La industria de suministro de electricidad puede dividirse funcionalmente en generación, transmisión, distribución y comercialización. La generación es la producción de electricidad. Consiste en transformar en electricidad otras formas de energía. La producción de electricidad puede utilizar combustibles líquidos, gas natural, carbón, energía nuclear, energía hidráulica, combustibles renovables, turbinas de viento y tecnologías fotovoltaicas. Las distintas tecnologías tienen diferentes estructuras de costos. El costo de generación de electricidad se puede dividir en cuatro renglones: costos de capital, costos de combustible, costos fijos de operación y mantenimiento y costos variables de operación y mantenimiento. Este artículo se enfoca en el costo de capital.

Cálculo del Costo de Capital en [$/año]

El costo de capital (Ccap) para una planta de generación dada se determina según la siguiente ecuación:

Ccap = P * R [$/año] (1)

Pero:

P = Icap * Cap [$] (2)

Por lo tanto:

Ccap = Icap * Cap * R [$/año] (3)

Donde:
P: Valor Presente de la Inversión [$]
Icap: Impulsor de costos de capital [$/kW]
Cap: Capacidad Instalada de la planta [kW]
R: Factor de Recuperación de Capital [1/año]

El impulsor de costos de capital indica el costo de la planta por kilovatio instalado y depende principalmente del tipo de tecnología a utilizar, en segunda instancia depende de la demanda de este tipo de generación durante un período. Por ejemplo, en la actualidad se ha generado una demanda muy robusta por los aerogeneradores para construir granjas eólicas; esta alta demanda ha presionado al alza los precios de estos al mismo tiempo que ha incrementado el plazo de entrega por parte de las empresas que lo manufacturan.

La capacidad instalada de la planta consiste en la escala de planta que posee mejor factibilidad técnica y económica. Por ejemplo, para una planta nuclear una escala de 2.000 MW sería la adecuada, mientras que para una planta de ciclo combinado sería suficiente con unos 500 MW.

El factor de recuperación de capital se obtiene por la siguiente ecuación:

R = ( ((1 + i)^n) * i ) / ( ((1 + i)^n) - 1 )

Donde:
i: Tasa de interés o tasa de retorno en base anual [expresada como fracción].
n: Vida útil de la planta generadora [años].

Entonces, la ecuación (1) es la relación que permite encontrar la cantidad, Ccap, de una serie uniforme de flujos de efectivo que ocurren al final de cada uno de los n períodos de interés, la cual equivaldría a, o podría cambiarse por, el equivalente actual P (Valor Presente de la Inversión), que ocurre al inicio del primer período.

La ecuación (1) permite obtener el costo de capital en $/año, pero si se desea obtener este costo en $/MWh, será necesario dividir el término por la energía generada durante el año.

Cálculo de la energía generada anual

La energía generada anual se calcula de la siguiente manera:

E = Cap * Fcap * 8.760 [kWh/año]

Donde:
Fcap: Factor de Capacidad [adimensional]
Las horas del año se calculan para 365 días * 24 horas/día

El factor de capacidad se utiliza para medir la extensión de uso de una planta, frecuentemente es también llamado factor de planta o de uso. Si durante un período dado una planta se mantiene a máxima capacidad, es evidente que es utilizada a su máxima extensión u operada a un factor de capacidad de 100 por ciento. Este factor se define como:

Factor de capacidad = Lprom / Cap

Cálculo del costo de capital en [$/MWh]

Este cálculo corresponde al cociente entre el costo de capital y la energía generada anual, se expresa en MWh para obtener una cifra con valores enteros de fácil manejo, ya que de otra manera su magnitud sería menor que la unidad.

Tasa de retorno

El cálculo de la tasa de retorno constituye un tema que ocuparía un artículo completo, ya que abarca temas diversos de finanzas que no pudieran dejarse a un lado. Sin embargo, existen ciertas cualidades que deben ser mencionadas, como las siguientes.

Los cálculos del costo de capital se hacen usualmente en dólares de EE.UU. por ser una moneda que ha mantenido una estabilidad histórica superior a otras monedas latinoamericanas, por lo tanto el retorno corresponde a valores que pueden ubicarse entre el 8 por ciento como límite inferior y hasta un 20 por ciento como límite superior.

En algunos países la tasa de retorno para las inversiones en el sector eléctrico ha sido fijada en 10 por ciento como medida gubernamental, razón por la cual se va a utilizar este valor en los ejemplos que se muestran.

La tasa de retorno tiene mucho que ver con el riesgo que se está acometiendo en la inversión, por lo tanto, si esta se ejecuta en un país con una tasa de riesgo país elevada, esta incrementará la tasa de retorno y viceversa.

Si se compara entre sectores en un mismo país, el de electricidad resalta por ser uno de los que engloba menor nivel de riesgo.

Ejemplos de costo de capital

A continuación se presenta una tabla que contiene ejemplos para una gran variedad de diferentes tecnologías de generación de electricidad. En esta se puede observar que la tecnología solar fotovoltaica es definitivamente la que posee el mayor costo de capital con un valor de 236,3 $/MWh, mientras que en el otro extremo se encuentra la turbina de combustión avanzada con apenas 9,7 $/MWh. Es necesario señalar que el costo de combustible constituye una porción importante del costo de generación, sobre todo cuando se trata de combustibles fósiles líquidos, por lo tanto el orden observado en los costos de capital no necesariamente se mantendrá cuando se evalúen en su totalidad todos los renglones incluidos en el costo de generación.