Attention au vent : points de vue sur le boom de la croissance des énergies renouvelables

Résumé

Le coût de l'énergie renouvelable baisse maintenant si rapidement qu'elle devrait être une source de production d'électricité systématiquement moins chère que les combustibles fossiles traditionnels d'ici quelques années seulement. Le coût de la production d'électricité à partir de l'éolien terrestre a diminué d'environ 23 % depuis 2010, tandis que le coût de l'électricité solaire photovoltaïque (PV) a chuté de 73 % au cours de la même période.

Ayant consacré beaucoup de temps à aider les clients du secteur de l'énergie, mon objectif dans cet article est d'examiner :

1. La croissance des énergies renouvelables au cours de la dernière décennie et sa croissance projetée.
2. Raisons de la baisse soutenue des coûts et donc des tarifs des énergies renouvelables.
3. L'impact de la baisse des tarifs sur deux parties prenantes clés - les sociétés de production d'électricité et les fabricants d'équipements.

Remarque : Dans cet article, nous nous concentrons sur l'énergie solaire photovoltaïque (PV solaire) et éolienne à grande échelle, par opposition à d'autres technologies renouvelables en pleine croissance telles que les systèmes solaires domestiques (SHS), les applications basées sur la batterie/le stockage, les véhicules électriques ( VE), systèmes de chauffage, biocarburants, etc.

1. Croissance des énergies renouvelables

En 2017, la capacité mondiale de production d'énergies renouvelables a augmenté de 167 gigawatts (GW) et atteint près de 2 200 GW dans le monde. Pour mettre cela en perspective, la capacité installée mondiale totale de toutes les sources d'énergie est d'environ 6 700 GW - les énergies renouvelables représentent donc 33 % de toutes les centrales électriques installées. Notez cependant que cela ne signifie pas que 33 % de toute l'énergie produite provient de sources renouvelables. L'énergie totale générée est fonction d'un facteur de capacité (CF/CUF) ou d'un facteur de charge de la centrale (PLF) et est en règle générale plus élevée pour les centrales électriques conventionnelles telles que le charbon et le gaz. J'aborderai plus en détail le facteur de capacité et le facteur de charge de l'usine plus tard.

Au cours de la même période, les ajouts nets d'électricité au charbon et au gaz ont été de 70 GW, soit environ 40 % de l'ajout de capacité renouvelable. L'énergie solaire photovoltaïque (PV) a connu une croissance significative de 32 % en 2017, suivie de l'énergie éolienne, qui a augmenté de 10 %, tandis que l'ajout d'énergie au charbon a diminué.

La transition mondiale vers les énergies renouvelables continue d'avancer à un rythme rapide en raison de la chute rapide des prix, des améliorations technologiques et d'un environnement politique de plus en plus favorable.

Selon les prévisions de l'AIE, les énergies renouvelables devraient connaître une forte croissance jusqu'en 2022, avec une croissance de la capacité installée de 43 % (soit un ajout de 920 GW). De plus, l'éolien et le solaire représenteront ensemble plus de 80 % de la croissance mondiale de la capacité renouvelable au cours des cinq prochaines années.

La croissance des énergies renouvelables est dominée par le solaire photovoltaïque, l'éolien et la Chine

Les énergies renouvelables devraient capter 86 % des 10 000 milliards de dollars que le monde prévoit d'investir dans de nouvelles capacités énergétiques jusqu'en 2040. La Chine est à elle seule responsable de plus de 40 % de la croissance mondiale des capacités renouvelables et de 45 % de l'investissement total, qui est largement tiré par préoccupations concernant la pollution de l'air et les objectifs de capacité. En complément de cette stratégie, les entreprises chinoises représentent environ 60 % de la capacité de fabrication annuelle totale de cellules solaires dans le monde. L'évolution du marché et des politiques en Chine aura des ramifications mondiales plus larges pour la demande, l'offre et les prix du solaire photovoltaïque.

Cette profonde transformation des marchés de l'électricité signifie que d'ici 2023, le solaire et l'éolien terrestre seront économiquement compétitifs avec les nouvelles centrales à gaz américaines, les dépassant d'ici 2028. À l'avenir, d'ici 2040, le solaire et l'éolien représenteront près de 50 % de la capacité installée et plus de 33 % de production - un saut de 4x dans la capacité éolienne et un saut de 14x dans le solaire.

Croissance de l'énergie produite en plus de la capacité installée

Les énergies renouvelables rattrapent désormais également le cheval de bataille énergétique traditionnel, le charbon, en termes de production d'énergie. Voici un moyen rapide de comprendre la différence entre la puissance (MW) et l'énergie (MWh) - En général, les énergies renouvelables ont un facteur de capacité (CF/CUF) ou un facteur de charge de la centrale (PLF) inférieur à celui des centrales électriques conventionnelles, c'est-à-dire pour chaque 1 MW de capacité, une centrale renouvelable génère moins d'énergie (ou MWh) que la centrale conventionnelle correspondante.

Pour les centrales solaires et éoliennes, le PLF varie généralement de 15 à 30 %, tandis que pour les centrales au charbon et au gaz, le PLF peut être compris entre 60 et 90 %, avec des PLF aussi élevés que 95 % également réalisables, c'est-à-dire une centrale renouvelable de 1 MW. génère généralement 1 750 MWh par an alors qu'une centrale conventionnelle génère généralement 7 000 MWh par an - une énorme différence. Parmi les énergies renouvelables, seule l'hydroélectricité peut concurrencer les PLF de l'énergie conventionnelle, certaines centrales hydroélectriques ayant des PLF supérieurs à 70 %.

Même avec de faibles PLF, le taux d'ajout de capacité a augmenté au point où, à l'échelle mondiale, les énergies renouvelables génèrent désormais la même quantité d'énergie que les centrales à gaz. Ils devraient également combler l'écart avec le charbon d'ici 2023 (écart de 17 %), ce qui représente une réalisation importante.

2. Baisse des coûts de production

La loi de Moore dans le solaire photovoltaïque

D'après mes observations, les modules et les onduleurs représentent environ 70 % du coût d'un projet d'énergie solaire à grande échelle - et ce sont les deux composants qui ont entraîné la baisse du coût de l'énergie solaire.

Pour comprendre à quoi ressemblent un module (le panneau réel) et un onduleur, et leur importance dans le contexte d'une centrale solaire, je me réfère au schéma de Sarah Hwong :

Les prix des modules solaires et des onduleurs ont baissé pour diverses raisons, y compris, mais sans s'y limiter : l'offre excédentaire, la dépréciation de l'euro et du yen et l'ajustement à la baisse des prix minimaux à l'importation. Dans l'industrie solaire photovoltaïque, les acheteurs sont également extrêmement sensibles aux prix, ce qui crée une pression persistante sur les prix des fournisseurs d'équipements. Le prix de vente moyen mondial des modules solaires devrait baisser d'environ 35 % en 2018 , en raison de la réduction de la croissance solaire par le gouvernement chinois grâce à de nouvelles politiques lancées en juin 2018.

Les moteurs d'une baisse du prix des équipements éoliens comprennent la baisse des prix des turbines et des onduleurs, l'amélioration des techniques d'installation, une meilleure gestion de la chaîne d'approvisionnement et une baisse du coût du capital pour les fabricants.

Impact sur le coût actualisé ou LCOE

Le coût actualisé de l'électricité (LCOE) est une mesure importante de l'énergie ; il mesure le coût global de production de chaque MWh d'électricité à partir d'une centrale électrique (sur toute sa durée de vie utile). Cela comprend le coût de développement du projet, la construction et diverses dépenses opérationnelles. Ce que nous constatons en 2018, c'est que le LCOE du solaire photovoltaïque et de l'éolien est désormais comparable à celui des combustibles fossiles.

L'éolien terrestre a le coût actualisé moyen le plus bas à 45 $/MWh , et les centrales photovoltaïques à grande échelle ne sont pas loin derrière à 50 $/MWh . En comparaison, les coûts les plus bas des technologies conventionnelles étaient les technologies à cycle combiné au gaz, d'une moyenne de 60 $/MWh et les centrales au charbon, d'une moyenne de 102 $/MWh.

De nombreuses technologies renouvelables, telles que l'éolien, le solaire et la géothermie, ne sont pas bon marché à construire, mais elles n'ont pas de coûts de carburant une fois qu'elles sont opérationnelles et ont généralement des coûts d'exploitation et de maintenance également inférieurs. Ainsi, une baisse des coûts d'équipement des équipements renouvelables a un impact beaucoup plus important sur son LCOE qu'une baisse similaire des coûts d'équipement des sources de production conventionnelles. Les coûts de carburant, d'exploitation et d'entretien augmentent généralement avec l'inflation sur une période de 20 à 25 ans, ils ont donc un impact disproportionné sur le LCOE.

En conséquence, les prix contractuels annoncés pour les contrats d'achat d'énergie solaire photovoltaïque et éolienne sont de plus en plus comparables, voire inférieurs, au coût de production des nouvelles centrales au gaz et au charbon. Vous pouvez voir ci-dessous l'effet de la baisse des coûts pour le solaire en particulier, où son LCOE en 2017 n'est que de 14 % par rapport à 2009.

Pourquoi avons-nous toujours besoin de combustibles fossiles ?

Bien que l'éolien et le solaire soient désormais compétitifs en termes de coûts et offrent des avantages environnementaux considérables par rapport aux combustibles fossiles, ils sont néanmoins toujours considérés comme des sources d'énergie « intermittentes » ou « variables ». Le soleil ne brille pas toujours et le vent ne souffle pas toujours.

En conséquence, l'éolien et le solaire sont incapables de remplacer entièrement les services que certaines sources conventionnelles de « charge de base » fournissent au système. Cependant, les services publics et les opérateurs électriques découvrent une multitude de nouvelles façons dont ces technologies peuvent offrir plus de valeur au réseau électrique à tous les niveaux.

La prochaine percée dans les technologies renouvelables sera le stockage d'énergie bon marché, évolutif et efficace à l'aide de batteries. En un sens, c'est le Saint Graal des énergies renouvelables, pouvoir stocker de l'énergie pour l'utiliser lorsque la production est impossible. Les prix des batteries lithium-ion ont diminué de moitié depuis 2014, et de nombreux analystes pensent que les prix vont encore baisser à mesure que de nombreuses grandes usines de batteries seront construites. Comme nous l'avons vu avec des entreprises telles que Tesla et SolarCity d'Elon Musk, l'innovation et l'intégration verticale dans le domaine des batteries progressent rapidement.

3. Baisse des tarifs des énergies renouvelables

Augmentation des enchères concurrentielles par rapport aux tarifs de rachat (FIT)

Les projets d'énergie renouvelable se sont historiquement appuyés sur les politiques gouvernementales pour leur donner confiance quant au tarif (ou tarif de rachat) qu'ils recevront pour l'électricité produite, afin de donner des indications sur les revenus du projet. Les politiques changent maintenant de direction et de nombreux pays passent des tarifs fixés par le gouvernement à des enchères compétitives avec des contrats d'achat d'électricité (PPA) à long terme pour des projets à grande échelle.

Un PPA est un accord signé entre un acheteur ou « preneur » d'électricité (service public ou privé ou entreprise privée) et un producteur d'électricité pour acheter une partie ou la totalité de l'électricité produite à un coût ou « tarif » prédéterminé sur une période de temps. période de temps définie (normalement 20-25 ans dans un contexte renouvelable).

Près de 50 % de l'expansion de la capacité renouvelable sur la période 2017-22 devrait être tirée par des enchères PPA compétitives, contre un peu plus de 20 % en 2016. Ce mécanisme de découverte de prix compétitifs par le biais d'appels d'offres a réduit les coûts tout au long de la chaîne de valeur, devenant ainsi un plus option politique rentable pour les gouvernements.

Les prix des enchères continuent de chuter

La concurrence accrue a réduit les niveaux de rémunération des projets solaires photovoltaïques et éoliens de 30 à 40 % en seulement deux ans dans certains pays clés tels que l'Inde, l'Allemagne et la Turquie. Les prix annoncés des enchères pour l'éolien et le solaire ont continué de baisser, bien que les coûts de production moyens des projets nouvellement construits restent plus élevés. Au cours de la période 2017-22, les coûts de production moyens mondiaux devraient encore baisser d'environ 25 % pour le solaire photovoltaïque à grande échelle et de près de 15 % pour l'éolien terrestre.

Record d'enchères basses

Les tarifs les plus bas des enchères de 2017 provenaient du Mexique – où les offres solaires et éoliennes moyennes étaient respectivement de 20,80 $/MWh et 18,60 $/MWh . Ces deux chiffres sont considérés comme des records mondiaux. En Inde, les enchères solaires connaissent désormais des tarifs de 30 à 40 $/MWh, contre 90 à 100 $/MWh il y a seulement 4 ans. Contrairement à d'autres enchères dans le monde, les tarifs gagnants en Inde ne sont pas indexés sur l'inflation, de sorte que leur valeur réelle s'érode rapidement.

Bonne nouvelle pour les services publics et les clients ?

La baisse des tarifs de l'énergie signifie une baisse des dépenses pour les services publics et les gouvernements. Si la baisse des prix est répercutée sur les consommateurs finaux (industriels, commerciaux ou résidentiels), ils en profitent également. Les consommateurs finaux tels que les entreprises privées en bénéficient également s'ils ont directement conclu un PPA avec la société de production d'électricité.

Nous allons maintenant nous intéresser à l'impact de ces baisses tarifaires sur les autres acteurs de la chaîne de valeur de l'énergie que sont les producteurs d'électricité et les équipementiers.

4. Impact sur les sociétés de production d'électricité et les entreprises de fabrication

La baisse des tarifs a contraint les sociétés de production d'électricité à s'adapter et à optimiser leurs coûts. La baisse des coûts d'achat d'équipement, la baisse des coûts de financement et les économies d'échelle ont pris plus d'importance que la capacité à mettre en œuvre les projets. Dans les pays en développement, les risques supplémentaires qui doivent être supportés par le promoteur s'ajoutent également à ces coûts, par le biais de la dépréciation de la monnaie locale, des coûts de couverture et de l'incertitude sur les droits et taxes à l'importation.

Mesures de réduction des coûts

Les offres en vigueur citées sont généralement inférieures au véritable coût de production. D'après les données présentées ci-dessus, les coûts moyens de l'énergie solaire se situent dans la fourchette de 50 $/MWh, tandis que les offres citées et attribuées se situent désormais dans la fourchette inférieure à 30 $/MWh. Même si nous permettons un coût inférieur de 35 à 40 $/MWh, cela signifie que les producteurs d'énergie solaire sont en moyenne. perdre 5 à 10 $/MWh généré . Forcer le producteur d'électricité à trouver d'autres moyens de réduire les coûts - dont certains peuvent affecter les performances à long terme de la centrale sur 20 à 25 ans. Dans les offres où les spécifications techniques détaillées ne sont pas fournies ou où la procédure d'inspection n'est pas stricte, cela pourrait conduire à une qualité inférieure à la moyenne dans des éléments tels que :

Modules

Chaque composant entrant dans la fabrication du module (c'est-à-dire la cellule, la feuille arrière, le verre, le cadre, etc.) peut être "optimisé en termes de coûts", mais il reste à savoir si ces modules sous-par généreront de la puissance nominale pendant 20 à 25 ans. être vu. Dans un module, les cellules sont l'endroit où se produit la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique. Ils peuvent atteindre des températures d'environ 80 degrés Celsius dans certaines conditions, ainsi des cellules de qualité inférieure peuvent avoir un impact important sur la production à long terme.

Onduleurs

Leur rôle est de convertir le courant continu (DC) produit par les modules en courant alternatif (AC) pouvant être injecté dans le réseau ; circuit qui forme le cœur du système solaire photovoltaïque. La plupart des onduleurs utilisés aujourd'hui ont une durée de vie de 10 à 15 ans et doivent être remplacés au moins une fois pendant la durée du PPA moyen (c'est-à-dire 25 ans). Mais avec la baisse des tarifs et les faibles budgets d'exploitation et de maintenance, l'onduleur est une victime courante de la réduction des coûts.

Ouvrages

Les structures en acier, également appelées structures de montage de modules, ont pour tâche de maintenir les modules pendant une période de 20 à 25 ans dans toutes les conditions météorologiques. La dernière tendance est de réduire la quantité d'acier utilisée dans les structures de montage à la fois en termes de tonnes par MW (moins de 25 MT par MW) et d'épaisseur (moins de 1 mm). L'acier est un composant relativement coûteux lié à l'inflation et peut donc avoir un impact important sur les budgets de construction.

Les autres

Les coûts d'équilibre de l'usine, tels que les câbles, les conducteurs et les mises à la terre quotidiens, peuvent sembler être des éléments mineurs, mais ils sont cruciaux. Faire des compromis sur la qualité ici pourrait conduire à des plantes sous-optimales et même dangereuses. De même en ce qui concerne les procédures d'installation, où il faut s'attendre à des économies d'ingénierie et d'installation lorsque les budgets sont faibles et les délais serrés

Ceux qui ont les poches profondes prévaudront et la consolidation est inévitable

Toutes ces mesures de réduction des coûts affecteront la production globale (PLF ou CUF) des centrales, ce qui conduit à un LCOE plus élevé (qui est calculé par kWh produit). Début d'un cercle vicieux pour les sociétés de production, puisque les tarifs sont fixes et donc les réalisations sont plus faibles.

Le développement d'actifs d'énergie renouvelable est désormais réservé aux grands acteurs aux poches profondes. J'ai eu l'occasion de soumettre des offres pour plusieurs clients de projets solaires et éoliens, grands et petits - et dans tous les cas, les offres de plus petite taille (moins de 5 MW) n'étaient pas aussi compétitives que les projets de plus grande taille (au-dessus de 50 MW). Bien qu'il s'agisse d'un avantage naturel dont bénéficient les grands projets, dans de nombreux cas, la mise en place d'un projet d'énergie solaire de 50 MW (soit environ 200 à 250 acres de terrain contigus requis) peut ne pas être réalisable en raison de l'indisponibilité ou du caractère inabordable du terrain . Le MW d'énergie solaire nécessite 4 à 5 acres de terrain, ce qui peut augmenter en fonction de la forme du terrain, du terrain et d'autres conditions du site.

Le besoin de production décentralisée, plutôt que de centrales à grande échelle, est pressant et séculaire, mais des tarifs bas ne feront qu'accélérer la disparition des petites unités de production.

Les faibles tarifs d'offre en vigueur ont créé une attente irréaliste dans l'esprit des « preneurs » (acheteurs) quant au coût réel de l'énergie renouvelable. Les acheteurs, qu'ils soient publics ou privés, ne sont pas disposés à payer beaucoup plus que l'offre minimale proposée pour toute énergie renouvelable, quelle que soit la taille de la centrale électrique. Cela conduit à nouveau à un cercle vicieux de réduction des coûts, de performances sous-optimales, de LCOE plus élevé et de perte plus élevée par kWh pour le générateur.

Cela a conduit à une consolidation dans l'industrie de la production solaire, avec seulement une poignée d'acteurs remportant tous les principaux contrats PPA annoncés par les services publics étatiques et centraux. Les petits acteurs ont dû faire pivoter leur modèle commercial et se concentrer davantage sur le modèle EPC (Engineering, Procurement & Construction) pour des flux de trésorerie rapides, mais ici les marges sont plus minces en raison des tarifs en vigueur. Même parmi les grandes entreprises, il y a eu des liquidations et des licenciements en raison de la détérioration de l'économie de l'unité.

Impact sur les équipementiers

Les fabricants de modules/cellules ont dû ajuster leur stratégie face à l'imprévisibilité continue. Étant donné que la Chine contrôle plus de 40 % de la demande mondiale d'énergie solaire photovoltaïque, toute décision politique prise ici a de graves répercussions sur les entreprises manufacturières. En mai 2018, le gouvernement chinois a annoncé le retrait du soutien au solaire photovoltaïque. Cela a conduit à une offre excédentaire sur le marché et à la crainte d'une offre excédentaire continue pour les années à venir. Les options qui s'offrent aux fabricants sont de :

1. Asseyez-vous sur l'inventaire.
2. Trouver de nouveaux clients pour absorber l'excédent de production.
3. Vendez le produit avec une remise importante et réduisez la capacité pour répondre au niveau actuel de la demande.
4. Tout ce qui précède.

Cela conduit normalement à des licenciements dans les usines de fabrication en Chine et à l'étranger, en raison des produits chinois qui inondent les marchés étrangers à des prix historiquement bas.

Sous les gros titres positifs de la chute des prix, se cache un danger caché

Alors que le coût de l'énergie renouvelable a baissé, les tarifs d'enchères publiés ne reflètent pas le véritable coût de production de cette énergie. La différence positive entre le coût et le revenu perçu par le producteur a un impact négatif sur la chaîne de valeur. Comme mentionné ici, l'économie unitaire compte toujours (même dans les énergies renouvelables) et les entreprises doivent l'ignorer à leurs risques et périls.

La chute des prix ne doit pas être célébrée comme un exemple de progrès. Les baisses de prix doivent être durables et inclusives, pour être indicatives d'un régime progressif d'énergies renouvelables.