Thread by @EmileFulcheri

Thread pédagogique sur le coût de production des centrales électriques.
Comprendre le LCOE = Levelized Cost of Electricity.
Le LCOE est le principal indicateur utilisé pour donner le coût de production moyen en €/MWh de l'électricité produite par une centrale électrique.
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Voici comment se calcule le LCOE (image). Au numérateur, on a tous les coûts actualisés du projet de la centrale. Le CAPEX est l'investissement initial pour construire la centrale à l'année 0. OPEX(t) sont les coûts d'opération et maintenance à payer chaque année t.
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Tous ces coûts au numérateur sont actualisés en valeur présente. Quand on parle investissement, on prend en compte la "valeur temporelle de l'argent". 1 € aujourd'hui a plus de valeur qu'1 € dans le futur.
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Pourquoi 1€ futur a moins de valeur qu'1€ futur?
1) Pour financer une centrale, on lève l'argent auprès d'un investisseur, qui est remboursé dans le futur avec des intérêts
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2) Il y a un risque que les revenus futurs soient sous-estimés (coûts futurs sur-estimés). Le futur du projet comporte de l'incertitude.
3) Lorsqu'on mobilise de l'argent présent, on ne peut plus l'utiliser ailleurs pour récupérer un retour sur investissement.
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Le taux d'actualisation permet donc d'actualisés coûts et revenus du projet, pour prendre en compte les intérêts du capital, le risque du projet et le coût d'opportunité de tout investissement.
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Au dénominateur du LCOE, on retrouve l'énergie produite chaque année par la centrale. Ecrite ainsi, la formule donne l'impression que l'énergie produite est actualisée, mais ce n'est pas le cas. Revenons à la définition de base du LCOE.
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Le LCOE est définit ainsi: prix fixe théorique qu'il faudrait à chaque MWh produit par la centrale pour que tous les revenus actualisés du projet couvrent l'ensemble des coûts actualisés du projet. C'est le prix de l'élec. nécessaire pour rentabiliser les coûts.
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Dans la formule initiale, c'est donc les revenus théoriques du projet (LCOE = prix fixe théorique, multiplié par la production) d'énergie qui sont actualisés en valeur présente. Comme le LCOE est une constante, on peut réécrire la formule sous sa forme finale:
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Le LCOE est un indicateur du coût de production moyen d'une centale en €/MWh. C'est un bon indicateur pour étudier l'évolution des coûts de production d'une même techno. L'IRENA, BNEF, IEA, Lazard démontrent régulièrement la chute des coûts de l'éolien et du PV.
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D'où provient cette chûte des coûts du PV (-90% en 10 ans) et de l'éolien (-50% en 10 ans)?
Progrés technologiques incrémentaux + efficacité de la chaîne de valeur + économies d'échelle + compétition + standardisation + baisse du risque et du coût de financement.
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Le degré de modularité d'une techno est un élément clé pour expliquer la chute des coûts. Le PV est très modulaire: 1 centrale PV = plusieurs rangées de systèmes. 1 système = plusieurs panneaux. 1 panneau = plusieurs modules. 1 module = plusieurs cellules.
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La techno nucléaire EPR est moins modulaire, car chaque EPR est un chantier long et de taille énorme (GW), qu'il est forcément compliquer de répliquer rapidement et par incréments.
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Le LCOE par contre n'est pas très adapté pour comparer différentes technos entre elles. Le LCOE donne seulement le coût de production moyen au MWh, mais ne prend pas en compte la VALEUR de l'électricité produite.
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Chaque MWh produit n'a pas la même valeur. La valeur dépend du moment où l'élec. est produite, du degré de flexibilité (intermittent/base/flexible) de la centrale et des services réseaux (flexibilité, garantie de puissance, régulation de fréquence ou tension).
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Par exemple, si une centrale éolienne a un LCOE de 60 €/MWh et une centrale nucléaire de 80 €/MWh.
Bonne interprétation: Le coût moyen de production de la centrale éolienne est plus bas, il lui faudrait un tarif de l'élec. fixe plus faible pour couvrir ses coûts.
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Mauvaise interprétation: La centrale éolienne a un LCOE plus faible que la centrale nucléaire, donc l'éolien est plus rentable que le nucléaire. Développons l'éolien et oublions le nucléaire.
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Par exemple, on peut encore aujourd'hui financer un peu partout dans le monde des centrales à gaz de pointe à LCOE > 150 €/MWh. Elles ont un facteur de charge faible, ne produisent que quand l'électricité est chère, et se rémunèrent par divers services réseaux.
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Une autre limite du LCOE est que celui ci ne compte généralement pas les coûts et bénéfices d'externalités (hors marché). C'est un indicateur souvent utilisé du point de vue "opérateur privé" et pas "société". On pourrait intégrer dans les OPEX un coût du CO2.
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Le LCOE ne prend pas en compte le surcoût lié à l'intermittence par exemple. Peut-on attribuer un coût à l'intermittence pour mettre les technos sur un même pied d'égalité?
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En réalité ce n'est pas la bonne approche. Le surcoût de l'intermittence dépend de l'ensemble du mix dans lequel les ENRi sont intégrées. Et ce surcoût évolue quand le mix évolue. Par exemple, les premiers % d'ENRi dans un mix pilotable carboné induisent peu de surcoût.
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De plus, il existe un mix de diverses flexibilités, dans différentes échelles de temps, qui permettent d'intégrer + d'ENRi: interconnections, back-up pilotable, stockage, flexibilité de la demande, écrêtement, couplage sectoriel, etc.
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La bonne approche est de ne pas comparer les technos entre elles, mais de modéliser le système complet et son évolution. On rentre en paramètre les coûts de chaque technos, et leur évolution attendue. On cherche par un exercice d'optimisation comment doit évoluer le mix.
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Le mix optimal est celui qui minimise le coût global du mix tout en respectant les contraintes réseau (équilibre entre prod. et conso à tout instant, garantie de puissance, stabilité du fréquence, ...). Le % de chaque techno. est obtenue en sortie de l'optimisation.
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Conclusion
Le LCOE est un bon indicateur pour étudier l'évolution des coûts de production d'une même techno.
Pour comparer différentes technos, on modélise et on simule l'ensemble du mix, on entre les coûts en paramètres et on obtient la part de chaque techno en sortie.
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