Sumário executivo

A capacidade de energia renovável está crescendo.

• em 2018, 33% de todas as usinas instaladas em todo o mundo são agora de fontes de energia renováveis. A projeção é de um crescimento de 43% até 2022.
• A energia solar e a eólica juntas representam 80% do crescimento da capacidade do setor. Como fontes de energia renováveis, eles provaram ser os mais viáveis ​​para adoção no mercado de massa.
• A China sozinha é responsável por mais de 40% do crescimento da capacidade renovável global e 45% do investimento total. Isso é amplamente motivado por preocupações com a poluição do ar e as metas de capacidade.

Por que isso está acontecendo?

• Custos decrescentes: módulos e inversores representam 70% do custo de uma instalação solar. Só em 2018, o custo dos módulos deve cair 35%. Os custos mais baratos do projeto estão contribuindo para que o custo nivelado da energia solar (LCOE) caia para níveis semelhantes aos do combustível fóssil.
• Mudanças tarifárias: a mudança das tarifas garantidas do governo para leilões mais competitivos de Contrato de Compra de Energia (PPA) está impulsionando o crescimento. Projeta-se que 50% da expansão futura de renováveis ​​venha de tais acordos, que resultam em preços finais atraentes para os consumidores.
• O corte de custos é galopante: para tornar as tarifas em queda lucrativas, os produtores de energia renovável estão tendo que encontrar maneiras de cortar custos. Medidas focadas no custo e manutenção do equipamento podem ajudar a melhorar a eficiência, mas podem comprometer seriamente a qualidade e a segurança se muitos cantos forem cortados.

O que vai acontecer à seguir?

• Os consumidores estão se beneficiando de tarifas de energia mais baixas, mas no longo prazo, é inevitável que a consolidação tenha que ocorrer entre os geradores de energia.
• Economias de escala são importantes e empresas com bolsos mais fundos e melhor integração operacional prevalecerão nas licitações.
• No início da cadeia de valor, os fabricantes de equipamentos estão enfrentando problemas de excesso de oferta devido ao recente pivô da China para retirar o apoio à geração solar fotovoltaica.
• Enquanto estamos entrando em uma era de ouro para energia renovável, é inevitável que, com menos subsídios do governo, as expectativas irrealistas entre o preço final e o custo de geração resultem em correção de mercado.

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

Tendo dedicado muito tempo a ajudando 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 para a queda sustentada dos custos e, portanto, das tarifas das energias renováveis.
3. O impacto da queda de tarifas em duas partes interessadas principais - empresas de geração de energia e empresas de fabricação de equipamentos.

Observação: neste artigo, nos concentramos em energia solar fotovoltaica (solar PV) e energia eólica em escala de utilidade, em oposição a outras tecnologias renováveis ​​em crescimento, como sistemas domésticos solares (SHSs), aplicativos baseados em baterias / armazenamento, veículos elétricos ( EVs), sistemas de aquecimento, biocombustíveis, etc.

1. Crescimento das energias renováveis

Em 2017, capacidade de geração renovável global aumentou por 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 instaladas. Observe, no entanto, que isso não significa que 33% de toda a energia gerada seja de fontes renováveis. A energia total gerada é uma função de um fator de capacidade (CF / CUF) ou fator de carga da planta (PLF) e, como regra, é maior para usinas convencionais, como carvão e gás. Eu vou entrar mais no fator de capacidade e fator de carga da planta mais tarde.

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

A transição global de energia renovável continua avançando em um 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 da capacidade renovável global durante o próximos cinco anos.

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

Prevê-se que as energias renováveis ​​capturem 86% dos US $ 10 trilhões em que o mundo planeja investir nova capacidade energética até 2040. A China sozinha é responsável por mais de 40% do crescimento da capacidade renovável global e 45% do investimento total, o que é amplamente impulsionado por preocupações com a poluição do ar e metas de capacidade. Complementar a esta estratégia é o fato de as empresas chinesas representarem cerca de 60% da capacidade total anual de fabricação de células solares em todo o mundo. Os desenvolvimentos de mercado e de 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 em 2023 a energia solar e a eólica onshore serão economicamente competitivas com as novas usinas de gás dos EUA, superando-as em 2028. Seguindo em frente, em 2040 a energia solar e eólica representará quase 50% da capacidade instalada e mais de 33 % de geração - um salto de 4x na capacidade eólica e de 14x na solar.

Crescimento da energia gerada além da capacidade instalada

As energias renováveis ​​agora também estão alcançando o cavalo de batalha tradicional, o carvão, em termos de geração de energia. Esta é 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 planta (PLF) menor do que as usinas convencionais, ou seja, para cada 1 MW de capacidade, uma planta renovável gera menos energia (ou MWh) do que a planta 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 tão altos quanto 95% também alcançáveis, ou seja, uma usina renovável de 1 MW normalmente gera 1.750 MWh por ano, enquanto uma usina convencional normalmente gera 7.000 MWh por ano - uma enorme diferença. Entre as renováveis, apenas a energia hidrelétrica pode competir com as PLFs de energia convencional, com algumas usinas hidrelétricas tendo PLFs acima de 70%.

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

2. Custos de produção decrescentes

Lei de Moore na energia solar fotovoltaica

Em minhas observações, os módulos e inversores representam cerca de 70% do custo de um projeto de energia solar em escala de serviço público - e esses são os dois componentes que estão impulsionando a queda do custo da energia solar.

Para entender a aparência de um módulo (o painel real) e do inversor e sua importância no contexto de uma usina de energia solar, refiro-me a Sarah Hwong's esquemático:

Os preços dos módulos solares e inversores caíram por uma série de razões, incluindo, mas não se limitando a: excesso de oferta, depreciação do euro e do iene e ajuste para baixo dos preços mínimos de importação. Na indústria de energia solar fotovoltaica, os compradores também são extremamente sensíveis ao preço, o que cria uma pressão de preço persistente sobre os fornecedores de equipamentos. O preço de venda médio global de módulos solares deve diminuir em cerca de 35% em 2018 , devido ao governo chinês reduzindo o crescimento solar por meio de novas políticas iniciadas em junho de 2018.

Os motivadores para uma queda no preço do equipamento eólico incluem queda de 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

Custo nivelado de eletricidade (LCOE) é uma métrica importante em energia; mede o custo total de geração de cada MWh de eletricidade de uma usina (ao longo de toda 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.

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

Muitas tecnologias renováveis, como eólica, solar e geotérmica, não são baratas de construir, mas não têm custos de combustível quando estão instaladas e funcionando, e geralmente têm custos de O&M mais baixos. Portanto, uma queda nos custos de equipamentos 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, operação e manutenção normalmente aumentam com a inflação em um período de 20 a 25 anos, portanto, eles têm um impacto desproporcionalmente alto no LCOE.

Como resultado, os preços dos contratos anunciados para os 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 da redução de custos para a energia solar em particular, onde seu LCOE em 2017 é apenas 14% do que era em 2009.

Por que ainda exigimos combustíveis fósseis?

Embora a energia eólica e a solar sejam agora competitivas em termos de custos e ofereçam vantagens ambientais consideráveis ​​sobre os combustíveis fósseis, 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 inteiramente 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 de essas tecnologias oferecerem mais valor à rede de energia em toda a linha.

O próximo avanço em tecnologia renovável será com armazenamento de energia barato, escalonável e eficiente usando baterias. Em certo sentido, este é o santo graal da energia renovável, ser capaz de armazenar energia para uso quando a geração é impossível. Os preços da bateria de íon de lítio dividido pela metade desde 2014, e muitos analistas acreditam que os preços cairão ainda mais com a construção de uma série de grandes fábricas de baterias. Como nós vimos com empresas como Tesla e SolarCity de Elon Musk, a inovação e a integração vertical dentro do espaço da bateria estão progredindo rapidamente.

3. Queda de tarifas de energias renováveis

Aumento de leilões competitivos em relação a tarifas feed-in (FITs)

Projetos de energia renovável têm historicamente dependido de políticas governamentais para fornecer-lhes 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 privada ou empresa privada) e um gerador de energia para comprar parte ou toda a energia gerada a um custo pré-determinado ou 'tarifa' sobre um período de tempo definido (normalmente 20-25 anos em um contexto renovável).

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

Os preços do leilão continuam caindo

O aumento da competição reduziu os níveis de remuneração para projetos solares fotovoltaicos e eólicos 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. Durante o período 2017-22, estima-se que os custos de geração médios globais diminuam ainda mais em cerca de 25% para energia solar fotovoltaica em escala de utilidade e em quase 15% para energia eólica onshore.

Gravar lances baixos

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

Boas notícias para serviços públicos e clientes?

Tarifas de energia em queda significam gastos mais baixos para concessionárias de serviços públicos e governos. Se os preços mais baixos forem repassados ​​aos consumidores finais (industrial, comercial ou residencial), eles também se beneficiam. Os consumidores finais, como empresas privadas, também se beneficiam se celebrarem diretamente um PPA com a empresa geradora de energia.

Veremos agora o impacto dessas tarifas decrescentes sobre outras partes interessadas na cadeia de valor da energia - ou seja, empresas de geração de energia e fabricantes de equipamentos.

4. Impacto em empresas geradoras de energia e empresas de manufatura

A queda das tarifas obrigou as empresas de geração de energia a se adaptar e otimizar custos. Custos mais baixos de aquisição de equipamentos, custos mais baixos de financiamento e economias de escala assumiram mais importância do que a capacidade de realmente implementar projetos. Nos países em desenvolvimento, os riscos adicionais que precisam ser assumidos pelo desenvolvedor também se somam a esses custos, por meio da depreciação da moeda local, custos de hedge e incerteza sobre taxas e impostos de importação.

Medidas de corte de custos

Os lances predominantes cotados são geralmente mais baixos do que o custo real de produção. A partir dos dados apresentados acima, os custos médios para energia solar estão na faixa de $ 50 / MWh, enquanto os lances cotados e concedidos estão agora na faixa de menos de $ 30 / MWh. Mesmo se permitirmos um custo inferior de US $ 35-40 / MWh, isso significa que os produtores de energia solar estão em uma média perdendo $ 5-10 / MWh gerado . Forçar o produtor de energia a encontrar outras maneiras de cortar custos - algumas das quais podem afetar o desempenho de longo prazo da usina em 20-25 anos. Em licitações onde as especificações técnicas detalhadas não são fornecidas ou onde o procedimento de inspeção não é estrito, 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 moldura, etc.) pode ser 'otimizado em termos de custo', mas se esses módulos inferiores gerarão energia nominal por 20-25 anos permanece ser visto. Em um módulo, as células são onde ocorre 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

Sua função 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 fotovoltaico solar. A maioria dos inversores em uso hoje tem uma vida útil de 10-15 anos e precisam ser substituídos pelo menos uma vez durante o prazo do PPA médio (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 tendência mais recente é reduzir a quantidade de aço usado nas estruturas de montagem, tanto em termos de toneladas por MW (menos de 25 MT por MW) e espessura (menos de 1 mm). O aço é um componente relativamente caro vinculado à inflação e, portanto, pode impactar severamente os orçamentos de construção.

Outras

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

Prevalecerão aqueles com bolsos fundos e a consolidação é inevitável

Todas essas medidas de corte de custos afetarão a produção geral (PLF ou CUF) das plantas, o que leva a um LCOE mais alto (que é calculado por kWh gerado). Iniciando um ciclo vicioso para as geradoras, já que as tarifas são fixas e, portanto, as realizações são menores.

O desenvolvimento de ativos de energia renovável agora é apenas para grandes jogadores com bolsos fundos. Tive a oportunidade de apresentar propostas para vários clientes de projetos solares e eólicos, grandes e pequenos - e em todos os casos, os lances de menor porte (menos de 5 MW) não eram tão competitivos quanto os tamanhos de 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 50MW (que é aproximadamente 200-250 acres de terra contígua necessária) pode não ser viável devido à indisponibilidade ou inacessibilidade da terra Nota: Cada MW de energia solar precisa de 4-5 acres de terra, o que pode aumentar com base no formato da terra, terreno e outras condições do local.

A necessidade de geração distribuída, em vez de usinas em grande escala, é urgente e antiquíssima, mas as tarifas baixas apenas apressarão o desaparecimento de unidades de geração menores.

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

Isso levou à consolidação na indústria de geração solar, com apenas um punhado de participantes conquistando todos os principais contratos de PPA anunciados por concessionárias estaduais e centrais. Os jogadores menores tiveram que dinamizar 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 fracas 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 em face da contínua imprevisibilidade. Uma vez que a China controla mais de 40% da demanda global de energia solar fotovoltaica, quaisquer decisões políticas tomadas aqui afetam severamente as empresas de manufatura. Em maio de 2018, o governo chinês anunciou a retirada do suporte para Solar PV. Isso levou a um excesso de oferta no mercado e ao medo de um excesso de oferta contínuo nos próximos anos. As opções antes dos fabricantes são:

1. Sente-se no inventário.
2. Encontre novos clientes para absorver o excesso de produção.
3. Venda o produto com um desconto significativo e reduza a capacidade de 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 inundando os mercados internacionais a preços historicamente baixos.

Sob as manchetes positivas de preços em queda, encontra-se o perigo oculto

Embora o custo da energia renovável tenha caído, as tarifas de leilão divulgadas 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 própria conta e risco.

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

Compreender o básico

O que é energia solar e eólica?

A energia solar é a conversão da energia do sol em eletricidade, seja diretamente usando energia fotovoltaica (PV) ou indiretamente usando energia concentrada. A energia eólica aproveita a energia do fluxo de vento natural para alimentar turbinas para gerar eletricidade.

Que porcentagem da energia dos EUA é renovável?

em 2016, 12,2% da energia dos EUA foi fornecida por fontes renováveis.