ما المقصود بالتكلفة الموحدة للطاقة (LCOE)؟

تأخذ حسابات التكلفة الموحدة للطاقة في الاعتبار التكاليف المرتبطة ببناء أصل الطاقة وتشغيله على مدار دورة حياته، بما في ذلك تكاليف رأس المال والوقود والصيانة. وتستخدم نماذج وأدوات LCOE المختلفة متغيرات مختلفة، وبعض معادلات LCOE أكثر تعقيدًا من غيرها. تُعرف التكلفة الموحدة للطاقة أيضًا باسم "التكلفة الموحدة للكهرباء".

يساعد تحليل الطاقة الذي يتضمن التكلفة الموحدة للطاقة الشركات والمطورين والمستثمرين في تقييم قدرة المشروع على المنافسة في مجال إنتاج الطاقة. كما أنها تسمح بمقارنة تكلفة توليد الطاقة بين أنواع مختلفة من التقنيات لإثراء قرارات صانعي السياسات والمحلِّلين.

وتُعَد التكلفة المستوية للطاقة (LCOE) مقياسًا مهمًا في التحول العالمي في مجال الطاقة، والذي يُشير إلى الانتقال من مصادر الطاقة الأحفورية ذات الانبعاثات العالية إلى التقنيات المتعلقة بالطاقة المتجددة والبدائل منخفضة الكربون. ومع تغير الظروف الاقتصادية والسياسية، يتغير مشهد انتقال الطاقة أيضًا.

فعلى سبيل المثال، تعمل الإعانات الحكومية الجديدة على تحسين آفاق تمويل مشاريع الطاقة المتجددة، في حين أن تصاعد تكاليف الوقود يجعل المشاريع القائمة على الوقود الأحفوري أقل جاذبية. ووسط هذه التطورات، يمكن أن تساعد LCOE صانعي القرار على تحديد فاعلية التكلفة وجدوى تقنيات ومشاريع توليد الكهرباء النظيفة المختلفة.

وعلى الرغم من استخدامها على نطاق واسع، يقترح النقاد التعامل مع LCOE بحذر. حيث إنها قد لا تعكس الصورة الشاملة لقيمة مشروع الطاقة بسبب استبعادها لعوامل مهمة مثل التكاليف المرتبطة بالموقع وموثوقية المشروع.^.1

يمكن تحديد LCOE بقسمة إجمالي تكاليف عمر أصل الطاقة على إجمالي توليد الطاقة للأصل على مدار دورة حياته. يمكن أن تتضمن معادلات LCOE أيضًا معدل خصم لحساب التضخم والعوامل الأخرى التي تؤثر في التدفقات النقدية المستقبلية.

نتيجة حسابات تكلفة الطاقة الموحدة (LCOE) هي السعر الذي يجب أن يبيعه كيان توليد الطاقة لتحقيق التوازن المالي، أو كما يُعرف في المصطلحات المالية، للوصول إلى صافي القيمة الحالية يساوي 0. وعادةً ما يُعبَّر عن هذا السعر كتكلفة لكل وحدة من الكهرباء، مثل كيلووات ساعة أو ميجاوات/ساعة.

يمكن أن تختلف المتغيرات المدرجة وتعقيد حساب تكلفة الطاقة بناءً على الطريقة أو الأداة المستخدمة في الحساب. على سبيل المثال، أداة المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة (NREL) لتحديد LCOE هي آلة حاسبة بسيطة تأخذ في الاعتبار 8 متغيرات، بينما تتضمن الأداة من جامعة ستانفورد أكثر من عشرة.

على الرغم من اختلاف العوامل المستخدمة في عمليات حساب LCOE، إلا أن العوامل الشائعة تشمل:

تتطلب عمليات حساب LCOE عددًا محددًا من السنوات ليتم إدخالها لأغراض التحليل. غالبًا ما يكون هذا هو العمر المتوقع لمشروع توليد الطاقة، والذي عادةً ما يكون عقدين أو أكثر، اعتمادًا على نوع مورِّد الطاقة والتقنية المعنية.

عامل القدرة هو نسبة الطاقة التي تم إنتاجها بواسطة وحدة توليد معينة خلال فترة زمنية محددة إلى الطاقة التي كانت ستنتج إذا كانت الوحدة تعمل بكامل طاقتها طوال تلك الفترة.

ومحطة الطاقة التي تولِّد الطاقة بشكل مستمر طوال الوقت، لديها عامل قدرة بنسبة 100%. في الواقع، تتراوح عوامل القدرة من 92% لمحطات الطاقة النووية إلى أقل بقليل من 25% لمنشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية.²

تُعتبر تكاليف رأس المال هي تكاليف المشروع الأولية بما في ذلك شراء الأراضي والمعدات والبنية التحتية اللازمة لتشغيله. على سبيل المثال، قد تتضمن تكاليف رأس المال لمحطة طاقة رياح برية كبيرة تكلفة تقييم موارد الرياح في موقع المشروع، ومولدات توربينات الرياح، ونقل المولدات إلى موقع المشروع، والربط الكهربائي لنظام الطاقة بالشبكة الكهربائية.

لا ينبغي الخلط بينها وبين تكاليف رأس المال، تُشير تكلفة رأس المال إلى تكلفة تمويل المشروع. التكلفة الشائعة لرأس المال هي سعر الفائدة المدفوع على القرض. وتشمل التكاليف الأخرى لرأس المال تلك المرتبطة بتمويل الأسهم (بيع الأسهم) وإصدار السندات. وبشكل عام، تعكس تكلفة رأس المال المخاطر التي تراها الأسواق المالية في توفير التمويل للمشروع.

في المحاسبة والتمويل، يُعتبر معدل الخصم هو معدل فائدة يُستخدم لتحديد القيمة الحالية للتدفقات النقدية المستقبلية. وفي قطاع الطاقة، تميل معدلات الخصم المنخفضة إلى زيادة جاذبية مشاريع الطاقة المتجددة، والتي لها تكاليف رأسمالية أعلى وتكاليف تشغيل أقل. وفي المقابل، تعزز معدلات الخصم المرتفعة من جاذبية مشروعات الوقود الأحفوري التي تتميز بتكاليف رأسمالية أقل ولكن تكاليف تشغيلية أعلى.

تُعتبر نفقات الوقود مقتصرة على محطات الطاقة التي تعتمد على الوقود، مثل محطات الطاقة الحرارية. يشمل الوقود الذي تستخدمه محطات الطاقة الحرارية الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز الطبيعي والكتلة الحيوية. وتُعَد الطاقة النووية أيضًا شكلًا من أشكال الطاقة الحرارية، حيث تستخدم المصانع اليورانيوم الذي تتم معالجته إلى وقود.

معدل الحرارة هو كمية الطاقة المستخدمة في إنتاج الكهرباء لتوليد كيلووات/ساعة واحد (kWh) من الكهرباء. وهو مقياس لكفاءة محطة توليد الطاقة، وكما هو الحال مع تكلفة الوقود، فهو عمومًا متغير يُستخدم لمحطات الطاقة الحرارية. وغالبًا ما يتم التعبير عنه بالوحدات الحرارية البريطانية (Btu) لكل صافي كيلووات/ساعة.

غالبًا ما تنقسم تكاليف التشغيل والصيانة إلى فئتين: ثابتة ومتغيرة. لا تتقلب التكاليف الثابتة اعتمادًا على إنتاج الطاقة بينما تتقلب التكاليف المتغيرة.

على سبيل المثال، فإن تكلفة استبدال المعدات التي تتعرض للتآكل بشكل أسرع عندما تكون محطة الطاقة قيد التشغيل (مقارنةً عندما تكون المحطة غير متصلة) تُعَد تكلفة تشغيل وصيانة متغيرة. من ناحية أخرى، يُعتبر قسط التأمين السنوي مثالًا على التكلفة الثابتة.

هناك مدخلات إضافية يمكن تضمينها في عمليات حساب LCOE، مثل تكاليف انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتكاليف إيقاف تشغيل محطات الطاقة، بالإضافة إلى عوامل أخرى.

يمكن أن تكون تقنيات تخزين الطاقة عنصرًا مهمًا لمشاريع الطاقة المتجددة. ومع ذلك، فإن بعض معادلات LCOE والآلات الحاسبة ذات الصلة بها، مثل حاسبة NREL، لا تقيس تكلفة تخزين الطاقة.

وبدلًا من ذلك، قد يلجأ المحللون إلى معادلات التكلفة الموحدة للتخزين. وهم يستخدمون هذه المعادلات لحساب التكلفة لكل وحدة للطاقة المفرغة من نظام تخزين الطاقة على مدى فترة محددة. وعلى الرغم من التشابه بين معادلات LCOS وLCOE، إلا أنها تحتوي على بعض الاختلافات الرئيسية. على سبيل المثال، في حسابات LCOS، تقوم إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) باستبدال تكلفة الوقود المستخدمة في معادلات LCOE بتكلفة الكهرباء المستخدمة لشحن نظام التخزين.^.3

لكل من التقنيات المختلفة وموارد الطاقة المختلفة تكلفة LCOE مختلفة. على مدى أكثر من عقد من الزمان، انخفضت تكلفة LCOE لمصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح البرية وطاقة الرياح البحرية بشكل كبير؛ بسبب الابتكار ووفورات الحجم المتزايدة والدعم الحكومي. 

على سبيل المثال، انخفضت تكلفة LCOE لطاقة الرياح البرية من متوسط 135 دولارًا أمريكيًا لكل ميجاوات/ساعة في عام 2009 إلى أقل من نصف ذلك في عام 2024. وخلال الفترة نفسها، انخفض متوسط سعر الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق من 359 دولارًا أمريكيًا لكل ميجاوات/ساعة إلى 61 دولارًا أمريكيًا^.4

لم تشهد تكلفة LCOE للطاقة الحرارية الأرضية انخفاضًا كبيرًا بسبب التكاليف الرأسمالية المرتفعة نسبيًا مقارنةً بتقنيات الطاقة المتجددة الأخرى. ومع ذلك، قد تنخفض الأسعار أكثر في المستقبل بسبب المبادرات الجديدة مثل Enhanced Geothermal Energy Shot، وهو برنامج أبحاث تابع لوزارة الطاقة الأمريكية.

وتساعد هذه الاتجاهات الهبوطية على جعل مصادر الطاقة المتجددة أكثر قدرة على المنافسة مقارنةً بتوليد الطاقة باستخدام الغاز والفحم -حيث تصل تكلفتهما إلى 228 دولارًا أمريكيًا و168 دولارًا أمريكيًا- وهذا يدعم التحول العالمي في مجال الطاقة. ساهم الصراع الجيوسياسي في ارتفاع تكاليف الوقود الأحفوري وأسعار الكهرباء، ما أدى إلى زيادة جاذبية مشاريع الطاقة المتجددة.

أدت جائحة كوفيد-19 وما تلاها من انهيارات في سلاسل التوريد إلى تباطؤ انخفاض الأسعار في تكاليف الطاقة المتجددة. ومع ذلك، بحلول عام 2024، تمّت تسوية تحديات سلسلة التوريد وفقًا لتقرير "التكلفة الموحدة للطاقة" (LCOE) السنوي الصادر عن شركة الخدمات المالية Lazard. وكما كان الحال في السنوات السابقة، أفاد محللو الشركة إلى أن "القدرة التنافسية في تكلفة الطاقة المتجددة ستؤدي إلى استمرار استبدال توليد الطاقة التقليدية وظهور مزيج متطور من مصادر الطاقة".