Piousbox

Por Norman Rogers via RealClearEnergy .

Muitas vezes nos dizem que a energia eólica e solar, se não mais baratas, são pelo menos competitivas em termos de custo com combustíveis fósseis. Completamente errado! A energia eólica ou solar custa cerca de cinco vezes mais por megawatt-hora em comparação com, por exemplo, o gás natural.

Dizem-nos que o vento e a energia solar nos salvarão de uma catástrofe climática. Se houver uma catástrofe climática iminente, a única coisa que nos salvará é a energia nuclear. O vento e a energia solar são métodos incrivelmente caros de redução de emissões de CO2. Quanto mais vento e energia solar você construir, o custo de remoção de CO2 aumentará desproporcionalmente.

Os EUA desperdiçaram US$ 1,5 trilhão em energia eólica e solar e, com esse dinheiro, apenas um pouco mais de 10% da nossa eletricidade vem da energia eólica e solar.

Os combustíveis fósseis não são sujos. As modernas usinas de gás natural ou carvão são ambientalmente imaculadas. O CO2 não é um poluente, mas um alimento vegetal aéreo que está tornando a Terra mais verde. O CO2 faz as plantas crescerem mais rápido com menos água.

A eletricidade eólica ou solar não vale o que custa para criá-la. Vale o que alguém está disposto a pagar por ela. Esse é um princípio econômico geralmente aceito.

Se o governo exige que uma concessionária compre uma certa quantidade de eletricidade a um certo preço, isso não é um mercado livre. Isso é planejamento central. O planejamento central tem um papel, mas raramente funciona tão bem quanto a troca voluntária de bens e serviços. O planejamento central cria reviravoltas inesperadas e geralmente resulta em baixa produtividade.

Primeiro, discutirei o valor da eletricidade eólica e solar em um mercado livre e, em seguida, discutirei o efeito de intervenções governamentais extensivas por meio de subsídios e mandatos.

Em todos os lugares quando os comentaristas comparam o custo da eletricidade eólica ou solar com o custo da eletricidade de combustível fóssil, eles usam LCOE, o custo nivelado da eletricidade ("Levelized Cost Of Electricity"). É um erro lógico comparar o LCOE do gás natural com o LCOE do vento ou solar. A comparação correta é comparar o custo marginal do gás natural com o LCOE do vento ou solar. O custo marginal da eletricidade do gás natural é de cerca de US$ 20 por megawatt-hora nos EUA. O LCOE do vento ou solar gira em torno de US$ 100 por megawatt-hora, ou cerca de cinco vezes mais.

O LCOE inclui a amortização do custo de construção da usina de energia. O custo marginal é essencialmente o custo do combustível para gerar a eletricidade.

Em que circunstâncias uma concessionária ou operadora de rede estará disposta a comprar eletricidade eólica ou solar? Para fins de discussão, postulamos que a concessionária substituirá parte de sua eletricidade a gás natural por eletricidade eólica ou solar. O argumento seria o mesmo se a eletricidade a carvão estivesse sendo substituída e diferente se a hidreletricidade estivesse sendo substituída. Ninguém substituiria a eletricidade nuclear por eólica ou solar porque o combustível nuclear é muito barato.

A concessionária não pode fazer uma substituição completa, descartando uma usina geradora de gás natural e substituindo-a por uma fazenda eólica ou solar. Isso é impossível porque a eólica e a solar são erráticas, fornecendo energia sujeita ao clima e ao ciclo solar diário. Sua natureza errática não pode ser corrigida a um custo remotamente razoável com baterias ou armazenamento bombeado.

A concessionária estará aberta a reduzir a produção de uma usina a gás e substituir essa eletricidade por eletricidade eólica ou solar, quando o sol estiver brilhando ou o vento estiver soprando, somente se a eletricidade eólica ou solar for menos cara do que o custo marginal de gerar eletricidade com a usina a gás. Observe que eu disse custo marginal, não LCOE.

O custo marginal para uma usina a gás é quase inteiramente o custo do combustível. Se o gás for US$ 3 por MMBtu e a usina a gás for uma usina de ciclo combinado, o custo marginal de geração de eletricidade é de cerca de US$ 20 por megawatt-hora. Em países que não desfrutam de gás natural barato, o custo marginal será maior.

Se o custo da eletricidade eólica ou solar for maior que $20, será uma proposta de perda de dinheiro substituir a eletricidade eólica ou solar pela eletricidade a gás. Se for menor, então será um empreendimento lucrativo. O valor da energia eólica ou solar é de $20 por megawatt-hora sob essas condições.

O LCOE para uma usina de gás natural inclui uma provisão para a amortização do investimento inicial. Também depende da utilização ou do fator de capacidade da usina. O fator de capacidade não é muito relevante para as propriedades da geração de gás natural porque as concessionárias reais superprovisionam sua capacidade de geração para atender à demanda de pico e à possibilidade de as usinas estarem em reparo.

O LCOE para uma fazenda eólica ou solar é quase inteiramente o custo de capital distribuído pelo número de megawatts-hora gerados com a devida consideração pelo valor temporal do dinheiro. O custo marginal é próximo de zero porque não custa nada extra para gerar um megawatt-hora adicional e nada é economizado se menos megawatts-hora forem gerados. Se a produção da usina for reduzida porque a rede não pode aceitar toda a energia eólica ou solar disponível, o custo por megawatt-hora é aumentado proporcionalmente. Sobrecarregar a rede com energia eólica ou solar é um problema cada vez mais sério.

A saída de um mercado livre

A intervenção governamental mais importante são as leis estaduais de portfólio renovável. Essas leis definem a energia renovável e estabelecem cotas para qual proporção da eletricidade no estado deve ser de fontes renováveis.

Sem complicar muito, energia renovável é geralmente definida como qualquer coisa que não seja combustível fóssil, energia nuclear ou hidroeletricidade envolvendo represas. A maior parte da energia que passa nesse teste é muito cara ou não escalável. Eólica e solar são muito caras e prejudicadas pela intermitência, mas são escaláveis. O resultado é que a energia renovável é quase sempre eólica ou solar. Alguns estados permitem que a hidroeletricidade com represas seja considerada renovável. A hidrelétrica tem escalabilidade limitada devido aos melhores locais já estarem sendo desenvolvidos.

As leis de portfólio renovável exigem a compra de uma proporção crescente de eletricidade renovável. Por exemplo, a Califórnia exige que 60% da eletricidade seja de fontes renováveis ​​até 2030.

A segunda intervenção governamental mais importante são subsídios federais, créditos fiscais e disposições fiscais complicadas chamadas financiamento de capital próprio fiscal, que subsidiam cerca de 50% do custo de construção de uma fazenda eólica ou solar.

A obrigatoriedade da compra de eletricidade renovável muda a natureza do mercado de eletricidade renovável. Sem os mandatos, o proprietário de um parque eólico ou solar está condenado a implorar às concessionárias para comprar eletricidade por muito menos do que custa para gerar. O parque logo estaria falido. Mas com os mandatos, as concessionárias estão batendo à sua porta implorando por energia renovável que são obrigadas a comprar, sem levar em conta o preço. As leis de portfólio renovável mudam o mercado de um mercado de compradores para um mercado de vendedores.

Há um punhado de empresas com a experiência e os recursos financeiros para construir parques eólicos ou solares de bilhões de dólares em escala de utilidade pública. Embora nominalmente concorram por meio de lances para a venda de eletricidade, elas constituem um oligopólio. Ou seja, a competição não será tão vigorosa quanto seria se houvesse mais participantes no mercado.

A estrutura de negócio mais comum é que o desenvolvedor constrói um parque eólico e vende a eletricidade para a concessionária. Como o mercado está inclinado a favor das grandes empresas, elas podem exigir um contrato de longo prazo, chamado de contrato de compra de energia ou PPA, geralmente de 20 anos, garantindo um mercado a um preço definido para toda a eletricidade que o projeto pode produzir. Essa garantia de mercado e preço de longo prazo tem um valor tremendo.

O PPA é um subsídio porque, ao remover o risco de mercado, a fazenda se torna menos como um negócio e mais como um título do tesouro. O preço por megawatt-hora pode ser menor porque uma taxa de retorno menor é viável. O risco foi removido. Com o mercado garantido, a fazenda se torna comercializável para investidores conservadores, como fundos de infraestrutura ou fundos de pensão. Estimo que o PPA reduza a taxa de retorno necessária de 12% para 8% e, portanto, subsidie ​​o custo da eletricidade renovável em um terço.

Esse subsídio não é gratuito. A concessionária está assumindo uma dívida e um risco enormes ao assinar o PPA. Há muitas razões possíveis pelas quais as concessionárias podem querer sair dos PPAs em cinco ou dez anos. Por exemplo, eletricidade nuclear de menor custo.

Entre as leis de portfólio renovável e os subsídios federais, a fazenda eólica ou solar é subsidiada em cerca de 66%. Por exemplo, se o LCOE da eletricidade eólica ou solar for de US$ 100 por megawatt-hora, após os subsídios serem aplicados, será de US$ 33 por megawatt-hora. Isso ainda é mais do que os US$ 20 que a eletricidade vale. Para fechar a lacuna, a concessionária deve aumentar suas tarifas para pagar os US$ 13 extras por megawatt-hora. O subsídio final vem dos clientes de eletricidade.

Justificativas para Subsídios Massivos

A primeira justificativa é que a redução das emissões de CO2 evitará uma catástrofe climática. Essa justificativa falha por vários motivos. Reduzir as emissões de CO2 americanas terá pouco efeito porque o problema das emissões está na Ásia, onde as emissões não apenas ofuscam as nossas, mas estão disparando devido ao desenvolvimento da geração movida a carvão.

O custo de redução das emissões de CO2 por energia eólica ou solar é muito alto, mais de US$ 300 por tonelada métrica de CO2 removida. O subsídio é o custo de remoção de CO2. Torna-se cada vez mais difícil aumentar a quantidade de energia eólica ou solar acima de 50% devido à sua natureza intermitente. As compensações de carbono podem ser compradas por apenas US$ 10 por tonelada, embora não haja o suficiente para neutralizar as emissões de CO2 de todo o sistema de energia. Uma redução séria das emissões a um custo razoável requer a adoção de energia nuclear, geralmente proibida pelas leis de portfólio renovável.

A segunda justificativa é que o combustível fóssil ou o combustível nuclear acabarão. Dentro das fronteiras dos EUA, há combustível fóssil suficiente para centenas de anos e combustível nuclear para milhares de anos. Não é sensato virar a economia de cabeça para baixo em antecipação a um evento teórico séculos no futuro.

Uma terceira justificativa é que as usinas de combustíveis fósseis causam poluição do ar, e as usinas nucleares podem liberar radiação prejudicial. As usinas modernas de carvão ou gás natural são ambientalmente limpas. As usinas nucleares são comprovadas por centenas de usinas funcionando por décadas. Os piores acidentes foram facilmente contidos.

Finalmente, o aumento de CO2 na atmosfera tornou a Terra mais verde e aumentou substancialmente a produção agrícola. O CO2 é alimento para plantas aéreas.

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Norman Rogers writes about energy and is the author of the book Dumb Energy. More detailed discussion and computational details is at https://windsolarcon.org.