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 dzięki 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 choćby 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. Ceny paliw konwencjonalnych (gazu, ropy, węgla) są bardzo zmienne i podatne na zawirowania polityczno-gospodarcze. Dla przykładu ceny węgla energetycznego, wykorzystywanego w energetyce zawodowej, w 2019 roku wynosiły ok. 100 USD/tonę. W 2022 roku sięgnęły już 300 USD/tonę. Z kolei gaz ziemny na początku 2020 roku kosztował ok. 30 euro/MWh, jednak jego cena 2 lata później wzrosła do ponad 100 euro/MWh. W obu przypadkach 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, koszty serwisu i obsługi, będą wyższe w przypadku turbin i elektrowni węglowej, niż w przypadku fotowoltaiki, m.in. ze względu na stopień skomplikowania generatorów.
• 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.

LOCE energii wiatrowej

Według danych zebranych przez Międzynarodową Agencję Energii Odnawialnej (IRENA), elektrownie wiatrowe na lądzie to w tej chwili najtańsze źródło energii elektrycznej. W 2023 roku koszt energii wiatrowej (z lądu) wyniósł 33 euro/MWh. LCOE offshore (turbiny morskie) wyniosło w 2023 roku 75 euro/MWh.

W przypadku onshore (turbiny na gruncie) oznacza to spadek o ok. 67% w stosunku do 2010 roku. Koszty budowy turbin offshore są wyższe ze względu na większe wyzwania technologiczne.

LCOE PV – Ile kosztuje wyprodukowanie 1 kWh z fotowoltaiki?

Jak podaje agencja IRENA, średnie globalne LCOE dla energii z fotowoltaiki w 2023 roku wyniosło 44 euro/MWh. Oznacza to spadek o 90% w stosunku do 2010 roku.

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).

Koszt wytworzenia 1 kWh energii elektrycznej – z węgla i gazu

Jeśli chodzi o źródła konwencjonalne (elektrownie węglowe i gazowe) to według danych IRENA, w 2023 roku globalny LCOE dla węgla i gazu wahał się od ok. 79$ do 150$ za MWh w przypadku węgla oraz od 70$ do 140$ za MWh w przypadku gazu ziemnego.

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, iż ceny tych surowców mocno wzrosły. W ciągu roku stawki się ustabilizowały, jednak w ogólnym rozrachunku, według agencji IRENA węgiel to paliwo przeszłości.