All’inizio di questo mese, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha pubblicato l’ultima iterazione del suo annuale rapporto sul mercato delle tecnologie eoliche, che riunisce una grande quantità di dati per tracciare le tendenze dei costi, delle prestazioni e della crescita dell’energia eolica.USA Department of Energy (DOE) ha rilasciato l’ultima iterazione del suo annuale Wind Technologies Market Report, che riunisce una grande quantità di dati per tracciare le tendenze nel costo, nelle prestazioni e nella crescita dell’energia eolica.
Il rapporto ha rilevato che l’energia eolica degli Stati Uniti continuerà ad essere una delle fonti più economiche di energia elettrica. l’energia eolica continuerà ad essere una delle tecnologie di generazione dell’elettricità a più basso costo disponibili, con il prezzo a lungo termine dell’elettricità eolica disponibile attraverso un accordo di acquisto di energia che arriva a circa la metà del costo previsto per il funzionamento di una centrale a gas naturale.
Inoltre, la forte concorrenza del gas naturale e dell’energia solare sono pronti a spingere l’industria eolica a raggiungere prezzi ancora più bassi e prestazioni più elevate attraverso lo sviluppo di turbine più grandi, fatte su misura per massimizzare la loro produzione anche in regioni con velocità del vento non ottimali.
Questo post esaminerà alcune delle principali tendenze dell’energia eolica degli Stati Uniti tracciate nel rapporto del DOE. Per un resoconto completo, vi suggerisco di controllare il rapporto completo e il relativo slide deck.
L’energia eolica è una delle fonti più economiche di elettricità negli Stati Uniti
Mentre il prezzo complessivo dell’energia eolica dipende direttamente dalla velocità del vento in un particolare sito, l’esame delle tendenze nazionali nel costo installato dell’energia eolica mostra definitivamente che l’energia eolica è diventata una fonte di elettricità estremamente economica.
Il consumatore medio americano paga circa 12 centesimi per kilowatt-ora per l’elettricità. Questo prezzo include il costo della generazione di energia, i cavi che la consegnano dai generatori alle nostre case e il costo di gestione dell’azienda di servizi. Il costo effettivo della sola produzione di elettricità è qualcosa come 2-4 centesimi per kilowatt-ora – questo è il prezzo con cui l’energia eolica deve competere per avere successo.
In base ai dati compilati nel Wind Technologies Market Report, l’energia eolica arriva costantemente al prezzo di mercato dell’elettricità o al di sotto. L’energia eolica è spesso acquistata in grandi blocchi attraverso un contratto a lungo termine chiamato accordo di acquisto di energia (PPA). La figura qui sotto mostra il prezzo storico dei contratti PPA per l’energia eolica dal 1996. Il diametro di ogni cerchio è la dimensione del parco eolico costruito in megawatt, e l’altezza del cerchio sull’asse y è il prezzo del contratto in dollari per megawatt-ora (o dollari per 1000 kilowatt-ora).
Negli ultimi anni, un’enorme quantità di energia eolica è stata acquistata a un prezzo pari o inferiore a 20 dollari per megawatt-ora – o appena 2 centesimi per kilowatt-ora. Ma è importante notare che il prezzo dell’energia eolica offerto attraverso un PPA è un prezzo all-in che include l’effetto dei sussidi come il credito d’imposta federale sulla produzione eolica, che fornisce un sussidio fiscale di 18-23 dollari per megawattora di energia prodotta. Quando si esclude il credito d’imposta sulla produzione e si guarda al costo livellato dell’energia (LCOE) dall’eolico interno, si arriva ancora a un costo estremamente competitivo di meno di 50 dollari per megawattora (5 centesimi per kilowattora). Per fare un confronto, l’Energy Information Administration stima che una centrale a gas naturale a ciclo combinato, la migliore della categoria, ha un LCOE di circa 54 dollari per megawatt-ora (5,4 centesimi per kilowatt-ora). Quindi, anche quando si tiene conto dell’effetto del credito d’imposta federale sulla produzione eolica, l’energia eolica rimane una risorsa di generazione estremamente competitiva.
La concorrenza spinge l’eolico a essere più economico, più grande e migliore
Uno dei benefici dell’energia eolica che diventa pienamente competitiva con la produzione di elettricità da combustibili fossili convenzionali è che pone una pressione significativa sull’industria eolica per migliorare continuamente il costo e le prestazioni delle loro turbine eoliche per rimanere un passo avanti rispetto alla concorrenza.
I dati dell’industria mostrano che le turbine eoliche distribuite nel 2016 hanno rotori di diametro maggiore, che permettono loro di catturare più vento in generale, e altezze del mozzo più elevate, che permettono loro di catturare i venti più stabili disponibili ad altitudini più elevate. Il diametro medio dei rotori nel 2016 era di 108 metri, un aumento del 13% rispetto alla media dei 5 anni precedenti, mentre l’altezza media del mozzo nel 2016 era di 83 metri, in aumento dell’1% rispetto alla media dei 5 anni precedenti. Di conseguenza, la capacità media di generazione delle turbine eoliche di nuova installazione negli Stati Uniti nel 2016 è stata di 2,15 megawatt, con un aumento dell’11% rispetto alla media dei 5 anni precedenti.
I miglioramenti nella progettazione delle turbine eoliche hanno contribuito non solo ad aumentare la potenza massima che possono produrre (o la loro capacità di generazione), ma anche il loro fattore di capacità, una misura di quanto spesso producono effettivamente energia. Il fattore medio di capacità dei progetti installati nel 2014 e nel 2015 è stato superiore al 40 per cento – il che significa che hanno prodotto il 40 per cento della massima energia possibile che potrebbero produrre se ci fosse molto vento 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno.
E i costi di integrazione associati alla variabilità del vento? Non abbiamo bisogno di stoccaggio per gestire le fluttuazioni nella produzione di energia eolica? Sfortunatamente, non ci sono risposte brevi su quali siano i costi dell’integrazione di una fonte variabile di elettricità come il vento. La risposta è un definitivo “dipende”.
Una cosa che possiamo fare è guardare come la quantità di vento forzatamente abbassata, o decurtata, dagli operatori di rete è cambiata man mano che la quantità di energia eolica sulla rete è aumentata. La figura qui sotto mostra sia i tassi di penetrazione del vento che i tassi di decurtazione del vento tra il 2008 e il 2016 per sette operatori di sistema indipendenti (ISO) statunitensi (mappa delle ISO statunitensi qui).
Quando si guarda al cambiamento totale nella penetrazione del vento e nella decurtazione del vento in tutte e sette le ISO, la decurtazione è effettivamente diminuita anche se la penetrazione del vento è aumentata significativamente. Questo non significa che i costi di integrazione del vento non siano significativi. Infatti, una grande ragione per cui il curtailment è diminuito dal suo picco del 2009 è che le regioni hanno investito in linee di trasmissione su larga scala per convogliare l’energia eolica dalle pianure alle città, e bilanciare meglio la produzione di energia eolica con la domanda. Nella regione dell’Electric Reliability Council of Texas (ERCOT), per esempio, i servizi pubblici hanno investito 7 miliardi di dollari in linee di trasmissione che collegano il ventoso Texas occidentale alle città orientali e centrali – riducendo significativamente il curtailment. Come tutti gli investimenti in linee di trasmissione, questi costi sono stati distribuiti su tutta la base di clienti, quindi non si riflettono nel costo dell’energia eolica mostrato nei grafici sopra. Ma quando si distribuisce un investimento di un miliardo di dollari su milioni di clienti, il costo sostenuto per cliente è relativamente modesto.
Come il prezzo eccezionalmente basso dell’energia eolica statunitense spinge ulteriori installazioni di parchi eolici, sarà interessante vedere come gli operatori di rete statunitensi gestiscono la sfida di integrare l’energia eolica con il resto della rete. Finora, almeno, hanno avuto successo. Ma i politici e i regolatori dovrebbero essere consapevoli della necessità di una nuova capacità di trasmissione e di altri aggiornamenti della rete per integrare l’eolico man mano che più turbine vengono installate in più posti. Identificare gli investimenti a più basso costo per integrare la maggior parte dell’energia rinnovabile non è un compito semplice – ma diventerà sempre più vitale man mano che le energie rinnovabili si libereranno dell’etichetta di “energia alternativa” e diventeranno un importante contributore alla fornitura di elettricità degli Stati Uniti.