La verdad sobre la energía eólica y la crisis del gas en el Reino Unido de 2022: ¿Watt está de acuerdo con eso?

Bill Ponton, asesor de empresas de Princeton

Existe una creencia generalizada entre los partidarios de la política verde de que la energía eólica ahorró al Reino Unido cientos de millones durante la crisis del gas natural provocada por la interrupción del flujo de gas a Europa desde Rusia. Durante un período de 15 meses, de octubre de 2021 a diciembre de 2022, los precios del gas natural alcanzaron niveles no vistos durante el período de 20 años anterior ni en los años posteriores de 2023-2024. Si hubo un ahorro, entonces debe haber una manera de cuantificarlo. Además, también debería haber una manera de cuantificar los ahorros o costos incurridos por el uso de energía eólica fuera de esta ventana de interés. En el siguiente artículo, describiré un modelo para el costo de la generación eólica, la generación de gas y la generación combinada de viento y gas. A partir de este modelo determinaré el ahorro o coste que ha supuesto la energía eólica dentro y fuera del periodo en cuestión.

En 2023, el Reino Unido tenía una capacidad de energía eólica de 30 GW con una capacidad terrestre y marina de 15 GW cada una. La capacidad terrestre generó 38 TWh, mientras que la capacidad marina generó 53 TWh, para una generación eólica total de 91 TWh. Los factores de capacidad terrestre y costa afuera fueron del 29% y el 40%, respectivamente, con un factor de capacidad general del 35%.

La energía eólica no puede funcionar de forma aislada, sino que debe combinarse con turbinas alimentadas por gas natural. Los 32 GW de capacidad de energía de turbinas de gas del Reino Unido deben estar disponibles en cualquier momento para aumentar y compensar las fluctuaciones en la energía eólica. El costo de operación y mantenimiento (O&M) de la generación de turbinas de gas no se reduce con la llegada de la energía eólica. Es más caro de operar, ya que hay que recuperar los costos de capital, operación y mantenimiento en un período de tiempo más corto de generación de energía, ya que el viento sustituye a la energía de las turbinas de gas. Por esta razón, es mejor concebir que el viento y el gas trabajan juntos. En 2023, la generación con turbinas de gas fue de 99 TWh. Juntos, la energía eólica y el gas generaron 190 TWh.

La estimación de la EIA de los costos de capital offshore y onshore es de 6.041 USD/kW y 1.718 USD/kW, respectivamente. Su estimación de costos de operación y mantenimiento en alta mar y en tierra es de 115 USD/kW-año y 27 USD/kW-año, respectivamente. Suponiendo una vida útil del proyecto de 20 años y un costo de capital promedio ponderado (WACC) del 6%, el cargo financiero anual y el costo de operación y mantenimiento para el sector offshore y onshore son de 9.700 millones de USD/año y 2.700 millones de USD/año, respectivamente, para un total. de 12,3 mil millones de dólares/año. Esto hace que la energía eólica marina y terrestre cueste 0,184 USD/kWh y 0,070 USD/kWh, respectivamente, o 0,135 USD/kWh combinadas. En términos de GBP/MWh, esto sería 144 GBP/MWh para offshore, 55 GBP/MWh para onshore y 106 GBP/MWh combinados.

La estimación de la EIA del coste de capital de la turbina de gas es de 1201 USD/kW. Su costo estimado de operación y mantenimiento es de 15 USD/kW-año. Suponiendo una vida útil del proyecto de 20 años y un costo de capital promedio ponderado (WACC) del 6%, la carga financiera anual y el costo de operación y mantenimiento de una turbina de gas son 3,9 mil millones de dólares al año. Además, suponiendo una eficiencia térmica del 60% y utilizando el precio promedio histórico del gas de 25 años de 5 USD/mmBTU, el cargo anual de combustible para 99 TWh de generación de gas es de 3.200 millones de USD/año. El pago anual total, incluyendo financiación de capital, operación y mantenimiento y combustible, es de 7 mil millones de dólares al año. Esto hace que la energía del gas natural cueste 0,071 USD/kWh. En términos de GBP/MWh, esto sería 56 GBP/MWh. En comparación, sin energía eólica, el gas natural necesitaría generar 190 TWh. El cargo anual por combustible sería de 6.100 millones de dólares al año. El pago anual total, incluido el capital, la operación y el mantenimiento y la financiación del combustible, es de 10 mil millones de dólares al año. El coste de la energía del gas natural es entonces de 0,052 USD/kWh, o 41 GBP/MWh.

Juntos, el gas natural y la energía eólica cuestan 0,102 USD/kWh o 80 GBP/MWh. La diferencia de coste entre el gas natural y el viento juntos versus el gas natural solo es de 39 GBP/MWh. La energía eólica y el gas juntos cuestan el doble que el gas solo. Sin embargo, esa inferencia se basa en el uso del precio promedio histórico del gas de 25 años de 5 USD/mmBTU para el costo del combustible. Como lo enfatizaron repetidamente los defensores de la ecología, el precio del gas natural se alejó del promedio histórico entre octubre de 2021 y diciembre de 2022 (ver Figura 1).

Figura 1

La pregunta es cuánto ha impactado esta desviación de la norma histórica en el costo relativo de la energía eólica y el gas trabajando juntos versus el gas solo. Para responder, grafiqué los ahorros de energía eólica, definidos como la diferencia de costo entre el viento y el gas natural combinados y el gas natural solo, según el precio del gas natural en el Reino Unido en cada período que se remonta a cinco años hasta 2019. muestra que la energía eólica proporcionó ahorros negativos al Reino Unido hasta que el precio del gas natural aumentó durante el período de octubre de 2021 a diciembre de 2022, donde proporcionó ahorros positivos, y luego volvió a ser ahorros negativos desde enero de 2023 hasta el presente. (ver figura 2)

Figura 2

Aún más revelador es el gráfico del ahorro acumulado de energía eólica. Muestra una disminución constante del ahorro, de modo que durante el período comprendido entre junio de 2019 y septiembre de 2021, la energía eólica le costó al Reino Unido un total acumulado de 18 mil millones de libras esterlinas más que la energía de gas. De octubre de 2021 a diciembre de 2022, recuperó alrededor de 8 mil millones de libras esterlinas, pero desde entonces ha vuelto a caer hasta una pérdida acumulada de 18 mil millones de libras esterlinas en el período de cinco años. (ver figura 3)

figura 3

En cierto sentido, los defensores de la energía eólica tienen razón cuando dicen que la energía eólica ahorró al Reino Unido miles de millones durante la crisis del gas de 2022, pero fue solo en esa estrecha ventana que el viento proporcionó al Reino Unido algún ahorro.

Mis cálculos de Excel están aquí y aquí.

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