Costo nivelado de energía

Net present value of the generated electrical energy over the lifetime of a electricity generating plant

Costo: con la implementación cada vez más generalizada de fuentes de energía renovable, los costos de las energías renovables han disminuido, sobre todo para la energía generada por paneles solares. ^[1]

El costo nivelado de la energía ( LCOE ), o costo nivelado de la electricidad , es una medida del costo actual neto promedio de la generación de electricidad para una planta generadora durante su vida útil. Se utiliza para la planificación de inversiones y para comparar diferentes métodos de generación de electricidad de forma coherente. El LCOE "representa el ingreso promedio por unidad de electricidad generada que se requeriría para recuperar los costos de construcción y operación de una planta generadora durante una vida financiera y un ciclo de trabajo asumidos", y se calcula como la relación entre todos los costos descontados durante el período vida útil de una planta generadora de electricidad dividida por una suma descontada de las cantidades reales de energía entregada. ^[2] El estimador elige las entradas al LCOE. Pueden incluir costos de capital , desmantelamiento, costos de combustible, operaciones fijas y variables y costos de mantenimiento, costos de financiamiento y una tasa de utilización supuesta. ^[3]

Cálculo

El LCOE se calcula como: ^{[4] [5]}

${\displaystyle \mathrm {LCOE} ={\frac {\text{sum of costs over lifetime}}{\text{sum of electrical energy produced over lifetime}}}={\frac {\sum _{t=1}^{n}{\frac {I_{t}+M_{t}+F_{t}}{\left({1+r}\right)^{t}}}}{\sum _{t=1}^{n}{\frac {E_{t}}{\left({1+r}\right)^{t}}}}}}$

Yo t	:	gastos de inversión en el año t
M t	:	gastos de operación y mantenimiento en el año t
F t	:	gastos de combustible en el año t
E t	:	energía eléctrica generada en el año t
r	:	tasa de descuento
norte	:	vida útil esperada del sistema o de la central eléctrica

Nota: se debe tener cuidado al usar fórmulas para el costo nivelado, ya que a menudo incorporan supuestos invisibles, descuidan efectos como impuestos y pueden especificarse en costo nivelado real o nominal. Por ejemplo, otras versiones de la fórmula anterior no descuentan el flujo de electricidad.

Normalmente, el LCOE se calcula a lo largo de la vida útil de diseño de una planta y se expresa en moneda por unidad de energía, por ejemplo, EUR por kilovatio-hora o AUD por megavatio-hora . ^[6]

LCOE no representa el costo de la electricidad para el consumidor y es más significativo desde el punto de vista del inversor. Se debe tener cuidado al comparar diferentes estudios de LCOE y las fuentes de información, ya que el LCOE para una determinada fuente de energía depende en gran medida de los supuestos, los términos de financiamiento y el despliegue tecnológico analizados. ^[7]

Por lo tanto, un requisito clave para el análisis es una declaración clara de la aplicabilidad del análisis basada en supuestos justificados. ^[7] En particular, para que el LCOE sea utilizable para ordenar alternativas de generación de energía, se debe tener cuidado de calcularlo en términos "reales", es decir, incluyendo el ajuste por inflación esperada. ^{[8] [9]}

Consideraciones

Existen límites potenciales para algunas métricas de costos nivelados de electricidad para comparar fuentes de generación de energía. Una de las limitaciones potenciales más importantes del LCOE es que puede no controlar los efectos de tiempo asociados con la adaptación de la producción de electricidad a la demanda. Esto puede suceder en dos niveles:

• Capacidad de despacho , la capacidad de un sistema de generación para conectarse, desconectarse o aumentar o disminuir rápidamente a medida que la demanda cambia.
• La medida en que el perfil de disponibilidad coincide o entra en conflicto con el perfil de demanda del mercado.

En particular, si el almacenamiento de energía de la red correspondiente no se incluye en los modelos para las fuentes de energía renovables variables , como la solar y la eólica, que de otro modo no se pueden distribuir, pueden producir electricidad cuando no se necesita en la red sin almacenamiento. El valor de esta electricidad puede ser menor que si se hubiera producido en otro momento, o incluso negativo. Al mismo tiempo, las fuentes intermitentes pueden ser competitivas si están disponibles para producir cuando la demanda y los precios son más altos, como la energía solar durante los picos de verano al mediodía que se observan en los países cálidos donde el aire acondicionado es un consumidor importante. ^[7] Algunas tecnologías despachables, como la mayoría de las centrales eléctricas de carbón., son incapaces de realizar rampas rápidas. El exceso de generación cuando no se necesita puede forzar recortes, reduciendo así los ingresos de un proveedor de energía.

Otra limitación potencial del LCOE es que algunos análisis pueden no considerar adecuadamente los costos indirectos de generación. ^[10] Estos pueden incluir externalidades ambientales o requisitos de actualización de la red. Las fuentes de energía intermitentes , como la eólica y la solar, pueden incurrir en costos adicionales asociados con la necesidad de disponer de almacenamiento o generación de respaldo. ^[11]

El LCOE de los esfuerzos de eficiencia y conservación de energía (EEC) se puede calcular e incluir junto con los números de LCOE de otras opciones, como la infraestructura de generación, para comparar. ^[12] Si esto se omite o está incompleto, es posible que el LCOE no brinde una imagen completa de las posibles opciones disponibles para satisfacer las necesidades energéticas y de los costos de oportunidad . ^[13]Si se considera el LCOE solo para plantas a escala de servicios públicos, se tenderá a maximizar la generación y se corre el riesgo de sobreestimar la generación requerida debido a la eficiencia, lo que reducirá su LCOE. Para los sistemas solares instalados en el punto de uso final, es más económico invertir primero en EEC y luego en solar. Esto da como resultado un sistema solar requerido más pequeño de lo que se necesitaría sin las medidas de la CEE. Sin embargo, diseñar un sistema solar sobre la base de su LCOE sin considerar el de EEC haría que el LCOE del sistema más pequeño aumentara, ya que la generación de energía cae más rápido que el costo del sistema. Se deben considerar todas las opciones, no solo el LCOE de la fuente de energía. ^{[13] El} LCOE no es tan relevante para los usuarios finales como otras consideraciones financieras como los ingresos, el flujo de caja, la hipoteca, los arrendamientos, el alquiler y las facturas de electricidad.^{[13] La} comparación de las inversiones solares en relación con estas puede facilitar a los usuarios finales la toma de decisiones o el uso de cálculos de costo-beneficio "y / o el valor de la capacidad de un activo o la contribución al pico en un sistema o circuito". ^[13]

Factor de capacidad

La suposición del factor de capacidad tiene un impacto significativo en el cálculo del LCOE, ya que determina la cantidad real de energía producida por la potencia instalada específica . Las fórmulas que generan el costo por unidad de energía ($ / MWh) ya tienen en cuenta el factor de capacidad, mientras que las fórmulas que generan el costo por unidad de energía ($ / MW) no lo hacen. ^[14]

Tasa de descuento

El costo de capital expresado como la tasa de descuento es una de las entradas más controvertidas en la ecuación LCOE, ya que tiene un impacto significativo en el resultado y varias comparaciones asumen valores de tasa de descuento arbitrarios con poca transparencia de por qué se seleccionó un valor específico. Las comparaciones que asumen financiamiento público, subsidios y costo social del capital (ver más abajo) tienden a elegir tasas de descuento bajas (3%), mientras que las comparaciones preparadas por bancos de inversión privados tienden a asumir tasas de descuento altas (7-15%) asociadas con tasas de descuento comerciales. -financiamiento lucrativo.

Las diferencias en los resultados para las diferentes tasas de descuento asumidas son dramáticas; por ejemplo, el cálculo de NEA LCOE para PV residencial a una tasa de descuento del 3% produce $ 150 / MWh, mientras que al 10% produce $ 250 / MWh. ^{[15] La} estimación del LCOE preparada por Lazard (2020) para la energía nuclear basada en una metodología no especificada produjo 164 $ / MWh, mientras que el LCOE calculado por el inversor para una central nuclear de Olkiluoto real en Finlandia resultó ser inferior a 30 EUR / MWh. ^[dieciséis]

Una opción de tasa de descuento del 10% da como resultado que a la producción de energía en 20 años se le asigne un valor contable de solo 15%, que casi triplica el precio LCOE. Este enfoque, que se considera prudente desde la perspectiva actual del inversor financiero privado, está siendo criticado por ser inadecuado para evaluar la infraestructura pública que mitiga el cambio climático, ya que ignora el costo social de las emisiones de CO2 para las generaciones futuras y se centra únicamente en la perspectiva de inversión a corto plazo. El enfoque ha sido criticado igualmente por los defensores de las tecnologías nucleares ^[17] y renovables, ^[18] que requieren una alta inversión inicial pero luego tienen un bajo costo operativo y, lo más importante, son bajas en carbono.. De acuerdo con la metodología del Costo Social del Carbono, la tasa de descuento para las tecnologías bajas en carbono debería ser del 1 al 3%. ^[19]

Coste de energía evitado nivelado

El costo de energía evitado nivelado métrico (LACE) aborda algunas de las deficiencias del LCOE al considerar el valor económico que la fuente proporciona a la red. El valor económico tiene en cuenta la capacidad de despacho de un recurso, así como la combinación de energía existente en una región. ^[20]

Costo nivelado de almacenamiento

El costo nivelado de almacenamiento (LCOS) es el análogo del LCOE aplicado a las tecnologías de almacenamiento de electricidad, como las baterías. ^{[21] La} distinción entre las dos métricas puede ser borrosa cuando se considera el LCOE de los sistemas que incorporan generación y almacenamiento.

Ver también

• Costo de la electricidad por fuente
• Costo nivelado del agua

Referencias

1. Chrobak, Ula (autor); Chodosh, Sara (infografía) (28 de enero de 2021). "La energía solar se volvió barata. Entonces, ¿por qué no la usamos más?" . Ciencia popular . Archivado desde el original el 29 de enero de 2021.● El gráfico de Chodosh se deriva de los datos de "Lazard's Levelized Cost of Energy Version 14.0" (PDF) . Lazard.com . Lazard. 19 de octubre de 2020. Archivado (PDF) desde el original el 28 de enero de 2021.
2. Lai, Chun Sing; McCulloch, Malcolm D. (marzo de 2017). "Coste nivelado de la electricidad para el almacenamiento de energía solar fotovoltaica y eléctrica" . Energía aplicada . 190 : 191-203. doi : 10.1016 / j.apenergy.2016.12.153 .
3. Costo nivelado y costo evitado nivelado de los recursos de nueva generación en la Perspectiva anual de energía 2021 [1]
4. Lai, Chun Sing; Locatelli, Giorgio; Pimm, Andrew; Tao, Yingshan; Li, Xuecong; Lai, Loi Lei (octubre de 2019). "Un modelo financiero para el almacenamiento de iones de litio en un sistema de energía fotovoltaica y de biogás" . Energía aplicada . 251 : 113179. doi : 10.1016 / j.apenergy.2019.04.175 .
5. Lai, Chun Sing; Jia, Youwei; Xu, Zhao; Lai, Loi Lei; Li, Xuecong; Cao, Jun; McCulloch, Malcolm D. (diciembre de 2017). "Costo nivelado de electricidad para sistema híbrido de planta de energía fotovoltaica / biogás con costos de degradación del almacenamiento de energía eléctrica" . Conversión y Gestión de Energía . 153 : 34–47. doi : 10.1016 / j.enconman.2017.09.076 .
6. K. Branker, MJM Pathak, JM Pearce, doi : 10.1016 / j.rser.2011.07.104 Una revisión del costo nivelado de electricidad solar fotovoltaica, revisiones de energía renovable y sostenible 15, pp.4470–4482 (2011). Acceso abierto
7. Branker, K .; Pathak, MJM; Pearce, JM (2011). "Una revisión del costo nivelado de energía solar fotovoltaica" . Revisiones de energías renovables y sostenibles . 15 (9): 4470–4482. doi : 10.1016 / j.rser.2011.07.104 . S2CID 73523633 .  Acceso abierto
8. Loewen, James; Gagnon, Peter; Mai, Trieu. "Una resolución a LCOE no es la métrica que crees que es" . Buceo utilitario . Consultado el 7 de octubre de 2020 .
9. Loewen, James (agosto-septiembre de 2020). "Corrección de los artículos de Electricity Journal en el número de julio de 2019 y en el número de julio de 2020 por James Loewen" . El diario de la electricidad . 33 (7): 106815. doi : 10.1016 / j.tej.2020.106815 . Consultado el 7 de octubre de 2020 .
10. Hwang, Sung-Hyun; Kim, Mun-Kyeom; Ryu, Ho-Sung (26 de junio de 2019). "Costo real nivelado de la energía con costos indirectos y valor de mercado de las energías renovables variables: un estudio del mercado energético coreano" . Energías . 12 (13): 2459. doi : 10.3390 / en12132459 .
11. "Comparación de los costos de las tecnologías de generación de electricidad intermitentes y despachables", por Paul Joskow, Instituto de Tecnología de Massachusetts, septiembre de 2011 " . Consultado el 10 de mayo de 2019 .
12. "Costo nivelado de análisis de energía 9.0" . 17 de noviembre de 2015 . Consultado el 24 de octubre de 2020 .
13. Bronski, Peter (29 de mayo de 2014). "¿Estás abajo con el LCOE? Quizás tú, pero no yo: Dejando atrás las limitaciones del costo nivelado de la energía para una mejor métrica energética" . Salida RMI . Instituto de las Montañas Rocosas (RMI). Archivado desde el original el 28 de octubre de 2016 . Consultado el 28 de octubre de 2016 .Los cambios deseables en la forma en que nosotros, como nación y como consumidores individuales, ya sea una casa residencial o una propiedad comercial de bienes raíces, administramos, producimos y consumimos electricidad, pueden hacer que los números de LCOE se vean peor, no mejor. Esto es particularmente cierto cuando se considera la influencia de la eficiencia energética ... Si está planeando una nueva planta de energía central grande, desea obtener el mejor valor (es decir, el LCOE más bajo) posible. Por el costo de cualquier activo de generación de energía, eso se obtiene maximizando la cantidad de kWh que genera a lo largo de su vida económica, lo que va exactamente en contra de la eficiencia energética altamente rentable que ha sido una fuerza impulsora detrás del país plano y incluso disminuyendo la demanda de electricidad. Por otro lado, planificar una nueva grancentrales eléctricas sin tener en cuenta las ganancias continuas de eficiencia energética (de las cuales no hay escasez de oportunidades; el informe de la Iniciativa financiera del PNUMA de febrero de 2014 Bienes raíces comerciales: desbloquear la oportunidad de inversión en modernización de eficiencia energética identificó un mercado anual de $ 231 a $ 300 mil millones para 2020) en cuenta los riesgos sobrestimar la cantidad de kWh que necesitaríamos de ellos y, por lo tanto, reducir su LCOE ... Si soy propietario de una vivienda o negocio que está considerando comprar energía solar en la azotea, ¿me importa más el valor por unidad (LCOE) o mi total de bolsillo (costo del sistema de por vida)? ... El valor unitario es menos importante que lo que se considera en su conjunto ... LCOE, por ejemplo, no toma en cuenta la hora del día durante la cual un activo puede producir energía , donde se puede instalar en la red, y su intensidad de carbono,entre muchas otras variables. Por eso, además deel costo de energía evitado nivelado (LACE), los servicios públicos y otras partes interesadas del sistema eléctrico ... han utilizado cálculos de costo / beneficio y / o el valor de la capacidad de un activo o la contribución al pico en un sistema o nivel de circuito.
14. "Las estimaciones de costos inexactas de los analistas están creando una burbuja de un billón de dólares en los activos de energía convencional" . Buceo utilitario . Consultado el 8 de abril de 2021 .
15. "Los costos totales del suministro de electricidad" . Agencia de Energía Nuclear (NEA) . Consultado el 4 de junio de 2021 .
16. "Documento complementario del prospecto de TEOLLISUUDEN VOIMA OYJ" . informe sec . Consultado el 4 de junio de 2021 .
17. Partanen, Rauli (19 de septiembre de 2018). "Costo de la energía nuclear para tontos y futuras generaciones" . Reporteros de energía . Consultado el 17 de marzo de 2021 .
18. "LCOE no es la métrica que crees que es" . Buceo utilitario . Consultado el 17 de marzo de 2021 .
19. "Preguntas y respuestas: el costo social del carbono" . Carbon Brief . 2017-02-14 . Consultado el 17 de marzo de 2021 .
20. Administración de información de energía de Estados Unidos (julio de 2013). "Evaluación del valor económico de los nuevos proyectos de generación de electricidad a escala de servicios públicos" (PDF) . pag. 1. El uso de LACE junto con LCOE y LCOS proporciona una indicación más intuitiva de la competitividad económica para cada tecnología que cualquier métrica por separado cuando hay varias tecnologías disponibles para satisfacer la carga.
21. Schmidt, Oliver; Melchior, Sylvain; Hawkes, Adam; Staffell, Iain (enero de 2019). "Proyectar el futuro costo nivelado de las tecnologías de almacenamiento de electricidad" . Joule . 3 (1): 81–100. doi : 10.1016 / j.joule.2018.12.008 .