Como os preços de energia / eletricidade podem ser negativos?

A Bloomberg mostra este gráfico:

Entendo o gráfico acima como significando que os consumidores foram realmente pagos para usar eletricidade. (Por favor, corrija-me se eu estiver enganado.)

Eu queria saber como isso é possível? Como o mercado de energia / eletricidade é especial e diferente de outros mercados? (Ou talvez o mercado alemão de eletricidade seja especial.)

Sim, os clientes que foram expostos aos preços do mercado atacadista no dia seguinte foram pagos para usar a eletricidade.

É uma combinação de vários fatores que tornam o mercado atacadista de eletricidade do dia seguinte especial.

Em primeiro lugar , muito poucos consumidores de eletricidade participam diretamente dele. Portanto, o lado da demanda é muito ilíquido, com baixa elasticidade a curto prazo - e rapidamente se torna perfeitamente inelástico.

Em segundo lugar , há muito pouco tempo de arbitragem. O mercado de eletricidade às 05:00 e o mercado às 1500 são dois mercados distintos: existem muito poucos árbitros que podem comprar às 05:00 e vender às 1500. Isso porque, até recentemente, havia recompensas muito baixas por fazê-lo (mais sobre isso, abaixo )

Em terceiro lugar , existem vários fornecedores para os quais a redução da oferta incorreria em despesas: portanto, para fins de compensação de mercado, eles têm custos marginais de curto prazo negativos. Existem duas maneiras de isso acontecer.

1. geradores convencionais muito inflexíveis (geralmente nucleares) simplesmente não podem aumentar e diminuir sua produção a cada hora ou duas, sem incorrer em custos de manutenção.

2. geradores com contratos que lhes permitam vender toda a sua produção a um preço positivo pré-especificado: eles precisariam que os preços no atacado fossem negativos em mais do que esse valor, para que valesse a pena reduzir sua produção.

A Alemanha agora possui uma combinação tão alta desses dois tipos de geradores, que há momentos em que sua produção combinada é maior que o consumo doméstico e é quando os preços ficam negativos.

Em quarto lugar , embora a Alemanha compartilhe uma rede com muitos outros países da Europa continental, as oportunidades de arbitragem espacial são muito limitadas, porque a geração alemã total é muito maior do que a capacidade de energia de interconexão para o restante da rede: de modo que a capacidade de interconexão limita estritamente o quantidade de energia que pode ser arbitrada com outros países dentro de uma determinada hora de negociação.

Finalmente , embora pareça estranho, esses preços negativos são uma coisa boa. São uma condição temporária que durará apenas um período de transição, à medida que os mercados de eletricidade descarbonizam. No momento, temos redes de transmissão e estruturas de mercado que foram projetadas e construídas em torno de fornecedores poluentes em excesso, como carvão e gás. Temos que parar com essa poluição - o custo dessa maneira excede os benefícios. Portanto, o setor precisa mudar estruturalmente, e os mercados e as redes também precisam mudar.

Os geradores a carvão e a gás têm sido muito úteis para os mercados diários, porque podem alterar rapidamente a quantidade que fornecem. Portanto, a quase ausência de participação do lado do consumo não tem sido um problema, até recentemente - e por que as recompensas para os árbitros eram baixas. Mas agora, há um número crescente de horas em que esses geradores muito flexíveis não dominam mais o mercado.

À medida que avançamos para uma grade que não possui mais a capacidade de resposta do lado da oferta, precisamos da capacidade de resposta de novos árbitros e do lado da demanda. O período de precificação negativa fornece fortes incentivos para que esses novos participantes do mercado avancem. E, à medida que mais e mais novos participantes entram no mercado, os preços negativos se tornam cada vez mais raros.

Portanto, isso não é apenas a Alemanha. Isso já aconteceu, e também acontecerá em outros lugares.

Como muitos afirmaram antes de mim, você não pode simplesmente jogar fora a eletricidade se produzir muito - ela precisa ir a algum lugar. Se você colocar mais energia no sistema do que a resistência (ou consumo) no sistema, é como girar sua bicicleta mais rápido enquanto você desce a montanha, os geradores começam a girar mais rápido e a frequência aumenta acima de 50 Hz.

O segundo problema é que muitas usinas simplesmente não conseguem desligar. As usinas nucleares levam dias para serem desligadas; as usinas de carvão, horas. Eles, portanto, estão dispostos a pagar quase infinitamente para evitar desligar por curtos períodos.

Aqui está um gráfico das curvas de oferta da Nord Pool (mercado de eletricidade da Noruega, Suécia, Danmark, Finlândia, Estônia, Lituânia e Letônia) duas semanas atrás, quando o preço era especialmente baixo, apenas 4,1 EUR / MWh, por uma hora , 4 da manhã, à noite.

Você pode ver que mais de 22.000 MW (MWh / h) da energia fornecida estão dispostos a produzir energia, por mais negativos que sejam os preços. Cerca de 10 000 MW são energia nuclear. O restante é provavelmente carvão, algumas outras usinas termelétricas com capacidade de resposta lenta e alguns produtores que não se incomodarão em ajustar sua produção (pequenas usinas, etc.).

Ca. 10 000 da energia fornecida, 6200 MW dos quais eólica, licitam cerca de 0 EUR / MWh. Como é impossível armazenar produtores de energia eólica e hidrelétricas sem reservatórios dispostos a vender por nada, no entanto, eles podem desligar rapidamente se os preços se tornarem negativos. Ca. 30 000 MW da energia fornecida são energia regulável, principalmente gás e energia hidrelétrica a partir de reservatórios, com lances em torno de 25 a 50 EUR / MWh.

Observe também como os consumidores são insensíveis aos preços. A demanda é um pouco maior se o preço se tornar negativo, mas é quase nada, apenas ca. 1000 MW.

No evento extremo em que os preços cairiam abaixo de 22.000 MW, você pode ver facilmente como os preços cairiam extremamente. No mercado nórdico (*), onde grande parte da produção é hidrelétrica regulável, isso é muito improvável.

Preço à vista e energia, na Alemanha dezembro de 2017

O problema na Alemanha é dobrado. Primeiro, eles têm muito mais energia nuclear, carvão, pequenos produtores de energia e outras fontes de energia não regulamentadas do que no mercado nórdico. Portanto, quando a demanda de energia é baixa e o vento de repente começa a soprar e gera 80% da energia necessária, como aconteceu na véspera de Natal de 2017 (ver Gráfico), você recebe muita energia.

No entanto, normalmente você esperaria que os produtores de energia eólica desligassem suas turbinas quando o preço se tornasse negativo. O problema é que, como eu o entendi, é garantido aos produtores renováveis ​​um preço mínimo para cada unidade de energia produzida. Então, em vez de fazer lances de 0 EUR / MWh, eles também fazem lances infinitos de preços negativos. Somente quando o preço à vista é negativo por mais de seis horas, os produtores de energia renovável não têm mais o preço mínimo garantido.

(*) Para algumas áreas de preços individuais no mercado nórdico, como a Danmark, é mais provável com preços negativos. No entanto, os dados sobre as curvas de oferta para as áreas de preços individuais não estão disponíveis ao público.

Basicamente, os preços negativos refletem que é produzida mais eletricidade do que o mercado pede. Em todos os outros mercados, isso não é um problema, pois você pode simplesmente se recusar a vender, mas para a eletricidade, é preciso haver um equilíbrio. Você não pode empilhar eletricidade em um armazém.

Portanto, para fornecer um pouco de informação de fundo, tomemos o Nord Pool Spot como exemplo: Todos os dias, às 12 CET, fornecedores e consumidores fornecem ao Nord Pool Spot lances sobre o que eles podem vender e comprar eletricidade por MWh no dia seguinte (a partir de 00 : 00). Link para Nord Pool Spot

Essas ofertas formam os fornecedores que podem ser divididos em vários bits. Qual é (em aumento de preço): produção forçada, energia eólica, gás, petróleo e carvão. Pode-se pensar nisso como os fornecedores primeiro vendem a eletricidade da produção forçada, depois a energia eólica, etc. Quanto mais caro for para os fornecedores produzirem, maior o custo por MWh.

A energia eólica é o ponto zero. Depois que o moinho de vento estiver em funcionamento, ele será (por simplicidade) gratuito, e você poderá desligá-lo se necessário. Em outras palavras, doar energia eólica é uma oportunidade perdida, mas não inclui custos extras para o fornecedor.

No negativo, temos a produção forçada, isso pode vir de @EnergyNumbers, terceiro ponto. Se é mais caro reduzir a produção de uma planta do que pagar alguém para levá-la, você prefere fazer isso.

Algo que não é mencionado, é que as plantas normalmente também fornecem água quente. No entanto, em plantas mais antigas, o gerador é sempre acoplado à produção da planta. Assim, às vezes eles precisam acionar uma usina para produzir água quente e, portanto, também energia elétrica ao mesmo tempo, dando-lhes uma produção forçada. Geralmente, o uso é alto o suficiente para levar a produção forçada, mas às vezes não é esse o caso e você terá preços negativos.

Isso reflete o problema do armazenamento de eletricidade. Com a maioria das outras commodities, existe uma maneira de armazená-la antes das necessidades futuras, mas, em geral, essa opção não está tão prontamente disponível com eletricidade.

É claro que o armazenamento é possível. Tradicionalmente, isso ocorre na forma de armazenamento hidrelétrico bombeado , onde a eletricidade "gratuita" é usada para bombear a água de volta para o alto. Geralmente, existem outras formas de armazenamento possíveis , e a Tesla planeja contribuir com seus projetos Powerwall e Powerpack .

Quando o armazenamento na rede se generaliza, é possível que picos negativos nos preços da eletricidade não ocorram mais. Ainda ocorrerão picos de preços, mas o armazenamento pode limitar o quão extremo esses picos são, tanto em direções positivas quanto negativas. No momento, porém, são esses picos negativos que permitem que os esquemas hidrelétricos bastante ineficientes sejam econômicos.