După cum menționăm și în blog-ul anterior („Energie solară vs. Energie eoliană”), statisticile arată că între anii 2005 și 2017 ponderea surselor regenerabile de energie s-a dublat în Uniunea Europeană. Acest lucru presupune că din ce în ce mai multe persoane optează pentru tranziția către o sursă naturală în producția de energie electrică. Dar, pentru a se comite la această trecere, trebuie să existe siguranța că investiția va merita pe termen lung. Un factor ce poate ajuta în stabilirea acestui lucru este reprezentat de valoarea LCOE.
Ce presupune valoarea LCOE?
Renunțând la abreviere, LCOE reprezintă Levelized Cost Of Energy, în traducere: Costul Nivelat al Energiei Electrice. Această valoare se referă la eficacitatea instalației de energie, calculându-se costul specific al energiei pe toată durata de viață. Astfel, se urmărește stabilirea venitului mediu pe unitatea de energie electrică ce este necesar pentru a recupera investiția inițială. Rezultatul se calculează în baza costurilor de construire și exploatare a unei centrale de producție, luând în considerare un ciclu de funcționare presupus.
Formula matematică a valorii LCOE și ce reprezintă termenii acesteia
Formula matematică ce duce la generarea valorii LCOE atunci când ne raportăm la instalații solare este următoarea:
| LCOE= | CAPEX + OPEX |
| RANDAMENT |
În amănunt, factorii implicați indică:
- CAPEX: cheltuieli de capital;
Aceste cheltuieli presupun totalul investiției pentru achiziționarea de componente necesare instalării sistemului de generare a energiei electrice bazat pe energie solară. În acest total se includ toate investițiile, precum și cele alocate pentru forța de muncă, responsabilă cu montarea sistemului.
- OPEX: cheltuieli de exploatare;
Această sumă face trimitere către cheltuielile necesare pentru întreținerea instalației solare. Aici se includ toate impozitele, costurile de utilizare și de menținere a centralei solare.
- Randament;
După cum face referire și denumirea, această variabilă se referă la producția de energie recoltată de sistem în timpul utilizării sale.
Altfel explicat, formula menționată suprapune suma costurilor pe întreaga durată de viață cu totalul de energie produsă în aceeași perioadă de timp.
Costul de producere a energiei electrice însumează următoarele valori:
- costuri de capital și investiții: adună pierderile rezultate din dobânda pentru capitalul împrumutat și pierderea veniturilor din capitalul propriu;
- costuri de achiziție și instalare: cifrează totalul de cheltuieli suportate pentru achiziționarea de piese, componente și pentru instalarea propriu-zisă a acestora;
- costuri de operare: totalizează cheltuielile necesare în întreținerea, reparația, curățarea și controlul periodic al sistemului de generare a energiei electrice;
- costuri pentru combustibil: în cazurile în care se aplică, se adaugă și costurile de procurare a combustibilului (precum combustibili fosili sau tije de combustibil).
Utilitatea valorii LCOE
Costul Nivelat al Energiei Electrice (LCOE) poate fi un factor diferențiator în compararea diferitelor sisteme de generare e energiei electrice ce sunt alcătuite pe baza instalațiilor solare. În general, acest calcul se raportează la kilowatt pe oră sau megawatt pe oră de energie electrică. Astfel, se calculează practic costul mediu pe viață necesar pentru producerea de energie electrică, valoarea fiind obținută în funcție de prețurile actuale la momentul respectiv. Împărțind suma dintre cheltuielile inițiale cu cheltuielile de funcționare la procentul de energie electrică produsă, valoarea LCOE ajută la punerea în balanță a mai multor sisteme regenerabile de energie și permite clasificarea acestora în funcție de eficacitate.
Valoarea LCOE în raport cu sistemele solare
Calcularea costurilor de producție în cazul sistemelor fotovoltaice este puternic corelată cu intensitatea și durata radiațiilor solare. Se poate spune că o instalație solară de generare a energiei electrice este mai profitabilă atunci când panourile sunt montate în zone în care soarele strălucește mai intens și mai mult pe module.
După cum a declarat Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară, sistemele fotovoltaice cu o putere de 1450-2000 kWh/(m²a) au valoarea LCOE echivalentă cu aproximativ 12 cenți pe kilowatt/oră.
De cele mai multe ori, valoarea LCOE se definește luând în calcul o durată de viață a sistemului de energie solară de 20 de ani, chiar dacă acesta are abilitatea de a funcționa până la peste 30 de ani. Pentru a se putea oferi o valoare, este necesară cunoașterea cantității de lumină pe care panourile solare o primesc zilnic. Astfel, trebuie identificată o medie anuală de energie solară pură raportată la metru pătrat de suprafață calculată pe o singură zi (de reținut că această valoare variază în funcție de anotimp, fiind mai mare vara). Un alt factor indispensabil este constituit de eficiența generală a sistemului solar. Rata de eficiență globală ce se ia în general în calcul este de 80%, dar aceasta se modifică în funcție de poziționarea panourilor, înclinarea acestora, eficiența invertorului și schimbările cauzate de umbră (acolo unde este cazul). De asemenea, poate fi considerată și rata anuală de degradare a panourilor solare ce va genera o scădere treptată a performanței acestora.
Valoarea LCOE poate fi benefică pentru a compara două sisteme solare și a vedea care este cea mai potrivită alegere. Astfel, un sistem de generare a energiei electrice ce folosește energie solară poate avea valoarea LCOE de 5,5 ¢/kWh sau 8 ¢/kWh.
Să luăm acum un exemplu estimativ pentru România în care se consideră următoarele valori:
- sistem solar fotovoltaic de 0.3kW cu două panouri solare;
- media anuală a cantității de lumină solară primită de panouri zilnic: 3,7kWh;
- durata de viață: 20 de ani;
- eficiență: 80%;
- cost investiție: 5 000lei.
Conform acestor variabile, valoarea LCOE se va calcula așa:
- energie solară produsă: 0,3kW x 3,7kWh de soare zilnic x 365 de zile într-un an x 20 de ani x 80% eficiență = 6.482kWh
- costul sistemului împărțit la energia produsă: 5.000RON÷6.482kWh = 0,7RON/kWh
Prin urmare, valoarea LCOE a cazului prezentat este de 0,7RON/kWh.
De asemenea, un alt factor diferențiator indispensabil este reprezentat de carcasa modulului PV, întrucât componentele instalației solare au un rol important în conturarea performanței acestora. Graficul de mai jos scoate în evidență deosebirile dintre două sisteme ce folosesc elemente similare, cu excepția carcasei modulului PV: comparația este făcută între Canadian Solar HiKu CS3W-405P și modulul Poly 300W de dimensiune standard.
Sursă: https://solarity.cz/blog/what-does-lcoe-mean/
Dacă interpretăm variabilele prezentate observăm că, deși suma alocată modulului este mai mare în cazul celui HiKu 405, investiția totală (CAPEX) se dovedește a fi mai mică decât cea pentru sistemul ce folosește modulul Poly 300. După cum este de așteptat, numărul mai scăzut de module din cazul sistemului bazat pe tehnologia HiKu reduce și cheltuielile de mentenanță a acestuia (OPEX). Folosind o metodă mai avansată ce alimentează o capacitate de captare mai ridicată și o degradare minoră și înceată, sistemul ce utilizează modulul HiKu 405 totalizează o valoare LCOE mai mică decât cea a sistemului cu modul Poly 300. Concluzionând, în cazul prezentat, modulul HiKu se demonstrează a fi o alegere mai potrivită.
Valoarea LCOE este utilă și în compararea sistemelor de generare a energiei electrice ce folosesc surse diferite. Astfel, rezultatul obținut ajută consumatorii în alegerea sistemului pe care vor să îl achiziționeze. Cei de la Institutul Fraunhofer au început un studiu în care pun în balanță instalații ce folosesc surse regenerabile. În iunie 2021 au publicat o versiune actualizată a graficului ce ilustrează această diferențiere:
Sursă: https://www.ise.fraunhofer.de/en/publications/studies/cost-of-electricity.html
După cum se poate observa, valoarea LCOE cea mai mică este înregistrată în cazul sistemelor de generare e energiei electrice cu ajutorul energiei solare.
Concluzii despre valoarea LCOE
Valoarea LCOE deține un rol important în diferențierea sistemelor de generare a energiei electrice datorită rezultatului acesteia care cifrează performanța de producere în baza costului. După cum am ilustrat, la momentul actual, instalațiile solare rezultă cea mai scăzută valoare LCOE, făcându-le astfel cea mai productivă opțiune din acest punct de vedere.
De asemenea, acest coeficient poate fi luat în calcul și pentru compararea diferitelor sisteme ce folosesc aceeași sursă regenerabilă, precum exemplul menționat (unde sunt puse în contrast performanțele unui sistem ce folosește modul Poly 300 cu unul ce folosește modul HiKu 405).
Astfel, costul nivelat al energiei electrice (LCOE) ajuta în stabilirea unui clasament ce ordonează din punct de vedere al practicabilității sistemele comparate.
