Costs of nuclear energy not only a ma+er of costs - PowerPoint PPT Presentation

1 ¡ Costs ¡of ¡nuclear ¡energy ¡ “not ¡only ¡a ¡ma+er ¡of ¡costs…” ¡ ¡ Ing. ¡S. ¡Boarin ¡ Image ¡credits ¡go ¡here

2 ¡ Figure-­‑of-­‑merit ¡parameters 0383(2015). ¡Plants ¡entering ¡service ¡in ¡2020 ¡ Annual ¡Energy ¡Outlook ¡2015, ¡DOE/EIA ¡-­‑ ¡ A ¡tradi<onal ¡indicator: ¡Levelized ¡ Cost ¡of ¡Electricity ¡ ¡ (LCOE) ¡ ¡ Discounted ¡Cash ¡Flow ¡ (DCF) ¡ analysis: ¡the ¡Nuclear ¡Power ¡Plant ¡ seen ¡as ¡an ¡investment ¡project ¡ ¡ • Net ¡Present ¡Value ¡ (NPV) ¡ • Internal ¡Rate ¡of ¡Return ¡ (IRR) ¡ • Pay ¡Back ¡Time ¡ (PBT) ¡

3 ¡ The ¡calcula5on ¡of ¡LCOE K p = x K tot ¡ ¡ ⎛ ⎞ ⎟ + C fuel 1 K P + K O & M LCOE = ⎜ ¡ K P ¡= ¡levelized ¡annual ¡construcIon ¡cost ¡[M€/y] ¡ f 8760 W E W E 24 b η ⎝ ⎠ ¡ K tot ¡= ¡contrucIon ¡cost ¡+ ¡interest ¡during ¡construcIon ¡ [M€] ¡ ¡ x= ¡constant ¡dollar ¡fixed ¡charge ¡rate ¡[%] ¡ K O&M ¡= ¡operaIon ¡and ¡maintenance ¡costs ¡[M€/y] ¡ C fuel ¡= ¡fuel ¡costs ¡[M€/y] ¡ b ¡= ¡fuel ¡burnup ¡[MWd/t] ¡ ¡ r x = r + n − 1 η ¡= ¡conversion ¡efficiency ¡[%] ¡ ¡ ( ) 1 + r f ¡= ¡load ¡factor ¡in ¡% ¡on ¡8760 ¡hours/year ¡ ¡ WE ¡= ¡nominal ¡power ¡output ¡of ¡the ¡plant ¡[MW] ¡ r ¡= ¡interest ¡rate ¡(real) ¡on ¡capital ¡invested ¡[%] ¡ n ¡= ¡plant ¡operaIng ¡lifeIme ¡[y] ¡

4 ¡ The ¡components ¡of ¡LCOE LCOE ¡breakdown ¡(r=10%) ¡ ¡ “Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡EdiIon”; ¡ NUCLEAR ¡ ¡ ¡ ¡ GAS ¡ ¡ ¡ ¡ COAL ¡ OECD-­‑NEA ¡ ¡

5 ¡ Sensi5vity ¡on ¡LCOE Impact ¡on ¡LCOE ¡(r=10%) ¡ GAS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡COAL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡NUCLEAR ¡ ¡ “Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡EdiIon”; ¡ Interest ¡rate ¡ ¡ ¡ Construc<on ¡cost ¡ ¡ Plant ¡life<me ¡ ¡ Fuel ¡cost ¡ ¡ Carbon ¡cost ¡ ¡ OECD-­‑NEA ¡ Lead ¡<me ¡ ¡

6 ¡ NP ¡Plant ¡cost ¡breakdown ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Indica<ve ¡breakdown ¡

7 ¡ Economy ¡of ¡Scale Capital-­‑intensive ¡projects ¡should ¡exploit ¡ Economy ¡of ¡Scale ¡law÷ ¡ The ¡incidence ¡of ¡fixed ¡costs ¡decreases ¡as ¡ the ¡plant ¡output ¡increases ¡ f ⎛ ⎞ C = W ¡ ⎜ ⎟ C 0 W 0 ¡ ⎝ ⎠ f ¡= ¡EoS ¡coefficient ¡(0.6÷0.7 ¡for ¡NPP) ¡ C ¡= ¡unit ¡cost ¡of ¡plant ¡[€/MW] ¡ C0 ¡= ¡unit ¡cost ¡of ¡reference ¡plant ¡[€/MW] ¡ W ¡= ¡size( ¡power) ¡of ¡plant ¡[MW] ¡ W0 ¡= ¡size( ¡power) ¡of ¡reference ¡plant ¡[MW] ¡

8 ¡ Cost ¡of ¡nuclear ¡fuel ¡cycle (*) ¡“Cost ¡esImaIng ¡guidelines ¡for ¡GeneraIon ¡IV ¡nuclear ¡energy ¡systems, ¡ Front-­‑End (*) ¡ USD ¡7/MWh ¡ ¡ (mining, ¡conversion, ¡enrichment, ¡ condi<oning) ¡ ¡ Back-­‑End (*) ¡ USD ¡2.33/MWh ¡ ¡ (spent ¡fuel ¡removal, ¡disposal ¡and ¡ storage) ¡ ¡ Natural ¡U ¡ 100÷130 ¡USD/kg ¡ Revision ¡4.2”, ¡September ¡26, ¡2007 ¡ conversion ¡ ≈10 ¡USD/kgU ¡ Some ¡general ¡assump<ons ¡for ¡the ¡ enrichment ¡ 100÷130 ¡USD/SWU ¡ open ¡(once-­‑through) ¡fuel ¡cycle ¡in ¡ fabrica<on ¡ 250÷350 ¡USD/kgU ¡ LWRs ¡ SNF ¡condi<oning ¡ Wet ¡100÷500 ¡USD/kgHM ¡ ¡ and ¡storage ¡ Dry ¡100÷300 ¡USD/kgHM ¡ ¡ (*) ¡“Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡ ¡ EdiIon”; ¡OECD-­‑NEA ¡ disposal ¡ 0.5÷0.7 ¡M$/m3 ¡ ¡ ¡ ¡

9 ¡ Decommissioning ¡& ¡Decontamina5on The ¡effect ¡of ¡discoun<ng ¡over ¡a ¡long ¡<me ¡horizon ¡decreases ¡the ¡incidence ¡of ¡ D&D ¡in ¡the ¡electricity ¡cost ¡ D&D ¡cost ¡should ¡fall ¡around ¡33% ¡of ¡total ¡direct ¡capital ¡costs ¡of ¡construc<on (*) ¡ ¡ SIMULATION: Power ¡Plants”, ¡2016; ¡OECD-­‑ ElaboraIon ¡from ¡“Costs ¡of ¡ Decommissioning ¡Nuclear ¡ Cost of 1200MWe NPP=4.8 Bn € D&D cost (33% of Direct cost)= 808 M € (present cost) 2% inflation rate over 75y 60 year operating life and dismantling after 15y D&D cost = 3.6 Bn € (future cost) NEA ¡ 3% discount factor over 60y SFF=0.6 SFF(r, ¡L ¡) ¡= ¡sinking ¡fund ¡factor ¡at ¡rate ¡r ¡for ¡n ¡years, ¡that ¡ Constant annual payment=4.95 M € is: ¡SFF(r, ¡t) ¡= ¡r/[(1+r)n ¡– ¡1] ¡ D&D in LCOE = 0.5 € /MWh (*) ¡“Cost ¡esImaIng ¡guidelines ¡for ¡GeneraIon ¡IV ¡nuclear ¡energy ¡systems, ¡Revision ¡4.2”, ¡September ¡26, ¡2007 ¡

10 ¡ DCF ¡analysis !"#$ !"#$%& !"## = ¡ !"#$ + !"#$%& ∗ ! ! ∗ ( 1 − !"# !"#$ ) + !"#$ + !"#$%& ∗ ! ! NPV ¡= ¡ Σ t ¡ F t /(1+wacc) t ¡ ¡ ¡ Cost ¡of ¡Debt ¡capital ¡(K d ), ¡net ¡of ¡the ¡taxs ¡rate, ¡and ¡cost ¡of ¡ F ¡= ¡cash ¡flow ¡(in/out) ¡of ¡year ¡‘t’ ¡ Equity ¡capital ¡(Ke) ¡are ¡weighted ¡by ¡their ¡proporIon ¡in ¡the ¡ Total ¡Capital ¡Investment ¡Cost ¡ IRR ¡≈14% ¡ LCOE ¡ PAY ¡BACK ¡TIME ¡≈14y ¡

11 ¡ Consequences ¡of ¡fixed ¡nuclear ¡cost ¡structure • Construc<on ¡cost ¡uncertainty: ¡risk ¡of ¡cost ¡overruns ¡and ¡ delays ¡ • Long ¡investment ¡recovery ¡period ¡ • NPP ¡is ¡price-­‑taker: ¡ market ¡risk ¡ ¡ • Huge ¡“sunk ¡costs” ¡= ¡high ¡ investment ¡risk ¡ • Capacity ¡factor ¡maximiza<on: ¡opera<on ¡at ¡full ¡rate ¡to ¡ maximize ¡the ¡electricity ¡sale ¡ • Plant ¡availability ¡affects ¡the ¡revenue ¡stream: ¡opera<ng ¡risk ¡