Además del LCOE existen otras métricas particulares para medir el rendimiento técnico y económico de los proyectos de energía.
Introducción
En este artículo revisaremos 4 métricas de importancia en la evaluación de proyectos de energía, de manera particular en los mercados de las energías renovables y de almacenamiento:
Las dos primeras son los dos métodos más ampliamente utilizados del LCOE (Puede leer todo sobre el LCOE aquí). Mientras el primero es recomendado por el prestigioso National Renewable Energy Laboratory (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos, el segundo es sugerido por el Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial (BEIS) de Reino Unido.
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1. Método de anualización del LCOE
El LCOE sugerido por el NREL considera principalmente el problema de la recuperación de capital, como se muestra a continuación:
Donde se refiere al costo de energía durante la noche (en $/kWh),
y
representan la tasa de interés y el número de pagos realizados para recuperar el capital,
es el factor de capacidad y
(en $/kWh) es el costo de operación variable. Asimismo, la expresión entre corchetes se refiere al Factor de Recuperación del Capital (CRF por sus siglas en inglés).
Se puede observar que el LCOE anualizado se compone de dos partes:
- El costo de capital anualizado y
- el costo variable anual. El costo
El costo de capital anualizado se puede obtener utilizando el costo de energía durante la noche dividido por la producción de energía durante un año y corregido con el CRF, para finalmente agregar el costo variable anual [1].
$LCOE_{anualizado}=\frac{C_{on}\times \left [ i\times \left ( 1+i \right )^{n}/ \left ( 1+i \right )^{n}-1\right ]}{8760\times \sigma }+V$
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2. Método descontado del LCOE
Este indicador LCOE toma en cuenta el costo y la depreciación del ciclo de vida del proyecto entero, lo que da como resultado el costo de vida útil de la energía como se muestra a continuación:
Donde (en $) y
(en $) es el costo de capital y operación en el periodo
, respectivamente;
es el costo variable (en $) en el periodo
tales como el costo de combustibles, impuestos y otros,
representa la electricidad generada (en kWh) en el periodo
,
es la tasa de descuento y
es el periodo total de operación (en años).
Entonces, el método descontado del LCOE representa el costo de la energía ($/kWh) y es calculado dividiendo la suma descontada de los costos por la suma descontada de la producción de energía [1].
$LCOE_{Descontado}=\frac{\sum_{t=1}^{T}\left (CAPEX_{t} +OPEX_{t} + V_{t}\right )/\left ( 1+d \right )_{t}}{\sum_{t=1}^{T}E/\left ( 1+d \right )^{t}}$
3. LACE
El Costo Evitado Nivelado de Energía o Levelized Avoided Cost of Energy (LACE) en inglés, representa el valor de un proyecto de energía para la red. El costo evitado de un generador representa los costos en los que incurría para proveer electricidad desplazada por un nuevo proyecto de generación como una estimación de los ingresos disponibles para la planta [2].
Al igual que con LCOE, estos ingresos se convierten en un flujo uniforme de pagos durante la vida financiera asumida de la planta.
Importante: Se considera que un proyecto de energía es tractivo si su LACE proyectado (valor) excede a su LCOE proyectado (costo). Tanto el LCOE como el LACE se nivelan durante el tiempo de vida de la generación de energía esperada del proyecto, lo que resulta en valor presente ($/MWh).
Asimismo, los valores de LCOE y LACE varían dependiendo de la geografía, los recursos disponibles, los costos de combustibles y otros factores de mercado, así como también varían a través del tiempo, de las mejoras tecnológicas, impuestos, subsidios, etc.
$LCOE_{Descontado}=\frac{\sum_{t=1}^{T}\left (CAPEX_{t} +OPEX_{t} + V_{t}\right )/\left ( 1+d \right )_{t}}{\sum_{t=1}^{T}E/\left ( 1+d \right )^{t}}$
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4. LCCOS
El Life Cycle Cost of Storage (LCCOS) o el Costo del Ciclo de vida del Almacenamiento, normalmente expresada en forma anualizada ($/kW-año), representa el valor anual del costo total del ciclo de vida de la tecnología de almacenamiento.
Esta métrica permite comparar los costos de las tecnologías en diferentes diseños de sistemas y varios modos de operación, así como distintas tasas de potencia y energía [3].
El cálculo del LCCOS se realiza según:
La anterior ecuación es la forma anualizada que da una cifra anual del costo total del ciclo de vida de una tecnología de almacenamiento.
En el que LCCOS relaciona información sobre los factores operativos en torno a un ES, además de sus especificaciones tecnoeconómicas.
Donde, para una tecnología de almacenamiento, es el costo de capital,
es el costo total de operación y mantenimiento durante el ciclo de vida del sistema en un determinado proyecto,
es el costo de remplazo y
es el costo de eliminación y reciclaje cuando el sistema de almacenamiento alcanza el fin de su vida útil.
Importante: Se debe notar que, para sistemas de almacenamiento, se considera el costo de eliminación y reciclaje al final de la vida útil del proyecto.
Por ello, el LCOE para sistemas de almacenamiento, también podría ser obtenido dividiendo el LCCOS, por el número de horas de operación del sistema de almacenamiento en un año, como se muestra a continuación:
Donde es el número de horas de operación por día y
es el número de días de operación por año.
$LCOE_{Descontado}=\frac{\sum_{t=1}^{T}\left (CAPEX_{t} +OPEX_{t} + V_{t}\right )/\left ( 1+d \right )_{t}}{\sum_{t=1}^{T}E/\left ( 1+d \right )^{t}}$
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Resumen/Conclusión
- Se complementó el concepto de LCOE visto anteriormente
- El LCOE tiene dos formas particulares de uso extendido
- El LACE representa el costo en el que se incurriría al evitar un proyecto determinado
- El LCCOS es utilizado para la evaluación de los proyectos de sistemas de almacenamiento
- Para sistemas de almacenamiento de energía se debe considerar el costo de eliminación y reciclaje
- Ninguna métrica es mejor que otra. El uso de una u otra dependerá de lo que se desea analizar. Se recomienda utilizarlos de forma complementaria y no de forma independiente.
Referencias:
[1] Shen Wei et al. «A Comprehensive review of variable renewable energy levelized cost of electricity», Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 133, pp. 110301, 2020.
[2] «EIA uses two simplified metrics to show future power plants’ relative economics», EIA, 2018, [online]. Available: https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=35552
[3] Mostafa, M. H., Aleem, S. H. A., Ali, S. G., Ali, Z. M., & Abdelaziz, A. Y., «Techno-economic assessment of energy storage systems using annualized life cycle cost of storage (LCCOS) and levelized cost of energy (LCOE) metrics», Journal of Energy Storage, vol. 29, 101345, 2020.
Engineer and researcher.
