Construcción de centrales eléctricas: ¿Cuánto cuesta?
Las centrales eléctricas son un componente clave de nuestra infraestructura crítica, pero deben seguir siendo rentables para los inversores a fin de continuar con las operaciones. Un factor fundamental que afecta a la rentabilidad de las plantas de energía es el costo total de construcción para poner la instalación en línea. Al igual que las plantas de energía en sí mismas son instalaciones complejas, los costos de construcción de las plantas de energía son inherentemente complejos. Los costos de construcción de las nuevas centrales eléctricas varían mucho según el tipo de tecnología de generación de electricidad que utilicen. Tanto las instalaciones de generación de energía que consumen combustible como las que no lo consumen tienen costos de construcción sustancialmente diferentes.
Además, los costos de construcción de nuevas centrales eléctricas se moderan por una serie de otros factores. Algunos de estos factores son inherentes a la propia industria de producción de energía. Por ejemplo, el entorno normativo, el acceso a la infraestructura y el costo de la tecnología de apoyo a la planta influyen en el costo final de construcción. Al analizar los costos de construcción de plantas de energía, también es importante comprender cómo la dinámica actual en la industria de la construcción en su conjunto puede afectar los costos de construcción de plantas de energía. Estos incluyen la volatilidad en los componentes de materiales básicos para centrales eléctricas, como acero o metales, así como la escasez de mano de obra calificada existente en la industria de la construcción. En este artículo, discutiremos los costos de construcción de centrales eléctricas en el contexto de las fuerzas moderadoras que afectan los costos tanto específicos de las centrales eléctricas como las fuerzas que afectan a la industria de la construcción en general.
Tabla de Contenidos
Tipo de planta de energía vs. Costo
Uno de los factores principales que afectan los costos de construcción de las instalaciones de generación de energía es el tipo de instalación propuesta. Los costos de construcción pueden variar ampliamente dependiendo de si son plantas de energía a carbón o plantas alimentadas por gas natural, energía solar, eólica o instalaciones de generadores nucleares. Para los inversores en instalaciones de generación de energía, los costos de construcción entre estos tipos de instalaciones de generación son una consideración crítica al evaluar si una inversión será rentable. Los inversores también deben tener en cuenta otros factores, como los costos de mantenimiento en curso y la demanda futura para determinar una tasa de rendimiento favorable. Pero un elemento central de cualquier cálculo es el costo de capital requerido para poner una instalación en línea. Como tal, una breve discusión de los costos reales de construcción para diferentes tipos de centrales eléctricas es un punto de partida útil antes de explorar otras dinámicas que influyen en los costos de construcción de centrales eléctricas.
Al analizar los costos de construcción de centrales eléctricas, es importante tener en cuenta que los costos de construcción realizados pueden verse influenciados por una serie de dinámicas. Por ejemplo, el acceso a los recursos que impulsan la producción de energía puede tener un gran impacto en los costos de construcción. Los recursos como la energía solar, eólica y geotérmica se distribuyen de manera desigual, y el costo de acceder y desarrollar estos recursos aumentará con el tiempo. Los primeros participantes en el mercado obtendrán el acceso más rentable a los recursos, mientras que los proyectos más nuevos pueden tener que pagar mucho más por el acceso a recursos equivalentes. El entorno normativo de la ubicación de la planta de energía puede tener un gran impacto en el tiempo de entrega del proyecto de construcción. Para los proyectos que tienen una gran inversión inicial en construcción, esto puede conducir a un aumento de los intereses devengados y los costos generales de construcción. Para obtener más información sobre la gran variedad de factores que pueden influir en los costos de construcción de las plantas de energía, consulte las Estimaciones de Costos de Capital para Plantas Generadoras de Electricidad a Escala de Servicios Públicos publicadas por la Administración de Información de Energía de los Estados Unidos (EIA) en 2016.
Los costos de construcción de centrales eléctricas se presentan como el costo en dólares por kilovatio. La información presentada en esta sección es proporcionada por la EIA. Específicamente, utilizaremos los costos de construcción de plantas de energía para las instalaciones de generación de energía construidas en 2015, que se encuentran aquí. Esta información es la más actualizada proporcionada, pero se espera que EIA libere los costos de construcción de la planta de energía para 2016 en julio de 2018. Para aquellos interesados en los costos de construcción de centrales eléctricas, las publicaciones de la EIA son una de las fuentes de información más valiosas disponibles. Los datos proporcionados por la EIA son útiles para ilustrar la naturaleza compleja de los costos de construcción de centrales eléctricas, y destacan la multitud de variables que no solo pueden afectar los costos de construcción de centrales eléctricas, sino también la rentabilidad continua.
Eólica
Las centrales eléctricas que dependían del viento como fuente de energía renovable agregaron la mayor capacidad a la red eléctrica en 2015, sin aumentar mucho los costos de combustible. El aprovechamiento del viento como fuente de energía ha ido en aumento en los Estados Unidos. En 2015, las centrales eléctricas que utilizan energía eólica añadieron 8.064 megavatios (MW) de capacidad. Contrasta esto con las plantas de generación a base de petróleo que agregaron 45 MW de capacidad y se puede ver el crecimiento explosivo de las plantas de energía que dependen de la energía eólica. Se construyeron plantas de energía eólica con un costo medio de 1.661 dólares por kilovatio de actividad instalada en la placa de identificación. Como resultado de ello, el costo total de construcción de 66 grupos electrógenos ascendió a 13.395.684 dólares.
Es importante señalar que la construcción de generadores eólicos depende en gran medida del panorama normativo actual y de los costos de generación. Para ilustrar esto, considere que las centrales eléctricas que dependen de la energía eólica agregaron menos de 900 MW de capacidad en 2013 según este informe de la EIA, en contraste con la adición de más de 8.000 MW en 2015. La razón más influyente para esto fue la expiración de un crédito fiscal federal a la producción a finales de 2012, que alentó a los inversores a alejarse de la nueva construcción de generadores de energía eólica hasta que el crédito fiscal se renovara a principios de 2013. Dado el retraso en la producción, el aumento de la capacidad añadido en 2015 puede verse como una inversión renovada una vez que haya un entorno regulatorio más favorable.
Gas natural
Las centrales eléctricas que utilizan gas natural han sido los principales impulsores para aumentar la capacidad de la red en los últimos años, y 2015 no fue una excepción. Durante 2015, las plantas de energía a gas natural agregaron una capacidad total de 6.549 MW. Los costos de construcción de la central eléctrica de gas natural para el mismo año ascendieron a un promedio de 812 dólares por kw, con un costo total de 5.318.957 dólares para 74 generadores. Hay tres tipos diferentes de tecnología que se utilizan en las plantas de energía de gas natural. Cada tecnología tiene un impacto sustancial en los costos totales de construcción. La mayor parte de la capacidad se añadió a través de centrales eléctricas de gas natural de ciclo combinado (4.755 MW) y turbinas de combustión (1.553), mientras que los motores de combustión interna representaron solo una pequeña fracción de la capacidad añadida (240). Sin embargo, esto no cuenta la historia completa.
Las plantas de ciclo combinado, definidas como las que tienen al menos una turbina de combustión y una turbina de vapor, funcionan con niveles de eficiencia mucho más altos que los otros tipos. Si bien esto reduce los costos operativos a largo plazo, los costos de capital para la construcción también son más altos. Las centrales eléctricas de gas natural de turbina de combustión son menos eficientes que las de ciclo combinado, lo que resulta en costos operativos más altos, pero también son menos costosas de construir. Tanto los generadores de potencia con motor de combustión interna como los de turbina de combustión tienen la ventaja adicional de poder construirse más rápidamente que las centrales eléctricas de ciclo combinado. Esto ha dado lugar a su utilización en situaciones en que es necesario aumentar la capacidad a corto plazo para satisfacer la creciente demanda. Además, aunque las plantas de turbinas de combustión son menos eficientes, tienden a funcionar solo en las horas punta para satisfacer la demanda. En contraste con esto, las plantas de ciclo combinado tienden a usarse para satisfacer las cargas de demanda de referencia debido a su mayor eficiencia y menores costos operativos.
Solar
El costo de construcción de la planta de energía solar, al igual que los del gas natural, también depende en gran medida de la tecnología subyacente utilizada en la planta. Además, la capacidad generada por las plantas de energía solar también depende de la tecnología utilizada. Debido a esto, la intersección entre los costos de construcción y la capacidad productiva de las plantas de energía solar es una consideración central para los inversores. El costo medio de construcción de todos los tipos de plantas de energía solar fotovoltaica (FV) fue de 2.921 dólares/kw, con un aumento de la capacidad total de 3.192 MW. Los gastos totales de construcción de plantas solares fotovoltaicas ascendieron a 9.324.095 dólares para un total de 386 generadores. Estas cifras demuestran que, en promedio, las plantas solares producen menos aumentos de capacidad por generador en comparación con el gas natural y el viento. Los niveles de producción no son estáticos en los diferentes tipos de instalaciones fotovoltaicas solares.
Una diferencia clave es entre la inclinación fija y las instalaciones de seguimiento basadas en ejes. Los sistemas de seguimiento basados en ejes son más caros de instalar, pero dan como resultado una mayor capacidad de producción que la inclinación fija, lo que puede ayudar a compensar los costos operativos en curso. Otro factor a considerar es el tipo de instalación fotovoltaica solar. Los dos tipos principales presentes en el mercado son el silicio cristalino y el CdTe de película delgada. Estos diferentes tipos tienen ventajas y desventajas. La tecnología de película delgada es más nueva, y las plantas de película delgada tienen una capacidad promedio significativamente mayor (74 MW frente a 7 MW) sobre las plantas de silicio cristalino. Ambos tipos de plantas son similares en precio a la construcción. Por ejemplo, en el caso de las instalaciones de seguimiento basadas en ejes, el costo medio de las plantas de silicona cristalina fue de 2.920 dólares/kw, en comparación con el de las plantas de película delgada, que promediaron 3.117 dólares/kw. Las instalaciones de silicio cristalino, tanto de tipo fijo como de inclinación del eje, superaron ampliamente en número a las instalaciones de película delgada durante 2015, lo que muestra una clara preferencia del mercado por las plantas de energía solar de silicio cristalino para 2015.
Nuclear
Las centrales eléctricas que aprovechan la energía nuclear siguen siendo un componente central de nuestra infraestructura energética, a pesar de que en los últimos años se han construido pocas centrales nucleares. De hecho, la planta de energía nuclear más reciente en terminar la construcción fue la planta de Unidad de barra de vatios 2 completada en 2016. Esta planta se terminó después de décadas de retrasos, y se puso en marcha casi 20 años después de que la planta de energía nuclear anterior se terminara en los Estados Unidos en 1996, que era la Unidad de Barra de vatios 1. Debido a la falta de nuevas construcciones para plantas nucleares, no hay costos de construcción de plantas nucleares completamente precisos o actualizados disponibles. Una perspectiva económica publicada por la EIA en 2018 propuso que las plantas de energía nuclear iniciadas en 2016 tendrían un costo base nocturno de 5 5,148, sin tener en cuenta las fluctuaciones que pueden ocurrir durante el ínterin. Una cosa clave a tener en cuenta sobre la industria nuclear y las plantas de energía nuclear es el tiempo significativo requerido para completar la construcción. Según la EIA, lo más pronto que un reactor nuclear y una planta de energía podrían ponerse en línea si la construcción se iniciara en 2016 es en 2022. Esto hace que la construcción de centrales nucleares sea más vulnerable a los sobrecostos si los costos de construcción en su conjunto continúan aumentando como lo han hecho.
Costos de mano de obra y materiales
La mano de obra y los materiales son dos de los principales impulsores de los costos de construcción de centrales eléctricas, y ambos están llevando a un aumento de los costos de construcción cada año en todas las industrias. Mantenerse al tanto de las fluctuaciones de mano de obra y materiales es importante al evaluar los costos totales de construcción de las plantas de energía. La construcción de centrales eléctricas es generalmente una empresa ampliada. Los proyectos pueden tardar entre 1 y 6 años en completarse como mínimo, y algunos se extienden considerablemente más. La EIA señala acertadamente que es importante tener en cuenta las diferencias entre el costo proyectado y el costo real de los materiales y la construcción a lo largo del proyecto y que pueden tener un impacto sustancial en los costos de construcción.
Los costos de construcción en general están aumentando, pero dos de los principales impulsores de esto son la carga de materiales y mano de obra. Los costos de materiales han aumentado drásticamente en los últimos meses, y pueden continuar aumentando si se mantienen las posiciones actuales de las políticas. En particular, los aranceles aplicados a las importaciones extranjeras de metales clave, incluidos el acero, el aluminio y el hierro, así como la madera procedente del Canadá, están produciendo fluctuaciones dramáticas en los costos de los materiales. Actualmente, los costos reales de materiales han aumentado aproximadamente un 10% con respecto a julio de 2017. Esta tendencia no parece estar disminuyendo en el futuro previsible. El acero es especialmente importante para la construcción de centrales eléctricas, por lo que los aranceles continuos sobre el acero importado podrían resultar en un aumento sustancial de los costos para la construcción de centrales eléctricas de todo tipo.
El aumento de los costos de mano de obra en la industria de la construcción también está contribuyendo al aumento de los costos de construcción. El aumento de los costos de mano de obra está impulsado por la escasez de mano de obra calificada derivada de la baja participación de los millennials en los oficios de la construcción y una dramática reducción de la fuerza laboral de la construcción durante y después de la recesión. Aunque muchas empresas de construcción están integrando programas de trayectoria profesional para atraer a más millennials a las industrias comerciales, tomará tiempo ver completamente el efecto de estos esfuerzos. Esta escasez de mano de obra se ve más vívidamente en las áreas urbanas con una fuerte competencia por la mano de obra calificada. Para proyectos de construcción de plantas de energía cerca de centros urbanos, el acceso a mano de obra calificada puede ser limitado y puede ser muy costoso.