Costruzione di centrali elettriche: quanto costa?
Le centrali elettriche sono una componente chiave della nostra infrastruttura critica, ma devono rimanere redditizie per gli investitori al fine di continuare le operazioni. Un fattore fondamentale che influenza la redditività delle centrali elettriche è il costo totale di costruzione per portare l’impianto online. Proprio come le centrali elettriche stesse sono strutture complesse, i costi di costruzione delle centrali elettriche sono intrinsecamente complessi. I costi di costruzione per le nuove centrali elettriche variano notevolmente a seconda del tipo di tecnologia di generazione di elettricità che stanno sfruttando. Sia gli impianti di produzione di energia che consumano carburante che non consumano carburante hanno costi di costruzione sostanzialmente diversi.
Inoltre, i nuovi costi di costruzione delle centrali elettriche sono moderati da una serie di altri fattori. Alcuni di questi fattori sono inerenti all’industria di produzione di energia stessa. Ad esempio, il contesto normativo, l’accesso alle infrastrutture e il costo della tecnologia a supporto dell’impianto influenzano tutti i costi finali di costruzione. Quando si discutono i costi di costruzione delle centrali elettriche, è anche importante capire come le dinamiche attuali nel settore delle costruzioni nel suo complesso possono influenzare i costi di costruzione delle centrali elettriche. Questi includono la volatilità dei componenti del materiale di base per le centrali elettriche, come l’acciaio o i metalli, nonché una carenza esistente di manodopera qualificata nel settore delle costruzioni. In questo articolo, discuteremo i costi di costruzione delle centrali elettriche nel contesto delle forze moderatrici che influenzano i costi sia specifici delle centrali elettriche che delle forze che interessano l’industria delle costruzioni in generale.
Indice
Tipo di centrale elettrica vs costo
Uno dei fattori principali che influenzano i costi di costruzione per gli impianti di produzione di energia è il tipo di impianto proposto. I costi di costruzione possono variare ampiamente a seconda che si tratti di centrali elettriche a carbone o di impianti alimentati a gas naturale, solare, eolico o nucleare. Per gli investitori in impianti di produzione di energia elettrica, i costi di costruzione tra questi tipi di impianti di generazione è una considerazione critica al momento di valutare se un investimento sarà redditizio. Gli investitori devono anche tenere conto di altri fattori, come i costi di manutenzione in corso e la domanda futura al fine di determinare un tasso di rendimento favorevole. Ma centrale per qualsiasi calcolo è il costo del capitale necessario per portare un impianto on-line. Pertanto, una breve discussione sui costi di costruzione effettivi per diversi tipi di centrali elettriche è un utile punto di partenza prima di esplorare altre dinamiche che influenzano i costi di costruzione delle centrali elettriche.
Quando si analizzano i costi di costruzione delle centrali elettriche, è importante tenere presente che i costi di costruzione realizzati possono essere influenzati da una serie di dinamiche. Ad esempio, l’accesso alle risorse che guidano la produzione di energia può avere un grande impatto sui costi di costruzione. Risorse come solare, eolica e geotermica sono distribuite in modo non uniforme e il costo di accesso e sviluppo di queste risorse aumenterà nel tempo. I primi entranti nel mercato acquisiranno l’accesso alle risorse più efficace in termini di costi, mentre i progetti più recenti potrebbero dover pagare molto di più per l’accesso a risorse equivalenti. L’ambiente normativo della posizione della centrale elettrica può avere un grande impatto sui tempi di consegna del progetto di costruzione. Per i progetti che hanno un pesante investimento iniziale nella costruzione questo può portare ad un aumento degli interessi maturati e dei costi complessivi di costruzione. Per ulteriori informazioni sulla miriade di fattori che possono influenzare i costi di costruzione delle centrali elettriche, fare riferimento alle stime dei costi di capitale per gli impianti di generazione di elettricità su scala pubblica rilasciate dalla U. S. Energy Information Administration (VIA) nel 2016.
I costi di costruzione della centrale elettrica sono presentati come il costo in dollari per kilowatt. Le informazioni presentate in questa sezione sono fornite dalla VIA. In particolare, utilizzeremo i costi di costruzione delle centrali elettriche per gli impianti di generazione di energia costruiti nel 2015, trovati qui. Queste informazioni sono le più aggiornate fornite, ma si prevede che VIA rilascerà i costi di costruzione della centrale elettrica per 2016 a luglio 2018. Per coloro che sono interessati ai costi di costruzione delle centrali elettriche, le pubblicazioni della VIA sono una delle più preziose fonti di informazioni disponibili. I dati forniti dalla VIA sono utili per illustrare la natura complessa dei costi di costruzione delle centrali elettriche e mettono in evidenza la moltitudine di variabili che possono influenzare non solo i costi di costruzione delle centrali ma anche la redditività continua.
Eolico
Le centrali elettriche che hanno fatto affidamento sul vento come fonte di energia rinnovabile hanno aggiunto la maggior capacità alla rete elettrica nel 2015, senza aggiungere molto ai costi del carburante. Sfruttare il vento come fonte di energia è in costante aumento negli Stati Uniti. Nel 2015, le centrali elettriche che sfruttano l’energia eolica hanno aggiunto 8.064 megawatt (MW) di capacità. Contrastate questo con gli impianti di generazione a base di petrolio che hanno aggiunto 45 MW di capacità e potete vedere la crescita esplosiva delle centrali elettriche che dipendono dall’energia eolica. Le centrali eoliche sono state costruite con un costo medio di $1.661 per kilowatt di attività targhetta installata. Ciò ha comportato un costo totale di costruzione di $13.395.684 per 66 generatori.
È importante notare che la costruzione di generatori eolici dipende fortemente dall’attuale panorama normativo e dai costi di generazione. Per illustrare ciò, si consideri che le centrali elettriche dipendenti dall’energia eolica hanno aggiunto meno di 900 MW di capacità nel 2013 secondo questo rapporto della VIA, in contrasto con l’aggiunta di oltre 8.000 MW nel 2015. La ragione più influente di questo è stata la scadenza di un credito d’imposta federale di produzione alla fine del 2012, che ha incoraggiato gli investitori ad allontanarsi dalla nuova costruzione di generatori eolici fino a quando il credito d’imposta è stato rinnovato nei primi mesi del 2013. Dato il ritardo nella produzione, l’aumento della capacità aggiunto nel 2015 può essere visto come un rinnovato investimento una volta che era presente un contesto normativo più favorevole.
Gas naturale
Le centrali elettriche che utilizzano il gas naturale sono state trainanti per l’aumento della capacità della rete negli ultimi anni e il 2015 non ha fatto eccezione. Nel corso del 2015 una centrale a gas naturale ha aggiunto una capacità totale di 6.549 MW. I costi di costruzione della centrale elettrica a gas naturale per lo stesso anno sono stati in media di $812 / kw, per un costo totale di $5,318,957 per 74 generatori. Ci sono tre diversi tipi di tecnologia che vengono utilizzati nelle centrali elettriche a gas naturale. Ogni tecnologia diversa ha un impatto sostanziale sui costi totali di costruzione. La maggior parte della capacità è stata aggiunta attraverso centrali elettriche a gas naturale a ciclo combinato (4.755 MW) e turbine a combustione (1.553), mentre i motori a combustione interna rappresentavano solo una piccola frazione della capacità aggiunta (240). Questo non racconta la storia completa, tuttavia.
Gli impianti a ciclo combinato, definiti come aventi almeno una turbina a combustione e una turbina a vapore, operano a livelli di efficienza molto più elevati rispetto agli altri tipi. Mentre questo riduce i costi operativi a lungo termine, i costi di capitale per la costruzione sono anche più elevati. Le centrali elettriche a gas naturale a turbina a combustione sono meno efficienti del ciclo combinato, il che si traduce in costi operativi più elevati, ma sono anche meno costose da costruire. Sia i generatori a motore a combustione interna che quelli a turbina a combustione hanno il vantaggio di poter essere costruiti più rapidamente rispetto alle centrali a ciclo combinato. Ciò ha portato al loro utilizzo in situazioni in cui sono necessari aumenti di capacità a breve termine per soddisfare l’aumento della domanda. Inoltre, sebbene gli impianti a turbina a combustione siano meno efficienti, tendono ad essere eseguiti solo nelle ore di punta per soddisfare la domanda. In contrasto con ciò, gli impianti a ciclo combinato tendono ad essere utilizzati per soddisfare i carichi di domanda di base a causa della loro maggiore efficienza e dei minori costi operativi.
Solare
Anche i costi di costruzione delle centrali solari, come quelli del gas naturale, dipendono fortemente dalla tecnologia sottostante utilizzata nell’impianto. Inoltre, la capacità generata dalle centrali solari dipende anche dalla tecnologia utilizzata. Per questo motivo, l’intersezione tra i costi di costruzione e la capacità produttiva delle centrali solari è una considerazione centrale per gli investitori. Il costo medio di costruzione per tutti i tipi di centrali solari fotovoltaiche (PV) è stato di $2.921/kw per un aumento di capacità totale di 3.192 MW. I costi totali di costruzione per gli impianti solari fotovoltaici sono stati di $9.324.095 per 386 generatori totali. Questi numeri dimostrano che gli impianti solari in media producono meno aumenti di capacità per generatore rispetto al gas naturale e al vento. I livelli di produzione non sono statici tra diversi tipi di impianti solari fotovoltaici.
Una differenza fondamentale è tra le installazioni di tracciamento basate su inclinazione fissa e asse. I sistemi di tracciamento basati su assi sono più costosi da installare, ma comportano una maggiore capacità produttiva rispetto all’inclinazione fissa, il che può aiutare a compensare i costi operativi in corso. Un altro fattore da considerare è il tipo di installazione solare fotovoltaica. I due tipi primari presenti sul mercato sono il silicio cristallino e il CdTe a film sottile. Questi diversi tipi hanno vantaggi e svantaggi. La tecnologia a film sottile è più recente e gli impianti a film sottile hanno una capacità media significativamente aumentata (74 MW vs 7 MW) rispetto agli impianti a silicio cristallino. Entrambi i tipi di impianti sono simili nel prezzo alla costruzione. Ad esempio, per le installazioni di tracciamento basate su assi, gli impianti di silicone cristallino hanno un costo medio di $2.920/kw rispetto agli impianti a film sottile che hanno una media di $3.117/kw. Nel corso del 2015 le installazioni in silicio cristallino di tipo fisso e ad asse inclinato hanno superato di gran lunga le installazioni a film sottile, mostrando una chiara preferenza di mercato per le centrali solari in silicio cristallino per il 2015.
Nucleare
Le centrali elettriche che sfruttano l’energia nucleare rimangono una componente fondamentale della nostra infrastruttura energetica nonostante il fatto che poche centrali nucleari siano state costruite negli ultimi anni. In effetti, la più recente centrale nucleare a finire la costruzione è stata la centrale Watts Bar Unit 2 completata nel 2016. Questo impianto è stato terminato dopo decenni di ritardi, ed è stato portato online quasi 20 anni dopo che la precedente centrale nucleare è stata terminata negli Stati Uniti nel 1996, che era l’unità Watts Bar 1. A causa della mancanza di nuove costruzioni per le centrali nucleari non sono disponibili costi di costruzione di centrali nucleari completamente accurati o aggiornati. Un outlook economico pubblicato dalla VIA in 2018 ha proposto che le centrali nucleari iniziate in 2016 avrebbero un costo overnight di base di $5,148, non tenendo conto delle fluttuazioni che potrebbero verificarsi durante l’interim. Una cosa fondamentale da notare sull’industria nucleare e le centrali nucleari è il tempo significativo necessario per completare la costruzione. Secondo l’EIA, il più presto un reattore nucleare e una centrale elettrica potrebbero essere portati online se la costruzione fosse iniziata in 2016 è 2022. Ciò rende la costruzione di centrali nucleari più vulnerabile ai costi eccessivi se i costi di costruzione nel loro complesso continuano a salire come hanno fatto.
Costi del lavoro e dei materiali
Il lavoro e i materiali sono due dei fattori principali dei costi di costruzione delle centrali elettriche ed entrambi stanno portando ad un aumento dei costi di costruzione ogni anno in tutti i settori. Tenere il passo con le fluttuazioni sia per la manodopera che per i materiali è importante quando si valutano i costi totali di costruzione delle centrali elettriche. La costruzione di centrali elettriche è generalmente un’impresa estesa. I progetti possono richiedere da 1 a 6 anni per essere completati al minimo, con alcuni che si estendono notevolmente ulteriormente. La VIA sottolinea giustamente che le differenze tra il costo previsto e reale dei materiali e della costruzione nel corso del progetto sono importanti da considerare e possono avere un impatto sostanziale sui costi di costruzione.
I costi di costruzione in generale sono in aumento, ma due dei principali driver di questo è il carico materiale e di lavoro. I costi dei materiali sono aumentati drammaticamente negli ultimi mesi e potrebbero continuare ad aumentare se le attuali posizioni politiche fossero mantenute. In particolare, le tariffe sulle importazioni estere di metalli chiave, tra cui acciaio, alluminio e ferro, nonché legname dal Canada, stanno producendo drammatiche fluttuazioni dei costi dei materiali. I costi reali dei materiali sono attualmente aumentati di circa il 10% rispetto a luglio 2017. Questa tendenza non sembra diminuire per il prossimo futuro. L’acciaio è particolarmente importante per le costruzioni di centrali elettriche, quindi le tariffe continue sull’acciaio importato potrebbero comportare un aumento sostanziale dei costi per la costruzione di centrali elettriche di tutti i tipi.
L’aumento del costo del lavoro nel settore delle costruzioni contribuisce anche all’aumento dei costi di costruzione. L’aumento dei costi del lavoro è guidato da una carenza di manodopera qualificata derivante dalla bassa affluenza di millennials nei mestieri di costruzione e da un drammatico restringimento della forza lavoro edile durante e post-recessione. Anche se molte imprese di costruzione stanno integrando programmi di percorso di carriera per invogliare più millennials nelle industrie commerciali, ci vorrà del tempo per vedere appieno l’effetto di questi sforzi. Questa carenza di manodopera è visto più vividamente nelle aree urbane con una forte concorrenza per il lavoro qualificato esiste. Per i progetti di costruzione di centrali elettriche nei pressi di centri urbani, l’accesso a manodopera qualificata può essere limitato e può venire ad un premio.