La energía es el componente crítico de la futura combinación de políticas del país. La electricidad es la condición necesaria para el crecimiento económico, pero no una condición suficiente. La condición suficiente sólo puede ser suplida por los políticos y las políticas gubernamentales.
El argumento en torno a la electricidad realmente se reduce a las preguntas: ¿Son las energías renovables, principalmente eólicas, eficientes y sostenibles?; y ¿pueden garantizar la seguridad del suministro de electricidad a un precio económico competitivo que permita al gobierno lograr su objetivo de “permitir el crecimiento económico y la prosperidad”? La teoría y los hechos de la vida real sugieren fuertemente que no.
Existe un debate perpetuo en la literatura en torno al enfoque que utiliza costos nivelados de electricidad (LCOE). El análisis superficial inicial sugiere que la energía eólica y solar son ahora más baratas que el carbón y la energía nuclear. Sin embargo, muchos expertos argumentan que estas cifras no consideran todos los costos adicionales que las energías renovables imponen al sistema. El hecho es que las energías renovables entregan electricidad menos del 35% del tiempo, son intermitentes, impredecibles, muy variables y tienen una densidad energética muy baja. Los costos adicionales que estos factores imponen al sistema no están incluidos en los LCOE que se utilizan actualmente, pero el sistema los paga.
Estos costos adicionales deben atribuirse directamente a cada tecnología energética responsable del aumento del costo de los sistemas que causan. Los hallazgos de los expertos son que la electricidad gestionable (carbón y nuclear) con vidas mucho más largas de 40 a 60 años no se puede comparar directamente con la electricidad no gestionable (eólica y solar) que tiene vidas de solo 20 años utilizando solo la metodología LCOE. . La literatura está repleta de artículos sobre el tema que respaldan estos argumentos.
Revisión de literatura
Un informe titulado 'Revisión crítica de la métrica del costo nivelado de energía (LCOE)', de MD Sklar-Chik et al, publicado en South African Journal of Industrial Engineering, diciembre de 2016, volumen 27 (4), es relevante. Concluyó que “LCOE descuida ciertos términos clave como la inflación, los costos de integración y los costos del sistema. Las implicaciones de incorporar estos costos adicionales proporcionarían una métrica más integral para evaluar los proyectos de generación de electricidad y para el sistema en su conjunto. El LCOE no debe usarse de forma aislada, sino junto con otras métricas y metodologías del proyecto”.
BP Heard et al completaron un estudio particularmente importante y una encuesta de modelado titulado 'La carga de la prueba: una revisión exhaustiva de la viabilidad de los sistemas de electricidad 100% renovable'. Después de una revisión de 24 estudios que afirman demostrar que un sistema eléctrico 100% renovable es factible, concluyeron que “no hay evidencia empírica o histórica que demuestre que tales sistemas son de hecho factibles”. Es importante destacar que su conclusión decía: “La realidad es que los sistemas de electricidad 100 % renovables no satisfacen muchas de las características de una respuesta urgente al cambio climático: vías de mayor certeza y menor riesgo de falla, salvaguardar los resultados del desarrollo humano, tener el potencial de alto consenso y baja resistencia, y brindando el mayor beneficio al menor costo”.
Entre los estudios que revisaron estaban las propuestas de CSIR con respecto a las energías renovables de alta penetración en Sudáfrica. El estudio concluyó que “tanto el uso de los términos 'técnicamente factibles' como el intento de calcular los costos de los sistemas propuestos son inapropiados y prematuros”. Además, "un formulador de políticas podría tener pocas dudas de que la demanda de electricidad propuesta por el escenario renovable de alta penetración del CSIR no es realista y no está en consonancia con el imperativo de aliviar la pobreza generalizada en Sudáfrica". En otro artículo, Heard afirmó que el estudio CSIR era “como se anunció originalmente, un experimento mental. No es un plan, no es un anteproyecto, no es 'prueba' de ningún tipo como sugiere la oleada de titulares e informes”.
Finalmente, el estudio de la OCDE y NEA titulado “Energía nuclear y renovables: efectos del sistema en sistemas eléctricos bajos en carbono investigados”. Los costos del sistema en este estudio se definen como los costos totales por encima de los costos a nivel de planta para suministrar electricidad a una carga dada y un nivel dado de seguridad de suministro. Este fue un estudio exhaustivo que se centró en los costos que se acumulan dentro del sistema eléctrico para los productores, consumidores y operadores del sistema de red de transporte denominados "costos del sistema a nivel de red" o "costos de red". Los costos totales del sistema incluirían aquellos efectos que son difíciles de monetizar y que podrían afectar la economía y el bienestar más amplios de un país más allá del propio sector eléctrico. Estos costos de la red aumentarían el LCOE.
Utilizando el costo de red adicional promedio para las diversas tecnologías establecidas en el estudio, y aplicando a Sudáfrica, los costos de red adicionales de la energía nuclear serían R0.026/kWh, carbón R0.013/kWh, viento R0.364/kWh y solar R0.493 .XNUMX/kWh. Naturalmente, deben identificarse y estimarse costos más precisos para Sudáfrica. Los costos relevantes anteriores deben asignarse a cada tecnología antes de determinar cualquier combinación de costo mínimo.
La lectura esencial también incluye un informe de investigación de D. Weißbach et al (Weißbach, et al. (2013)) sobre la energía devuelta de la energía invertida (EROI) en Alemania. La investigación muestra que las energías renovables no son rentables y conducirán al estancamiento económico. Mientras que la EROI del carbón y la energía nuclear se encuentran en un territorio que fomenta el crecimiento.
La investigación anterior implica fuertemente que, a juzgar por la experiencia en el extranjero, es probable que los costos de la energía eólica y solar superen a los del carbón y la energía nuclear por márgenes sustanciales. Esta es una fuerte crítica de basar las decisiones energéticas únicamente en la metodología simplista LCOE actualmente en uso en el contexto sudafricano. Ciertamente, esta es la opinión popular expresada en los medios. El problema que se plantea es que las llamadas soluciones de menor costo, tal como se establece en el IRP 2016, deben investigarse, debatirse y reevaluarse a fondo.
Los costos de cada tecnología deben ajustarse a los subsidios que actualmente paga el público. En este caso son pagados por Eskom. Sin embargo, estos deben transmitirse a los consumidores. En última instancia, los costos los pagan las sufridas empresas, el público y, en particular, los pobres de Sudáfrica. Eskom tiene razón al resistirse a estos costosos contratos. El trabajo y los sindicatos también tienen razón al considerar el impacto en el empleo.
Las palabras finales del trabajo de Fritz Vahrenholt titulado 'La Energiewende de Alemania: un desastre en ciernes' resumen la situación. “Tomará mucho tiempo reparar el daño severo causado por una política energética equivocada”. La Energiewende en Alemania es calificada por muchos expertos como un fracaso catastrófico a pesar de las muchas excusas presentadas por sus partidarios. Los acontecimientos recientes en el sur de Australia han demostrado ser económicamente desastrosos y han demostrado claramente que los grandes vientos provocan daños económicos sustanciales. Los precios de la electricidad allí han aumentado recientemente más del 100%.
Es cierto que Elon Musk se ha ofrecido a guardarlo. También es cierto que el almacenamiento económico ayudará a paliar la situación. Elon Musk no está siendo altruista. Su compañía fabrica baterías. Por el precio, esta es publicidad barata. Las baterías son actualmente muy caras y los australianos del sur pagarán un alto precio por todas las necesidades de energía eólica de respaldo. Estos hechos resumen la tendencia futura en Sudáfrica si los planes actuales del IRP siguen adelante.
Problemas de modelado a considerar
Los argumentos anteriores necesitan una evaluación más detallada, ya que se aplican a la situación de Sudáfrica. Los siguientes factores necesitan ser examinados, identificados y evaluados completamente:
• Los costos reales de la red o los costos adicionales de la red y los costos asociados con la estabilidad de la red para cada tecnología.
• El costo de mantener una reserva de rotación adicional para aquellas tecnologías que requieran cualquier aumento en la reserva de rotación.
• La incertidumbre y el riesgo económico para la economía asociados con el aumento de la incertidumbre. Todas las transiciones de una fuente de energía a otra parecen asumir que tienen lugar como transiciones perfectas y sin interrupciones en condiciones de certeza. Siempre hay riesgo e incertidumbre y, por lo tanto, siempre existe la probabilidad de que la transición se retrase y falle, y esto necesita evaluación.
• La probabilidad de cualquier retraso en la reducción de los suministros de las fuentes despachables o el aumento de los suministros de las fuentes despachables. Los retrasos en el suministro y la demanda insatisfecha resultante deben calcularse al costo de la energía no atendida (COUE), actualmente R77.30/kWh.
• Los mayores costos despachables si las tecnologías despachables se ven obligadas a cambiar su cantidad de suministro. En efecto, es necesario evaluar los verdaderos costos adicionales de aumentos y disminuciones más frecuentes.
• Costes del exceso de oferta sobre la demanda abastecida por fuentes de aprovisionamiento no despachables.
• Es importante que no haya límites o restricciones en el CO2. Esto daría un juicio adecuado de los costos y las mezclas reales.
Actualmente estos son absorbidos o pagados por el operador de la red, pero deberían ser absorbidos por el proveedor. Los costos de costos adicionales para varias tecnologías como se establece anteriormente deben asignarse a cada tecnología. Si esto no se hace, las tecnologías que tienen asignaciones de costos inexactas no se evalúan de manera justa.
Estos afectan a los llamados mixes de mínimo coste calculados. A menos que estos costos se asignen correctamente a la tecnología que causa los costos adicionales, entonces esa tecnología está recibiendo un subsidio indirecto u oculto. Los subsidios, a su vez, provocan una mala asignación de recursos. El enfoque y la planificación de los escenarios del IRP 2016 y los resultados parecen sugerir que no tienen en cuenta o subestiman los factores anteriores. Los resultados tienen poca o ninguna relación con la realidad del mundo si se evalúan frente a los precios en otros países.
Externalidades y otras consideraciones
Es importante que se ignoren las externalidades a los efectos de calcular el LCOE y los impactos en los costos de los sistemas tecnológicos. Invariablemente, cuando estos se miden, no se consideran todas las externalidades y costos ambientales. Además, no se consideran los beneficios reales asociados a las tecnologías.
Todas las tecnologías están sujetas a externalidades, incluidas las renovables. Son extremadamente difíciles de evaluar adecuadamente y están sujetos a puntos de vista, prejuicios y emociones personales. Estos costos y beneficios deben ser debatidos por expertos fuera del costo principal de cada tecnología y de la combinación, que es el tema de este documento.
No se ha considerado un estudio de impacto socioeconómico total o incluso parcial. El PIR 2016 implica grandes cambios tecnológicos pero no se han realizado estudios de impacto total o parcial. Un estudio de impacto socioeconómico completo forma parte de este proceso separado y no se ha hecho en absoluto.
Los eventos extremos que invariablemente ocurren deben incorporarse estadísticamente a la entrada. Es probable que esto ocurra con más frecuencia con tecnologías interrumpibles, altamente variables y no despachables, que causan repercusiones económicas sustanciales. Las tecnologías despachables son propensas a eventos extremadamente raros. Excluir tales eventos da un lamentable sesgo incorrecto a favor de estas tecnologías no despachables.
Se requiere precaución cuando se están considerando cambios importantes de tecnología. Todas las externalidades, costos y beneficios pueden clasificarse en conocidos-conocidos, conocidos-desconocidos, desconocidos-conocidos y desconocidos-desconocidos. Desafortunadamente, a medida que aumentan las incógnitas aumentan los riesgos y uno se traslada al campo de los sistemas complejos. La planificación energética a largo plazo y las economías complejas entran en esta categoría.
El trabajo del profesor David Snowdon ha sido ampliamente citado por desarrollar un marco galardonado para la toma de decisiones en sistemas complejos en un mundo complicado. Snowden es el fundador y director científico de Cognitive Edge, una empresa de consultoría de gestión con sede en Singapur que se especializa en la complejidad y la comprensión.
Este proceso recomienda que las tecnologías innovadoras no se implementen rápidamente si los resultados son inciertos y las decisiones podrían causar daños irreversibles a largo plazo. Estos sistemas necesitan equipos multidisciplinarios para evaluarlos adecuadamente. La energía es un campo complejo y de movimiento relativamente lento y se debe tener cuidado con las decisiones que, una vez tomadas, afectan grandes procesos económicos y tienen efectos perjudiciales irreversibles a largo plazo.
Resumen
Simplemente tomando las estimaciones actuales de LCOE para cada tecnología e incrementándolas solo para los costos de la red, la situación cambiaría considerablemente. El uso de los costes medios de la red de la OCDE aumentaría el LCOE de la energía nuclear a R1.31/kWh, la del carbón a R1.06/kWh, la eólica a R0.98/kWh y la solar a R1.11/kWh. Estas son solo estimaciones basadas en un estudio en el extranjero. Deben establecerse estimaciones de costos para las condiciones sudafricanas.
Todos los demás costos de los factores enumerados también deben atribuirse a cada tecnología. Es casi seguro que estos costos superarán con creces los costos de la red establecidos anteriormente. Las estimaciones sitúan el verdadero LCOE económico ajustado para los factores anteriores en R1.36/kWh nuclear, R1.15/kWh de carbón, R1.80/kWh de energía eólica y R2.55/kWh de energía solar.
Estos números causarán indignación entre los partidarios de las energías renovables, pero la mejor guía para saber si estos precios son realistas o no es considerar los precios en el extranjero. Los precios en Dinamarca, Alemania y Australia Meridional se han disparado debido a sus movimientos hacia la energía eólica de alta penetración como su principal fuente de suministro para sus suministros energéticos nacionales o estatales. En 2016, cabe señalar que los precios pagados por la industria en Alemania fueron un 52% superiores a los de Francia (nuclear) y un 86% superiores a los de Polonia (carbón).
En Irlanda, que a menudo se da como ejemplo del éxito de la energía eólica, las comparaciones equivalentes fueron un 34 % más altas en comparación con Francia y un 64 % más altas en comparación con Polonia. En promedio, el precio de la electricidad en Alemania parece ser un 44% más alto que el precio promedio de la electricidad en Europa. Evidentemente, Australia Meridional paga algunos de los precios de electricidad más altos del mundo. Los argumentos anteriores sugieren que los argumentos actuales de que los precios mixtos de menor costo utilizando el LCOE de cada tecnología tienen graves fallas.
El propósito de este artículo es afirmar que es necesario revisar y reevaluar las combinaciones de electricidad planificadas y recomendadas del IRP 2016 en el futuro. Más importante aún, el artículo pretende contribuir a un debate racional sobre las opciones energéticas reales que Sudáfrica debe enfrentar en el futuro.
