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Les centrales électriques sont un élément clé de nos infrastructures critiques, mais doivent rester rentables pour les investisseurs afin de poursuivre leurs activités. Un facteur fondamental affectant la rentabilité des centrales électriques est le coût total de construction de la mise en service de l’installation. Tout comme les centrales électriques elles-mêmes sont des installations complexes, les coûts de construction des centrales électriques sont intrinsèquement complexes. Les coûts de construction des nouvelles centrales électriques varient considérablement en fonction du type de technologie de production d’électricité qu’elles exploitent. Les installations de production d’électricité consommatrices de carburant et non consommatrices de carburant ont des coûts de construction sensiblement différents.

De plus, les coûts de construction des nouvelles centrales électriques sont modérés par un certain nombre d’autres facteurs. Certains de ces facteurs sont inhérents à l’industrie de production d’électricité elle-même. Par exemple, l’environnement réglementaire, l’accès à l’infrastructure et le coût de la technologie à l’appui de l’usine influent tous sur le coût de construction final. Lors de la discussion des coûts de construction des centrales électriques, il est également important de comprendre comment la dynamique actuelle de l’industrie de la construction dans son ensemble peut affecter les coûts de construction des centrales électriques. Il s’agit notamment de la volatilité des composants des matériaux de base des centrales électriques, tels que l’acier ou les métaux, ainsi que d’une pénurie de main-d’œuvre qualifiée dans l’industrie de la construction. Dans cet article, nous discuterons des coûts de construction des centrales électriques dans le contexte des forces modératrices affectant les coûts spécifiques aux centrales électriques ainsi que les forces affectant l’industrie de la construction en général.

Type de centrale par rapport au coût

L’un des principaux facteurs influant sur les coûts de construction des installations de production d’électricité est le type d’installation proposée. Les coûts de construction peuvent varier considérablement selon qu’il s’agit de centrales au charbon ou de centrales alimentées au gaz naturel, à l’énergie solaire, éolienne ou nucléaire. Pour les investisseurs dans les installations de production d’électricité, les coûts de construction entre ces types d’installations de production sont un facteur essentiel pour évaluer si un investissement sera rentable. Les investisseurs doivent également prendre en compte d’autres facteurs, tels que les coûts de maintenance en cours et la demande future afin de déterminer un taux de rendement favorable. Mais le coût en capital requis pour mettre une installation en ligne est au cœur de tout calcul. En tant que tel, une brève discussion des coûts de construction réels pour différents types de centrales électriques est un point de départ utile avant d’explorer d’autres dynamiques qui influencent les coûts de construction des centrales électriques.

Lors de l’analyse des coûts de construction des centrales électriques, il est important de garder à l’esprit que les coûts de construction réalisés peuvent être influencés par un certain nombre de dynamiques. Par exemple, l’accès aux ressources qui alimentent la production d’énergie peut avoir un impact important sur les coûts de construction. Les ressources comme le solaire, l’éolien et la géothermie sont réparties de manière inégale, et le coût d’accès et de mise en valeur de ces ressources augmentera avec le temps. Les premiers entrants sur le marché obtiendront l’accès le plus rentable aux ressources, tandis que les nouveaux projets pourraient devoir payer beaucoup plus cher pour avoir accès à des ressources équivalentes. L’environnement réglementaire de l’emplacement de la centrale peut avoir un impact important sur le délai d’exécution du projet de construction. Pour les projets qui ont un investissement initial important dans la construction, cela peut entraîner une augmentation des intérêts accumulés et des coûts de construction globaux. Pour plus d’informations sur la myriade de facteurs pouvant influencer les coûts de construction des centrales électriques, reportez-vous aux estimations des coûts en capital des centrales électriques à l’échelle des services publics publiées par l’Energy Information Administration (EIA) des États-Unis en 2016.

Les coûts de construction des centrales électriques sont présentés comme le coût en dollars par kilowatt. Les informations présentées dans cette section sont fournies par l’EIE. Plus précisément, nous utiliserons les coûts de construction des centrales électriques pour les installations de production d’électricité construites en 2015, disponibles ici. Ces informations sont les plus récentes fournies, mais l’EIA devrait publier les coûts de construction des centrales électriques pour 2016 en juillet 2018. Pour ceux qui s’intéressent aux coûts de construction des centrales électriques, les publications de l’EIA sont l’une des sources d’information les plus précieuses disponibles. Les données fournies par l’EIE sont utiles pour illustrer la nature complexe des coûts de construction des centrales électriques et mettent en évidence la multitude de variables qui peuvent non seulement influer sur les coûts de construction des centrales électriques, mais aussi sur la rentabilité continue.

Éolien

Les centrales qui comptaient sur l’éolien comme source d’énergie renouvelable ont ajouté la plus grande capacité au réseau électrique en 2015, sans augmenter les coûts de carburant. L’exploitation du vent comme source d’énergie n’a cessé de croître aux États-Unis. En 2015, les centrales utilisant l’énergie éolienne ont ajouté une capacité de 8 064 mégawatts (MW). Comparez cela avec les centrales de production à base de pétrole qui ont ajouté 45 MW de capacité et vous pouvez voir la croissance explosive des centrales électriques dépendantes de l’énergie éolienne. Les centrales éoliennes ont été construites avec un coût moyen de 1 661 $ par kilowatt d’activité de plaque signalétique installée. Cela a entraîné un coût total de construction de 13 395 684 dollars pour 66 groupes électrogènes.

Il est important de noter que la construction d’éoliennes dépend fortement du paysage réglementaire actuel et des coûts de production. Pour illustrer cela, considérons que les centrales électriques dépendantes de l’énergie éolienne ont ajouté moins de 900 MW de capacité en 2013 selon ce rapport de l’EIA, contrairement à l’ajout de plus de 8 000 MW en 2015. La raison la plus influente en est l’expiration d’un crédit d’impôt fédéral à la production à la fin de 2012, qui a encouragé les investisseurs à s’éloigner de la nouvelle construction de générateurs éoliens jusqu’au renouvellement du crédit d’impôt au début de 2013. Compte tenu du retard de production, l’augmentation de la capacité ajoutée en 2015 peut être considérée comme un investissement renouvelé une fois un environnement réglementaire plus favorable présent.

Gaz naturel

Les centrales au gaz naturel ont été les principaux moteurs de l’augmentation de la capacité du réseau au cours des dernières années, et 2015 n’a pas fait exception. En 2015, une centrale au gaz naturel a ajouté une capacité totale de 6 549 MW. Les coûts de construction des centrales au gaz naturel pour la même année étaient en moyenne de 812// kw, pour un coût total de 5 318 957 for pour 74 groupes électrogènes. Trois types de technologie différents sont utilisés dans les centrales électriques au gaz naturel. Chaque technologie différente a un impact substantiel sur les coûts de construction totaux. La majeure partie de la capacité a été ajoutée par des centrales à gaz naturel à cycle combiné (4 755 MW) et des turbines à combustion (1 553), tandis que les moteurs à combustion interne ne représentaient qu’une petite fraction de la capacité ajoutée (240). Cela ne raconte pas l’histoire complète, cependant.

Les installations à cycle combiné, définies comme ayant au moins une turbine à combustion et une turbine à vapeur, fonctionnent à des niveaux de rendement beaucoup plus élevés que les autres types. Bien que cela réduise les coûts d’exploitation à long terme, les coûts d’investissement pour la construction sont également plus élevés. Les centrales à turbine à combustion au gaz naturel sont moins efficaces que les centrales à cycle combiné, ce qui entraîne des coûts d’exploitation plus élevés, mais sont également moins coûteuses à construire. Les groupes électrogènes à moteur à combustion interne et à turbine à combustion présentent l’avantage supplémentaire de pouvoir être construits plus rapidement que les centrales à cycle combiné. Cela a conduit à leur utilisation dans des situations où des augmentations de capacité à court terme sont nécessaires pour répondre à la demande croissante. De plus, bien que les installations de turbines à combustion soient moins efficaces, elles ont tendance à ne fonctionner qu’aux heures de pointe afin de répondre à la demande. Contrairement à cela, les installations à cycle combiné ont tendance à être utilisées pour répondre aux charges de base de la demande en raison de leur efficacité plus élevée et de leurs coûts d’exploitation inférieurs.

Solaire

Le coût de construction de la centrale solaire, comme celui du gaz naturel, dépend également fortement de la technologie sous-jacente utilisée dans la centrale. De plus, la capacité générée par les centrales solaires dépend également de la technologie utilisée. Pour cette raison, l’intersection entre les coûts de construction et la capacité de production des centrales solaires est une considération centrale pour les investisseurs. Le coût moyen de construction pour tous les types de centrales solaires photovoltaïques (PV) était de 2 921/ / kw pour une augmentation de la capacité totale de 3 192 MW. Les coûts de construction totaux des centrales solaires photovoltaïques s’élevaient à 9 324 095 for pour 386 génératrices au total. Ces chiffres démontrent que les centrales solaires produisent en moyenne moins d’augmentations de capacité par générateur par rapport au gaz naturel et à l’éolien. Les niveaux de production ne sont pas statiques sur différents types d’installations solaires photovoltaïques.

Une différence clé est entre les installations de suivi à inclinaison fixe et les installations de suivi basées sur l’axe. Les systèmes de suivi basés sur les axes sont plus coûteux à installer, mais se traduisent par une capacité de production plus élevée que l’inclinaison fixe, ce qui peut aider à compenser les coûts opérationnels en cours. Un autre facteur à considérer est le type d’installation solaire photovoltaïque. Les deux principaux types présents sur le marché sont le silicium cristallin et le CdTe à couche mince. Ces différents types présentent des avantages et des inconvénients. La technologie à couches minces est plus récente et les usines à couches minces ont une capacité moyenne considérablement accrue (74 MW contre 7 MW) par rapport aux usines de silicium cristallin. Les deux types d’usines ont un prix similaire à celui de la construction. Par exemple, pour les installations de suivi basées sur l’axe, les usines de silicone cristallin ont coûté en moyenne 2 920/ / kw par rapport aux usines à couches minces qui ont coûté en moyenne 3 117 $ / kw. Les installations de silicium cristallin de type fixe et à inclinaison d’axe ont largement dépassé le nombre d’installations à couches minces en 2015, montrant une nette préférence du marché pour les centrales solaires à silicium cristallin pour 2015.

Nucléaire

Les centrales utilisant l’énergie nucléaire restent une composante essentielle de notre infrastructure énergétique malgré le fait que peu de centrales nucléaires ont été construites ces dernières années. En fait, la plus récente centrale nucléaire à avoir terminé sa construction était la centrale Watts Bar Unit 2 achevée en 2016. Cette centrale a été achevée après des décennies de retards et a été mise en service près de 20 ans après la fin de la précédente centrale nucléaire aux États-Unis en 1996, qui était l’unité Watts Bar 1. En raison du manque de nouvelles constructions pour les centrales nucléaires, les coûts de construction des centrales nucléaires ne sont pas complètement précis ou à jour. Selon les perspectives économiques publiées par l’EIE en 2018, les centrales nucléaires démarrées en 2016 auraient un coût de base de 5 148 overnight pour la nuit, sans tenir compte des fluctuations qui pourraient survenir pendant l’intérim. Une chose clé à noter au sujet de l’industrie nucléaire et des centrales nucléaires est le temps important nécessaire pour terminer la construction. Selon l’EIA, le réacteur nucléaire et la centrale électrique le plus tôt possible pourraient être mis en ligne si la construction a commencé en 2016 est 2022. Cela rend la construction de centrales nucléaires plus vulnérable aux dépassements de coûts si les coûts de construction dans leur ensemble continuent d’augmenter comme ils l’ont fait.

Coûts de la main-d’œuvre et des matériaux

La main-d’œuvre et les matériaux sont deux des principaux moteurs des coûts de construction des centrales électriques, et les deux entraînent une hausse des coûts de construction chaque année dans toutes les industries. Il est important de se tenir au courant des fluctuations de la main-d’œuvre et des matériaux lors de l’évaluation des coûts de construction totaux des centrales électriques. La construction de centrales électriques est généralement une entreprise étendue. Les projets peuvent prendre au minimum entre 1 et 6 ans pour être achevés, certains s’étendant considérablement plus loin. L’EIE souligne à juste titre que les différences entre les coûts projetés et réels des matériaux et de la construction au cours du projet sont importantes à prendre en compte et peuvent avoir un impact substantiel sur les coûts de construction.

Les coûts de construction en général augmentent, mais deux des principaux facteurs en sont la charge matérielle et la charge de travail. Les coûts des matériaux ont considérablement augmenté ces derniers mois et pourraient continuer à augmenter si les positions politiques actuelles étaient maintenues. En particulier, les droits de douane sur les importations étrangères de métaux clés, y compris l’acier, l’aluminium et le fer, ainsi que le bois d’œuvre en provenance du Canada, entraînent des fluctuations spectaculaires des coûts des matériaux. Les coûts réels des matériaux sont actuellement en hausse d’environ 10 % par rapport à juillet 2017. Cette tendance ne semble pas diminuer dans un avenir prévisible. L’acier est particulièrement important pour les constructions de centrales électriques, de sorte que la poursuite des droits de douane sur l’acier importé pourrait entraîner une augmentation substantielle des coûts de construction de centrales électriques de tous types.

L’augmentation des coûts de main-d’œuvre dans l’industrie de la construction contribue également à la hausse des coûts de construction. L’augmentation des coûts de la main-d’œuvre est due à une pénurie de main-d’œuvre qualifiée résultant du faible taux de participation des milléniaux dans les métiers de la construction et d’une diminution spectaculaire de la main-d’œuvre de la construction pendant et après la récession. Bien que de nombreuses entreprises de construction intègrent des programmes de cheminement de carrière pour attirer davantage de milléniaux dans les industries commerciales, il faudra du temps pour voir pleinement l’effet de ces efforts. Cette pénurie de main-d’œuvre est particulièrement visible dans les zones urbaines où la concurrence pour la main-d’œuvre qualifiée est rude. Pour les projets de construction de centrales électriques à proximité des centres urbains, l’accès à une main-d’œuvre qualifiée peut être limité et peut être payant.