Cuidado com o vento: pontos de vista sobre o boom de crescimento de energia renovável

Sumário executivo

O custo da energia renovável está caindo tão rapidamente que deve ser uma fonte consistentemente mais barata de geração de eletricidade do que os combustíveis fósseis tradicionais em apenas alguns anos. O custo da geração de energia eólica onshore caiu cerca de 23% desde 2010, enquanto o custo da eletricidade solar fotovoltaica (PV) caiu 73% no mesmo período.

Tendo dedicado muito tempo para ajudar clientes no setor de energia, meu motivo neste artigo é examinar:

1. O crescimento das energias renováveis ​​na última década e seu crescimento projetado.
2. Razões por trás da queda sustentada dos custos e, portanto, das tarifas das energias renováveis.
3. O impacto da queda das tarifas em duas partes interessadas principais – empresas de geração de energia e empresas de fabricação de equipamentos.

Nota: Neste artigo, nos concentramos em energia solar fotovoltaica (solar fotovoltaica) e energia em escala de utilidade baseada no vento, em oposição a outras tecnologias renováveis ​​em crescimento, como sistemas solares domésticos (SHSs), aplicativos baseados em bateria/armazenamento, veículos elétricos ( VEs), sistemas de aquecimento, biocombustíveis, etc.

1. Crescimento de Renováveis

Em 2017, a capacidade global de geração renovável aumentou 167 gigawatts (GW) e atingiu quase 2.200 GW em todo o mundo. Para colocar isso em perspectiva, a capacidade instalada global total de todas as fontes de energia é de cerca de 6.700 GW – portanto, as energias renováveis ​​representam 33% de todas as usinas de energia instaladas. Observe, no entanto, que isso não significa que 33% de toda a energia gerada seja de fontes renováveis. A energia total gerada é função de um fator de capacidade (CF/CUF) ou fator de carga da usina (PLF) e, via de regra, é maior para usinas convencionais, como carvão e gás. Falarei mais sobre fator de capacidade e fator de carga da planta mais tarde.

Durante o mesmo período, as adições líquidas de energia à base de carvão e gás foram de 70 GW, cerca de 40% da adição de capacidade renovável. A energia solar fotovoltaica (PV) cresceu significativos 32% em 2017, seguida pela energia eólica, que cresceu 10%, enquanto a adição de energia a carvão diminuiu.

A transição global de energia renovável continua avançando em ritmo acelerado devido à rápida queda dos preços, melhorias tecnológicas e um ambiente político cada vez mais favorável.

De acordo com as previsões da IEA, as energias renováveis ​​devem testemunhar um forte crescimento até 2022, com um crescimento da capacidade instalada de 43% (ou seja, adição de 920 GW). Além disso, a energia eólica e solar juntas representarão mais de 80% do crescimento global da capacidade renovável nos próximos cinco anos.

O crescimento da energia renovável é dominado pela energia solar fotovoltaica, eólica e China

Prevê-se que as energias renováveis ​​capturem 86% dos US$ 10 trilhões que o mundo planeja investir em nova capacidade de energia até 2040. A China sozinha é responsável por mais de 40% do crescimento global da capacidade renovável e 45% do investimento total, que é amplamente impulsionado por preocupações sobre a poluição do ar e as metas de capacidade. Complementar a esta estratégia é o fato de que as empresas chinesas respondem por cerca de 60% da capacidade total anual de fabricação de células solares globalmente. Os desenvolvimentos de mercado e políticas na China terão ramificações globais mais amplas para a demanda, oferta e preços de energia solar fotovoltaica.

Essa profunda transformação dos mercados de energia significa que até 2023 a energia solar e a eólica onshore serão economicamente competitivas com as novas usinas de gás dos EUA, superando-as até 2028. No futuro, até 2040 a energia solar e eólica representarão quase 50% da capacidade instalada e mais de 33 % de geração - um salto de 4x na capacidade eólica e um salto de 14x na solar.

Crescimento da Energia Gerada Além da Capacidade Instalada

As energias renováveis ​​agora também estão alcançando o cavalo de batalha tradicional da energia, o carvão, em termos de geração de energia. Aqui está uma maneira rápida de entender a diferença entre potência (MW) e energia (MWh) – Em geral, as energias renováveis ​​têm um fator de capacidade (CF/CUF) ou fator de carga da usina (PLF) menor do que as usinas convencionais, ou seja, para cada 1 MW de capacidade, uma usina renovável gera menos energia (ou MWh) do que a usina convencional correspondente.

Para usinas de energia solar e eólica, o PLF normalmente varia de 15-30%, enquanto para usinas de carvão e gás, o PLF pode estar na faixa de 60-90% com PLFs de até 95% também alcançáveis, ou seja, uma usina renovável de 1MW normalmente gera 1.750 MWh por ano, enquanto uma usina convencional normalmente gera 7.000 MWh por ano – uma diferença enorme. Entre as renováveis, apenas a energia hidrelétrica pode competir com os PLFs de energia convencional, com algumas usinas hidrelétricas com PLFs acima de 70%.

Mesmo com PLFs baixos, a taxa de adição de capacidade aumentou até o ponto em que, em uma base global, as energias renováveis ​​agora geram a mesma quantidade de energia que as usinas a gás. Eles também estão previstos para fechar a lacuna com o carvão até 2023 (gap de 17%), o que representa uma conquista significativa.

2. Custos de produção em queda

Lei de Moore na energia solar fotovoltaica

Em minhas observações, módulos e inversores representam cerca de 70% do custo de um projeto de energia solar em escala de utilidade – e esses são os dois componentes que têm impulsionado a queda do custo da energia solar.

Para entender como é um módulo (o painel real) e o inversor, e sua importância no contexto de uma usina de energia solar, refiro-me ao esquema de Sarah Hwong:

Os preços do módulo solar e do inversor caíram por vários motivos, incluindo, mas não limitado a: excesso de oferta, depreciação do euro e do iene e o ajuste para baixo dos preços mínimos de importação. Na indústria de energia solar fotovoltaica, os compradores também são extremamente sensíveis aos preços, o que cria uma pressão persistente sobre os preços dos fornecedores de equipamentos. Espera-se que o preço médio global de venda de módulos solares diminua cerca de 35% em 2018 , devido ao governo chinês restringir o crescimento solar por meio de novas políticas iniciadas em junho de 2018.

Os drivers para uma queda no preço dos equipamentos eólicos incluem a queda dos preços de turbinas e inversores, melhorias nas técnicas de instalação, melhor gerenciamento da cadeia de suprimentos e menor custo de capital para os fabricantes.

Impacto no custo nivelado ou LCOE

O custo nivelado da eletricidade (LCOE) é uma métrica importante em energia; ele mede o custo total de geração de cada MWh de eletricidade de uma usina (durante toda a sua vida útil). Isso inclui o custo de desenvolvimento do projeto, construção e várias despesas operacionais. O que estamos vendo em 2018 é que o LCOE da energia solar fotovoltaica e eólica está agora no mesmo nível dos combustíveis fósseis.

A energia eólica onshore tem o menor custo médio nivelado em US$ 45/MWh , e as usinas fotovoltaicas em escala de serviço público não ficam muito atrás em US$ 50/MWh . Em comparação, o menor custo das tecnologias convencionais foram as tecnologias de ciclo combinado a gás, com média de US$ 60/MWh e usinas a carvão, com média de US$ 102/MWh.

Muitas tecnologias renováveis, como eólica, solar e geotérmica, não são baratas de construir, mas não têm custos de combustível quando estão em funcionamento e geralmente também têm custos de O&M mais baixos. Portanto, uma queda nos custos de equipamentos renováveis ​​tem um impacto muito maior em seu LCOE do que uma queda semelhante nos custos de equipamentos para fontes de geração convencionais. Os custos de combustível, operacionais e de manutenção normalmente aumentam com a inflação em um período de 20 a 25 anos, portanto, têm um impacto desproporcionalmente alto no LCOE.

Como resultado, os preços dos contratos anunciados para contratos de compra de energia solar fotovoltaica e eólica são cada vez mais comparáveis ​​ou inferiores ao custo de geração de usinas de gás e carvão recém-construídas. Você pode ver abaixo o efeito dos custos mais baixos para a energia solar em particular, onde seu LCOE em 2017 é apenas 14% do que era em 2009.

Por que ainda precisamos de combustíveis fósseis?

Embora a energia eólica e solar sejam hoje competitivas em termos de custos e ofereçam vantagens ambientais consideráveis ​​sobre os combustíveis fósseis, elas ainda são consideradas fontes de energia “intermitentes” ou “variáveis”. O sol nem sempre brilha e o vento nem sempre sopra.

Como resultado, a energia eólica e solar são incapazes de substituir totalmente os serviços que certas fontes convencionais de “carga de base” fornecem ao sistema. No entanto, concessionárias e operadoras de energia estão descobrindo uma infinidade de novas maneiras pelas quais essas tecnologias podem oferecer mais valor à rede elétrica em geral.

O próximo avanço em tecnologia renovável será com armazenamento de energia barato, escalável e eficiente usando baterias. De certa forma, este é o santo graal da energia renovável, poder armazenar energia para uso quando a geração for impossível. Os preços das baterias de íons de lítio caíram pela metade desde 2014, e muitos analistas acham que os preços cairão ainda mais à medida que uma série de grandes fábricas de baterias forem construídas. Como vimos com empresas como Tesla e SolarCity de Elon Musk, a inovação e a integração vertical no espaço das baterias estão progredindo rapidamente.

3. Tarifas em queda das energias renováveis

Aumento dos leilões competitivos sobre tarifas de alimentação (FITs)

Os projetos de energia renovável historicamente dependem de políticas governamentais para fornecer confiança sobre a tarifa (ou Feed-in-Tariff) que receberão pela eletricidade gerada, para orientar as receitas do projeto. As políticas agora estão mudando de direção e muitos países estão mudando de tarifas estabelecidas pelo governo para leilões competitivos com contratos de compra de energia (PPAs) de longo prazo para projetos em escala de serviços públicos.

Um PPA é um acordo assinado entre um comprador ou “offtaker” de energia (estatal ou empresa privada ou empresa privada) e um gerador de energia para comprar parte ou toda a energia gerada a um custo predeterminado ou “tarifa” ao longo de um período de tempo definido (normalmente 20-25 anos num contexto renovável).

Espera-se que quase 50% da expansão da capacidade renovável em 2017-22 seja impulsionada por leilões de PPA competitivos, em comparação com pouco mais de 20% em 2016. Esse mecanismo de descoberta de preços competitivos por meio de licitações reduziu os custos ao longo de toda a cadeia de valor, tornando-se um opção de política econômica para os governos.

Preços do leilão continuam caindo

O aumento da concorrência reduziu os níveis de remuneração para projetos de energia solar fotovoltaica e eólica em 30-40% em apenas dois anos em alguns países importantes, como Índia, Alemanha e Turquia. Os preços de leilão anunciados para energia eólica e solar continuaram caindo, embora os custos médios de geração de projetos recém-construídos permaneçam mais altos. No período de 2017-22, estima-se que os custos médios globais de geração diminuam ainda mais em cerca de 25% para energia solar fotovoltaica em escala de utilidade e em quase 15% para energia eólica onshore.

Recorde de lances baixos

As tarifas mais baixas dos leilões de 2017 vieram do México – onde os lances médios de energia solar e eólica foram de US$ 20,80/MWh e US$ 18,60/MWh, respectivamente . Ambos os números são considerados como recordes mundiais. Na Índia, os leilões de energia solar estão agora testemunhando tarifas de US$ 30-40/MWh, abaixo dos US$ 90-100/MWh há apenas 4 anos. Ao contrário de outros leilões ao redor do mundo, as tarifas vencedoras na Índia não são indexadas à inflação, de modo que seu valor real se desgasta rapidamente.

Boas notícias para concessionárias e clientes?

Tarifas de energia em queda significam gastos mais baixos para empresas estatais e governos. Se os preços mais baixos são repassados ​​aos consumidores finais (industriais, comerciais ou residenciais), eles também se beneficiam. Os consumidores finais, como empresas privadas, também se beneficiam se firmarem um PPA diretamente com a empresa geradora de energia.

Veremos agora o impacto dessas tarifas em queda em outros stakeholders da cadeia de valor da energia – ou seja, empresas geradoras de energia e fabricantes de equipamentos.

4. Impacto nas Empresas de Geração de Energia e Empresas de Manufatura

A queda tarifária obrigou as empresas geradoras de energia a se adaptarem e otimizarem os custos. Menores custos de aquisição de equipamentos, menor custo de financiamento e economias de escala assumiram mais importância do que a capacidade de realmente implementar projetos. Nos países em desenvolvimento, riscos adicionais que precisam ser arcados pelo desenvolvedor também se somam a esses custos, por meio da depreciação da moeda local, custos de hedge e incerteza sobre impostos e taxas de importação.

Medidas de corte de custos

Os lances predominantes cotados são geralmente inferiores ao custo real de produção. A partir dos dados apresentados acima, os custos médios da energia solar estão na faixa de US$ 50/MWh, enquanto as propostas cotadas e premiadas estão agora na faixa abaixo de US$ 30/MWh. Mesmo se permitirmos um custo menor de US$ 35-40/MWh, isso significa que os produtores de energia solar estão em média. perdendo $ 5-10/MWh gerado . Forçar o produtor de energia a encontrar outras maneiras de cortar custos – alguns dos quais podem afetar o desempenho de longo prazo da usina ao longo de 20 a 25 anos. Em licitações em que as especificações técnicas detalhadas não são fornecidas ou onde o procedimento de inspeção não é rigoroso, isso pode levar a uma qualidade inferior em itens como:

Módulos

Cada componente que entra na fabricação do módulo (ou seja, a célula, a folha traseira, o vidro, a estrutura etc.) ser visto. Em um módulo, as células são onde acontece a conversão da energia solar em energia elétrica. Eles podem atingir temperaturas de cerca de 80 graus Celsius em certas condições, portanto, células de qualidade inferior podem afetar severamente a geração a longo prazo.

Inversores

Seu papel é converter a corrente contínua (DC) produzida pelos módulos em corrente alternada (AC) que pode ser alimentada na rede; circuitos que formam o coração do sistema solar fotovoltaico. A maioria dos inversores em uso hoje tem uma vida útil de 10 a 15 anos e precisam ser substituídos pelo menos uma vez durante o prazo médio do PPA (ou seja, 25 anos). Mas com tarifas em queda e orçamentos de O&M baixos, o inversor é uma vítima comum de corte de custos.

Estruturas

As estruturas de aço, também conhecidas como estruturas de montagem de módulos, têm a função de sustentar os módulos por um período de 20 a 25 anos em todas as condições climáticas. A última tendência é reduzir a quantidade de aço usado nas estruturas de montagem tanto em termos de toneladas por MW (menos de 25 MT por MW) quanto em espessura (menos de 1 mm). O aço é um componente relativamente caro vinculado à inflação e, portanto, pode afetar severamente os orçamentos de construção.

Outras

Os custos de equilíbrio da planta, como cabos, condutores e aterramentos diários, podem parecer itens menores, mas são cruciais. Comprometer a qualidade aqui pode levar a plantas abaixo do ideal e até inseguras. Da mesma forma em relação aos procedimentos de instalação, onde é esperado cortar cantos na engenharia e instalação quando os orçamentos são baixos e os prazos apertados

Aqueles com bolsos profundos prevalecerão e a consolidação é inevitável

Todas essas medidas de redução de custos afetarão a produção geral (PLF ou CUF) das usinas, o que leva a um maior LCOE (que é calculado por kWh gerado). Iniciando um ciclo vicioso para as empresas geradoras, uma vez que as tarifas são fixas e, portanto, as realizações são menores.

O desenvolvimento de ativos de energia renovável agora é apenas para os grandes players com bolsos profundos. Tive a oportunidade de apresentar propostas para vários clientes de projetos solares e eólicos, grandes e pequenos – e em todos os casos, as propostas de tamanho menor (menos de 5 MW) não eram tão competitivas quanto projetos maiores (acima de 50 MW). Embora este seja um benefício natural que projetos maiores desfrutam, em muitos casos, a criação de um projeto de energia solar de 50 MW (que são aproximadamente 200-250 acres de terra contígua necessária) pode não ser viável devido à indisponibilidade ou inacessibilidade do terreno . MW de energia solar precisa de 4-5 acres de terra, que pode aumentar com base na forma da terra, terreno e outras condições do local.

A necessidade de geração distribuída, em vez de usinas de grande escala, é premente e antiga, mas tarifas baixas apenas acelerarão o fim de unidades de geração menores.

As tarifas baixas prevalecentes criaram uma expectativa irreal nas mentes dos “offtakers” (compradores) sobre o verdadeiro custo da energia renovável. Os offtakers, estatais ou privados, não estão dispostos a pagar muito mais do que o lance mínimo cotado para qualquer energia renovável – independentemente do tamanho da usina. Isso novamente leva a um ciclo vicioso de redução de custos, desempenho abaixo do ideal, maior LCOE e maior perda por kWh para o gerador.

Isso levou à consolidação no setor de geração solar, com apenas um punhado de participantes empacotando todos os principais contratos de PPA anunciados pelas concessionárias estaduais e centrais. Os players menores tiveram que girar seu modelo de negócios e se concentrar mais no modelo EPC (Engineering, Procurement & Construction) para fluxos de caixa rápidos, mas aqui as margens são muito pequenas devido às tarifas vigentes. Mesmo entre as empresas maiores, houve liquidações e demissões devido à deterioração da economia da unidade.

Impacto nos fabricantes de equipamentos

Os fabricantes de módulos/células tiveram que ajustar a estratégia diante da imprevisibilidade contínua. Como a China controla mais de 40% da demanda global por energia solar fotovoltaica, quaisquer decisões políticas tomadas aqui impactam severamente as empresas de manufatura. Em maio de 2018, o governo chinês anunciou a retirada do apoio à energia solar fotovoltaica. Isso levou ao excesso de oferta no mercado e ao medo de um excesso de oferta contínuo nos próximos anos. As opções perante os fabricantes são:

1. Sente-se no inventário.
2. Encontre novos clientes para absorver o excesso de produção.
3. Vender o produto com um desconto significativo e reduzir a capacidade para atender ao nível atual de demanda.
4. Tudo acima.

Isso normalmente leva a demissões em fábricas na China e no exterior, devido aos produtos chineses inundarem os mercados estrangeiros a preços historicamente baixos.

Sob as manchetes positivas da queda dos preços, está o perigo oculto

Embora o custo da energia renovável tenha caído, as tarifas divulgadas do leilão não refletem o verdadeiro custo de geração dessa energia. A diferença positiva entre o custo e a receita recebida pelo gerador tem um impacto adverso na cadeia de valor. Como mencionado aqui, a economia da unidade sempre importa (mesmo em energia renovável) e as empresas devem ignorar isso por sua conta e risco.

A queda dos preços não deve ser comemorada como um exemplo de progresso. As quedas nos preços precisam ser sustentáveis ​​e inclusivas, para indicar um regime progressivo de energia renovável.