Análisis de Costos Nivelados de la Generación de Electricidad

Gustavo Alonso, Ramon Ramírez,Javier C. Palacios

Preparado para LAS-ANS 2006Junio 2006

Instituto Nacional de Investigaciones NuclearesInstituto Nacional de Investigaciones Nucleares

LAS-ANS 2006

Porqué considerar a la Energía Nuclear

• Alta volatilidad de los precios del gasAlta volatilidad de los precios del gas

• Preocupación por las emisiones de CO2 Preocupación por las emisiones de CO2

• Diversificación de fuentes de GeneraciónDiversificación de fuentes de Generación

• Nuevas Generaciones de ReactoresNuevas Generaciones de Reactores

• Competitividad Económica de la Energía Competitividad Económica de la Energía NuclearNuclear

LAS-ANS 2006

Reactores de Generation III

• Los últimos reactores ABWR se han construído en Los últimos reactores ABWR se han construído en menos de 5 añosmenos de 5 años

• En Finlandia se está construyendo un reactor del tipo En Finlandia se está construyendo un reactor del tipo EPR, el cual entrará en operación comercial en el 2009EPR, el cual entrará en operación comercial en el 2009

• Otro reactor EPR iniciará su construcción en el 2007 en Otro reactor EPR iniciará su construcción en el 2007 en Flamanville, France.Flamanville, France.

• El AP1000 ha obtenido su certificado de diseño por la El AP1000 ha obtenido su certificado de diseño por la NRCNRC

• El ESBWR espera obtener su certificación en el 2008El ESBWR espera obtener su certificación en el 2008• En Estados Unidos se tiene interés en construir al menos En Estados Unidos se tiene interés en construir al menos

16 nuevos reactores de Generation III para el 202016 nuevos reactores de Generation III para el 2020

LAS-ANS 2006

Metodología de Costo Nivelado

• Permite comparaciones entre diferentes Permite comparaciones entre diferentes tecnologíastecnologías

• Permite cuantificar el costo unitario de la Permite cuantificar el costo unitario de la electricidad generada (el kWh) durante la vida de electricidad generada (el kWh) durante la vida de la central nuclearla central nuclear

• Permite una comparación inmediata con el costo Permite una comparación inmediata con el costo de otras tecnologías alternativasde otras tecnologías alternativas

• Considera la generación total de electricidad Considera la generación total de electricidad durante toda la vida útil de la plantadurante toda la vida útil de la planta

LAS-ANS 2006

Metodología de Costo Nivelado• Esta metodología toma en cuenta que el costo de Esta metodología toma en cuenta que el costo de

instalación (overnight cost) esta afectado por:instalación (overnight cost) esta afectado por:Tasa de interés aplicada a la inversiónTasa de interés aplicada a la inversiónFlujo de efectivo durante el tiempo de construcciónFlujo de efectivo durante el tiempo de construcción

  • El Costo Total Nivelado (CTNG) es la suma de:El Costo Total Nivelado (CTNG) es la suma de:

Costo Nivelado de Inversión (CNI): es el costo Costo Nivelado de Inversión (CNI): es el costo generado durante el tiempo de construccióngenerado durante el tiempo de construcción

Costo de Producción: es el generado durtante la Costo de Producción: es el generado durtante la vida económica de la planta, incluye:vida económica de la planta, incluye: Costo Nivelado de combustible (CNC) Costo Nivelado de combustible (CNC) Costo Nivelado de Operación y Mantenimiento Costo Nivelado de Operación y Mantenimiento

(CNO&M). (CNO&M).

LAS-ANS 2006

LAS-ANS 2006

LAS-ANS 2006OECD-2005

Comparación de la Metodología de Costo Total Nivelado de Generación

45.7645.7632.7532.75505030301010NuclearNuclear

59.4259.4241.7941.79636340401010GasGas

31.3931.3923.0323.033131212155NuclearNuclear

56.3656.3638.7338.736060373755GasGas

Max.Max.Min.Min.Max.Max.Min.Min.

ININININUSD/MWhUSD/MWh

OECDOECDUSD/MWhUSD/MWh

DRDR%%

Tipo deTipo dePlantaPlanta

LAS-ANS 2006

Escenarios Analizados

• Tres escenarios para la tasa de descuento 5%, 8% y 10%, Tres escenarios para la tasa de descuento 5%, 8% y 10%, • Tres escenarios para los precios del gas:Tres escenarios para los precios del gas:

– 4.44 USD/mmBTU (Gas 1)4.44 USD/mmBTU (Gas 1)– 5.20 USD/mmBTU (Gas 2)5.20 USD/mmBTU (Gas 2)– 7.00 USD/mmBTU (Gas 3) 7.00 USD/mmBTU (Gas 3)

• Tres escenarios para el overnight cost nuclearTres escenarios para el overnight cost nuclear– 1200 USD/kWe (Nuclear Bajo)1200 USD/kWe (Nuclear Bajo)– 1400 USD/kWe (Nuclear Medio)1400 USD/kWe (Nuclear Medio)– 1600 USD/kWe (Nuclear Alto)1600 USD/kWe (Nuclear Alto)

• Potencia promedio de salida del reactor considerado Potencia promedio de salida del reactor considerado 1350 MW1350 MW• Para los Costos de Operación y Mantenimiento se tomarán los Para los Costos de Operación y Mantenimiento se tomarán los

reportados por la OECDreportados por la OECD• Se considera que los inversionistas en reactores nucleares se Se considera que los inversionistas en reactores nucleares se

preocupan principalmente por el tiempo de construcción y los preocupan principalmente por el tiempo de construcción y los retrasos debido al proceso de licenciamientoretrasos debido al proceso de licenciamiento

LAS-ANS 2006

Características de las Plantas analizadas

7.834.752.77Costo de O&M (USD/MWh )

6.80+1.78*4.44*

5.20*

7.00*

Precio del combustible *USD/mmBTU

+USD/MWh

120014001600

1000450Overnight Cost (USD/kWe)

542Tiempo de construcción (años )

3437.2452Eficiencia térmica (%)

1350700560Salida neta de potencia (MWe)

3.17.33.1Usos propios (%)

908080Factor de capacidad (%)

404025Vida (años )

Nuclear Nuclear Carbón Carbón Gas Gas Tipo de la planta Tipo de la planta

LAS-ANS 2006

Costo de Inversión

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Mill

ones

de

USD

Gas 282.42 293.00 300.00Carbón 882.19 942.80 984.16Nuclear Bajo 1933.71 2080.61 2182.96Nuclear Medio 2256.00 2427.37 2546.78Nuclear Alto 2578.28 2774.14 2910.61

5% 8% 10%

LAS-ANS 2006

Costos Nivelados de Generación Eléctrica

0

10

20

30

40

50

60U

SD/M

Wh

Gas 1 37.86 39.52 40.74Gas 2 43.01 44.67 45.89Gas 3 55.2 56.86 58.08Carbón 32.83 38.16 42.18Nuclear Bajo 25.26 30.51 34.53Nuclear Medio 26.99 33.13 37.81Nuclear Alto 28.73 35.74 41.09

5% 8% 10%

LAS-ANS 2006

Sensibilidad a la Tasa de Descuento

• Para los proyectos nucleares el costo nivelado es muy sensible a la Para los proyectos nucleares el costo nivelado es muy sensible a la

tasa de descuentotasa de descuento

– Las diferencias en los costos nivelados para un incremento en la tasa de Las diferencias en los costos nivelados para un incremento en la tasa de

descuento del 5 al 10% pueden ser hasta 45% mayoresdescuento del 5 al 10% pueden ser hasta 45% mayores

– Los costos de inversión pueden ser 333 millones de dólares más por Los costos de inversión pueden ser 333 millones de dólares más por

cambiar del 5% al 10%.cambiar del 5% al 10%.

• El costo nivelado para el ciclo combinado no presenta grandes El costo nivelado para el ciclo combinado no presenta grandes

diferencias cuando se usan diferentes tasas de descuento diferencias cuando se usan diferentes tasas de descuento

– La diferencia en costo nivelado para una planta de gas natural es menor al La diferencia en costo nivelado para una planta de gas natural es menor al

10% cuando se cambia la tasa de descuento del 5% al 10%10% cuando se cambia la tasa de descuento del 5% al 10%

– Caundo el precio del gas varía de 4.44 a 7.00 Caundo el precio del gas varía de 4.44 a 7.00 USD/mmBTUUSD/mmBTU el costo el costo

nivelado varía mas del 40%, sin importar la tasa de descuento utilizada. nivelado varía mas del 40%, sin importar la tasa de descuento utilizada.

Sensibilidad al tiempo de Sensibilidad al tiempo de construcciónconstrucción

Se supone que la construcción de la Se supone que la construcción de la central nuclear tarda mas de 5 años central nuclear tarda mas de 5 años

LAS-ANS 2006

Flujo de Efectivo Normalizado

Distribución de Flujo de Efectivo Normalizado

LAS-ANS 2006

Costo de Inversión al expandir el flujo de efectivo

3156.52761.9

2367.4

2998.52570.1

3426.8

0500

1000150020002500300035004000

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

7 años 9 años

Tiempo Total

Mill

ones

de

US

D

5% 8% 10%

Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)

LAS-ANS 2006

Costo total nivelado de generación expandiendo el flujo de efectivo

25.727.5

29.3

26.128.0

29.9

36.2

39.8

43.4

38.0

41.9

45.7

05

101520253035404550

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

7 años 9 años

Tiempo Total

US

D/M

Wh

5% 8% 10%

Alto

Medio

Bajo

41.0935.7428.73

37.8133.1326.99

34.5330.5125.26

CTNG original

Sensibilidad al tiempo de Sensibilidad al tiempo de construcciónconstrucción

Se supone que una vez construída, Se supone que una vez construída, la central nuclear se retrasa en la central nuclear se retrasa en iniciar la operación comercialiniciar la operación comercial

LAS-ANS 2006

Costos de Inversión suponiendo retrasos en el inicio de operación comercial

2401.32801.5

3201.7

2641.4

3081.6

3521.8

2905.5

3389.8

3874.0

2030.4 2368.82707.2

2131.92487.2

2842.62238.5 2611.6

2984.7

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

1 año 2 años 3 años

Tiem po de Retraso

Mill

ones

de

USD

5% 8% 10%

Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)Costo de Inversión base 2910.61 (Nuclear Alto a 10%)

LAS-ANS 2006

36.540.1

43.738.7

42.646.6

41.045.4

49.8

25.8 27.629.4

26.3 28.2 30.226.9 28.9 30.9

0

10

20

30

40

50

60

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

1 año 2 años 3 años

Tiempo de Retraso

US

D/M

Wh

5% 8% 10%

Alto

Medio

Bajo

41.0935.7428.73

37.8133.1326.99

34.5330.5125.26

CTNG original

Costos Nivelados suponiendo retrasos en el inicio de operación comercial

LAS-ANS 2006

Sensibilidad al tiempo de Construcción

• Si el flujo de capital se expande en el tiempo, el costo nivelado se incrementará hasta en un 11.3%– Desde 41.09 USD/MWh hasta 45.74 USD/MWh para el

escenario Nuclear Alto y una tasa de descuento del 10%– El costo de inversión se incrementrá en 516 millones de dólares.

• En el caso de un retraso en el inicio de operaciòn comercial de 3 años, el costo nivelado se incrementará hasta en un 21.1% – Será de 49.77 USD/MWh para el escenario Nuclear Alto y una

tasa de descuento del 10%– La inversiòn se incrementará hasta un 33% (963 millones de

dólares.

Sensibilidad al Factor de Sensibilidad al Factor de CapacidadCapacidad

Se supone que el factor de Se supone que el factor de capacidad es menor al postuladocapacidad es menor al postulado

LAS-ANS 2006

Costos Nivelados suponiendo diferentes factores de capacidad

27.329.2 31.2

26.2 28.1 29.925.3 27.0 28.7

37.741.4

45.1

36.039.5

43.0

32.4

37.841.1

05

101520253035404550

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

NuclearBajo

NuclearMedio

NuclearAlto

80% 85% 90%

Factor de Capacidad

US

D/M

Wh

5% 8% 10%

CTNG original

LAS-ANS 2006

Sensibilidad al Factor de Capacidad

• El análisis de sensibilidad del factor de capacidad mostró que al cambiar el factor de capacidad del 80% al 90% el costo nivelado decrece hasta un 9%.– En el caso nuclear alto y a una tasa de descuento del

10% el costo nivelado decrece de 45.09 a 41.09 USD/MWh.

– Lo anterior hace una diferencia de 4 USD/MWh.

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Discusión

• En el caso base analizado, el costo nivelado de la electricidad generada por medios nucleares, es Menorque el costo nivelado utilizando gas.

• En el escenario supuesto de que tome más de 5 años construir una planta nuclear, el costo nivelado muestra que la opción nuclear es competitiva en comparación con las plantas de ciclo combinado basadas en gas para precios del gas hasta 5.20 USD/mmBTU, y más barata para precios del gas mayores a este valor.

LAS-ANS 2006

Discusión

• En el caso de que el proyecto nuclear se retrase hasta 3 años, la opción nuclear sigue siendo competitiva ccomparada con el gas, y es aún más barata si el precio del gas es mayor ó igual a 7 USD/mmBTU.

• La diferencia al considerar un factor de capacidad del 80%, en lugar de un factor de capacidad del 90% en una planta nuclear nueva, es que el costo nivelado se incrementaría en 4 USD/MW.

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Conclusión

• En todos los escenarios analizados se

encontró que las centrales nucleares son

una forma competitiva de producir

electricidad, y deberían ser consideradas

seriamente en cualquier programa de

expansión eléctrica.

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GRACIAS por su atención

“Not everything that can be counted counts, and Not everything that counts can be counted”

Albert Einstein

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