, se concluye que la mejor opción es la elección de un motor de combustión interna alternativo (M.C.I.A.) de 80 kw eléctricos de potencia nominal, alimentado con gas natural, más sistemas de acumulación de calor de un total de litros. El conjunto de la instalación presenta un rendimiento energético del 83%. Una vez seleccionado el MCIA y la máquina de absorción, posteriormente, se dimensionan y eligen los otros equipos necesarios para que la instalación funcione, es decir, los acumuladores de calor, los intercambiadores de calor y los contadores de energía térmica, que permitirán la facturación de la energía consumida por cada vivienda por parte de la ESE. A su vez, se hace un análisis de las diferentes tecnologías existentes para la climatización en el interior de las viviendas que utilicen circuitos de agua fría o caliente, para proporcionar frío o calor según se demande. Las posibilidades analizadas son: suelo radiante, radiadores y fancoils. La conclusión de este estudio indica que la opción que proporciona un mayor confort es el suelo radiante, aunque para la refrigeración puede ser insuficiente, por lo que se recomienda la utilización de fancoils. Una vez dimensionada la instalación que va a abastecer la demanda calculada, el siguiente paso es estudiar la legislación vigente que concierne a la cogeneración, contenida principalmente en el RD661/2007 referente a las instalaciones de régimen especial para producción de electricidad. En este decreto se fijan las primas por kwh producido y vertido a la red para instalaciones de cogeneración como la que nos ocupa. Posteriormente se hace un estudio de las tarifas vigentes de electricidad y gas natural. Con estas tarifas se estiman los ingresos por venta de energía a las viviendas y II

3 gastos por compra de electricidad y gas natural a las correspondientes compañías suministradoras, que tendría la E.S.E para abastecer la demanda del edificio estudiado. Los resultados obtenidos son los siguientes: Pagos Ingresos Concepto Ingresos(+)/Pagos(- ) Compra de energía eléctrica en el OMEL Tarifa de acceso del edificio (45 viviendas) Compra gas natural Venta de electricidad al edificio (45 viviendas) Beneficio complemente por energía reactiva Venta de electricidad vertida a la red Venta de energía térmica para ACS Venta de energía térmica para calefacción Venta de energía térmica para refrigeración TOTAL Una vez obtenidos los resultados económicos por edificio asociados a la compra, producción y venta de energía, se analizan los otros costes a tener en cuenta para el desarrollo del negocio de la E.S.E., esto es: 1) la inversión necesaria en equipos, 2) el personal necesario y las labores que debe desempeñar, y 3) los gastos de ejercicio de la actividad. siguiente: El coste económico estimado de los diferentes conceptos a tener en cuenta sería el Equipamiento Coste unitario Unidades Coste total Amortización anual Batería condensadores MCIA Acumulador de ACS Acumulador grande calefacción Acumulador pequeño calefacción Máquina absorción Contadores calef. y refrig Contadores ACS Intercambiadores calefacción Intercambiadores ACS TOTAL III

4 Salarios anuales de personal (incluida SS) /año Gastos de inversión en instrumentación y equipos informáticos Gastos fungibles /año Por último, se hace un estudio económico con el objetivo de estimar la rentabilidad del negocio que llevaría a cabo la E.S.E. Para ello, se analiza un caso en el que en el primer año la E.S.E. instala el sistema de poligeneración propuesto y lo gestiona en 5 edificios, en el segundo año en 9 edificios más, y en el tercer año y sucesivos abastece un total de 35 edificios, todos ellos similares en tamaño y características energéticas al estudiado en el proyecto. El estudio se hace para un periodo de 10 años. En cada uno de los 10 años, se calcula en primer lugar el balance anual que presenta la empresa. Con dichos balances, se pasa a elaborar la cuenta de pérdidas y ganancias, obteniendo sucesivamente los beneficios antes y después de impuestos, y el flujo de caja. La cuenta de resultados obtenida para cada uno de los años se muestra a continuación: Cuenta de pérdidas y ganancias Año (+)Ventas 5,20% (-)Costes O&M (- )Amortizacion técnica Compra combustible 5,20% Personal 4,20% Gastos fungibles 4,20% Deuda Equity BAII (-)Intereses financieros 5,29% BAI (-)Impuesto Sociedades 25% BDI (+)Amortizacion técnica (-)Amortización financiera (±)Valor residual FCO (-)Inversión (+)Financiación FNC IV

5 Una vez obtenido el flujo neto de caja (FNC), se valora la rentabilidad de la inversión, obteniendo como resultados un valor actualizado neto (VAN) con una tasa de interés del 8% de y una TIR del 12,5%, que confirma la viabilidad del negocio, al considerarse que el negocio de este tipo de empresas es rentable si supera la tasa de retorno del 8%. Como conclusión, este proyecto presenta un modelo de negocio para dar viabilidad a una empresa de servicios energéticos especializada en el suministro energético a edificios de viviendas ubicados en zonas urbanas mediante un sistema de alta eficiencia basado en poligeneración, es decir motor de combustión interna con máquina de absorción y con acumulación térmica. Autor del proyecto. VºBº de los Directores. Fdo. Christian Baquero Yebra Fdo. Antonio Arenas Alonso Fdo.Tomás Gómez San Román V

6 SUMMARY BUSINESS MODEL OF A POWER SERVICES COMPANY FOR THE TOTAL ENERGY SUPPLY TO RESIDENT BUIDINGS WITH POLIGENERATION. The main aim of this project is to describe and to analyze the business model of a power services company that is dedicated to the power supplying of electricity, sanitary hot water (SHW), heating and refrigeration of resident buildings with poligeneration. This new form of power provision is justified by its high power efficiency and its economic profitability as it is demonstrated in this project. Firstly, it is made a study to consider the thermal and electrical demands of the resident building selected. The building which is case of study in this project is located in Benito Gutiérrez St., 14 in the zone of Argüelles Moncloa in Madrid. This building has 3 types of houses, of different surfaces. For the estimation of the demand, the year is divided in 151 days of winter, 122 days of autumn/spring, and 92 days of summer. The following step is to obtain the electricity, heating, SHW and refrigeration demands for a winter, summer and autumn/spring type days. With the obtained results, it is calculated the annual power demand of the building, which is shown in the following table: Annual power demand of the building (kwh) Electrical Thermal Heating SHW Refrigeration 127, , , ,204 Once the annual power demand of the building is obtained, the next step is the sizing of the internal combustion engine and the absorption machine, with which ones the demand will be supplied. For that purpose, it has been used a software for the sizing of poligeneration systems, developed in [LADE07]. This software determines, at first, the proportions of the absorption machine with which it will be supplied the refrigeration demand. The chosen absorption machine has a nominal power of 40 kw. The next step is to dimension the internal combustion engine, by means of five hypotheses: 1) Adjust for the thermal demand, 2) Oversizing for the thermal demand, 3) Adjust for the electrical demand, 4) Adjust for the thermal demand with two engines in parallel, and 5) Adjust for the thermal demand with heat accumulation systems. The program offers two options for the engine: an alternative internal combustion engine or a microturbine. After analyzing VI

7 SUMMARY the energy and economic results of all the options, it is concluded that the best option is the election of an alternative internal combustion engine of a nominal electric power of 80 kw, provided with natural gas, with heat accumulation systems of 25,000 liters. The installation has an energetic yield of 83%. Once the alternative internal combustion engine and the absorption machine are selected, the following step is to choose and to determine the proportions of the other necessary equipment so that the installation works, which are the heat storage cells, the heat exchangers and the thermal energy meters, which will allow the invoicing of the energy consumed by each house. As well, it is made an analysis of the different existing technologies for the air conditioning inside the houses that use water circuits, to provide cold or heat according to what is demanded. The analyzed possibilities are: radiating ground, radiators and fancoils. The conclusion of this study indicates that the option that provides a greater comfort is the radiating ground, although for the refrigeration it can be insufficient, that is the reason why the use of fancoils is recommended to satisfy the refrigeration supply. Once the installation that is going to supply the demand is determined, the following step is to study the legislation that concerns the co-generation, contained in the RD661/2007 that refers to the facilities of the special regime for electricity production. In this decree are contained the premiums by kwh produced and spilled to the net for cogeneration installations, like the one which occupies to us. Later, it is made a study of the actual electricity and natural gas tariffs. With these tariffs, it is estimated the income for the sale of energy to the houses and the expenses for the purchase of electricity and natural gas to the corresponding providing companies, that the company would have to supply the demand of the studied building. The obtained results are the following ones: Payments Income Concept Income (+)/Payments (-) Purchase of electrical energy in the OMEL -5,911 Tariff of access of building (45 houses) -6,297 Purchase natural gas -35,253 Sale of electricity to the building (45 houses) +16,475 Benefit complements by reactive energy +1,552 Sale of electricity spilled to the network +40,069 VII

8 SUMMARY Sale of thermal energy for SHW +8,490 Sale of thermal energy for heating +15,457 Sale of thermal energy for refrigeration +7,053 TOTAL 41,635 Once the economic results by building associated to the purchase, production and sale of energy are obtained, the other costs that must be considered for the development of the business of the power services company are analyzed. These are: 1) the necessary investment in equipment, 2) the necessary personnel and the tasks that must carry out, and the 3) expenses of the activity exercise. The cost of the different concepts would be the following one: Equipment Unit cost Units Total cost Annual amortization Capacitor battery 1, , Internal combustion engine 100, ,800 10,080 Heat storage cell for SHW 12, ,006 1,201 Big heat storage cell 20, ,582 2,058 small heat storage cell 10, ,291 1,029 Absorption machine 11, ,178 1,118 Heating meters , SHW meters , Heat exchangers for heating ,250 2,025 Heat exchangers for SHW ,235 2,624 TOTAL 217,303 21,834 Salaries (including SI) Investment expenses in instrumentation and informatics equipment Fungible expenses 116,178 /year 4,170 20,254 /year Finally, it is done an economic study with the aim to estimate the business profitability that the power services company would carry out. In the case it is studied, in the first year, the company installs and manages the proposed poligeneration system in 5 buildings, in the second year in 9 buildings more, and in the third year and the next ones it supplies a total of 35 buildings. All these buildings are similar in size and energy demand to the studied one in the project. The study becomes for a 10 years period. In each one of the 10 years, it is calculated the annual balance that the company presents in VIII

9 SUMMARY the first place. With these balances, it is elaborated the profit and loss account, obtaining the profits before and after taxes, and the cash flow. The results account obtained for each one of the years is the following one: Results Account Year (+) Sales 5,20% (-) Costs O&M Combustible purchase 5,20% Personnel 4,20% Fungible 4,20% expenses (-) technical Amortization Debt Equity BAII (-) financial Interests 5,29% BAI (-) Tax Societies 25% BDI (+) Technical amortization (-) financial Amortization (±) residual Value FCO (-) Investment (+) Financing Net Cash Flow Once the cash flow is obtained, the investment profitability is valued. The obtained results show a discount cash flow with an interest rate of 8% of 836,339 and an internal rate of return of 12.5%, Considering that the business of this type of companies is profitable if surpasses the rate of return of 8%, these values confirm the viability of the business. Finally, this project presents a business model to give viability to a power services company specialized in the power provision to resident buildings located in urban zones by means of a system of high efficiency based on poligeneration, that is to say, alternative intern combustion engine with machine of absorption and thermal accumulation. IX