Atenție față de vânt: opinii cu privire la boom-ul creșterii energiei regenerabile

Rezumat

Costul energiei regenerabile scade acum atât de repede încât ar trebui să fie o sursă constant mai ieftină de generare de energie electrică decât combustibilii fosili tradiționali în doar câțiva ani. Costul de generare a energiei din energia eoliană onshore a scăzut cu aproximativ 23% din 2010, în timp ce costul energiei solare fotovoltaice (PV) a scăzut cu 73% în aceeași perioadă.

După ce am dedicat mult timp pentru a ajuta clienții din sectorul energetic, motivul meu în acest articol este să examinez:

1. Creșterea surselor regenerabile în ultimul deceniu și creșterea proiectată a acesteia.
2. Motivele din spatele scăderii susținute a costurilor și, prin urmare, a tarifelor la energia regenerabilă.
3. Impactul scăderii tarifelor asupra a două părți interesate cheie – companiile producătoare de energie și companiile producătoare de echipamente.

Notă: În acest articol, ne concentrăm asupra energiei solare fotovoltaice (fotovoltaice solare) și energiei eoliene la scară de utilitate, spre deosebire de alte tehnologii regenerabile în creștere, cum ar fi sistemele solare pentru locuințe (SHS), aplicațiile bazate pe baterii/de stocare, vehiculele electrice ( EV), sisteme de încălzire, biocombustibili etc.

1. Creșterea surselor regenerabile

În 2017, capacitatea globală de generare a surselor regenerabile a crescut cu 167 gigawați (GW) și a ajuns la aproape 2.200 GW la nivel mondial. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, capacitatea totală instalată globală din toate sursele de energie este de aproximativ 6.700 GW – astfel încât sursele regenerabile reprezintă 33% din toate centralele electrice instalate. Rețineți, totuși, că acest lucru nu înseamnă că 33% din toată energia generată provine din surse regenerabile. Energia totală generată este o funcție a unui factor de capacitate (CF/CUF) sau a factorului de sarcină a instalației (PLF) și, de regulă, este mai mare pentru centralele electrice convenționale, cum ar fi cărbunele și gazul. Voi aborda mai mult factorul de capacitate și factorul de încărcare a instalației mai târziu.

În aceeași perioadă, adaosurile nete de energie pe bază de cărbune și gaz au fost de 70 GW, aproximativ 40% din adăugarea capacității regenerabile. Solar fotovoltaic (PV) a crescut cu 32% în 2017, urmat de energia eoliană, care a crescut cu 10%, în timp ce adaosul de energie pe cărbune a scăzut.

Tranziția globală la energia regenerabilă continuă să avanseze într-un ritm rapid din cauza scăderii rapide a prețurilor, a îmbunătățirilor tehnologice și a unui mediu politic din ce în ce mai favorabil.

Conform previziunilor AIE, sursele regenerabile vor avea o creștere puternică până în 2022, cu o creștere a capacității instalate de 43% (adică adăugarea de 920 GW). În plus, eolianul și solarul împreună vor reprezenta mai mult de 80% din creșterea capacității globale de energie regenerabilă în următorii cinci ani.

Creșterea energiei regenerabile este dominată de solar PV, eolian și China

Se estimează că sursele regenerabile vor capta 86% din cele 10.000 de miliarde de dolari pe care lumea intenționează să le investească în noua capacitate energetică până în 2040. Numai China este responsabilă pentru peste 40% din creșterea capacității globale de surse regenerabile și pentru 45% din investiția totală, care este în mare parte determinată de preocupări legate de poluarea aerului și obiectivele de capacitate. Complementar acestei strategii este faptul că companiile chineze reprezintă aproximativ 60% din capacitatea totală anuală de producție a celulelor solare la nivel global. Evoluțiile pieței și ale politicilor din China vor avea ramificații globale mai ample pentru cererea, oferta și prețurile fotovoltaice solare.

Această transformare profundă a piețelor de energie înseamnă că până în 2023 solarul și eolianul terestre vor fi competitive din punct de vedere economic cu noile centrale de gaze din SUA, depășindu-le până în 2028. Mergând înainte, până în 2040 solarul și eolianul vor reprezenta aproape 50% din capacitatea instalată și peste 33 % din generație - un salt de 4x în capacitatea eoliană și un salt de 14x în solar.

Creșterea energiei generate pe lângă capacitatea instalată

Energiile regenerabile ajung acum, de asemenea, din urmă cu calul de bătaie tradițional, cărbunele, în ceea ce privește generarea de energie. Iată o modalitate rapidă de a înțelege diferența dintre putere (MW) și energie (MWh) – În general, sursele regenerabile au un factor de capacitate (CF/CUF) sau un factor de sarcină a instalației (PLF) mai mic decât centralele convenționale, adică pentru fiecare 1 MW de capacitate, o centrală regenerabilă generează mai puțină energie (sau MWh) decât centrala convențională corespunzătoare.

Pentru centralele solare și eoliene, PLF variază de obicei între 15-30%, în timp ce pentru centralele pe cărbune și gaz, PLF poate fi în intervalul 60-90%, cu PLF-uri de până la 95%, de asemenea, realizabile, adică o centrală regenerabilă de 1 MW. de obicei generează 1.750 MWh pe an, în timp ce o centrală convențională generează de obicei 7.000 MWh pe an - o diferență uriașă. Dintre sursele regenerabile, numai energia hidroelectrică poate concura cu PLF-urile de energie convențională, unele hidrocentrale având PLF-uri de peste 70%.

Chiar și cu PLF scăzute, rata de creștere a capacității a crescut până la punctul în care, la nivel global, sursele regenerabile generează acum aceeași cantitate de energie ca și centralele de gaze. De asemenea, se estimează că vor reduce decalajul față de cărbune până în 2023 (decalaj de 17%), ceea ce reprezintă o realizare semnificativă.

2. Scăderea costurilor de producție

Legea lui Moore în PV solar

În observațiile mele, modulele și invertoarele reprezintă aproximativ 70% din costul unui proiect de energie solară la scară de utilitate - și acestea sunt cele două componente care au determinat scăderea costului energiei solare.

Pentru a înțelege cum arată un modul (panoul real) și un invertor și importanța lor în contextul unei centrale solare, mă refer la schema lui Sarah Hwong:

Prețurile modulelor solare și invertoarelor au scăzut din mai multe motive, inclusiv, dar fără a se limita la: supraoferta, deprecierea euro și yenului și ajustarea în scădere a prețurilor minime de import. În industria fotovoltaică solară, cumpărătorii sunt, de asemenea, extrem de sensibili la preț, ceea ce creează o presiune persistentă asupra prețurilor asupra furnizorilor de echipamente. Prețul mediu global de vânzare al modulelor solare este de așteptat să scadă cu aproximativ 35% în 2018 , din cauza reducerii creșterii solare de către guvernul chinez prin noile politici inițiate în iunie 2018.

Factorii care provoacă scăderea prețului echipamentelor eoliene includ scăderea prețurilor turbinelor și invertoarelor, îmbunătățirea tehnicilor de instalare, o mai bună gestionare a lanțului de aprovizionare și un cost mai mic al capitalului pentru producători.

Impactul asupra costurilor nivelate sau LCOE

Costul nivelat al energiei electrice (LCOE) este o măsură importantă în energie; măsoară costul total al generării fiecărui MWh de energie electrică dintr-o centrală electrică (pe întreaga sa durată de viață utilă). Aceasta include costul dezvoltării proiectului, construcției și diferitelor cheltuieli operaționale. Ceea ce vedem în 2018 este că LCOE al solar fotovoltaic și eolian este acum la egalitate cu combustibilii fosili.

Eolianul terestre are cel mai scăzut cost mediu nivelat, la 45 USD/MWh , iar centralele fotovoltaice la scară de utilitate nu sunt cu mult în urmă cu 50 USD/MWh . Prin comparație, cel mai mic cost din tehnologiile convenționale au fost tehnologiile cu ciclu combinat cu gaz, cu o medie de 60 USD/MWh și centralele pe cărbune, cu o medie de 102 USD/MWh.

Multe tehnologii din surse regenerabile, cum ar fi eolianul, solarul și geotermala, nu sunt ieftine de construit, dar nu au costuri de combustibil odată ce sunt puse în funcțiune și, în general, au costuri mai mici de operare și întreținere. Prin urmare, o scădere a costurilor echipamentelor pentru echipamentele regenerabile are un impact mult mai mare asupra LCOE al acestuia decât o scădere similară a costurilor echipamentelor pentru sursele de generare convenționale. Costurile de combustibil, operaționale și de întreținere cresc de obicei odată cu inflația pe o perioadă de 20-25 de ani, prin urmare au un impact disproporționat de mare asupra LCOE.

Drept urmare, prețurile contractuale anunțate pentru contractele de achiziție de energie solară fotovoltaică și eoliană sunt din ce în ce mai comparabile cu costurile de generare a centralelor pe gaz și cărbune nou construite sau mai mici decât acestea. Puteți vedea mai jos efectul costurilor mai mici pentru solar în special, unde LCOE în 2017 este doar 14% față de ceea ce era în 2009.

De ce mai avem nevoie de combustibili fosili?

Deși energia eoliană și solară sunt acum competitive din punct de vedere al costurilor și oferă avantaje considerabile de mediu față de combustibilii fosili, ele sunt totuși considerate surse de energie „intermitente” sau „variabile”. Soarele nu strălucește întotdeauna și vântul nu bate întotdeauna.

Ca urmare, eolianul și solarul nu pot înlocui în întregime serviciile pe care anumite surse convenționale „de sarcină de bază” le oferă sistemului. Cu toate acestea, utilitățile și operatorii de energie descoperă o multitudine de moduri noi prin care aceste tehnologii pot oferi mai multă valoare rețelei electrice în general.

Următoarea descoperire în tehnologia regenerabilă va fi stocarea de energie ieftină, scalabilă și eficientă folosind baterii. Într-un fel, acesta este Sfântul Graal al energiei regenerabile, pentru a putea stoca energie pentru utilizare atunci când generarea este imposibilă. Prețurile bateriilor cu litiu-ion s-au înjumătățit din 2014 și mulți analiști cred că prețurile vor scădea și mai mult pe măsură ce se construiesc o mulțime de fabrici mari de baterii. După cum am văzut cu companii precum Tesla și SolarCity de la Elon Musk, inovația și integrarea verticală în spațiul bateriei progresează rapid.

3. Scăderea tarifelor din surse regenerabile

Creșterea licitațiilor competitive față de tarifele de alimentare (FIT)

Proiectele de energie regenerabilă s-au bazat istoric pe politicile guvernamentale pentru a le oferi încredere cu privire la tariful (sau Feed-in-Tariff) pe care îl vor primi pentru energia electrică generată, pentru a oferi îndrumări pentru veniturile proiectului. Politicile își schimbă acum direcția și multe țări trec de la tarifele stabilite de guvern la licitații competitive cu acorduri de achiziție de energie (PPA) pe termen lung pentru proiecte la scară de utilitate.

Un PPA este un acord semnat între un cumpărător sau „cumpărător” de energie (de stat sau de utilități private sau corporație privată) și un generator de energie pentru a cumpăra o parte sau toată energia generată la un cost sau un „tarif” predeterminat pe o perioadă de timp. perioadă de timp definită (în mod normal 20-25 de ani într-un context regenerabil).

Aproape 50% din extinderea capacității regenerabile în perioada 2017-22 este de așteptat să fie determinată de licitații competitive PPA, comparativ cu puțin peste 20% în 2016. Acest mecanism competitiv de descoperire a prețurilor prin licitații a redus costurile de-a lungul întregului lanț valoric, devenind astfel un opțiune de politică rentabilă pentru guverne.

Prețurile de licitație continuă să scadă

Concurența sporită a redus nivelurile de remunerare pentru proiectele solare fotovoltaice și eoliene cu 30-40% în doar doi ani în unele țări cheie, cum ar fi India, Germania și Turcia. Prețurile de licitație anunțate pentru energia eoliană și solară au continuat să scadă, deși costurile medii de generare ale proiectelor nou-construite rămân mai ridicate. În perioada 2017-22, se estimează că costurile medii globale de generare vor scădea în continuare cu aproximativ 25% pentru solar fotovoltaic la scară de utilitate și cu aproape 15% pentru eolianul terestre.

Înregistrați sume licitate scăzute

Cele mai mici tarife de la licitațiile din 2017 au venit din Mexic – unde ofertele medii pentru energie solară și eoliană au fost de 20,80 USD/MWh și, respectiv, 18,60 USD/MWh . Ambele cifre sunt considerate minime record mondiale. În India, licitațiile solare înregistrează acum tarife de 30-40 USD/MWh, în scădere față de 90-100 USD/MWh în urmă cu doar 4 ani. Spre deosebire de alte licitații din întreaga lume, tarifele câștigătoare în India nu sunt indexate la inflație, așa că valoarea lor reală se erodează rapid.

Vești bune pentru utilități și clienți?

Scăderea tarifelor la energie înseamnă cheltuieli mai mici pentru utilitățile de stat și guvernele. Dacă prețurile mai mici sunt transmise consumatorilor finali (industriali, comerciali sau rezidențiali), aceștia beneficiază și ei. Consumatorii finali, cum ar fi corporațiile private, beneficiază, de asemenea, dacă au încheiat direct un PPA cu compania producătoare de energie.

Vom analiza acum impactul acestor tarife în scădere asupra altor părți interesate din lanțul valoric energetic – adică companiile producătoare de energie și producătorii de echipamente.

4. Impactul asupra companiilor producătoare de energie și a companiilor producătoare

Scăderea tarifelor a forțat companiile producătoare de energie să se adapteze și să optimizeze costurile. Costurile mai mici de achiziție a echipamentelor, costurile mai mici de finanțare și economiile de scară au asumat mai multă importanță decât capacitatea de a implementa efectiv proiecte. În țările în curs de dezvoltare, riscurile suplimentare care trebuie suportate de dezvoltator se adaugă și la aceste costuri, prin deprecierea monedei locale, costurile de acoperire și incertitudinea privind taxele și taxele de import.

Măsuri de reducere a costurilor

Ofertele predominante cotate sunt în general mai mici decât costul real de producție. Din datele prezentate mai sus, costurile medii pentru solar sunt în intervalul de 50 USD/MWh, în timp ce ofertele cotate și atribuite sunt acum în intervalul sub 30 USD/MWh. Chiar dacă permitem un cost mai mic de 35-40 USD/MWh, aceasta înseamnă că producătorii de energie solară sunt în medie. pierde 5-10 USD/MWh generat . Forțarea producătorului de energie să găsească alte modalități de reducere a costurilor – dintre care unele pot afecta performanța pe termen lung a centralei peste 20-25 de ani. În ofertele în care nu sunt furnizate specificații tehnice detaliate sau în care procedura de inspecție nu este strictă, acest lucru ar putea duce la o calitate inferioară a articolelor precum:

Module

Fiecare componentă care intră în fabricarea modulului (adică celula, foaia din spate, sticlă, cadru etc.) poate fi „optimizată din punct de vedere al costurilor”, dar rămâne dacă aceste module sub echivalentul vor genera putere nominală timp de 20-25 de ani. a fi vazut. Într-un modul, celulele sunt locul unde are loc conversia din energia luminii solare în energie electrică. Ele pot atinge temperaturi de aproximativ 80 de grade Celsius în anumite condiții, astfel încât celulele de calitate inferioară pot afecta grav generarea pe termen lung.

Invertoare

Rolul lor este de a transforma curentul continuu (DC) produs de module în curent alternativ (AC) care poate fi alimentat în rețea; circuite care formează inima sistemului solar fotovoltaic. Majoritatea invertoarelor utilizate astăzi au o durată de viață de 10-15 ani și trebuie înlocuite cel puțin o dată pe durata mediei PPA (adică 25 de ani). Dar, cu tarifele în scădere și bugetele mici de operare și întreținere, invertorul este o victimă obișnuită în reducerea costurilor.

Structuri

Structurile din oțel, cunoscute și sub denumirea de structuri de montare pe module, au sarcina de a susține modulele pentru o perioadă de 20-25 de ani în toate condițiile meteorologice. Cea mai recentă tendință este de a reduce cantitatea de oțel utilizată în structurile de montare atât în ​​ceea ce privește tone pe MW (sub 25 MT pe MW), cât și grosime (sub 1 mm). Oțelul este o componentă relativ costisitoare legată de inflație și, prin urmare, poate afecta grav bugetele de construcție.

Alții

Costurile de echilibru al fabricii, cum ar fi cablurile, conductorii și legăturile de zi cu zi, pot părea a fi elemente minore, dar sunt cruciale. Compromisul cu calitatea aici ar putea duce la plante suboptime și chiar nesigure. În mod similar, în ceea ce privește procedurile de instalare, în cazul în care este de așteptat să se reducă colțurile în ceea ce privește inginerie și instalare atunci când bugetele sunt mici și termenele strânse

Cei cu buzunare adânci vor prevala, iar consolidarea este inevitabilă

Toate aceste măsuri de reducere a costurilor vor afecta producția totală (PLF sau CUF) a centralelor, ceea ce duce la un LCOE mai mare (care este calculat pe kWh generat). Începerea unui cerc vicios pentru companiile generatoare, deoarece tarifele sunt fixe și, prin urmare, realizările sunt mai mici.

Dezvoltarea activelor de energie regenerabilă este acum doar pentru jucătorii mari cu buzunare adânci. Am avut ocazia să depun oferte pentru mai mulți clienți de proiecte solare și eoliene, mari și mici – și în toate cazurile, ofertele de dimensiuni mai mici (mai puțin de 5 MW) nu au fost la fel de competitive ca proiectele de dimensiuni mai mari (peste 50 MW). Deși acesta este un beneficiu natural de care se bucură proiectele mai mari, în multe cazuri, înființarea unui proiect de energie solară de 50 MW (adică aproximativ 200-250 de acri de teren învecinat necesar) ar putea să nu fie fezabilă fie din cauza indisponibilității, fie a imposibilității terenului Notă: Fiecare MW de solar are nevoie de 4-5 acri de teren, care poate crește în funcție de forma terenului, teren și alte condiții ale amplasamentului.

Necesitatea unei generații distribuite, mai degrabă decât a centralelor la scară largă, este una presantă și veche, dar tarifele mici nu vor face decât să grăbească dispariția unităților de generație mai mici.

Tarifele de licitație scăzute predominante au creat o așteptare nerealistă în mintea „compărătorilor” (cumpărătorilor) cu privire la adevăratul cost al energiei regenerabile. Cumpărătorii, fie de stat, fie privați, nu sunt dispuși să plătească mult mai mult decât oferta minimă cotată pentru orice energie regenerabilă – indiferent de dimensiunea centralei electrice. Acest lucru duce din nou la un cerc vicios de reducere a costurilor, performanță suboptimă, LCOE mai mare și pierderi mai mari per kWh pentru generator.

Acest lucru a condus la consolidarea industriei generatoare de energie solară, doar câțiva jucători care au încheiat toate contractele PPA majore anunțate de utilitățile centrale și de stat. Jucătorii mai mici au trebuit să își orienteze modelul de afaceri și să se concentreze mai mult pe modelul EPC (Inginerie, Achiziții și Construcții) pentru fluxuri de numerar rapide, dar aici marjele sunt subțiri din cauza tarifelor existente. Chiar și printre companiile mai mari, au existat lichidări și disponibilizări din cauza deteriorării economiei unității.

Impact asupra producătorilor de echipamente

Producătorii de module/celule au fost nevoiți să ajusteze strategia în fața impredictibilității continue. Deoarece China controlează mai mult de 40% din cererea globală de energie solară fotovoltaică, orice decizie politică luată aici afectează grav companiile producătoare. În mai 2018, guvernul chinez a anunțat retragerea sprijinului pentru Solar PV. Acest lucru a condus la o ofertă excesivă pe piață și la teama de supraoferta continuă pentru anii următori. Opțiunile în fața producătorilor sunt:

1. Stai pe inventar.
2. Găsiți clienți noi pentru a absorbi producția în exces.
3. Vindeți produsul cu o reducere semnificativă și reduceți capacitatea de a servi nivelul actual al cererii.
4. Toate cele de mai sus.

Acest lucru duce în mod normal la disponibilizări în fabricile de producție atât din China, cât și de peste mări, din cauza produselor chinezești care inundă piețele de peste mări la prețuri istorice scăzute.

Sub titlurile pozitive ale scăderii prețurilor, se află un pericol ascuns

În timp ce costul energiei regenerabile a scăzut, tarifele de licitație mediatizate nu reflectă costul real al generării acelei energie. Diferența pozitivă dintre cost și venitul primit de generator are un impact negativ asupra lanțului valoric. După cum am menționat aici, economia unitară contează întotdeauna (chiar și în energia regenerabilă) și companiile trebuie să ignore acest lucru pe propria lor răspundere.

Scăderea prețurilor nu trebuie sărbătorită ca un exemplu de progres. Scăderile prețurilor trebuie să fie sustenabile și incluzive, să indice un regim progresiv al energiei regenerabile.