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

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Image ¡credits ¡go ¡here

Costs ¡of ¡nuclear ¡energy ¡

“not ¡only ¡a ¡ma+er ¡of ¡costs…” ¡ ¡

• Ing. ¡S. ¡Boarin ¡

2 ¡

Figure-­‑of-­‑merit ¡parameters

Annual ¡Energy ¡Outlook ¡2015, ¡DOE/EIA ¡-­‑ ¡ 0383(2015). ¡Plants ¡entering ¡service ¡in ¡2020 ¡ ¡

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 ¡

¡ ¡ ¡ r ¡= ¡interest ¡rate ¡(real) ¡on ¡capital ¡invested ¡[%] ¡ n ¡= ¡plant ¡operaIng ¡lifeIme ¡[y] ¡

The ¡calcula5on ¡of ¡LCOE

¡ ¡ ¡ ¡ KO&M ¡= ¡operaIon ¡and ¡maintenance ¡costs ¡[M€/y] ¡ Cfuel ¡= ¡fuel ¡costs ¡[M€/y] ¡ b ¡= ¡fuel ¡burnup ¡[MWd/t] ¡ η ¡= ¡conversion ¡efficiency ¡[%] ¡ f ¡= ¡load ¡factor ¡in ¡% ¡on ¡8760 ¡hours/year ¡ WE ¡= ¡nominal ¡power ¡output ¡of ¡the ¡plant ¡[MW] ¡

x = r + r 1+r

( )

n −1

LCOE = 1 f 8760 KP WE + KO&M WE ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟+ Cfuel 24 b η

¡ KP ¡= ¡levelized ¡annual ¡construcIon ¡cost ¡[M€/y] ¡ Ktot ¡= ¡contrucIon ¡cost ¡+ ¡interest ¡during ¡construcIon ¡ [M€] ¡ x= ¡constant ¡dollar ¡fixed ¡charge ¡rate ¡[%] ¡

K p = x Ktot

4 ¡

The ¡components ¡of ¡LCOE

¡ ¡

LCOE ¡breakdown ¡(r=10%) ¡ NUCLEAR ¡ ¡ ¡ GAS ¡ ¡ ¡ ¡ COAL ¡

“Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡EdiIon”; ¡ OECD-­‑NEA ¡ ¡

5 ¡

Sensi5vity ¡on ¡LCOE

¡ ¡

Impact ¡on ¡LCOE ¡(r=10%) ¡ Interest ¡rate ¡

¡

Construc<on ¡cost ¡ ¡ Plant ¡life<me ¡

¡

Fuel ¡cost ¡

¡

Carbon ¡cost ¡

¡

Lead ¡<me ¡

“Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡EdiIon”; ¡ OECD-­‑NEA ¡ ¡

GAS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡COAL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡NUCLEAR ¡

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 ¡= ¡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] ¡

C C0 = W W0 ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟

f

8 ¡

Some ¡general ¡assump<ons ¡for ¡the ¡

• pen ¡(once-­‑through) ¡fuel ¡cycle ¡in ¡

LWRs ¡ ¡ ¡ ¡

Front-­‑End(*) ¡ (mining, ¡conversion, ¡enrichment, ¡ condi<oning) ¡ ¡ USD ¡7/MWh ¡ ¡ Back-­‑End(*) ¡ (spent ¡fuel ¡removal, ¡disposal ¡and ¡ storage) ¡ ¡ USD ¡2.33/MWh ¡ ¡

Cost ¡of ¡nuclear ¡fuel ¡cycle

Natural ¡U ¡ 100÷130 ¡USD/kg ¡ conversion ¡ ≈10 ¡USD/kgU ¡ enrichment ¡ 100÷130 ¡USD/SWU ¡ fabrica<on ¡ 250÷350 ¡USD/kgU ¡ SNF ¡condi<oning ¡ and ¡storage ¡ Wet ¡100÷500 ¡USD/kgHM ¡ Dry ¡100÷300 ¡USD/kgHM ¡ ¡ disposal ¡ 0.5÷0.7 ¡M$/m3 ¡ ¡

(*) ¡“Projected ¡Costs ¡of ¡generaIng ¡electricity, ¡2015 ¡ EdiIon”; ¡OECD-­‑NEA ¡ ¡ (*) ¡“Cost ¡esImaIng ¡guidelines ¡for ¡GeneraIon ¡IV ¡nuclear ¡energy ¡systems, ¡ Revision ¡4.2”, ¡September ¡26, ¡2007 ¡

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SFF(r, ¡L ¡) ¡= ¡sinking ¡fund ¡factor ¡at ¡rate ¡r ¡for ¡n ¡years, ¡that ¡ is: ¡SFF(r, ¡t) ¡= ¡r/[(1+r)n ¡– ¡1] ¡

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(*) ¡

¡

(*) ¡“Cost ¡esImaIng ¡guidelines ¡for ¡GeneraIon ¡IV ¡nuclear ¡energy ¡systems, ¡Revision ¡4.2”, ¡September ¡26, ¡2007 ¡

SIMULATION: 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) 3% discount factor over 60y SFF=0.6 Constant annual payment=4.95 M€ D&D in LCOE = 0.5 €/MWh

ElaboraIon ¡from ¡“Costs ¡of ¡ Decommissioning ¡Nuclear ¡ Power ¡Plants”, ¡2016; ¡OECD-­‑ NEA ¡

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¡ ¡ Cost ¡of ¡Debt ¡capital ¡(Kd), ¡net ¡of ¡the ¡taxs ¡rate, ¡and ¡cost ¡of ¡ Equity ¡capital ¡(Ke) ¡are ¡weighted ¡by ¡their ¡proporIon ¡in ¡the ¡ Total ¡Capital ¡Investment ¡Cost ¡

DCF ¡analysis

NPV ¡= ¡Σt ¡Ft/(1+wacc)t ¡

¡

F ¡= ¡cash ¡flow ¡(in/out) ¡of ¡year ¡‘t’ ¡

!"## = !"#$ !"#$ + !"#$%& ∗ !! ∗ (1 − !"#!"#$) + !"#$%& !"#$ + !"#$%& ∗ !!

IRR ¡≈14% ¡

PAY ¡BACK ¡TIME ¡≈14y ¡

LCOE ¡

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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 ¡