LCOE: jakie są koszty wytwarzania energii ze źródeł konwencjonalnych i odnawialnych?

Koszty produkcji energii z różnych źródeł - od czego zależą?

Energię elektryczną produkuje się dzisiaj na różne sposoby. Na większą skalę najczęściej generuje się z kilku podstawowych źródeł, do których zaliczamy:

• węgiel,
• ropa naftowa,
• gaz (w tym również biogaz),
• energia wiatru,
• energia słońca,
• energię jądrową,
• energię cieków wodnych,
• energię geotermalną,
• biomasę.

W przypadku odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak np. energia wiatru czy energia słońca, proces produkcji energii wynika bezpośrednio z zastosowanego “paliwa”. W turbinach wiatrowych pęd powietrza napędza specjalnie wyprofilowane łopaty, a te za pomocą prądnicy dostarczają energii elektrycznej. W instalacji fotowoltaicznej, produkcja prądu możliwa jest dzięki tzw. zjawisku fotowoltaicznemu. W przypadku m.in. węgla, gazu, ropy czy biomasy, proces produkcji prądu wygląda bardzo podobnie. Spalane paliwo przemienia wodę w parę wodną, a ta napędza turbinę generatora prądu.

Co wpływa na koszty wytworzenia energii ze źródeł konwencjonalnych i odnawialnych?

Koszty produkcji prądu w przypadku każdej z technologii może być inny. Co więcej, koszt ten może różnić nawet w obrębie jednej technologii. Wpływa na niego bowiem szereg czynników, w tym przede wszystkim:

• Dostępność i koszty paliwa - które dodatkowo, bywają zmienne w czasie. Wiatr i promienie słoneczne są darmowe. Dla porównania ceny węgla energetycznego, wykorzystywanego w energetyce zawodowej w 2019 roku wynosiły ok. 100 USD/tonę, a w 2022 roku sięgnęły 300 USD/tonę. Gaz ziemny na początku 2020 roku kosztował ok. 30 euro/MWh, ale jego cena 2 lata później wzrosła do ponad 100 euro/MWh. Wzrosty były wywołane m.in. embargiem na rosyjskie paliwa i wynikającą z tego ograniczoną dostępnością w Europie.
• Skala i moc elektrowni - w przypadku każdej technologii, na niższy koszt produkcji energii elektrycznej przekłada się wielkość generatora. Dzięki efektowi skali, koszt spada wraz ze wzrostem mocy instalacji.
• Koszt infrastruktury i eksploatacji. Każda technologia może wiązać się z innymi kosztami inwestycyjnymi oraz kosztami utrzymania. Przykładowo, za budowę elektrowni gazowej trzeba zapłacić ok. 3,5 mln zł za MW. W przypadku farmy wiatrowej koszt sięgnie ok. 7 mln zł. Za 1 MW farmy PV trzeba zapłacić od ok. 2,2 do 3 mln zł. Do tego należy doliczyć koszty serwisu i obsługi, który będzie wyższy w przypadku turbin i elektrowni węglowej, niż w przypadku fotowoltaiki.
• Polityka i regulacje prawne. Globalna i krajowa polityka w znacznym stopniu przekłada się na ostateczny koszt produkcji energii elektrycznej. Konieczność uzyskania płatnych pozwoleń, wysokość podatków, opłat (np. cen uprawnień do emisji CO2 uiszczanych przez elektrownie konwencjonalne) czy dotacje to istotne pozycje w kosztach prowadzenia elektrowni.

Wybór konkretnej technologii pod względem opłacalności nie jest prostym zadaniem, ze względu na ogromną różnorodność procesów. By ułatwić podjęcie decyzji opracowano specjalny wskaźnik -  LCOE.

LCOE - co to jest?

LCOE (skrót od angielskiego określenia Levelized Cost of Electricity) to wskaźnik dotyczący opłacalności źródła wytwórczego, pozwalający na porównanie różnych technologii produkcji. LCOE wyznacza się odnosząc całkowitą produkcję energii w okresie życia elektrowni do całkowitych kosztów (inwestycji i eksploatacji) z tego okresu. Posługując się uproszczonym wzorem, LCOE można opisać w następujący sposób:

LCOE = zsumowane koszty budowy i funkcjonowania / całkowita produkcja energii

LCOE dostarcza inwestorowi informacji ważnych w procesie inwestycyjnym. Może odpowiedzieć na pytania jak wygląda opłacalność danego źródła wytwórczego w okresie jego eksploatacji, oraz jak wygląda jego opłacalność na tle innych technologii wytwórczych.

Uwaga! Warto zwrócić uwagę na to, że chociaż LCOE to miara powszechnie wykorzystywana w analizach naukowych i biznesowych, to ze względu na swój uproszczony charakter nie uwzględnia wszystkich aspektów wpływających na koszt wytworzenia energii elektrycznej. LCOE nie bierze pod uwagę m.in. pozafinansowanych aspektów, takich jak koszty środowiskowe (związane np. z emisją CO2) czy sytuacja energetyczna (np. tam, gdzie wyż zapotrzebowania energetycznego przypadka na okres jesienno-zimowy, bardziej opłacalna może okazać się farma wiatrowa, pomimo wyższego LCOE).

Koszt energii wiatrowej - najniższy z OZE

Według aktualnych danych zebranych przez ośrodek badawczy Wood Mackenzie, elektrownie wiatrowe na lądzie to obecnie najtańsze źródło energii elektrycznej. W 2022 roku koszt energii wiatrowej (z lądu) wyniósł 50 euro/MWh, czyli w przeliczeniu ok. 0,23 zł/kWh. LCOE offshore (turbiny morskie) wyniosło w 2022 roku 114 euro/MWh, czyli ok. 0,52 zł/kWh.

W przypadku onshore (turbiny na gruncie) oznacza to wzrost o ok. 30% w stosunku do 2020 roku, kiedy koszt energii wiatrowej wynosił ok. 38 euro/MWh, czyli ok. 0,16 zł/kWh. Dla porównania, według Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej IRENA w okresie od 2010 do 2019 roku koszt energii wiatrowej (globalnie) spadł o 39%. Było to możliwe dzięki usprawnieniu technologii turbin (m.in. zwiększeniu średnicy rotora), efektowi skali i spadkowi kosztów utrzymania i eksploatacji.

Warto jeszcze dodać, że w ujęciu globalnym, według danych Bloomber New Energy Finance (BNEF) LCOE onshore w 2022 roku wyniósł 46 $/MWh, czyli ok. 0,19 zł/kWh. LCOE dla offshore wyniosło natomiast 86$/MWh (ok. 0,37 zł/MWh).

LCOE PV - Ile kosztuje wyprodukowanie 1 kWh z fotowoltaiki?

Jak podaje Wood Mackenzie, średnie LCOE dla energii z OZE wyprodukowanej w Europie w 2022 roku wyniósł 67 euro/MWh. W przeliczeniu daje to ok. 0,067 eurocentów za 1 kWh, czyli ok. 0,308 zł/kWh. 

Dla porównania, z danych tego samego ośrodka wynika, że w 2020 roku LCOE PV wynosiło ok. 48 euro/MWh (czyli ok. 0,205 zł/kWh). Oznacza to, że w ciągu dwóch lat koszt wzrósł o ok. 40%. Wzrost może być pokłosiem m.in. trudnej sytuacji na rynku podzespołów fotowoltaicznych, wywołanej pandemią koronawirusa. Przyniosła ona bowiem znaczny wzrost kosztów - m.in. transportu i produkcji. Wpływ na wzrosty miała również inflacja.

Wzrost to swego rodzaju nowość, jeśli chodzi o koszt produkcji energii z fotowoltaiki. Do tej pory fotowoltaika rozpieszczała trendami spadkowymi. Dane IRENA pokazują, że w okresie od 2010 do 2019 roku LCOE PV w krajach Europy systematycznie spadało. Dla danych globalnych zebranych przez IRENA, różnica wyniosła ok. 80%. Tak znacząca poprawa opłacalności fotowoltaiki wynikała m.in. ze:

• spadku cen instalacji fotowoltaicznych, związanych z upowszechnieniem się technologii czy usprawnieniem procesów produkcyjnych.
• wyższej wydajności instalacji osiągniętej dzięki nowym rozwiązaniom technicznym,
• spadków kosztów O&M (operacyjnych i utrzymania).

Dane BNEF pokazują, że w globalnym ujęciu koszt energii ze słońca wyniósł w 2022 roku ok. 45$/MWh (ok. 0,19 zł/kWh). 

Koszt wytworzenia 1 kWh energii elektrycznej - z węgla i gazu

Jeśli chodzi o źródła konwencjonalne (elektrownie węglowe, atomowe i gazowe) to według danych BNEF, w 2022 roku globalny LCOE dla węgla i gazu wynosił odpowiednio 74$/MWh i 81$/MWh. Oznacza to, że za 1 kWh z węgla trzeba było zapłacić ok. 0,31 zł. Natomiast 1 kWh prądu z gazu kosztował w ujęciu globalnym ok. 0,34 zł.

Jeszcze do niedawna, bo do ok. 2016 - 2018 roku, koszty wytwarzania energii ze źródeł konwencjonalnych były wyższe od kosztów energii produkowanych z OZE. Wpływ na odwrócenie trendu miało kilka czynników:

• rosnące ceny uprawnień do emisji CO2 - ramach systemu EU ETS za emisję tony dwutlenku węgla w 2022 roku trzeba zapłacić 100 euro. Dla porównania w 2017 roku koszt ten nie przekraczał 5 euro.
• fluktuacje cen paliw - zarówno węgiel, jak i gaz należą do paliw o zmiennej dynamice cen, wrażliwej na wydarzenia polityczne. Wojna w Ukrainie i embarga na Rosję sprawiły, że ceny tych surowców mocno wzrosły. W ciągu roku stawki się ustabilizowały, jednak w ogólnym rozrachunku, według agencji IRENA węgiel to paliwo przeszłości.

Koszty wytwarzania energii ze źródeł konwencjonalnych i odnawialnych - porównanie

Jak wygląda porównanie kosztów wytwarzania energii ze źródeł konwencjonalnych i odnawialnych?

Źródło: bnef.com

W 2022 roku, w ujęciu globalnym energia z PV była o ok. 65% tańsza od energii z węgla i ok. 80% tańsza od energii z gazu. Podobnie wyglądał stosunek kosztu energii z wiatru w stosunku do kosztów energii z węgla i gazu. Póki co jednak energia ze źródeł konwencjonalnych pod względem kosztów wciąż wygrywa z elektrowniami wiatrowymi na morzu.