Economia da Fusão por Indução Solar: Quando o Investimento se Paga e Quanto Tempo Leva
A viabilidade econômica da fusão por indução solar está se tornando cada vez mais atraente em mercados com bons recursos solares e altos custos de energia da rede elétrica. O custo nivelado da eletricidade proveniente de um sistema solar com baterias caiu de US$ 0,15 a US$ 0,20 por kWh em 2018 para US$ 0,05 a US$ 0,10 por kWh em 2024, e a previsão é de que caia para US$ 0,03 a US$ 0,06 por kWh até 2028. A integração com a rede elétrica já está acontecendo em muitos mercados, e a questão não é mais se a fusão por indução solar faz sentido, mas quando o retorno do investimento será rápido o suficiente para justificá-lo.
Componentes de custo
O custo de um sistema de fusão por indução com energia solar e armazenamento de energia possui três componentes principais: o conjunto de painéis fotovoltaicos, o sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) e o sistema de conversão de energia (PCS). O custo de cada componente diminuiu significativamente nos últimos 5 anos.
Custo da energia solar fotovoltaica: de 0,4 a 0,6 USD por Watt instalado para sistemas de rastreamento solar de eixo único em escala de utilidade pública. Um conjunto fotovoltaico de 10 MW custa de 4 a 6 milhões de USD, incluindo os módulos, a estrutura de montagem, os inversores e a conexão à rede elétrica.
Custo de um sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS): de 200 a 350 USD por kWh instalado para sistemas de baterias LFP com BMS, gerenciamento térmico e proteção contra incêndio. Um BESS de 10 MWh custa de 2 a 3,5 milhões de USD, incluindo as baterias, os contêineres, o sistema de climatização (HVAC) e os sistemas de segurança.
Custo do PCS: de 0,10 a 0,15 USD por Watt instalado para inversores bidirecionais de grande escala. Um PCS de 5 MW custa de 0,5 a 0,75 milhão de USD, incluindo o inversor, o transformador e o painel de distribuição.
O custo total do sistema para uma instalação de energia solar com armazenamento de 5 MW (10 MW de energia fotovoltaica, 10 MWh de armazenamento de energia em baterias, 5 MW de armazenamento de energia por calor): de 6,5 a 10 milhões de dólares, dependendo do local e do projeto do sistema. O custo por kW de capacidade do forno é de 1,3 a 2,0 milhões de dólares por MW.
Custo Nivelado da Energia Elétrica (LCOE)
O custo nivelado da energia (LCOE) de um sistema solar com armazenamento é calculado como o custo total do sistema ao longo de sua vida útil dividido pela quantidade total de energia elétrica produzida. A fórmula é:
LCOE = (CRF * CapEx + OpEx) / Energia Anual
onde CRF é o fator de recuperação de capital (uma função da taxa de desconto e da vida útil do sistema), CapEx é o custo total de capital, OpEx é o custo operacional anual e EnergiaAnual é a eletricidade produzida anualmente.
Para um sistema de energia solar com armazenamento de 5 MW, composto por 10 MW de painéis fotovoltaicos, 10 MWh de sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS), vida útil de 25 anos, taxa de desconto de 8% e despesas operacionais (OpEx) anuais de 0,5% como fração das despesas de capital (CapEx):
CRF = 0,08 * (1,08)^25 / ((1,08)^25 - 1) = 0,0937
LCOE = (0,0937 * 8 milhões + 0,005 * 8 milhões) / 18 GWh = 0,046 USD por kWh
O LCOE de 0,046 USD por kWh é competitivo com a energia da rede elétrica, que varia de 0,05 a 0,10 USD por kWh na maioria dos mercados. Em mercados com energia da rede elétrica acima de 0,08 USD por kWh, o sistema solar com armazenamento apresenta uma clara vantagem de custo.
Cálculo do retorno do investimento
O período de retorno do investimento é calculado dividindo-se o custo adicional de capital do sistema solar com armazenamento pela economia anual na energia da rede. Para uma instalação solar com armazenamento de 5 MW em um mercado com energia da rede a 0,10 USD por kWh:
Produção anual de energia: 18 GWh com fator de capacidade de 0,04, mas apenas 60% do consumo da fornalha é suprido por energia solar = 18 * 0,60 = 10,8 GWh
Espere, isso precisa ser invertido. Se o sistema produz 18 GWh por ano e a fornalha consome 30 GWh por ano, então a contribuição da energia solar é de 18/30 = 60%. A economia anual no custo de energia é de 18 GWh * (0,10 - 0,046) USD por kWh = 0,97 milhão de USD por ano.
O retorno do investimento no sistema de 8 milhões de dólares é de 8 / 0,97 = 8,2 anos. Isso é aceitável para um ativo com vida útil de 25 anos, mas é superior à meta típica de retorno do investimento na indústria, que varia de 3 a 5 anos. Para reduzir o tempo de retorno, o tamanho do sistema precisa ser otimizado ou o custo da energia da rede precisa ser maior.
Se o custo da energia da rede for de 0,15 USD por kWh (mercado de alto custo), a economia anual será de 18 * (0,15 - 0,046) = 1,87 milhões de USD por ano, e o retorno do investimento será de 8 / 1,87 = 4,3 anos. Isso é competitivo com a maioria dos critérios de investimento industrial.
Análise de Sensibilidade
O retorno do investimento depende de diversos parâmetros. Os mais importantes são:
Custo da energia da rede: o retorno do investimento diminui em 1 ano para cada aumento de US$ 0,02 por kWh no custo da energia da rede. Em mercados com custo de energia da rede igual ou superior a US$ 0,15 por kWh, o retorno do investimento ocorre em 4 a 5 anos.
Recurso solar: o retorno do investimento diminui de 0,5 a 1 ano para cada aumento de 10% na produção anual de energia solar. Em locais com alta insolação (Oriente Médio, sudoeste dos EUA, Mongólia Interior), a produção de energia solar é de 25% a 35% maior que a média, e o retorno do investimento é de 1 a 2 anos mais curto.
Custo dos sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS): o retorno do investimento diminui em 0,5 ano para cada redução de 50 USD por kWh no custo dos BESS. Prevê-se que o custo dos BESS caia de 30% a 50% até 2028, e o retorno do investimento diminuirá de 1 a 1,5 anos nesse período.
Custo da energia fotovoltaica: o retorno do investimento diminui em 0,3 anos para cada redução de US$ 0,10 por Watt no custo da energia fotovoltaica. Prevê-se que o custo da energia fotovoltaica caia de 20% a 30% até 2028, e o retorno do investimento diminuirá de 0,5 a 1 ano durante esse período.
Precificação de carbono: em mercados com precificação de carbono (mercado de carbono da UE, IRA dos EUA, mercado de carbono da China), o custo efetivo da energia da rede aumenta de 0,01 a 0,05 USD por kWh. O retorno do investimento diminui de 0,5 a 2 anos, dependendo do nível do preço do carbono.
Tamanho ideal do sistema
O tamanho ideal do sistema nem sempre é o maior possível. Um sistema dimensionado para suprir 100% da energia anual tem um custo de capital mais elevado e um período de retorno mais longo. Um sistema dimensionado para suprir de 60% a 80% da energia anual (com reserva da rede elétrica para os 20% a 40% restantes) tem um custo de capital menor e um período de retorno mais curto.
O tamanho ideal depende do custo da energia da rede e da precificação do carbono. Em mercados com alto custo de energia da rede e alta precificação do carbono, o tamanho ideal é de 80 a 100% da energia anual. Em mercados com custo de energia da rede moderado e sem precificação do carbono, o tamanho ideal é de 50 a 70%.
A MONTE INTELLIGENCE utiliza um modelo financeiro para otimizar o tamanho do sistema para cada projeto. O modelo considera o recurso solar do local, o custo da energia da rede local, a precificação do carbono, o custo do sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) e a taxa de desconto, e fornece como resultado a capacidade fotovoltaica ideal, a capacidade ideal do BESS e o período de retorno do investimento.
Financiamento e incentivos
Diversas opções de financiamento e incentivos podem reduzir o tempo de retorno do investimento em uma instalação de fusão por indução com energia solar e armazenamento. Os mais comuns são:
Títulos verdes: títulos com prazo de 10 a 20 anos e juros de 3% a 6%, utilizados para financiar projetos de energia renovável. A taxa de juros é inferior ao custo de capital da fundição, e a economia é compartilhada entre o emissor do título e a fundição.
Contratos de compra de energia (PPAs): contratos de 10 a 20 anos com um desenvolvedor terceirizado que financia, constrói e opera o sistema de energia solar com armazenamento. A fundição paga uma tarifa fixa pela eletricidade (normalmente de 0,05 a 0,10 USD por kWh), e o desenvolvedor assume o risco de desempenho e de crédito.
Incentivos governamentais: muitos países oferecem créditos fiscais, subsídios ou tarifas de incentivo para projetos de energia renovável. O Crédito Fiscal de Investimento (ITC, na sigla em inglês) dos EUA cobre 30% do custo do sistema, e a UE possui programas semelhantes no âmbito do Mecanismo de Recuperação e Resiliência.
Financiamento de bancos de desenvolvimento: o Banco Mundial, o Banco Africano de Desenvolvimento, o Banco Asiático de Desenvolvimento e o Banco Interamericano de Desenvolvimento oferecem financiamento em condições favoráveis para projetos de energia renovável em mercados em desenvolvimento. A taxa de juros geralmente varia de 2% a 5%, com prazos de 15 a 25 anos.
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Para compradores que consideram uma instalação de fusão por indução com energia solar e armazenamento, a MONTE INTELLIGENCE engineering pode executar um modelo financeiro com o custo da energia da rede local, o recurso solar, o custo do sistema de armazenamento de energia em baterias (BESS) e a precificação do carbono. O modelo fornece o tamanho ideal do sistema, o custo anual de energia, o período de retorno do investimento e a taxa interna de retorno (TIR). Visite [link]www.cnlymonte.com/products-solar-induction-furnace.html Para obter as especificações do produto, entre em contato conosco. Para discutirmos o seu projeto, envie um e-mail para helenxu@cnlymonte.com com o assunto "Economia da energia solar por indução" e inclua detalhes sobre o seu local, o tamanho do forno, o custo da energia da rede e a precificação do carbono.
