Attenzione al vento: opinioni sul boom della crescita delle energie rinnovabili

Sintesi

Il costo dell'energia rinnovabile sta diminuendo così rapidamente che nel giro di pochi anni dovrebbe diventare una fonte di produzione di elettricità costantemente più economica rispetto ai combustibili fossili tradizionali. Il costo della generazione di energia dall'eolico onshore è diminuito di circa il 23% dal 2010, mentre il costo dell'elettricità solare fotovoltaica (FV) è diminuito del 73% nello stesso periodo.

Avendo dedicato molto tempo ad aiutare i clienti nel settore energetico, il mio motivo in questo articolo è esaminare:

1. La crescita delle energie rinnovabili nell'ultimo decennio e la sua crescita prevista.
2. Ragioni alla base della caduta sostenuta dei costi e quindi delle tariffe delle energie rinnovabili.
3. L'impatto del calo delle tariffe su due parti interessate chiave: società di generazione di energia e società di produzione di apparecchiature.

Nota: in questo articolo, ci concentriamo sul solare fotovoltaico (solare fotovoltaico) e sull'energia eolica su scala industriale, in contrapposizione ad altre tecnologie rinnovabili in crescita come i sistemi solari domestici (SHS), le applicazioni basate sulla batteria/accumulo, i veicoli elettrici ( veicoli elettrici), sistemi di riscaldamento, biocarburanti, ecc.

1. Crescita delle rinnovabili

Nel 2017, la capacità di generazione rinnovabile globale è aumentata di 167 gigawatt (GW) e ha raggiunto quasi 2.200 GW in tutto il mondo. Per metterlo in prospettiva, la capacità installata globale totale da tutte le fonti di energia è di circa 6.700 GW, quindi le energie rinnovabili costituiscono il 33% di tutte le centrali elettriche installate. Si noti, tuttavia, che ciò non significa che il 33% di tutta l'energia generata provenga da fonti rinnovabili. L'energia totale generata è funzione di un fattore di capacità (CF/CUF) o di un fattore di carico dell'impianto (PLF) e di norma è maggiore per le centrali elettriche convenzionali come carbone e gas. In seguito parlerò maggiormente del fattore di capacità e del fattore di carico dell'impianto.

Nello stesso periodo, le aggiunte nette di energia elettrica da carbone e gas sono state di 70 GW, circa il 40% dell'aggiunta di capacità rinnovabile. Il solare fotovoltaico (PV) è cresciuto di un significativo 32% nel 2017, seguito dall'energia eolica, che è cresciuta del 10%, mentre l'aggiunta di energia da carbone è diminuita.

La transizione globale alle energie rinnovabili continua ad andare avanti a un ritmo veloce a causa del rapido calo dei prezzi, dei miglioramenti tecnologici e di un contesto politico sempre più favorevole.

Secondo le previsioni dell'AIE, le rinnovabili sono destinate a registrare una forte crescita fino al 2022, con una crescita della capacità installata del 43% (ossia un'aggiunta di 920 GW). Inoltre, eolico e solare insieme rappresenteranno oltre l'80% della crescita globale della capacità rinnovabile nei prossimi cinque anni.

La crescita delle energie rinnovabili è dominata da solare fotovoltaico, eolico e Cina

Si prevede che le energie rinnovabili cattureranno l'86% dei 10 trilioni di dollari che il mondo prevede di investire in nuova capacità energetica fino al 2040. La sola Cina è responsabile di oltre il 40% della crescita globale della capacità rinnovabile e del 45% dell'investimento totale, che è in gran parte determinato da preoccupazioni per l'inquinamento atmosferico e gli obiettivi di capacità. Complementare a questa strategia è il fatto che le aziende cinesi rappresentano circa il 60% della capacità totale annua di produzione di celle solari a livello globale. Gli sviluppi del mercato e delle politiche in Cina avranno ramificazioni globali più ampie per la domanda, l'offerta e i prezzi del solare fotovoltaico.

Questa profonda trasformazione dei mercati dell'energia significa che entro il 2023 solare ed eolico onshore saranno economicamente competitivi con i nuovi impianti a gas statunitensi, superandoli entro il 2028. Andando avanti, entro il 2040 solare ed eolico rappresenteranno quasi il 50% della capacità installata e oltre 33 % della generazione: un aumento di 4 volte la capacità eolica e un aumento di 14 volte quella solare.

Crescita dell'energia generata oltre alla capacità installata

Anche le energie rinnovabili stanno recuperando terreno rispetto al tradizionale cavallo di battaglia dell'energia, il carbone, in termini di generazione di energia. Ecco un modo rapido per capire la differenza tra potenza (MW) ed energia (MWh) – In generale, le rinnovabili hanno un fattore di capacità (CF/CUF) o un fattore di carico dell'impianto (PLF) inferiore rispetto alle centrali convenzionali, ovvero per ogni 1 MW di capacità, un impianto rinnovabile genera meno energia (o MWh) rispetto al corrispondente impianto convenzionale.

Per gli impianti solari ed eolici, il PLF varia tipicamente dal 15 al 30% mentre per gli impianti a carbone e gas, il PLF può essere compreso tra il 60 e il 90% con PLF fino al 95% ottenibili, ovvero un impianto rinnovabile da 1 MW in genere genera 1.750 MWh all'anno, mentre un impianto convenzionale genera in genere 7.000 MWh all'anno, una differenza enorme. Tra le rinnovabili, solo l'energia idroelettrica può competere con i PLF convenzionali, con alcuni impianti idroelettrici con PLF superiori al 70%.

Anche con PLF bassi, il tasso di aggiunta di capacità è aumentato al punto che, su base globale, le rinnovabili ora generano la stessa quantità di energia degli impianti a gas. Si prevede inoltre di colmare il divario con il carbone entro il 2023 (gap del 17%), il che rappresenta un risultato significativo.

2. Costi di produzione in calo

Legge di Moore nel fotovoltaico solare

Secondo le mie osservazioni, i moduli e gli inverter rappresentano circa il 70% del costo di un progetto di energia solare su scala industriale e queste sono le due componenti che hanno determinato il calo dei costi dell'energia solare.

Per capire che aspetto hanno un modulo (il pannello vero e proprio) e un inverter e la loro importanza nel contesto di una centrale solare, faccio riferimento allo schema di Sarah Hwong:

I prezzi dei moduli solari e degli inverter sono diminuiti per una serie di ragioni, tra cui, a titolo esemplificativo: eccesso di offerta, deprezzamento di euro e yen e adeguamento al ribasso dei prezzi minimi all'importazione. Nel settore del solare fotovoltaico, gli acquirenti sono anche estremamente sensibili ai prezzi, il che crea una pressione persistente sui prezzi sui fornitori di apparecchiature. Si prevede che il prezzo di vendita medio globale dei moduli solari diminuirà di circa il 35% nel 2018 , a causa della riduzione della crescita solare da parte del governo cinese attraverso nuove politiche avviate a giugno 2018.

I fattori determinanti per un calo del prezzo delle apparecchiature eoliche includono il calo dei prezzi delle turbine e degli inverter, il miglioramento delle tecniche di installazione, una migliore gestione della catena di approvvigionamento e un minor costo del capitale per i produttori.

Impatto sul costo livellato o LCOE

Il costo livellato dell'elettricità (LCOE) è una metrica importante nell'energia; misura il costo complessivo di generazione di ogni MWh di elettricità da una centrale (per tutta la sua vita utile). Ciò include il costo di sviluppo del progetto, costruzione e varie spese operative. Quello che stiamo vedendo nel 2018 è che l'LCOE del solare fotovoltaico e dell'eolico è ora alla pari con i combustibili fossili.

L'eolico onshore ha il costo medio livellato più basso a $ 45/MWh e gli impianti fotovoltaici su scala industriale non sono da meno a $ 50/MWh . In confronto, il costo più basso delle tecnologie convenzionali erano le tecnologie a ciclo combinato a gas, con una media di $ 60/MWh e le centrali a carbone, con una media di $ 102/MWh.

Molte tecnologie rinnovabili, come eolica, solare e geotermica, non sono economiche da costruire, ma non hanno costi di carburante una volta attive e in genere hanno anche costi di O&M inferiori. Pertanto, un calo dei costi delle apparecchiature delle apparecchiature rinnovabili ha un impatto molto maggiore sul suo LCOE rispetto a un analogo calo dei costi delle apparecchiature per le fonti di generazione convenzionali. I costi di carburante, operativi e di manutenzione in genere aumentano con l'inflazione in un periodo di 20-25 anni, quindi hanno un impatto sproporzionatamente elevato sull'LCOE.

Di conseguenza, i prezzi contrattuali annunciati per gli accordi di acquisto di energia solare fotovoltaica ed eolica sono sempre più paragonabili o inferiori al costo di generazione delle centrali a gas e carbone di nuova costruzione. Di seguito puoi vedere l'effetto della riduzione dei costi per il solare in particolare, dove il suo LCOE nel 2017 è solo il 14% di quello del 2009.

Perché abbiamo ancora bisogno di combustibili fossili?

Sebbene l'eolico e il solare siano ora competitivi in ​​termini di costi e offrano notevoli vantaggi ambientali rispetto ai combustibili fossili, sono comunque considerati fonti energetiche "intermittenti" o "variabili". Il sole non sempre splende e il vento non sempre soffia.

Di conseguenza, l'eolico e il solare non sono in grado di sostituire completamente i servizi che alcune fonti convenzionali di "carico di base" forniscono al sistema. Tuttavia, le utility e gli operatori elettrici stanno scoprendo una moltitudine di nuovi modi in cui queste tecnologie possono offrire più valore alla rete elettrica su tutta la linea.

La prossima svolta nella tecnologia rinnovabile sarà con l'accumulo di energia economico, scalabile ed efficiente utilizzando le batterie. In un certo senso, questo è il Santo Graal dell'energia rinnovabile, essere in grado di immagazzinare energia da utilizzare quando la generazione è impossibile. I prezzi delle batterie agli ioni di litio si sono dimezzati dal 2014 e molti analisti ritengono che i prezzi diminuiranno ulteriormente con la costruzione di una serie di grandi fabbriche di batterie. Come abbiamo visto con aziende come Tesla e SolarCity di Elon Musk, l'innovazione e l'integrazione verticale all'interno dello spazio batteria stanno progredendo rapidamente.

3. Tariffe in calo da fonti rinnovabili

Aumento delle aste competitive rispetto alle tariffe feed-in (FIT)

I progetti di energia rinnovabile hanno storicamente fatto affidamento sulle politiche del governo per fornire loro fiducia sulla tariffa (o Feed-in-Triff) che riceveranno per l'elettricità generata, per fornire una guida ai ricavi del progetto. Le politiche stanno ora cambiando direzione e molti paesi stanno passando da tariffe stabilite dal governo ad aste competitive con accordi di acquisto di energia (PPA) a lungo termine per progetti su scala di utilità.

Un PPA è un accordo firmato tra un acquirente o un "acquirente" di energia (servizio pubblico statale o privato o società privata) e un produttore di energia per acquistare parte o tutta l'energia generata a un costo predeterminato o "tariffa" su un periodo di tempo definito (normalmente 20-25 anni in un contesto rinnovabile).

Si prevede che quasi il 50% dell'espansione della capacità rinnovabile nel 2017-22 sarà guidato da aste PPA competitive, rispetto a poco più del 20% nel 2016. Questo meccanismo competitivo di scoperta dei prezzi attraverso le gare d'appalto ha compresso i costi lungo l'intera catena del valore, diventando così un opzione politica economicamente vantaggiosa per i governi.

I prezzi delle aste continuano a scendere

L'aumento della concorrenza ha ridotto i livelli di remunerazione per i progetti solari fotovoltaici ed eolici del 30-40% in soli due anni in alcuni paesi chiave come India, Germania e Turchia. I prezzi d'asta annunciati per l'eolico e il solare hanno continuato a diminuire, sebbene i costi medi di generazione dei progetti di nuova costruzione rimangano più elevati. Nel periodo 2017-22, si stima che i costi di generazione medi globali diminuiranno ulteriormente di circa il 25% per il solare fotovoltaico su scala industriale e di quasi il 15% per l'eolico onshore.

Registra offerte basse

Le tariffe più basse delle aste del 2017 provenivano dal Messico, dove le offerte medie di energia solare ed eolica erano rispettivamente di $ 20,80/MWh e $ 18,60/MWh . Entrambe le cifre sono considerate i minimi mondiali. In India, le aste solari stanno ora assistendo a tariffe di 30-40 $/MWh, in calo rispetto ai 90-100 $/MWh di appena 4 anni fa. A differenza di altre aste in tutto il mondo, le tariffe vincenti in India non sono indicizzate all'inflazione, quindi il loro valore reale si erode rapidamente.

Buone notizie per utility e clienti?

Il calo delle tariffe energetiche significa una spesa inferiore per i servizi pubblici e i governi di proprietà statale. Se i prezzi più bassi vengono trasferiti ai consumatori finali (industriali, commerciali o residenziali), anche loro ne traggono vantaggio. Anche i consumatori finali come le società private traggono vantaggio se hanno stipulato direttamente un PPA con la società di generazione di energia.

Esamineremo ora l'impatto di queste tariffe in calo su altre parti interessate nella catena del valore dell'energia, ad esempio società di produzione di energia e produttori di apparecchiature.

4. Impatto sulle aziende produttrici di energia e sulle aziende manifatturiere

Le tariffe in calo hanno costretto le società di generazione di energia ad adattarsi e ottimizzare i costi. Minori costi di approvvigionamento delle attrezzature, minori costi di finanziamento ed economie di scala hanno assunto più importanza della capacità di attuare effettivamente i progetti. Nei paesi in via di sviluppo, a questi costi si aggiungono anche rischi aggiuntivi che devono essere sostenuti dallo sviluppatore, attraverso il deprezzamento della valuta locale, i costi di copertura e l'incertezza sui dazi all'importazione e sulle tasse.

Misure di riduzione dei costi

Le offerte prevalenti citate sono generalmente inferiori al costo reale di produzione. Dai dati presentati sopra, i costi medi per l'energia solare sono nell'intervallo $ 50/MWh, mentre le offerte quotate e aggiudicate sono ora nell'intervallo inferiore a $ 30/MWh. Anche se consentiamo un costo inferiore di $ 35-40/MWh, ciò significa che i produttori di energia solare sono in media. perdendo $5-10/MWh generato . Costringere il produttore di energia a trovare altri modi per tagliare i costi, alcuni dei quali possono influire sulle prestazioni a lungo termine dell'impianto nell'arco di 20-25 anni. Nelle offerte in cui non vengono fornite specifiche tecniche dettagliate o in cui la procedura di ispezione non è rigorosa, ciò potrebbe portare a una qualità inferiore alla media in articoli come:

Moduli

Ogni componente che entra nella produzione del modulo (ad es. cella, backsheet, vetro, telaio, ecc.) può essere "ottimizzato in termini di costi", ma resta se questi moduli sub-par genereranno potenza nominale per 20-25 anni da vedere. In un modulo, le celle sono il luogo in cui avviene la conversione dall'energia solare in energia elettrica. Possono raggiungere temperature di circa 80 gradi Celsius in determinate condizioni, quindi celle di qualità inferiore possono avere un grave impatto sulla generazione a lungo termine.

Invertitori

Il loro ruolo è convertire la corrente continua (DC) prodotta dai moduli in corrente alternata (AC) che può essere immessa in rete; circuito che costituisce il cuore del sistema solare fotovoltaico. La maggior parte degli inverter in uso oggi ha una vita di 10-15 anni e deve essere sostituita almeno una volta durante la durata del PPA medio (cioè 25 anni). Ma con tariffe in calo e budget O&M bassi, l'inverter è una vittima comune per la riduzione dei costi.

Strutture

Le strutture in acciaio, note anche come strutture di montaggio dei moduli, hanno il compito di sostenere i moduli per un periodo di 20-25 anni in qualsiasi condizione atmosferica. L'ultima tendenza è quella di ridurre la quantità di acciaio utilizzato nelle strutture di montaggio sia in termini di tonnellate per MW (meno di 25 MT per MW) che di spessore (inferiore a 1 mm). L'acciaio è una componente relativamente costosa legata all'inflazione e quindi può avere un forte impatto sui budget di costruzione.

Altri

Bilanciamento dei costi dell'impianto, come cavi, conduttori e messe a terra di uso quotidiano, possono sembrare elementi minori ma sono cruciali. Il compromesso sulla qualità qui potrebbe portare a piante non ottimali e persino non sicure. Allo stesso modo in relazione alle procedure di installazione, dove ci si può aspettare tagli all'ingegneria e all'installazione quando i budget sono bassi e le tempistiche ristrette

Quelli con tasche profonde prevarranno e il consolidamento è inevitabile

Tutte queste misure di riduzione dei costi influenzeranno la produzione complessiva (PLF o CUF) degli impianti, il che porta a un LCOE più elevato (che viene calcolato per kWh generato). Avviare un circolo vizioso per le società di generazione, poiché le tariffe sono fisse e quindi le realizzazioni sono inferiori.

Lo sviluppo di risorse energetiche rinnovabili è ora solo per i grandi giocatori con tasche profonde. Ho avuto l'opportunità di presentare offerte per più clienti di progetti solari ed eolici, grandi e piccoli, e in tutti i casi, le offerte di dimensioni inferiori (inferiori a 5 MW) non erano competitive quanto le dimensioni di progetti più grandi (sopra i 50 MW). Sebbene questo sia un vantaggio naturale di cui godono i progetti più grandi, in molti casi, la creazione di un progetto di energia solare da 50 MW (sono necessari circa 200-250 acri di terreno contiguo) potrebbe non essere fattibile a causa dell'indisponibilità o dell'inaccessibilità del terreno Nota: ogni MW di energia solare necessita di 4-5 acri di terreno, che possono aumentare in base alla forma del terreno, al terreno e ad altre condizioni del sito.

La necessità di generazione distribuita, piuttosto che di impianti su larga scala, è pressante e secolare, ma tariffe basse non faranno che accelerare la scomparsa delle unità di generazione più piccole.

Le tariffe di offerta basse prevalenti hanno creato un'aspettativa irrealistica nella mente degli "offtakers" (acquirenti) sul vero costo dell'energia rinnovabile. Gli acquirenti, sia statali che privati, non sono disposti a pagare molto più in alto dell'offerta minima quotata per qualsiasi energia rinnovabile, indipendentemente dalle dimensioni della centrale. Questo porta ancora una volta a un circolo vizioso di riduzione dei costi, prestazioni non ottimali, un LCOE più elevato e una maggiore perdita per kWh per il generatore.

Ciò ha portato al consolidamento nel settore della generazione solare, con solo una manciata di attori che si sono aggiudicati tutti i principali contratti PPA annunciati dalle utility statali e centrali. Gli attori più piccoli hanno dovuto cambiare il proprio modello di business e concentrarsi maggiormente sul modello EPC (Engineering, Procurement & Construction) per flussi di cassa rapidi, ma qui i margini sono sottilissimi a causa delle tariffe prevalenti. Anche tra le aziende più grandi si sono verificate liquidazioni e licenziamenti a causa del deterioramento dell'economia unitaria.

Impatto sui produttori di apparecchiature

I produttori di moduli/celle hanno dovuto adattare la strategia di fronte alla continua imprevedibilità. Poiché la Cina controlla oltre il 40% della domanda globale di solare fotovoltaico, qualsiasi decisione politica presa qui ha un forte impatto sulle aziende manifatturiere. Nel maggio 2018, il governo cinese ha annunciato il ritiro del supporto per il solare fotovoltaico. Ciò ha portato a un'offerta eccessiva sul mercato e al timore di un'offerta eccessiva continua negli anni a venire. Le opzioni prima che i produttori siano:

1. Siediti sull'inventario.
2. Trova nuovi clienti per assorbire la produzione in eccesso.
3. Vendi il prodotto con uno sconto significativo e riduci la capacità di soddisfare l'attuale livello di domanda.
4. Tutti i precedenti.

Ciò normalmente porta a licenziamenti negli impianti di produzione sia in Cina che all'estero, a causa dei prodotti cinesi che inondano i mercati esteri a prezzi storicamente bassi.

Sotto i titoli positivi del calo dei prezzi, si nasconde il pericolo

Sebbene il costo dell'energia rinnovabile sia diminuito, le tariffe d'asta pubblicizzate non riflettono il vero costo di generazione di tale energia. La differenza positiva tra il costo e le entrate ricevute dal generatore ha un impatto negativo sulla catena del valore. Come accennato qui, l'economia unitaria conta sempre (anche nelle energie rinnovabili) e le aziende devono ignorarlo a proprio rischio e pericolo.

Il calo dei prezzi non va celebrato come un esempio di progresso. I cali dei prezzi devono essere sostenibili e inclusivi, per essere indicativi di un regime progressivo di energia rinnovabile.