Rentabilité de la fusion par induction solaire : quand devient-elle rentable et en combien de temps ?
La rentabilité de la fusion par induction solaire est de plus en plus attractive sur les marchés bénéficiant d'un fort ensoleillement et où le coût de l'électricité du réseau est élevé. Le coût actualisé de l'électricité produite par un système solaire couplé à des batteries a chuté de 0,15 à 0,20 USD par kWh en 2018 à 0,05 à 0,10 USD par kWh en 2024, et devrait atteindre 0,03 à 0,06 USD par kWh d'ici 2028. La convergence avec l'électricité du réseau est désormais une réalité sur de nombreux marchés, et la question n'est plus de savoir si la fusion par induction solaire est pertinente, mais plutôt à quel moment le retour sur investissement est suffisamment rapide pour justifier l'investissement.
Composantes de coût
Le coût d'un système de fusion par induction solaire avec stockage comprend trois éléments principaux : le champ photovoltaïque, le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) et le système de conversion de puissance (PCS). Le coût de chacun de ces éléments a considérablement diminué au cours des cinq dernières années.
Coût du photovoltaïque : de 0,4 à 0,6 USD par watt installé pour les systèmes de suivi mono-axial à grande échelle. Un champ photovoltaïque de 10 MW coûte entre 4 et 6 millions de dollars, modules, système de montage, onduleurs et raccordement au réseau inclus.
Le coût d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) est de 200 à 350 USD par kWh installé pour les systèmes de batteries LFP, incluant le système de gestion de batterie (BMS), la gestion thermique et la protection incendie. Un BESS de 10 MWh coûte entre 2 et 3,5 millions de dollars, batteries, conteneurs, système de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) et systèmes de sécurité compris.
Coût d'un système de conversion de puissance (PCS) : de 0,10 à 0,15 USD par watt installé pour les onduleurs bidirectionnels de grande puissance. Un PCS de 5 MW coûte entre 0,5 et 0,75 million de dollars, onduleur, transformateur et appareillage de commutation inclus.
Le coût total d'une installation solaire avec stockage de 5 MW (10 MW photovoltaïques, 10 MWh de stockage d'énergie par batterie, 5 MW de stockage d'énergie par potasse) se situe entre 6,5 et 10 millions de dollars américains, selon le site et la conception du système. Le coût par kW de capacité de chauffage est de 1,3 à 2 millions de dollars américains par MW.
Coût actualisé de l'électricité (LCOE)
Le coût actualisé de l'électricité (LCOE) d'un système solaire avec stockage se calcule en divisant le coût total du système sur sa durée de vie par la quantité totale d'électricité produite. La formule est la suivante :
LCOE = (CRF * CapEx + OpEx) / Énergie annuelle
où CRF est le facteur de récupération du capital (une fonction du taux d'actualisation et de la durée de vie du système), CapEx est le coût total du capital, OpEx est le coût d'exploitation annuel et AnnualEnergy est l'électricité produite annuellement.
Pour un système solaire avec stockage de 5 MW comprenant 10 MW photovoltaïques, 10 MWh de BESS, une durée de vie de 25 ans, un taux d'actualisation de 8 % et des dépenses d'exploitation annuelles représentant 0,5 % des dépenses d'investissement :
CRF = 0,08 * (1,08)^25 / ((1,08)^25 - 1) = 0,0937
LCOE = (0,0937 * 8 millions + 0,005 * 8 millions) / 18 GWh = 0,046 USD par kWh
Le coût actualisé de l'énergie (LCOE) de 0,046 USD par kWh est compétitif par rapport au prix de l'électricité du réseau, qui se situe entre 0,05 et 0,10 USD par kWh sur la plupart des marchés. Sur les marchés où le prix de l'électricité du réseau dépasse 0,08 USD par kWh, le système solaire avec stockage présente un avantage concurrentiel indéniable.
Calcul du retour sur investissement
Le délai de retour sur investissement est calculé en divisant le surcoût d'investissement du système solaire avec stockage par les économies annuelles réalisées sur l'électricité du réseau. Pour une installation solaire avec stockage de 5 MW sur un marché où le prix de l'électricité du réseau est de 0,10 USD par kWh :
Production énergétique annuelle : 18 GWh à un facteur de capacité de 0,04, mais seulement 60 % de la consommation du four est assurée par l'énergie solaire = 18 * 0,60 = 10,8 GWh
Attendez, il faut inverser le calcul. Si le système produit 18 GWh par an et que la chaudière consomme 30 GWh par an, la contribution de l'énergie solaire est de 18/30 = 60 %. Les économies annuelles sur les coûts énergétiques s'élèvent donc à 18 GWh * (0,10 - 0,046) USD par kWh = 0,97 million USD par an.
Le retour sur investissement du système de 8 millions de dollars est de 8,2 ans (8 / 0,97). Ce délai est acceptable pour un actif d'une durée de vie de 25 ans, mais il est supérieur au délai de retour sur investissement industriel généralement fixé entre 3 et 5 ans. Pour réduire ce délai, il est nécessaire d'optimiser la taille du système ou d'augmenter le coût de l'électricité produite par le réseau.
Si le coût de l'électricité sur le réseau est de 0,15 USD par kWh (marché à coût élevé), les économies annuelles s'élèvent à 18 * (0,15 - 0,046) = 1,87 million USD par an, et le retour sur investissement est de 8 / 1,87 = 4,3 ans. Ce résultat est compétitif par rapport à la plupart des critères d'investissement industriels.
Analyse de sensibilité
Le retour sur investissement dépend de plusieurs paramètres. Les plus importants sont :
Coût de l'électricité du réseau : le délai d'amortissement diminue d'un an pour chaque augmentation de 0,02 USD par kWh du coût de l'électricité du réseau. Sur les marchés où le coût de l'électricité du réseau est de 0,15 USD par kWh ou plus, le délai d'amortissement est de 4 à 5 ans.
Énergie solaire : le délai d’amortissement diminue de 0,5 à 1 an pour chaque augmentation de 10 % du rendement solaire annuel. Dans les régions à fort ensoleillement (Moyen-Orient, sud-ouest des États-Unis, Mongolie-Intérieure), le rendement solaire est de 25 à 35 % supérieur à la moyenne, et le délai d’amortissement est réduit de 1 à 2 ans.
Coût des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) : le délai de retour sur investissement diminue de 0,5 an pour chaque baisse de 50 USD/kWh du coût des BESS. Le coût des BESS devrait baisser de 30 à 50 % d'ici 2028, et le délai de retour sur investissement diminuera de 1 à 1,5 an sur cette période.
Coût du photovoltaïque : le délai de retour sur investissement diminue de 0,3 an pour chaque baisse de 0,10 USD par watt du coût du photovoltaïque. Le coût du photovoltaïque devrait baisser de 20 à 30 % d’ici 2028, et le délai de retour sur investissement diminuera de 0,5 à 1 an sur cette période.
Tarification du carbone : sur les marchés appliquant une tarification du carbone (marché CBAM de l’UE, marché IRA des États-Unis, marché du carbone chinois), le coût effectif de l’électricité produite sur le réseau augmente de 0,01 à 0,05 USD par kWh. Le délai d’amortissement est réduit de 0,5 à 2 ans selon le niveau du prix du carbone.
Taille optimale du système
La taille optimale d'un système n'est pas toujours la plus grande possible. Un système dimensionné pour fournir 100 % de l'énergie annuelle présente un coût d'investissement plus élevé et un délai de retour sur investissement plus long. Un système dimensionné pour fournir entre 60 et 80 % de l'énergie annuelle (avec un complément sur le réseau pour les 20 à 40 % restants) présente un coût d'investissement plus faible et un délai de retour sur investissement plus court.
La taille optimale dépend du coût de l'électricité sur le réseau et du prix du carbone. Sur les marchés où le coût de l'électricité et le prix du carbone sont élevés, la taille optimale représente 80 à 100 % de la consommation énergétique annuelle. Sur les marchés où le coût de l'électricité est modéré et où il n'existe pas de tarification du carbone, la taille optimale se situe entre 50 et 70 %.
MONTE INTELLIGENCE utilise un modèle financier pour optimiser la taille du système pour chaque projet. Ce modèle prend en compte le potentiel solaire du site, le coût de l'électricité sur le réseau local, le prix du carbone, le coût du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) et le taux d'actualisation. Il fournit ainsi la capacité photovoltaïque optimale, la capacité optimale du BESS et le délai de retour sur investissement.
Financement et incitations
Plusieurs options de financement et incitations peuvent accélérer l'amortissement d'une installation de fusion par induction avec système solaire et stockage. Les plus courantes sont :
Obligations vertes : obligations à échéance de 10 à 20 ans assorties d’un taux d’intérêt de 3 à 6 %, servant à financer des projets d’énergies renouvelables. Le taux d’intérêt est inférieur au coût du capital pour la fonderie, et les économies réalisées sont partagées entre l’émetteur de l’obligation et la fonderie.
Contrats d'achat d'électricité (CAE) : accords de 10 à 20 ans conclus avec un développeur tiers qui finance, construit et exploite le système solaire avec stockage. La fonderie paie un tarif fixe pour l'électricité (généralement de 0,05 à 0,10 USD par kWh), et le développeur assume les risques liés à la performance et au crédit.
Incitations gouvernementales : de nombreux pays proposent des crédits d’impôt, des subventions ou des tarifs de rachat garantis pour les projets d’énergies renouvelables. Aux États-Unis, le crédit d’impôt à l’investissement (ITC) couvre 30 % du coût du système, et l’UE dispose de programmes similaires dans le cadre de la facilité pour la reprise et la résilience.
Financement des banques de développement : la Banque mondiale, la Banque africaine de développement, la Banque asiatique de développement et la Banque interaméricaine de développement proposent toutes des financements concessionnels pour les projets d’énergies renouvelables dans les pays en développement. Le taux d’intérêt est généralement de 2 à 5 %, pour des durées de 15 à 25 ans.
Discutez avec MONTE INTELLIGENCE des aspects économiques de l'induction solaire.
Pour les acheteurs envisageant une installation de fusion par induction avec énergie solaire et stockage, le bureau d'études MONTE INTELLIGENCE peut réaliser une modélisation financière prenant en compte le coût de l'électricité du réseau local, le potentiel solaire, le coût du système de stockage d'énergie par batterie (BESS) et le prix du carbone. Cette modélisation fournit la taille optimale du système, le coût énergétique annuel, le délai de retour sur investissement et le TRI. Visitez notre site web.www.cnlymonte.com/products-solar-induction-furnace.html Pour obtenir les spécifications du produit, ou pour discuter d'un projet, veuillez envoyer un courriel à helenxu@cnlymonte.com en indiquant comme objet « Rentabilité de l'induction solaire » et en précisant les détails concernant votre site, la taille du four, le coût de l'électricité du réseau et le prix du carbone.
