Costi di produzione di energia elettrica

Costi di produzione di energia elettrica per le energie rinnovabili e le centrali elettriche convenzionali in Germania (fonte dati: Fraunhofer ISE; marzo 2018, VGB PowerTech; 2015)

I costi di generazione dell'elettricità (inglese. Levelized Cost of Electricity o LCOE in breve ) descrivono i costi necessari per la conversione dell'energia da un'altra forma di energia in elettricità . Ad esempio, sono espressi in euro o dollari per megawattora . I costi di produzione dell'energia elettrica derivano dai costi di capitale (compresi i costi di finanziamento del capitale esterno ), i costi operativi fissi e variabili , eventualmente i costi del carburante e il rendimento mirato del capitale durante il periodo operativo. Non è inclusa la distribuzione e l'accumulo in base al fabbisogno dell'energia elettrica generata.

calcolo

Gli LCOE medi sono calcolati utilizzando il metodo del valore attuale netto e consentono di confrontare centrali elettriche con diverse strutture di generazione e di costo. Il metodo non è adatto per calcolare la redditività di uno specifico progetto di centrale elettrica; questo è possibile solo con un rendiconto finanziario completo che includa tutte le entrate e le spese.

Formula di calcolo :

Per questo supporto:

per il fattore di sconto
investimenti t per la spesa di investimento nel rispettivo anno (euro)
O&M t per i costi di esercizio e manutenzione nel rispettivo anno (euro)
carburante t per i costi del carburante nell'anno in questione (euro)
carbonio t per i costi delle emissioni di anidride carbonica nel rispettivo anno ( diritti di emissione ) (euro)
Disattivazione t per i costi di smaltimento o il valore residuo nel rispettivo anno (euro)
Energia elettrica t per la quantità di energia elettrica prodotta nel rispettivo anno in kWh

Il denominatore della formula contiene la quantità di energia elettrica prodotta in kWh nel periodo di ammortamento (tralasciando i fattori di sconto). Ciò significa che i costi di produzione dell'energia elettrica sono più bassi, più frequentemente l'impianto funziona e più energia elettrica produce. La ragione di ciò è che i costi fissi di investimento devono essere imputati alla quantità di energia elettrica prodotta durante il periodo di ammortamento.

Per la generazione dipendente dall'approvvigionamento come gli impianti eolici e solari, i costi di produzione dell'elettricità dipendono quindi dalla quantità di vento e radiazione solare. Per la generazione senza pretesa di ricavi dalla legge sulle fonti di energia rinnovabile , invece, l'utilizzo risulta dai costi marginali della centrale. Le centrali elettriche con costi marginali più elevati sono inferiori nell'ordine di merito delle centrali elettriche e vengono utilizzate meno spesso.

Poiché le centrali elettriche convenzionali hanno costi marginali più elevati rispetto alla maggior parte degli impianti di generazione EEG, una quota crescente di energie rinnovabili nella produzione di elettricità significa che le centrali elettriche convenzionali vengono utilizzate meno spesso ( effetto ordine di merito ). Pertanto, i costi di produzione di elettricità delle centrali elettriche convenzionali aumentano con l'espansione delle energie rinnovabili.

Costi di generazione di energia elettrica per nuove centrali elettriche in base al tipo di centrale elettrica

Europa

La tabella seguente mostra che i costi delle energie rinnovabili , in particolare del fotovoltaico , stanno diminuendo molto rapidamente. A partire dal 2017, i costi di generazione di elettricità dal fotovoltaico, ad esempio, sono diminuiti di quasi il 75% in 7 anni.

Nella tabella seguente va inoltre tenuto conto che i sistemi di accumulo di energia sono assolutamente necessari per un approvvigionamento con un'elevata percentuale di energie rinnovabili . I sistemi di accumulo diventano necessari quando circa il 40-60% dell'elettricità all'anno proviene da energie rinnovabili variabili. La realizzazione di impianti di stoccaggio aumenta i costi di produzione delle energie rinnovabili; Con una fornitura completa con il 100% di energie rinnovabili, i costi di stoccaggio dell'energia ammonterebbero a circa il 20-30% dei costi di produzione dell'elettricità.

Costi di produzione di elettricità delle nuove centrali elettriche in centesimi di euro per kilowattora
Fonte di energia Pubblicazione 2009 Pubblicazione 2011 studio 2012 vari dati individuali (dal 2012) studio 2013 studio 2015 Studio 2018
Energia nucleare 5,0 6-10 - 7.0-9.0; 7.0-10.0; 10.5 - 3.6-8.4 -
lignite 4.6-6.5 4.5-10 - - 3.8-5.3 2.9-8.4 4.59-7.98
Carbone duro 4.9-6.8 4.5-10 - - 6.3-8.0 4.0-11.6 6.27-9.86
Gas naturale ( CCGT ) 5.7-6.7 4-7.5 - 9.4 7,5-9,8 5.3-16.8 7,78-9,96
acqua - - - - - 2.2-10,8 -
Vento onshore 9.3 5-13 6.5-8.1 6.35-11.1; 11,8 4.5-10.7 2,9-11,4 3,99-8,23
Vento offshore - 12-18 11.2-18.3 14.3-15.1 11,9-19,4 6.7-16.9 7.49-13.79
Biomassa (gas) - - - 12.6 13,5-21,5 - 10.14-14.74
Piccolo impianto fotovoltaico (DE) - - 13,7-20,3 - 9.8-14.2 - 7.23-11.54
Grande centrale fotovoltaica 32 - 10.7-16.7 10.0; 18.5 7.9-11.6 3.5-18.0 3,71-8,46

Nel Regno Unito , nel 2013 è stata fissata una tariffa incentivante di 92,50 libbre/MWh (convertiti 11 ct/kWh) più una compensazione dell'inflazione con una durata di 35 anni per la nuova centrale nucleare di Hinkley Point C da costruire . A quel tempo, questo era al di sotto della tariffa incentivante per le grandi turbine eoliche fotovoltaiche e offshore e al di sopra delle turbine eoliche onshore.

In Germania , le gare indette dal 2017 hanno portato a significative riduzioni dei costi. In una gara per parchi eolici offshore, almeno un fornitore ha rinunciato completamente al finanziamento pubblico ed era pronto a finanziare il progetto esclusivamente attraverso il mercato. Il prezzo promozionale più alto che è stato assegnato è stato di 6,00 ct/kWh. In una gara per progetti di parchi eolici a terra è stata raggiunta una remunerazione media di 5,71 ct/kWh, con una seconda gara di 4,29 ct/kWh.

Nel 2019 ci sono state gare per nuovi parchi eolici offshore nel Regno Unito, dove il costo è sceso fino a 3,96 pence per kWh (4,47 ct).

Nello stesso anno ci sono state gare d'appalto in Portogallo per impianti fotovoltaici, dove il prezzo per il progetto più economico è di 1.476 ct/kWh.

stati Uniti

LCOE stimato delle centrali elettriche ora pianificate per entrare in funzione nel 2018 in dollari USA / MWh (a partire dal 2013)
Tipo di centrale elettrica
Fattore di capacità		 Costo medio del
capitale
 		Costi di manutenzione
Costi di rete		 Costi di
produzione dell'energia elettrica
aggiustare variabile
(compresa la benzina )
Centrale elettrica a carbone convenzionale 85 65,7 4.1 29.2 1.2 100.1
Centrale elettrica a carbone avanzata 85 84,4 6.8 30.7 1.2 123
Centrale elettrica a carbone avanzata con CCS 85 88,4 8.8 37.2 1.2 135,5
Centrale elettrica convenzionale a ciclo combinato 87.8 15.8 1.7 48,4 1.2 67.1
Centrale a ciclo combinato avanzato 87 17.4 2.0 45.0 1.2 65.6
Centrale a ciclo combinato avanzato con CCS 87 34,0 4.1 54.1 1.2 93,4
Turbina a gas convenzionale 30 44.2 2.7 80.0 3.4 130.3
Turbina a gas avanzata 30 30.4 2.6 68.2 3.4 104.6
Centrale nucleare avanzata 90 83,4 11,6 12.3 1.1 108.4
Centrale geotermica 92 76.2 12.0 0.0 1.4 89,6
Centrale elettrica a biomassa 83 53.2 14.3 42.3 1.2 111.0
Energia eolica 34 70.3 13.1 0.0 3.2 86.6
Energia eolica offshore 37 193.4 22,4 0.0 5.7 221.5
Fotovoltaico 25 130.4 9.9 0.0 4.0 144.3
Centrale solare termica 20 214.2 41,4 0.0 5.9 261.5
energia idroelettrica 52 78.1 4.1 6.1 2.0 90.3

La versione aggiornata dello studio del 2018 mostra una significativa riduzione dei costi nel campo delle energie rinnovabili:

LCOE stimato delle centrali elettriche di nuova progettazione con messa in servizio nel 2022 in dollari USA / MWh (a partire dal 2018)
Tipo di centrale elettrica
Fattore di capacità		 Costo medio del
capitale
 		Costi di manutenzione
Costi di rete		 Costi di
produzione dell'energia elettrica
aggiustare variabile
(compresa la benzina )
Energia eolica 41 43.1 13.4 0.0 2,5 59.1
Energia eolica offshore 45 115.8 19,9 0.0 2.3 138.0
Fotovoltaico 29 51.2 8.7 0.0 3.3 63.2
Centrale solare termica 25 128.4 32.6 0.0 4.1 165.1
energia idroelettrica 64 48.2 9.8 1.8 1.9 61,7

Nell'estate del 2014 la banca d'affari Lazard, con sede a New York, ha pubblicato uno studio sugli attuali costi livellati del fotovoltaico negli USA rispetto ai generatori convenzionali. Le grandi centrali fotovoltaiche più economiche possono produrre elettricità a $ 60 per MWh. Il valore medio di tali grandi centrali elettriche è attualmente di 72 USD per MWh e il limite massimo è di 86 USD per MWh. In confronto, le centrali elettriche a carbone sono tra $ 66 e $ 151 per MWh e l'energia nucleare è $ 124 per MWh. I piccoli impianti fotovoltaici sul tetto sono ancora a 126-265 USD per MWh, che, tuttavia, possono fare a meno dei costi di trasporto dell'elettricità. Le turbine eoliche onshore vanno da $ 37 a $ 81 per MWh. Secondo lo studio, i fornitori di elettricità vedono uno svantaggio nella volatilità dell'energia solare ed eolica. Lo studio vede una soluzione nelle batterie come accumulatori (vedi centrale elettrica di accumulo di batterie ), che sono comunque costose. Una versione aggiornata dello studio Lazard è stata pubblicata nel novembre 2017. Il valore più basso dato per i grandi impianti fotovoltaici è di 43 USD per MWh e per l'eolico è di 30 USD per MWh.

In un contratto di acquisto di energia negli Stati Uniti a partire da luglio 2015 con una durata di 20 anni, l'energia solare è remunerata a US $ 38,7 per MWh (3,87 $ ct / kWh). L'impianto solare che produce questa energia solare si trova in Nevada (USA) e ha una potenza di 100 MW. Nel giugno 2018, Nevada Power ha concluso contratti per l'energia solare con una remunerazione di US $ 21,55 per MWh (2,155 $ ct / kWh).

altri paesi

Per una fase di costruzione del parco solare Sheikh Mohammed Bin Rashid di oltre 800 MW di fotovoltaico, nella primavera del 2016 è stata raggiunta un'offerta di 0,0299 dollari USA per kilowattora di energia solare.

Alla fine del 2017, il vincitore di un nuovo parco solare da 104MWp ha offerto i costi di generazione dell'energia elettrica a 0,02057 USD per kilowattora.

Importanza per la redditività

Se un sistema ha diritto alla remunerazione ai sensi della legge sulle fonti di energia rinnovabile , i costi di produzione dell'energia elettrica determinano completamente l'economicità del sistema, poiché esiste un prezzo fisso per kWh generato dal lato dei ricavi. I costi principali di questi impianti sono ancora indipendenti dalla costellazione complessiva della flotta di centrali elettriche. Il loro sviluppo è quindi un buon punto di riferimento per il progresso tecnico. Il periodo di finanziamento dell'EEG è generalmente utilizzato come periodo di ammortamento per la determinazione dei costi di produzione dell'energia elettrica. Il sistema realizza quindi un profitto se i costi di produzione sono inferiori al prezzo EEG.

I costi principali delle centrali elettriche convenzionali, tuttavia, dipendono dalla posizione della centrale nell'ordine di merito e quindi in larga misura dalla costellazione complessiva della flotta di centrali. L'espansione delle rinnovabili porta quindi a una diminuzione della frequenza di utilizzo della generazione convenzionale e quindi, indipendentemente dagli sviluppi tecnici, a un aumento dei costi di produzione.

Inoltre, per le centrali convenzionali, invece di un prezzo fisso, il lato reddito è il prezzo di mercato raggiunto nel trading di energia elettrica per il programma elettrico generato dalla centrale. Rilevante è quindi la differenza tra il valore di mercato del programma elettrico e il valore di mercato del combustibile richiesto ( c.d. spark spread o dark spread) Per un'analisi di redditività vengono prima previsti i prezzi dell'energia elettrica e dei combustibili e, su questa base , viene determinato l'uso ottimale della centrale . Sulla base di tale calcolo, le centrali elettriche di punta funzionano raramente e solo in orari costosi; il loro profilo di immissione in rete raggiunge un prezzo elevato per kWh. Ciò è compensato dagli elevati costi di produzione dell'energia elettrica. Le centrali elettriche a carico di base attraversano e raggiungono il prezzo medio di mercato. Hanno bassi costi di produzione di energia elettrica. Nonostante i diversi costi principali, entrambi possono in linea di principio essere economici. In entrambi i casi, il programma di distribuzione ottimale si traduce in ricavi dal mercato elettrico e spese per l'acquisto di carburante e quote di emissione . Da questo si calcola un margine che deve coprire i costi di investimento nel periodo di ammortamento della centrale.

Dall'uso determinato di un tipo di centrale elettrica, è possibile derivare i costi di produzione dell'elettricità expost dipendenti dal prezzo di mercato per questo tipo di centrale elettrica in una data costellazione complessiva della flotta di centrali elettriche. In una data situazione di mercato, però, esistono anche diversi ricavi del mercato elettrico tipici delle centrali elettriche.

Costi esterni

Nella produzione di energia si verificano vari effetti che causano costi esterni. Questi costi esterni non sono inclusi nel prezzo dell'elettricità , ma sono a carico del pubblico in misura diversa. Secondo il principio "chi inquina paga", questi costi dovrebbero essere pagati in aggiunta al prezzo dell'elettricità al fine di ridurre la distorsione della concorrenza tra fonti energetiche convenzionali e rinnovabili nel campo della produzione di energia elettrica.

Poiché gli effetti esterni sono diffusi nel loro impatto, questi costi non possono essere valutati direttamente in termini monetari, ma solo determinati attraverso stime. Un approccio per ricavare i costi dell'inquinamento ambientale della produzione di elettricità è la convenzione metodologica dell'Agenzia federale per l'ambiente. In base a questo, i costi esterni della produzione di energia elettrica da lignite sono 10,75 ct/kWh, da carbon fossile 8,94 ct/kWh, da gas naturale 4,91 ct/kWh, da fotovoltaico 1,18 ct/kWh, da vento 0,26 ct/kWh e da acqua 0,18 carati/kWh. L'Agenzia federale per l'ambiente non dà alcun valore all'energia nucleare, poiché i risultati di vari studi oscillano di un fattore 1000. Alla luce di questa grande incertezza, raccomanda di valutare l'energia nucleare con i costi del prossimo peggior vettore energetico. Sulla base di questa raccomandazione dell'Agenzia federale per l'ambiente e sulla base dei propri approcci, il Forum dell'economia ecologica e sociale di mercato specifica i costi esterni dell'inquinamento ambientale per l'energia nucleare da 10,70 a 34,00 ct / kWh.

link internet

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