análisis de costos nivelados de la generación de electricidad
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Análisis de Costos Nivelados de la Generación de Electricidad
Gustavo Alonso, Ramon Ramírez,Javier C. Palacios
Preparado para LAS-ANS 2006Junio 2006
Instituto Nacional de Investigaciones NuclearesInstituto Nacional de Investigaciones Nucleares
LAS-ANS 2006
Porqué considerar a la Energía Nuclear
• Alta volatilidad de los precios del gasAlta volatilidad de los precios del gas
• Preocupación por las emisiones de CO2 Preocupación por las emisiones de CO2
• Diversificación de fuentes de GeneraciónDiversificación de fuentes de Generación
• Nuevas Generaciones de ReactoresNuevas Generaciones de Reactores
• Competitividad Económica de la Energía Competitividad Económica de la Energía NuclearNuclear
LAS-ANS 2006
Reactores de Generation III
• Los últimos reactores ABWR se han construído en Los últimos reactores ABWR se han construído en menos de 5 añosmenos de 5 años
• En Finlandia se está construyendo un reactor del tipo En Finlandia se está construyendo un reactor del tipo EPR, el cual entrará en operación comercial en el 2009EPR, el cual entrará en operación comercial en el 2009
• Otro reactor EPR iniciará su construcción en el 2007 en Otro reactor EPR iniciará su construcción en el 2007 en Flamanville, France.Flamanville, France.
• El AP1000 ha obtenido su certificado de diseño por la El AP1000 ha obtenido su certificado de diseño por la NRCNRC
• El ESBWR espera obtener su certificación en el 2008El ESBWR espera obtener su certificación en el 2008• En Estados Unidos se tiene interés en construir al menos En Estados Unidos se tiene interés en construir al menos
16 nuevos reactores de Generation III para el 202016 nuevos reactores de Generation III para el 2020
LAS-ANS 2006
Metodología de Costo Nivelado
• Permite comparaciones entre diferentes Permite comparaciones entre diferentes tecnologíastecnologías
• Permite cuantificar el costo unitario de la Permite cuantificar el costo unitario de la electricidad generada (el kWh) durante la vida de electricidad generada (el kWh) durante la vida de la central nuclearla central nuclear
• Permite una comparación inmediata con el costo Permite una comparación inmediata con el costo de otras tecnologías alternativasde otras tecnologías alternativas
• Considera la generación total de electricidad Considera la generación total de electricidad durante toda la vida útil de la plantadurante toda la vida útil de la planta
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Metodología de Costo Nivelado• Esta metodología toma en cuenta que el costo de Esta metodología toma en cuenta que el costo de
instalación (overnight cost) esta afectado por:instalación (overnight cost) esta afectado por:Tasa de interés aplicada a la inversiónTasa de interés aplicada a la inversiónFlujo de efectivo durante el tiempo de construcciónFlujo de efectivo durante el tiempo de construcción
• El Costo Total Nivelado (CTNG) es la suma de:El Costo Total Nivelado (CTNG) es la suma de:
Costo Nivelado de Inversión (CNI): es el costo Costo Nivelado de Inversión (CNI): es el costo generado durante el tiempo de construccióngenerado durante el tiempo de construcción
Costo de Producción: es el generado durtante la Costo de Producción: es el generado durtante la vida económica de la planta, incluye:vida económica de la planta, incluye: Costo Nivelado de combustible (CNC) Costo Nivelado de combustible (CNC) Costo Nivelado de Operación y Mantenimiento Costo Nivelado de Operación y Mantenimiento
(CNO&M). (CNO&M).
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LAS-ANS 2006
LAS-ANS 2006OECD-2005
Comparación de la Metodología de Costo Total Nivelado de Generación
45.7645.7632.7532.75505030301010NuclearNuclear
59.4259.4241.7941.79636340401010GasGas
31.3931.3923.0323.033131212155NuclearNuclear
56.3656.3638.7338.736060373755GasGas
Max.Max.Min.Min.Max.Max.Min.Min.
ININININUSD/MWhUSD/MWh
OECDOECDUSD/MWhUSD/MWh
DRDR%%
Tipo deTipo dePlantaPlanta
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Escenarios Analizados
• Tres escenarios para la tasa de descuento 5%, 8% y 10%, Tres escenarios para la tasa de descuento 5%, 8% y 10%, • Tres escenarios para los precios del gas:Tres escenarios para los precios del gas:
– 4.44 USD/mmBTU (Gas 1)4.44 USD/mmBTU (Gas 1)– 5.20 USD/mmBTU (Gas 2)5.20 USD/mmBTU (Gas 2)– 7.00 USD/mmBTU (Gas 3) 7.00 USD/mmBTU (Gas 3)
• Tres escenarios para el overnight cost nuclearTres escenarios para el overnight cost nuclear– 1200 USD/kWe (Nuclear Bajo)1200 USD/kWe (Nuclear Bajo)– 1400 USD/kWe (Nuclear Medio)1400 USD/kWe (Nuclear Medio)– 1600 USD/kWe (Nuclear Alto)1600 USD/kWe (Nuclear Alto)
• Potencia promedio de salida del reactor considerado Potencia promedio de salida del reactor considerado 1350 MW1350 MW• Para los Costos de Operación y Mantenimiento se tomarán los Para los Costos de Operación y Mantenimiento se tomarán los
reportados por la OECDreportados por la OECD• Se considera que los inversionistas en reactores nucleares se Se considera que los inversionistas en reactores nucleares se
preocupan principalmente por el tiempo de construcción y los preocupan principalmente por el tiempo de construcción y los retrasos debido al proceso de licenciamientoretrasos debido al proceso de licenciamiento
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Características de las Plantas analizadas
7.834.752.77Costo de O&M (USD/MWh )
6.80+1.78*4.44*
5.20*
7.00*
Precio del combustible *USD/mmBTU
+USD/MWh
120014001600
1000450Overnight Cost (USD/kWe)
542Tiempo de construcción (años )
3437.2452Eficiencia térmica (%)
1350700560Salida neta de potencia (MWe)
3.17.33.1Usos propios (%)
908080Factor de capacidad (%)
404025Vida (años )
Nuclear Nuclear Carbón Carbón Gas Gas Tipo de la planta Tipo de la planta
LAS-ANS 2006
Costo de Inversión
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Mill
ones
de
USD
Gas 282.42 293.00 300.00Carbón 882.19 942.80 984.16Nuclear Bajo 1933.71 2080.61 2182.96Nuclear Medio 2256.00 2427.37 2546.78Nuclear Alto 2578.28 2774.14 2910.61
5% 8% 10%
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Costos Nivelados de Generación Eléctrica
0
10
20
30
40
50
60U
SD/M
Wh
Gas 1 37.86 39.52 40.74Gas 2 43.01 44.67 45.89Gas 3 55.2 56.86 58.08Carbón 32.83 38.16 42.18Nuclear Bajo 25.26 30.51 34.53Nuclear Medio 26.99 33.13 37.81Nuclear Alto 28.73 35.74 41.09
5% 8% 10%
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Sensibilidad a la Tasa de Descuento
• Para los proyectos nucleares el costo nivelado es muy sensible a la Para los proyectos nucleares el costo nivelado es muy sensible a la
tasa de descuentotasa de descuento
– Las diferencias en los costos nivelados para un incremento en la tasa de Las diferencias en los costos nivelados para un incremento en la tasa de
descuento del 5 al 10% pueden ser hasta 45% mayoresdescuento del 5 al 10% pueden ser hasta 45% mayores
– Los costos de inversión pueden ser 333 millones de dólares más por Los costos de inversión pueden ser 333 millones de dólares más por
cambiar del 5% al 10%.cambiar del 5% al 10%.
• El costo nivelado para el ciclo combinado no presenta grandes El costo nivelado para el ciclo combinado no presenta grandes
diferencias cuando se usan diferentes tasas de descuento diferencias cuando se usan diferentes tasas de descuento
– La diferencia en costo nivelado para una planta de gas natural es menor al La diferencia en costo nivelado para una planta de gas natural es menor al
10% cuando se cambia la tasa de descuento del 5% al 10%10% cuando se cambia la tasa de descuento del 5% al 10%
– Caundo el precio del gas varía de 4.44 a 7.00 Caundo el precio del gas varía de 4.44 a 7.00 USD/mmBTUUSD/mmBTU el costo el costo
nivelado varía mas del 40%, sin importar la tasa de descuento utilizada. nivelado varía mas del 40%, sin importar la tasa de descuento utilizada.
Sensibilidad al tiempo de Sensibilidad al tiempo de construcciónconstrucción
Se supone que la construcción de la Se supone que la construcción de la central nuclear tarda mas de 5 años central nuclear tarda mas de 5 años
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Flujo de Efectivo Normalizado
Distribución de Flujo de Efectivo Normalizado
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Costo de Inversión al expandir el flujo de efectivo
3156.52761.9
2367.4
2998.52570.1
3426.8
0500
1000150020002500300035004000
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
7 años 9 años
Tiempo Total
Mill
ones
de
US
D
5% 8% 10%
Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)
LAS-ANS 2006
Costo total nivelado de generación expandiendo el flujo de efectivo
25.727.5
29.3
26.128.0
29.9
36.2
39.8
43.4
38.0
41.9
45.7
05
101520253035404550
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
7 años 9 años
Tiempo Total
US
D/M
Wh
5% 8% 10%
Alto
Medio
Bajo
41.0935.7428.73
37.8133.1326.99
34.5330.5125.26
CTNG original
Sensibilidad al tiempo de Sensibilidad al tiempo de construcciónconstrucción
Se supone que una vez construída, Se supone que una vez construída, la central nuclear se retrasa en la central nuclear se retrasa en iniciar la operación comercialiniciar la operación comercial
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Costos de Inversión suponiendo retrasos en el inicio de operación comercial
2401.32801.5
3201.7
2641.4
3081.6
3521.8
2905.5
3389.8
3874.0
2030.4 2368.82707.2
2131.92487.2
2842.62238.5 2611.6
2984.7
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
1 año 2 años 3 años
Tiem po de Retraso
Mill
ones
de
USD
5% 8% 10%
Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)
LAS-ANS 2006
36.540.1
43.738.7
42.646.6
41.045.4
49.8
25.8 27.629.4
26.3 28.2 30.226.9 28.9 30.9
0
10
20
30
40
50
60
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
1 año 2 años 3 años
Tiempo de Retraso
US
D/M
Wh
5% 8% 10%
Alto
Medio
Bajo
41.0935.7428.73
37.8133.1326.99
34.5330.5125.26
CTNG original
Costos Nivelados suponiendo retrasos en el inicio de operación comercial
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Sensibilidad al tiempo de Construcción
• Si el flujo de capital se expande en el tiempo, el costo nivelado se incrementará hasta en un 11.3%– Desde 41.09 USD/MWh hasta 45.74 USD/MWh para el
escenario Nuclear Alto y una tasa de descuento del 10%– El costo de inversión se incrementrá en 516 millones de dólares.
• En el caso de un retraso en el inicio de operaciòn comercial de 3 años, el costo nivelado se incrementará hasta en un 21.1% – Será de 49.77 USD/MWh para el escenario Nuclear Alto y una
tasa de descuento del 10%– La inversiòn se incrementará hasta un 33% (963 millones de
dólares.
Sensibilidad al Factor de Sensibilidad al Factor de CapacidadCapacidad
Se supone que el factor de Se supone que el factor de capacidad es menor al postuladocapacidad es menor al postulado
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Costos Nivelados suponiendo diferentes factores de capacidad
27.329.2 31.2
26.2 28.1 29.925.3 27.0 28.7
37.741.4
45.1
36.039.5
43.0
32.4
37.841.1
05
101520253035404550
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
NuclearBajo
NuclearMedio
NuclearAlto
80% 85% 90%
Factor de Capacidad
US
D/M
Wh
5% 8% 10%
CTNG original
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Sensibilidad al Factor de Capacidad
• El análisis de sensibilidad del factor de capacidad mostró que al cambiar el factor de capacidad del 80% al 90% el costo nivelado decrece hasta un 9%.– En el caso nuclear alto y a una tasa de descuento del
10% el costo nivelado decrece de 45.09 a 41.09 USD/MWh.
– Lo anterior hace una diferencia de 4 USD/MWh.
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Discusión
• En el caso base analizado, el costo nivelado de la electricidad generada por medios nucleares, es Menorque el costo nivelado utilizando gas.
• En el escenario supuesto de que tome más de 5 años construir una planta nuclear, el costo nivelado muestra que la opción nuclear es competitiva en comparación con las plantas de ciclo combinado basadas en gas para precios del gas hasta 5.20 USD/mmBTU, y más barata para precios del gas mayores a este valor.
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Discusión
• En el caso de que el proyecto nuclear se retrase hasta 3 años, la opción nuclear sigue siendo competitiva ccomparada con el gas, y es aún más barata si el precio del gas es mayor ó igual a 7 USD/mmBTU.
• La diferencia al considerar un factor de capacidad del 80%, en lugar de un factor de capacidad del 90% en una planta nuclear nueva, es que el costo nivelado se incrementaría en 4 USD/MW.
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Conclusión
• En todos los escenarios analizados se
encontró que las centrales nucleares son
una forma competitiva de producir
electricidad, y deberían ser consideradas
seriamente en cualquier programa de
expansión eléctrica.
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GRACIAS por su atención
“Not everything that can be counted counts, and Not everything that counts can be counted”
Albert Einstein
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