Spesso ci viene detto che l'energia eolica e solare, se non più economiche, sono almeno competitive in termini di costi con i combustibili fossili. Sbagliato di grosso! L'energia eolica o solare costa circa cinque volte di più per megawattora rispetto, ad esempio, al gas naturale.
Ci è stato detto che l'energia eolica e solare ci salveranno da una catastrofe climatica. Se si profila una catastrofe climatica, l'unica cosa che ci salverà è l'energia nucleare. L'energia eolica e solare sono metodi incredibilmente costosi per ridurre le emissioni di CO2. Più energia eolica e solare si costruisce, più il costo della rimozione della CO2 aumenta in modo sproporzionato.
Gli Stati Uniti hanno sprecato 1,5 trilioni di dollari in energia eolica e solare e, per questa cifra, solo poco più del 10% della nostra elettricità proviene da fonti eoliche e solari.
I combustibili fossili non sono sporchi. Le moderne centrali a gas naturale o a carbone sono incontaminate dal punto di vista ambientale. La CO2 non è un inquinante, ma un alimento vegetale aereo che sta rinverdendo la Terra. La CO2 fa crescere le piante più velocemente con meno acqua.
L'elettricità eolica o solare non vale quanto costa crearla. Vale quanto qualcuno è disposto a pagare per averla. Questo è un principio economico generalmente accettato.
Se il governo richiede a un'azienda di servizi di acquistare una certa quantità di elettricità a un certo prezzo, non si tratta di libero mercato. Si tratta di pianificazione centralizzata. La pianificazione centralizzata ha un ruolo, ma raramente funziona bene come lo scambio volontario di beni e servizi. La pianificazione centralizzata crea svolte e cambiamenti inaspettati e spesso si traduce in bassa produttività.
Per prima cosa parlerò del valore dell'energia eolica e solare in un libero mercato e poi analizzerò gli effetti di ampi interventi governativi tramite sussidi e mandati.
Ovunque i commentatori confrontino il costo dell'elettricità eolica o solare con il costo dell'elettricità da combustibili fossili, usano LCOE, il costo livellato dell'elettricità. È un errore logico confrontare LCOE del gas naturale con LCOE dell'energia eolica o solare. Il confronto corretto è confrontare il costo marginale del gas naturale con LCOE dell'energia eolica o solare. Il costo marginale dell'elettricità da gas naturale è di circa $ 20 per megawattora negli Stati Uniti. L'LCOE dell'energia eolica o solare si aggira intorno ai $ 100 per megawattora, ovvero circa cinque volte di più.
LCOE include l'ammortamento del costo di costruzione dell'impianto di generazione. Il costo marginale è essenzialmente il costo del combustibile per generare l'elettricità.
In quali circostanze un gestore di servizi o di rete sarà disposto ad acquistare energia eolica o solare? Per amore della discussione, postuliamo che il gestore sostituirà parte della sua energia elettrica a gas naturale con energia eolica o solare. L'argomentazione sarebbe la stessa se si sostituisse l'energia elettrica a carbone e diversa se si sostituisse l'energia idroelettrica. Nessuno sostituirebbe l'energia nucleare con l'energia eolica o solare perché il combustibile nucleare è troppo economico.
L'azienda di servizi pubblici non può effettuare una sostituzione completa, rottamando un impianto di generazione di gas naturale e sostituendolo con un parco eolico o solare. Ciò è impossibile perché l'eolico e il solare sono irregolari, fornendo energia in base alle condizioni meteorologiche e al ciclo solare giornaliero. La loro natura irregolare non può essere risolta a un costo lontanamente ragionevole con batterie o accumulo tramite pompaggio.
L'azienda di servizi sarà disponibile a ridurre la produzione di un impianto a gas e a sostituire quell'elettricità con elettricità eolica o solare, quando splende il sole o soffia il vento, solo se l'elettricità eolica o solare è meno costosa del costo marginale di generazione dell'elettricità con l'impianto a gas. Nota che ho detto costo marginale, non LCOE.
Il costo marginale per un impianto a gas è quasi interamente il costo del combustibile. Se il gas costa 3 $ per MMBtu e l'impianto a gas è un impianto a ciclo combinato, il costo marginale di generazione di elettricità è di circa 20 $ per megawattora. Nei paesi che non godono di gas naturale a basso costo, il costo marginale sarà più alto.
Se il costo dell'energia eolica o solare è superiore a $ 20, sostituire l'energia eolica o solare con l'energia a gas sarà una proposta in perdita. Se è inferiore, allora sarà un'impresa redditizia. Il valore dell'energia eolica o solare è di $ 20 per megawattora in queste condizioni.
LCOE per un impianto a gas naturale include un'indennità per l'ammortamento dell'investimento iniziale. Dipende anche dall'utilizzo o dal fattore di capacità dell'impianto. Il fattore di capacità non è molto rilevante per le proprietà della generazione di gas naturale perché le utility reali sovradimensionano la capacità del loro generatore per tenere conto della domanda di picco e della possibilità che gli impianti siano in riparazione.
LCOE per un parco eolico o solare è quasi interamente il costo del capitale distribuito sul numero di megawattora generati, tenendo in debita considerazione il valore temporale del denaro. Il costo marginale è vicino allo zero perché non costa nulla in più generare un megawattora aggiuntivo e non si risparmia nulla se si generano meno megawattora. Se la produzione dell'impianto viene ridotta perché la rete non può accettare tutta l'energia eolica o solare disponibile, il costo per megawattora aumenta proporzionalmente. Sovraccaricare la rete con energia eolica o solare è un problema sempre più serio.
L'abbandono del libero mercato:
L'intervento governativo più importante è rappresentato dalle leggi statali sul portafoglio rinnovabile. Queste leggi definiscono l'energia rinnovabile e stabiliscono le quote per la quota di elettricità nello stato che deve provenire da fonti rinnovabili.
Senza complicarsi troppo, l'energia rinnovabile è solitamente definita come tutto ciò che non è combustibile fossile, energia nucleare o idroelettricità che coinvolge dighe. La maggior parte dell'energia che supera questo test è troppo costosa o non scalabile. L'energia eolica e quella solare sono troppo costose e ostacolate dall'intermittenza, ma sono scalabili. Il risultato è che l'energia rinnovabile è quasi sempre eolica o solare. Alcuni stati consentono all'idroelettricità con dighe di essere considerata rinnovabile. L'idroelettrico ha una scalabilità limitata perché i siti migliori sono già stati sviluppati.
Le leggi sul portafoglio rinnovabile impongono l'acquisto di una quota crescente di elettricità rinnovabile. Ad esempio, la California richiede che il 60% dell'elettricità provenga da fonti rinnovabili entro il 2030.
Il secondo intervento governativo più importante sono i sussidi federali, i crediti d'imposta e le complesse disposizioni fiscali chiamate finanziamenti a capitale netto, che sovvenzionano circa il 50% del costo di costruzione di un parco eolico o solare.
L'obbligo di acquisto di energia elettrica rinnovabile cambia la natura del mercato dell'energia elettrica rinnovabile. Senza gli obblighi, il proprietario di un parco eolico o solare è destinato a implorare le utility di acquistare energia elettrica a un prezzo molto inferiore a quello di produzione. Il parco andrebbe presto in bancarotta. Ma con gli obblighi, le utility bussano alla sua porta implorando l'energia rinnovabile che sono obbligate ad acquistare, senza riguardo al prezzo. Le leggi sul portafoglio rinnovabile cambiano il mercato da un mercato degli acquirenti a un mercato dei venditori.
Ci sono una manciata di aziende con l'esperienza e le risorse finanziarie per costruire parchi eolici o solari da miliardi di dollari, su scala di utilità. Sebbene competano nominalmente tramite offerte per la vendita di elettricità, costituiscono un oligopolio. Vale a dire che la concorrenza non sarà così vigorosa come sarebbe se ci fossero più attori sul mercato.
La struttura di accordo più comune è che lo sviluppatore costruisce un parco eolico e vende l'elettricità alla società di servizi. Poiché il mercato è sbilanciato a favore delle grandi aziende, queste sono in grado di richiedere un contratto a lungo termine, chiamato accordo di acquisto di energia o PPA, solitamente di 20 anni, che garantisce un mercato a un prezzo stabilito per tutta l'elettricità che il progetto può produrre. Questa garanzia di mercato e prezzo a lungo termine ha un valore enorme.
Il PPA è un sussidio perché eliminando il rischio di mercato, l'azienda agricola diventa meno simile a un'azienda e più simile a un titolo del Tesoro. Il prezzo per megawattora può essere inferiore perché è fattibile un tasso di rendimento inferiore. Il rischio è stato eliminato. Con il mercato garantito, l'azienda agricola diventa commercializzabile per investitori prudenti come fondi infrastrutturali o fondi pensione. Stimo che il PPA riduca il tasso di rendimento necessario dal 12% all'8% e quindi sovvenzioni il costo dell'elettricità rinnovabile di un terzo.
Quel sussidio non è esente da costi. L'azienda di servizi pubblici si sta assumendo un debito e un rischio enormi firmando il PPA. Ci sono molte possibili ragioni per cui le aziende di servizi pubblici potrebbero voler uscire dai PPA in cinque o dieci anni. Ad esempio, l'elettricità nucleare a basso costo.
Tra le leggi sul portafoglio rinnovabile e i sussidi federali, il parco eolico o solare è sovvenzionato per circa il 66%. Ad esempio, se il LCOE dell'elettricità eolica o solare è di $ 100 per megawattora, dopo l'applicazione dei sussidi è di $ 33 per megawattora. Questo è comunque più dei $ 20 che vale l'elettricità. Per colmare il divario, l'azienda di servizi pubblici deve aumentare le sue tariffe per pagare i $ 13 extra per megawattora. Il sussidio finale proviene dai clienti dell'elettricità.
Giustificazioni per sussidi massicci:
La prima giustificazione è che la riduzione delle emissioni di CO2 impedirà una catastrofe climatica. Questa giustificazione fallisce per diversi motivi. La riduzione delle emissioni americane di CO2 avrà scarso effetto perché il problema delle emissioni è in Asia, dove le emissioni non solo sono più grandi delle nostre, ma stanno salendo alle stelle a causa dello sviluppo della generazione a carbone.
Il costo della riduzione delle emissioni di CO2 tramite energia eolica o solare è molto elevato, più di 300 $ per tonnellata metrica di CO2 rimossa. Il sussidio è il costo della rimozione della CO2. Diventa sempre più difficile aumentare la quantità di energia eolica o solare oltre il 50% a causa della loro natura intermittente. Le compensazioni di carbonio possono essere acquistate per soli 10 $ a tonnellata, anche se non sarebbero disponibili abbastanza per neutralizzare le emissioni di CO2 dall'intero sistema energetico. Una seria riduzione delle emissioni a costi ragionevoli richiede l'adozione dell'energia nucleare, generalmente proibita dalle leggi sul portafoglio rinnovabile.
La seconda giustificazione è che il combustibile fossile o nucleare finirà. All'interno dei confini degli USA c'è abbastanza combustibile fossile per centinaia di anni e combustibile nucleare per migliaia di anni. Non è sensato capovolgere l'economia in previsione di un evento teorico che si verificherà secoli nel futuro.
Una terza giustificazione è che gli impianti a combustibili fossili causano inquinamento atmosferico e gli impianti nucleari possono rilasciare radiazioni nocive. Gli impianti moderni a carbone o a gas naturale sono puliti dal punto di vista ambientale. Gli impianti nucleari sono stati dimostrati da centinaia di impianti in funzione per decenni. Gli incidenti peggiori sono stati facilmente contenuti.
Infine, l'aumento di CO2 nell'atmosfera ha reso più verde la Terra e aumentato sostanzialmente la produzione agricola. La CO2 è cibo per le piante aeree.
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