Il costo dell'elettricità generato da diverse fonti misura il costo della generazione di elettricità includendo l'ammortamento del capitale finanziario iniziale, il ritorno sull'investimento, come anche il costo operativo, del combustibile, e della indispensabile manutenzione. Il prezzo viene normalmente misurato in unità monetarie locali divise per unità di misura di lavoro dell'elettricità prodotta, ad esempio centesimi-per-kilowattora per piccoli numeri, oppure dollari-per-megawattora per le quantità maggiori.
Il costo livellato dell'energia (levelized cost of energy o LCOE, noto anche come levelized energy cost o LEC) è un indice della competitività di diverse tecnologie di generazione di energia elettrica, diversificate per tipo di fonte energetica e per durata della vita media degli impianti. Rappresenta una stima economica del costo medio necessario per finanziare e mantenere un impianto di produzione energetica nel corso della sua vita utile, in rapporto alla quantità totale di energia generata durante lo stesso intervallo di tempo. Il costo livellato dell'energia costituisce quindi un valore di riferimento per il prezzo a cui vendere l'energia per unità di energia elettrica generata, al fine di avere un adeguato ritorno economico dei costi di finanziamento e manutenzione dell'impianto stesso durante il suo ciclo vitale.
Fattori di costo Nel calcolare i costi, bisogna considerare diversi fattori intrinseci di costo A REVIEW OF ELECTRICITY UNIT COST ESTIMATES Working Paper, December 2006 - Updated May 2007. (Notare che l'utilizzo della parola "costo," non corrisponde al prezzo di vendita, dal momento che questo può essere alterato da una certa varietà di fattori come sussidi su alcuni tipi di energia e fonti energetiche e all'opposto tasse su altri):
Costi di capitale (che includono la gestione dei rifiuti, del rimborso dell'usufrutto (ad esempio di un tetto per il solare o di un terreno per l'eolico), del plausibile danno da inquinamento e/o danno paesaggistico e i costi di decommissioning, per tecnologie particolarmente sporche come il carbone e l'energia nucleare) - questi tendono a essere minori per le centrali a combustibile fossile; elevati per gli aerogeneratori, il solare fotovoltaico e il nucleare; molto alti per la conversione della spazzatura in energia, delle correnti marine e dello sfruttamento delle maree. L'energia più costosa, come investimenti di capitale per MW prodotto, è quella prodotta dal solare termico. Costi operativi e di manutenzione - tendono ad essere elevati per il carbone, per il nucleare e per gli inceneritori (depurazione della cenere volante e smaltimento della cenere di fondo, per la discarica delle ceneri, per la ripulitura delle emissioni, l'operazione dei generatori di vapore). I costi operativi sono bassi per le turbine eoliche, il solare fotovoltaico, le energie rinnovabili in genere, e per le unità che soddisfano il picco di domanda, come le centrali a olio combustibile e a gas naturale. Costi del combustibile - alto per quelli fossili e per le biomasse, molto basso per il nucleare e nullo per le fonti rinnovabili, possibilmente negativo per la conversione della spazzatura in energia (si viene pagati per eliminarlo). Aspettativa di funzionamento orario nell'anno - parte da livelli bassi come il 3% di operatività per alcuni diesel impiegati nel picco di domanda invernale, al 25-30% dell'eolico, e fino al 90% per i reattori nucleari. Guadagni ulteriori, grazie alla rivendita del calore prodotto possono bilanciare i costi di produzione ordinari dell'energia elettrica, riducendo i costi netti nel caso specifico della cogenerazione (ad esempio in un'industria o in un condominio si genera contemporaneamente calore ed elettricità, prodotto con motori o turbine a gas). Anche il teleriscaldamento può essere utile per il riscaldamento di quartieri e di piccole città. Fattori come lo smaltimento di eventuali rifiuti (e questioni associate) e i diversi costi assicurativi non sono inclusi, come anche sono esclusi energia reattiva e carichi ausiliari, intendendo per questi ultimi la porzione dell'energia generata che serve a far funzionare i cosiddetti impianti ausiliari (impianti di demineralizzazione acque, pompe di circolazione, elettrofiltri, impianti per la gestione delle emergenze, ecc.).
Per valutare il costo totale della produzione dell'elettricità, i flussi dei costi vengono convertiti in un valore attuale netto utilizzando il concetto del time value of money. In questo caso i costi sono messi assieme usando un flusso di cassa scontato qui ("discounted cash flow") e quihttp://www.claverton-energy.com/energy-experts-library/downloads/windenergy David Millborrows paper on wind costs.
Un altro elenco del calcolo dei costi viene mostrato qui:http://www.claverton-energy.com/?dl_id=384, qui http://www.claverton-energy.com/?dl_id=385, e http://www.claverton-energy.com/killer-wind-graphs.html Relative / comparative costs of wind energy, nuclear energy, hydro power, coal power, natural gas, geothermal energy, and biomass, e .
La British Petroleum ha dichiarato che le energie rinnovabili si trovano in una curva di costi decrescenti - e tra queste il solare fotovoltaico anche di più rispetto alle turbine a vento, mentre le fonti non-rinnovabili sono in una curva di costi crescenti.The Path to Grid Parity (Graphic)
Nel decennio 2009-2019 il costo livellato dell'energia del solare fotovoltaico ha avuto un decremento dell'89%, rendendolo il più basso tra quelli di tutte le fonti energetiche.
Calcoli Il costo denominato LEC (Levelised Energy Cost) è il prezzo al quale l'elettricità deve essere generata da una fonte specifica per poter rientrare delle spese, ossia il punto di pareggio ("break even"). Si tratta di un calcolo di bilancio economico del costi nell'intero sistema di generazione dell'energia, includendo tutti i costi nell'arco della vita utile dell'impianto: investimenti iniziali, operatività e mantenimento, costi del combustibile, costi di capitale, ed è molto utile per calcolare il vero costo finale della generazione elettrica da diverse fonti.
Può essere definita da un'unica formula consigliata dalla I.E.A.:Nuclear Energy Agency/International Energy Agency/Organization for Economic Cooperation and Development Projected Costs of Generating Electricity (2005 Update)
dove = Costo livellato di generazione dell'elettricità (Average Lifetime Levelised electricity generation cost) = Spese d'investimento nell'anno t = Spese operative e di mantenimento nell'anno t = Spese di combustibile nell'anno t = Generazione di elettricità nell'anno t = Tasso di sconto = Vita operativa del sistema
Tipicamente i LEC sono calcolati per vite operative da 20 a 40 anni, e sono forniti come unità monetarie per chilowattora, ad esempio AUD/kWh (dollari australiani) oppure EUR/kWh (Euro) o per megawattora, ad esempio AUD/MWh (come nella tabella più sotto).
Confini del sistema Quando si comparano i LEC tra sistemi alternativi, è molto importante definire i confini del 'sistema' e i costi (anche "occulti") che sono inclusi in esso. Ad esempio, si devono calcolare le linee di trasmissione e il sistema di distribuzione nel costo? Tipicamente si includono soltanto i costi del collegare la fonte di generazione al sistema di trasmissione, che sono conteggiati come costi del generatore. Ma in alcuni casi è necessario un intero upgrade della rete, per la trasformazione in alta tensione da trasmettere a 150 km di distanza e oltre. Si tratta di una scelta delicata, perché alcune fonti, come quella nucleare, vengono costruite a più di 100 km dalle città, mentre ad esempio i generatori termoelettrici a gas a ciclo combinato, e i cogeneratori possono essere costruiti anche dentro le città, dove forniscono anche il vantaggio del teleriscaldamento. Questi benefici o costi collaterali, devono essere inclusi oppure no nel calcolo dei costi dell'energia?
Forse bisogna includere anche gli studi sui costi di ricerca e sviluppo, sulla possibilità di tassare la fonte energetica con conseguente guadagno per lo Stato. E i costi d'impatto ambientale e paesaggistico devono essere inclusi? Si devono includere i costi sulla salute pubblica e il danno ambientale? Si devono forse calcolare i costi sistemici dei sussidi governativi nel LEC?
Tasso di sconto Un'altra questione chiave è la decisione circa il valore del tasso di sconto . Il valore che viene scelto per spesso può cambiare in maniera radicale i 'pesi sulla bilancia' che determinano la decisione tra una scelta energetica e un'altra, dunque la decisione deve essere soppesata attentamente in base alla serie storica dei tassi d'interesse. Ad esempio conviene costruire l'idroelettrico e il nucleare (impianti che hanno un basso o nullo costo del combustibile, ma che necessitando di 6-10 anni per completarsi, accumulano molti interessi prima di cominciare a recuperare il capitale investito) quando si prevede che i costi di capitale rimarranno bassi per qualche anno (vedi tasso interno di rendimento). Il tasso di sconto dipende dal costo del capitale, includendo il bilancio tra il finanziamento del debito ("debt-financing") e l'auto-finanziamento ("equity-financing") tramite obbligazioni e partecipazioni azionarie, che permette di stabilire il rischio per l'impresa.
Stime del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti d'America Le tabelle sottostanti elencano una stima di costi per l'elettricità per fonte per impianti che sono entrati o entreranno in servizio prima del 2016. Le tabelle provengono da un rapporto del Department of Energy (DOE) statunitense, pubblicato il 16 dicembre 2010.Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011 . Released December 16, 2010. Report of the U.S. Energy Information Administration (EIA) of the Department of Energy (DOE). I Costi Sistemici Totali Livellati (la colonna più a destra) forniscono il costo in dollari per megawatt-ora che devono essere riscossi nel tempo, in modo da pagare per il costo totale. Si divide per 1000 per ottenere il costo per chilowattora (muovere il punto decimale di tre posizioni a sinistra per ottenere il vero valore).
Questi calcoli riflettono un aggiustamento in modo da tenere conto dell'alto livello di diossido di carbonio prodotto dalle centrali a carbone. Dal rapporto DOE:
"Viene aggiunto un aumento nel costo di capitale di 3 punti percentuali quando si valutano gli investimenti in tecnologie intensive in gas serra ("greenhouse gas", abbreviate GHG) come le centrali termiche a carbone e quelle che trasformano il carbone in carburanti liquidi ("coal to liquids", CTL) senza il controllo del carbonio e il suo sequestro (CCS). Si può obiettare che l'aggiustamento in 3 punti percentuali sia qualcosa di arbitrario, ma in termini di costi livellati il suo impatto è simile a quello di una tassa di emissioni pari a 15 $ per tonnellata metrica di anidride carbonica (CO2 )."
O&M = Operatività e manutenzione. CC = Ciclo combinato. CCS = Cattura e sequestro del carbonio. PV = Fotovoltaico. GHG = Gas serra.
Il rapporto allegato alle tavole dichiara che (enfasi aggiunto da Wikipedia): I "costi livellati rappresentano l'attuale valore del costo totale del costruire e operare un impianto di generazione di potenza basandosi sia sui presupposti di vita finanziaria che sul ciclo di lavoro, trasformati in pagamenti uguali annui ed espressi in termini di dollari reali per rimuovere l'impatto dell'inflazione. I costi livellati riflettono i costi di capitale, i costi del combustibile, costi fissi e variabili dell'operatività e manutenzione, costi del finanziamento, e i presupposti del tasso di utilizzo per ogni tipo di impianto."
Stime del 2010 nel Regno Unito