Precaución con el viento: puntos de vista sobre el auge del crecimiento de las energías renovables

Resumen ejecutivo

El costo de la energía renovable ahora está cayendo tan rápido que debería ser una fuente de generación de electricidad consistentemente más barata que los combustibles fósiles tradicionales dentro de unos pocos años. El coste de generar energía a partir de la energía eólica terrestre se ha reducido en torno a un 23 % desde 2010, mientras que el coste de la electricidad solar fotovoltaica (PV) se ha reducido en un 73 % en ese mismo período.

Habiendo dedicado mucho tiempo a ayudar a los clientes en el sector energético, mi motivo en este artículo es examinar:

1. El crecimiento de las renovables en la última década y su crecimiento proyectado.
2. Motivos de la caída sostenida de los costes y por tanto de las tarifas de las energías renovables.
3. El impacto de la caída de las tarifas en dos partes interesadas clave: las empresas generadoras de energía y las empresas de fabricación de equipos.

Nota: En este artículo, nos centramos en la energía solar fotovoltaica (PV solar) y eólica a escala de servicios públicos, a diferencia de otras tecnologías renovables en crecimiento, como los sistemas solares domésticos (SHS), aplicaciones basadas en baterías/almacenamiento, vehículos eléctricos ( EVs), sistemas de calefacción, biocombustibles, etc.

1. Crecimiento de las Renovables

En 2017, la capacidad global de generación renovable aumentó en 167 gigavatios (GW) y alcanzó casi 2200 GW en todo el mundo. Para poner eso en perspectiva, la capacidad instalada global total de todas las fuentes de energía es de alrededor de 6.700 GW, por lo que las energías renovables representan el 33% de todas las plantas de energía instaladas. Tenga en cuenta, sin embargo, que esto no significa que el 33% de toda la energía generada provenga de fuentes renovables. La energía total generada es una función de un factor de capacidad (CF/CUF) o factor de carga de la planta (PLF) y, por regla general, es mayor para las centrales eléctricas convencionales, como las de carbón y gas. Hablaré más sobre el factor de capacidad y el factor de carga de la planta más adelante.

Durante el mismo período, las adiciones netas de energía a base de carbón y gas fueron de 70 GW, alrededor del 40 % de la adición de capacidad renovable. La energía solar fotovoltaica (FV) creció un significativo 32 % en 2017, seguida de la energía eólica, que creció un 10 %, mientras que la incorporación de energía de carbón disminuyó.

La transición global de energía renovable continúa avanzando a un ritmo acelerado debido a la rápida caída de los precios, las mejoras tecnológicas y un entorno político cada vez más favorable.

Según las previsiones de la AIE, las energías renovables experimentarán un fuerte crecimiento hasta 2022, con un crecimiento de la capacidad instalada del 43 % (es decir, una adición de 920 GW). Además, la energía eólica y solar juntas representarán más del 80 % del crecimiento de la capacidad renovable mundial durante los próximos cinco años.

El crecimiento de la energía renovable está dominado por la energía solar fotovoltaica, la eólica y China

Se pronostica que las energías renovables captarán el 86 % de los 10 billones de dólares que el mundo planea invertir en nueva capacidad energética hasta 2040. Solo China es responsable de más del 40 % del crecimiento de la capacidad renovable mundial y del 45 % de la inversión total, que se debe en gran medida a preocupaciones sobre la contaminación del aire y los objetivos de capacidad. Complementario a esta estrategia es el hecho de que las empresas chinas representan alrededor del 60% de la capacidad total anual de fabricación de células solares a nivel mundial. Los desarrollos del mercado y las políticas en China tendrán ramificaciones globales más amplias para la demanda, la oferta y los precios de la energía solar fotovoltaica.

Esta profunda transformación de los mercados de energía significa que para 2023 la energía solar y la eólica terrestre serán económicamente competitivas con las nuevas plantas de gas de EE. % de generación: un aumento de 4x en la capacidad eólica y un aumento de 14x en la energía solar.

Crecimiento de la Energía Generada Adicional a la Capacidad Instalada

Las energías renovables ahora también se están poniendo al día con el caballo de batalla de la energía tradicional, el carbón, en términos de generación de energía. Aquí hay una forma rápida de entender la diferencia entre potencia (MW) y energía (MWh): en general, las energías renovables tienen un factor de capacidad (CF/CUF) o factor de carga de la planta (PLF) más bajo que las centrales eléctricas convencionales, es decir, por cada 1 MW. de capacidad, una planta renovable genera menos energía (o MWh) que la correspondiente planta convencional.

Para las plantas de energía solar y eólica, el PLF suele oscilar entre el 15 y el 30 %, mientras que para las plantas de carbón y gas, el PLF puede oscilar entre el 60 y el 90 % y también se pueden alcanzar PLF de hasta el 95 %, es decir, una planta renovable de 1 MW. normalmente genera 1.750 MWh al año, mientras que una planta convencional suele generar 7.000 MWh al año, una gran diferencia. Entre las energías renovables, solo la energía hidroeléctrica puede competir con los PLF de energía convencional, y algunas plantas hidroeléctricas tienen PLF superiores al 70%.

Incluso con PLF bajos, la tasa de adición de capacidad ha aumentado hasta el punto en que, a nivel mundial, las energías renovables ahora generan la misma cantidad de energía que las plantas de gas. También se prevé que cierren la brecha con el carbón para 2023 (brecha del 17 %), lo que representa un logro significativo.

2. Costos de producción a la baja

Ley de Moore en energía solar fotovoltaica

En mis observaciones, los módulos y los inversores representan alrededor del 70 % del costo de un proyecto de energía solar a gran escala, y estos son los dos componentes que han estado impulsando la caída del costo de la energía solar.

Para comprender cómo se ven un módulo (el panel real) y un inversor, y su importancia dentro del contexto de una planta de energía solar, me refiero al esquema de Sarah Hwong:

Los precios de los módulos e inversores solares han disminuido por una variedad de razones, que incluyen, entre otras, el exceso de oferta, la depreciación del euro y el yen y el ajuste a la baja de los precios mínimos de importación. En la industria de la energía solar fotovoltaica, los compradores también son extremadamente sensibles a los precios, lo que crea una presión de precios persistente sobre los proveedores de equipos. Se espera que el precio de venta promedio global de los módulos solares disminuya alrededor de un 35 % en 2018 , debido a que el gobierno chino redujo el crecimiento solar a través de nuevas políticas iniciadas en junio de 2018.

Los impulsores de una caída en el precio de los equipos eólicos incluyen la caída de los precios de las turbinas y los inversores, las mejoras en las técnicas de instalación, una mejor gestión de la cadena de suministro y un menor costo de capital para los fabricantes.

Impacto en el costo nivelado o LCOE

El costo nivelado de electricidad (LCOE) es una métrica importante en energía; mide el costo total de generar cada MWh de electricidad de una central eléctrica (durante toda su vida útil). Esto incluye el costo del desarrollo del proyecto, la construcción y varios gastos operativos. Lo que estamos viendo en 2018 es que el LCOE de la energía solar fotovoltaica y eólica ahora está a la par con los combustibles fósiles.

La energía eólica terrestre tiene el costo nivelado promedio más bajo a $45/MWh , y las plantas fotovoltaicas a gran escala no se quedan atrás con $50/MWh . En comparación, el costo más bajo de las tecnologías convencionales fueron las tecnologías de ciclo combinado de gas, con un promedio de $60/MWh y las plantas de carbón, con un promedio de $102/MWh.

Muchas tecnologías renovables, como la eólica, la solar y la geotérmica, no son baratas de construir, pero no tienen costos de combustible una vez que están en funcionamiento y, en general, también tienen costos de operación y mantenimiento más bajos. Por lo tanto, una caída en los costos de equipo de equipos renovables tiene un impacto mucho mayor en su LCOE que una caída similar en los costos de equipo para fuentes de generación convencionales. Los costos de combustible, operación y mantenimiento generalmente aumentan con la inflación durante un período de 20 a 25 años, por lo que tienen un impacto desproporcionadamente alto en el LCOE.

Como resultado, los precios de los contratos anunciados para los acuerdos de compra de energía solar fotovoltaica y eólica son cada vez más comparables o inferiores al costo de generación de las centrales eléctricas de gas y carbón recién construidas. Puede ver a continuación el efecto de costos más bajos para la energía solar en particular, donde su LCOE en 2017 es solo el 14 % de lo que era en 2009.

¿Por qué todavía requerimos combustibles fósiles?

Aunque la energía eólica y solar ahora son competitivas en costos y ofrecen ventajas ambientales considerables sobre los combustibles fósiles, todavía se consideran fuentes de energía "intermitentes" o "variables". El sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla.

Como resultado, la energía eólica y solar no pueden reemplazar por completo los servicios que ciertas fuentes convencionales de "carga base" brindan al sistema. Sin embargo, las empresas de servicios públicos y los operadores de energía están descubriendo una multitud de nuevas formas en que estas tecnologías pueden ofrecer más valor a la red eléctrica en todos los ámbitos.

El próximo avance en tecnología renovable será el almacenamiento de energía económico, escalable y eficiente mediante baterías. En cierto sentido, este es el santo grial de las energías renovables, poder almacenar energía para usar cuando la generación es imposible. Los precios de las baterías de iones de litio se han reducido a la mitad desde 2014, y muchos analistas creen que los precios caerán aún más a medida que se construyan una gran cantidad de grandes fábricas de baterías. Como hemos visto con compañías como Tesla y SolarCity de Elon Musk, la innovación y la integración vertical dentro del espacio de las baterías está progresando rápidamente.

3. Caída de las tarifas de las energías renovables

Aumento de las subastas competitivas sobre tarifas reguladas (FIT)

Históricamente, los proyectos de energía renovable se han basado en políticas gubernamentales para brindarles confianza sobre la tarifa (o tarifa de alimentación) que recibirán por la electricidad generada, para orientar los ingresos del proyecto. Las políticas ahora están cambiando de dirección y muchos países están pasando de tarifas establecidas por el gobierno a subastas competitivas con acuerdos de compra de energía (PPA) a largo plazo para proyectos a gran escala.

Un PPA es un acuerdo firmado entre un comprador o “comprador” de energía (de propiedad estatal o privada o empresa privada) y un generador de energía para comprar una parte o la totalidad de la energía generada a un costo predeterminado o “tarifa” durante un período determinado. período de tiempo definido (normalmente 20-25 años en un contexto renovable).

Se espera que casi el 50 % de la expansión de la capacidad renovable durante 2017-22 sea impulsada por subastas de PPA competitivas, en comparación con poco más del 20 % en 2016. Este mecanismo de descubrimiento de precios competitivos a través de licitaciones ha reducido los costos a lo largo de toda la cadena de valor, convirtiéndose así en una estrategia más opción política rentable para los gobiernos.

Los precios de las subastas siguen cayendo

El aumento de la competencia ha reducido los niveles de remuneración de los proyectos de energía solar fotovoltaica y eólica en un 30-40 % en solo dos años en algunos países clave como India, Alemania y Turquía. Los precios de subasta anunciados para la energía eólica y solar han seguido cayendo, aunque los costos de generación promedio de los proyectos de nueva construcción siguen siendo más altos. Durante el período 2017-22, se estima que los costos de generación promedio globales seguirán disminuyendo en alrededor de un 25 % para la energía solar fotovoltaica a gran escala y en casi un 15 % para la energía eólica terrestre.

Récord de ofertas bajas

Las tarifas más bajas de las subastas de 2017 provinieron de México, donde las ofertas promedio de energía solar y eólica fueron de $20,80/MWh y $18,60/MWh, respectivamente . Ambas cifras se consideran mínimos históricos mundiales. En India, las subastas de energía solar ahora están presenciando tarifas de $ 30-40 / MWh, por debajo de los $ 90-100 / MWh hace solo 4 años. A diferencia de otras subastas en todo el mundo, las tarifas ganadoras en India no están indexadas a la inflación, por lo que su valor real se erosiona rápidamente.

¿Buenas noticias para las empresas de servicios públicos y los clientes?

La caída de las tarifas de energía significa menores gastos para los gobiernos y las empresas de servicios públicos estatales. Si los precios más bajos se trasladan a los consumidores finales (industriales, comerciales o residenciales), también se benefician. Los consumidores finales, como las empresas privadas, también se benefician si han firmado directamente un PPA con la empresa generadora de energía.

Ahora veremos el impacto de esta caída de tarifas en otras partes interesadas en la cadena de valor de la energía, es decir, las empresas generadoras de energía y los fabricantes de equipos.

4. Impacto en Empresas Generadoras de Energía y Empresas Manufactureras

La caída de las tarifas ha obligado a las empresas generadoras de energía a adaptarse y optimizar costos. Los menores costos de adquisición de equipos, el menor costo de financiamiento y las economías de escala han adquirido más importancia que la capacidad de implementar proyectos. En los países en desarrollo, los riesgos adicionales que debe asumir el desarrollador también se suman a estos costos, a través de la depreciación de la moneda local, los costos de cobertura y la incertidumbre sobre los aranceles e impuestos de importación.

Medidas de reducción de costos

Las ofertas predominantes cotizadas son generalmente más bajas que el verdadero costo de producción. A partir de los datos presentados anteriormente, los costos promedio de la energía solar están en el rango de $50/MWh, mientras que las ofertas cotizadas y adjudicadas ahora están en el rango de menos de $30/MWh. Incluso si permitimos un costo más bajo de $35-40/MWh, esto significa que los productores de energía solar están en promedio. perdiendo $5-10/MWh generado . Obligar al productor de energía a encontrar otras formas de reducir costos, algunas de las cuales pueden afectar el rendimiento a largo plazo de la planta durante 20 a 25 años. En las ofertas en las que no se proporcionan especificaciones técnicas detalladas o en las que el procedimiento de inspección no es estricto, esto podría dar lugar a una calidad inferior a la media en elementos como:

Módulos

Todos los componentes que intervienen en la fabricación del módulo (es decir, la celda, la lámina posterior, el vidrio, el marco, etc.) se pueden "optimizar en costos", pero aún no se sabe si estos módulos de calidad inferior generarán potencia nominal durante 20 a 25 años. ser visto. En un módulo, las celdas son donde ocurre la conversión de la energía solar en energía eléctrica. Pueden alcanzar temperaturas de alrededor de 80 grados centígrados en ciertas condiciones, por lo que las células de menor calidad pueden afectar gravemente la generación a largo plazo.

inversores

Su función es convertir la corriente continua (DC) producida por los módulos en corriente alterna (AC) que se puede alimentar a la red; circuitos que forman el corazón del sistema fotovoltaico solar. La mayoría de los inversores en uso hoy en día tienen una vida útil de 10 a 15 años y deben reemplazarse al menos una vez durante el plazo del PPA promedio (es decir, 25 años). Pero con la caída de las tarifas y los bajos presupuestos de operación y mantenimiento, el inversor es una víctima común de reducción de costos.

Estructuras

Las estructuras de acero, también conocidas como estructuras de montaje de módulos, tienen la función de sostener los módulos durante un período de 20 a 25 años en todas las condiciones climáticas. La última tendencia es reducir la cantidad de acero utilizado en las estructuras de montaje tanto en términos de toneladas por MW (menos de 25 MT por MW) como de espesor (menos de 1 mm). El acero es un componente relativamente costoso vinculado a la inflación y, por lo tanto, puede afectar gravemente los presupuestos de construcción.

Otros

Los costos del balance de la planta, como los cables, conductores y puestas a tierra de todos los días, pueden parecer elementos menores, pero son cruciales. Comprometer la calidad aquí podría conducir a plantas subóptimas e incluso inseguras. De manera similar, en relación con los procedimientos de instalación, donde se esperan recortes en la ingeniería y la instalación cuando los presupuestos son bajos y los plazos ajustados.

Aquellos con mucho dinero prevalecerán y la consolidación es inevitable

Todas estas medidas de reducción de costos afectarán la producción general (PLF o CUF) de las plantas, lo que conduce a un mayor LCOE (que se calcula por kWh generado). Iniciando un círculo vicioso para las empresas generadoras, ya que las tarifas son fijas y por ende las realizaciones son menores.

El desarrollo de activos de energía renovable ahora es solo para los grandes jugadores con mucho dinero. He tenido la oportunidad de presentar ofertas para múltiples clientes de proyectos solares y eólicos, grandes y pequeños, y en todos los casos, las ofertas de menor tamaño (menos de 5MW) no fueron tan competitivas como los proyectos de mayor tamaño (más de 50MW). Si bien este es un beneficio natural que disfrutan los proyectos más grandes, en muchos casos, establecer un proyecto de energía solar de 50MW (eso es aproximadamente 200-250 acres de tierra contigua requerida) podría no ser factible debido a la falta de disponibilidad o falta de asequibilidad de la tierra . Los MW de energía solar necesitan de 4 a 5 acres de tierra, que pueden aumentar según la forma de la tierra, el terreno y otras condiciones del sitio.

La necesidad de generación distribuida, en lugar de plantas a gran escala, es apremiante y antigua, pero las tarifas bajas solo acelerarán la desaparición de las unidades de generación más pequeñas.

Las tarifas de oferta bajas prevalecientes han creado una expectativa poco realista en las mentes de los "offtakers" (compradores) sobre el costo real de la energía renovable. Los compradores, ya sean estatales o privados, no están dispuestos a pagar mucho más que la oferta mínima cotizada por cualquier energía renovable, independientemente del tamaño de la planta de energía. Esto nuevamente conduce a un círculo vicioso de reducción de costos, rendimiento subóptimo, mayor LCOE y mayor pérdida por kWh para el generador.

Esto ha llevado a la consolidación en la industria de la generación solar, con solo un puñado de jugadores que se han hecho con todos los principales contratos de PPA anunciados por las empresas de servicios públicos estatales y centrales. Los jugadores más pequeños han tenido que cambiar su modelo de negocio y centrarse más en el modelo EPC (Ingeniería, Adquisiciones y Construcción) para flujos de caja rápidos, pero aquí los márgenes son muy reducidos debido a las tarifas vigentes. Incluso entre las empresas más grandes, ha habido liquidaciones y despidos debido al deterioro de la economía de la unidad.

Impacto en los fabricantes de equipos

Los fabricantes de módulos/células han tenido que ajustar la estrategia frente a la continua imprevisibilidad. Dado que China controla más del 40 % de la demanda mundial de energía solar fotovoltaica, cualquier decisión política que se tome aquí tendrá un gran impacto en las empresas de fabricación. En mayo de 2018, el gobierno chino anunció la retirada del apoyo a la energía solar fotovoltaica. Esto ha llevado a un exceso de oferta en el mercado y al temor de que continúe en los años venideros. Las opciones ante los fabricantes son:

1. Siéntate en el inventario.
2. Buscar nuevos clientes para absorber el exceso de producción.
3. Vender el producto con un descuento significativo y reducir la capacidad para atender el nivel actual de demanda.
4. Todo lo anterior.

Esto normalmente conduce a despidos en plantas de fabricación tanto en China como en el extranjero, debido a que los productos chinos inundan los mercados extranjeros a precios históricamente bajos.

Debajo de los titulares positivos de la caída de los precios, se esconde un peligro oculto

Si bien el costo de la energía renovable ha disminuido, las tarifas de subasta publicadas no reflejan el costo real de generar esa energía. La diferencia positiva entre el costo y el ingreso que recibe el generador tiene un impacto adverso en la cadena de valor. Como se mencionó aquí, la economía de la unidad siempre es importante (incluso en las energías renovables) y las empresas deben ignorar esto bajo su propio riesgo.

La caída de los precios no debe celebrarse como un ejemplo de progreso. Las caídas de precios deben ser sostenibles e inclusivas, para ser indicativas de un régimen progresivo de energías renovables.