Cinco estratégias para otimizar projetos de potência para-x

Este conteúdo foi desenvolvido em colaboração com os projetos globais de Oxford. 

A transformação verde do setor de energia está catalisando a criação de um pool de investimentos multitrilhões de dólares. Os investidores estão visando o desenvolvimento de grandes projetos de capital, particularmente em Renováveis ​​ e tecnologias associadas. Um destaque entre as tecnologias é o Power-to-X (PTX), que converte eletricidade renovável em hidrogênio, amônia ou outras moléculas, bem como combustível de aviação sustentável. As soluções PTX integradas podem substituir muitos dos produtos químicos e combustíveis líquidos intensivos em carbono usados ​​hoje. Os desafios são evidentes nas estimativas de cronograma para projetos de PTX, que variam de sete a nove anos, desde estudos iniciais de viabilidade até operações benéficas. Essas linhas de tempo prolongadas aumentam os riscos financeiros e de programação, criando uma maior incerteza no mercado.

To capture the emerging PtX opportunities, developers will need to overcome challenges posed by complex interdependencies, nascent technologies, new regulations, and uncertain market conditions. The challenges are evident in the schedule estimates for PtX projects, which range from seven to nine years from initial feasibility studies to beneficial operations. These protracted timelines increase the financial and scheduling risks, creating greater uncertainty in the market.

Leveraging BCG’s experience supporting dozens of PtX projects globally and data from Oxford Global Projects, we have developed a new approach for these Grandes projetos de capital . Abrangendo cinco estratégias, nossa abordagem ajudará a acelerar o tempo de conclusão para projetos de PTX e aumentará seu valor. Dominar essa abordagem inovadora requer mudanças radicais nas capacidades e governança do projeto - mas as empresas que obtêm sucesso ganharão uma vantagem competitiva significativa, potencialmente se tornando os principais atores nesse setor emergente. Avanços. O crescimento do setor também é apoiado por pacotes de estímulo verde, como o Plano NextGen UE na Europa e a Lei de Empregos em Infraestrutura e Investimento nos EUA. À medida que o setor amadurece, as empresas poderão explorar sinergias e oportunidades de hedge através da geração de energia e produção de moléculas. Uma análise BCG estima um potencial CAGR de 24% para o mercado de derivativos de hidrogênio e hidrogênio verde, por exemplo. Essa projeção pressupõe que a sociedade abraça o hidrogênio verde como parte de seu esforço para restringir o aumento da temperatura média global a menos de 2 ° C acima dos níveis pré -industriais. (Veja o Anexo 1.)

Strong Momentum, but Significant Challenges

The PtX sector is experiencing strong momentum, driven by climate policies and net zero ambitions as well as profitability improvements stemming from continuous technological advancements. The sector’s growth is also supported by green stimulus packages, such as the NextGen EU plan in Europe and the Infrastructure and Investment Jobs Act in the US. As the sector matures, companies will be able to explore synergies and hedging opportunities across power generation and molecule production.

These tailwinds are promoting significant growth. A BCG analysis estimates a potential CAGR of 24% for the green hydrogen and hydrogen derivatives market, for example. This projection assumes that society embraces green hydrogen as part of its effort to restrict the rise in global average temperature to below 2°C above preindustrial levels. (See Exhibit 1.)

Historicamente, mesmo em indústrias maduras, grandes projetos de capital foram atormentados por excedentes de custos, atrasos de cronograma e desvios dos benefícios esperados. Em média, os custos excedem as classes de ativos superam 50%. Os projetos de energia geralmente sofrem excedentes de custos de mais de 100%, mas com variações amplas: projetos de petróleo e gás podem experimentar até 120% em excedentes de custos, enquanto novos projetos de energia nuclear podem testemunhar até 400% em excesso. Por outro lado, projetos de energia renovável tendem a estar no final mais favorável do espectro - os excedentes de custos médios para projetos eólicos e solares são de 54% e 30%, respectivamente. ¹ 1 Os dados sobre os excedentes de custo e cronograma são medidos desde a decisão final de investimento até a conclusão da fase de investimento de capital, com níveis de confiança de 95%. Os dados foram fornecidos pela Oxford Global Projects.

Em termos de cronograma, o atraso médio nos projetos de energia excede 30%. Projetos em petróleo e gás e nuclear tendem a ter um desempenho inferior, com atrasos de 57% e 65%, respectivamente. Por outro lado, projetos renováveis ​​têm melhor desempenho, com projetos solares quase sempre entregues no prazo.

The challenges confronting large capital projects can be broadly categorized into three primary complexities: structural, sociopolitical, and emergente. ² 2 Fonte: Maylor, H. e Turner, N. (2017),= Entenda, reduza, responda: teoria e prática de gerenciamento da complexidade do projeto. International Journal of Operations & Production Management, vol. 37. No. 8, pp.1076-1093. O grau de complexidade nessas dimensões fornece um bom indicador do custo e dos excedentes de cronograma potenciais. Os projetos do PTX lidam com desafios consideráveis ​​nessas categorias, dificultando o planejamento e a execução. (Consulte “Três tipos de complexidade”)

Vimos o impacto dessas complexidades, pois numerosos projetos param antes mesmo de chegar à decisão final de investimento (FID). (Consulte a Figura 2.) Discussões de clientes e mesas redondas do setor apontam para atrasos de financiamento, processos longos de permissão e a ausência de compromissos fora de conquista como principais obstáculos ao avanço dos projetos através do FID. Nessas situações, as estimativas de custo começam a surgir e as linhas do tempo iniciais se tornam difíceis de atender, comprometimento do objetivo coletivo de um futuro de baixo carbono. Esses atrasos podem culminar em um logjam de nova capacidade que não entra no mercado até depois de 2030, impedindo o desenvolvimento de tecnologia crítica e recuperando a chegada da economia de hidrogênio por várias décadas. Claramente, as empresas que aprendem a agilizar seus projetos garantirão uma vantagem considerável. Há um benefício adicional: os ecossistemas se desenvolvem em torno dos primeiros projetos para chegar ao mercado, promovendo uma vantagem sustentada. Os fatores de baixo desempenho para ajudar as empresas otimizam drasticamente o desenvolvimento do projeto, reduzem o tempo de mercado e aumentam significativamente o valor do projeto. Essa abordagem inovadora garante que a solução de design não seja apenas mais robusta, mas também capacita a equipe do projeto a responder às mudanças de maneira rápida e eficaz.

Society can ill afford the risks associated with protracted timelines for implementing low-carbon technologies. These delays might culminate in a logjam of new capacity that does not enter the market until after 2030, stalling the development of critical technology and pushing back the arrival of the hydrogen economy by several decades. Clearly, companies that learn how to expedite their projects will secure a considerable advantage. There is an additional benefit: ecosystems develop around the first projects to reach the market, fostering a sustained advantage.

This situation poses a fundamental question for industry participants: How do players successfully navigate these projects without putting billions of dollars at risk?

A New Approach in Five Dimensions

Our new paradigm for large-capital PtX projects addresses the underlying drivers of poor performance to help companies dramatically streamline project development, reduce time-to-market, and significantly increase project value. This innovative approach ensures that the design solution is not only more robust but also empowers the project team to respond to changes quickly and effectively.

1. Reimaginar os processos de tomada de decisão e usar novas métricas de referência. Para projetos inovadores, como o PTX, no entanto, esses processos são muito lineares e isolados, enquanto as métricas não apóiam as análises necessárias nem permitem a tomada de decisão eficaz. Como resultado, as equipes geralmente desenvolvem uma hipótese para a solução em consideração (por exemplo, a configuração do projeto) e refiná -la com base nos requisitos padrão, apenas para descobrir que a solução não é viável. Em vez disso, as equipes devem gerar rapidamente várias idéias concorrentes (como para os conceitos de armazenamento e operação da planta), testá -las rapidamente alavancando ferramentas avançadas de análise e The standard stage-gate process for project development works well for established markets and technologies. For innovative projects such as PtX, however, such processes are too linear and siloed, while the metrics neither support the required analyses nor enable effective decision making.

Standard processes also do not support test-and-trial approaches. As a result, teams often develop a hypothesis for the solution under consideration (for example, the project configuration) and refine it based on standard requirements, only to discover that the solution is not viable. Instead, teams should rapidly generate multiple competing ideas (such as for the plant’s storage and operating concepts), test them quickly by leveraging advanced analytics tools and AI generativa e depois integrar as idéias e iterar. Este processo pode se tornar ainda mais eficiente se o Cadeia de suprimentos está engajado cedo-algo mais fácil de dizer do que fazer, dados os complicados processos de compras na maioria das empresas. Métricas como o custo de energia niveladas (LCOE) ou o custo nivelado da amônia (LCOA) são mais diretos e perspicazes durante o desenvolvimento do front-end do que a taxa interna de retorno (TIR) ​​ou taxas de obstáculos. De fato, as métricas da LCOX permitem que as equipes do projeto estimam no estágio de prevenibilidade se um projeto será viável e competitivo globalmente. Eles também podem ser usados ​​nos esforços de benchmarking para identificar alavancas para otimização do projeto.

In addition, companies need to change the metrics they use for decision making in stage-gate processes. Metrics such as levelized cost of energy (LCOE) or levelized cost of ammonia (LCOA) are more straightforward and insightful during front-end development than the internal rate of return (IRR) or hurdle rates. Indeed, LCOx metrics allow project teams to estimate at the prefeasibility stage whether a project will be viable and globally competitive. They can also be used in benchmarking efforts to identify levers for project optimization.

As organizações precisam concordar com a metodologia e as suposições para calcular o LCOX para garantir que a métrica seja comparável a outros benchmarks. Por exemplo, eles devem concordar sobre como explicar a intermitência da produção de energia, se deve usar definições padrão (como as estabelecidas pelo Departamento de Negócios, Energia e Estratégia Industrial do Reino Unido) e se devem fazer estimativas em termos nominais ou reais. Além disso, os modelos de risco quantitativo e probabilístico são muito melhores que as matrizes de risco padrão. De fato, as matrizes de risco oferecem pouco valor quando os principais riscos são pouco compreendidos, e as equipes são propensas a um viés de disponibilidade. Na pior das hipóteses, as matrizes de risco podem desviar o foco de uma organização para riscos incorretos, resultando em atrasos, riscos aumentados e oportunidades perdidas. Os gerentes de projeto devem ver os problemas da perspectiva do gatekeeper. Ao abordar apenas as perguntas mais prementes do gatekeeper, os gerentes podem otimizar significativamente as entregas necessárias. Em suma, o objetivo deve mudar da busca de certeza para determinar onde a incerteza diminuída é suficiente para avançar para as fases subsequentes. (Consulte “Repensando os processos de porta de palco.”)

Beyond LCOx, metrics such as the expected value of perfect information (EVPI) provide deeper insights than classic sensitivity analyses. Moreover, quantitative and probabilistic risk models are far better than standard risk matrices. Indeed, risk matrices offer little value when the key risks are poorly understood, and teams are prone to an availability bias. At worst, risk matrices can divert an organization’s focus to incorrect risks, resulting in delays, heightened risks, and missed opportunities.

A frequently observed pain point is preparing the documentation required to pass through a stage gate. Project managers should view the issues from the gatekeeper’s perspective. By solely addressing the gatekeeper’s most pressing questions, managers can significantly streamline the required deliverables. In short, the objective should shift from seeking certainty to determining where diminished uncertainty is sufficient for advancing to subsequent phases. (See “Rethinking Stage-Gate Processes.”)

2. Desenvolva novas habilidades para equipes e organizações de alto desempenho. Empresas com o objetivo de desenvolver projetos PTX precisam de uma nova abordagem para estruturar equipes de projeto, bem como novos modelos de trabalho que promovem a criatividade e a velocidade. O PTX requer recursos específicos e dinâmicos para permitir respostas rápidas e eficazes a eventos inesperados e lidar com a complexidade associada a esses projetos. Isso inclui recursos para testar e julgar rapidamente idéias, equilibrar pensamento inovador e ação decisiva e desenvolver soluções específicas.

Para obter esses recursos, as empresas devem não apenas construir competências, mas também estabelecer um novo contexto organizacional para impulsionar os comportamentos certos dentro das equipes de projeto. Eles devem encontrar indivíduos que possuam recursos fortes nas diferentes áreas de especialização necessárias para um projeto PTX (por exemplo, renováveis ​​e plantas de processo) e podem ter um bom desempenho em meio a altos níveis de ambiguidade e incerteza. Atualmente, apenas algumas empresas têm pessoas com as capacidades necessárias em sua organização. Os outros estão cada vez mais preocupados em encontrar o talento necessário. Em muitos casos, eles precisarão resgatar seus trabalhadores no local. Possuir as habilidades, capacidades, conhecimento e experiência certos para lidar com a incerteza e a ambiguidade dos projetos de PTX podem exigir contratação externa. Por exemplo, os desenvolvedores precisam de experiência técnica em eletrólise, amônia ou soluções a jusante, bem como nos sistemas de desenvolvimento imobiliário e gerenciamento de projetos. Além disso, dadas as demandas únicas dos projetos de PTX, as decisões de contratação devem considerar não apenas as capacidades técnicas, mas também as habilidades inatas de solução de problemas e outras habilidades sociais.

Here are three actions that can promote high performance:

• Seek both technical expertise and soft skills. Too often, we see companies default to their existing teams instead of actively reskilling their workforce and seeking more suitable talent. Possessing the right skills, capabilities, knowledge, and experience to handle the uncertainty and ambiguity of PtX projects may require external hiring. For example, developers need technical expertise in electrolysis, ammonia, or downstream solutions as well as in real estate development and project management systems. Moreover, given the unique demands of PtX projects, hiring decisions should consider not only technical capabilities but also innate problem-solving abilities and other soft skills.
• Build a cohesive team, not a collection of star players. É improvável que todo indivíduo, incluindo aqueles em funções de liderança, incorpore todas as características essenciais necessárias para criar uma equipe completa. As empresas precisam considerar se o patrocinador do projeto, a liderança sênior e a equipe operacional possuem os recursos necessários para navegar pelas incertezas de um projeto. (A montagem de uma equipe nacional olímpica fornece uma analogia adequada: um país que visa o primeiro lugar no gráfico de medalhas olímpicas não pode depender apenas de alguns atletas excepcionais, independentemente de sua transferência de medalhas individuais. Para superar os concorrentes, uma delegação olímpica requer uma variedade variada de uma variedade de equipes. Desenvolvendo soluções ideais em vez de ficar atolado por uma ênfase equivocada na precisão. A adesão rígida a processos e benchmarks desatualizados é uma receita quase certa para a falha. Uma pesquisa recente do BCG sobre o desempenho de grandes projetos de capital constatou que a estrita adesão aos benchmarks foi a variável mais fortemente correlacionada com os resultados do projeto subparto. Muitas vezes, vemos empresas em adesão a processos que, ao mesmo tempo em que garantem a conformidade com as políticas internas, produzem soluções abaixo do ideal. Um foco a laser na conformidade não equivale à excelência ou inovação. Embora um processo atual possa ser suficiente em cenários comprovados, pode ser um caminho infalível para a falha em um ambiente de incerteza aumentada. Processos desatualizados KPIs ou estruturas organizacionais projetadas incorretamente podem promover comportamentos prejudiciais, culminando em mau desempenho. Para garantir a inovação, as empresas precisam incorporar estruturalmente a prática. Por exemplo, um cliente agendou sessões de brainstorming para permitir que as equipes se concentrem no pensamento inovador e, em seguida, especifique rapidamente um conjunto de idéias para serem refinadas ainda mais. As soluções adicionais promoveram uma redução aproximada de 20% no LCOA efetivo para uma planta PTX.
• Assess how well your processes encourage innovation. Rigid adherence to outdated processes and benchmarks is a near-certain recipe for failure. A recent BCG survey on the performance of large capital projects found that strict adherence to benchmarks was the variable most strongly correlated with subpar project outcomes. We often see companies strictly adhering to processes that, while ensuring compliance with internal policies, yield suboptimal solutions. A laser focus on compliance does not equate to excellence or innovation. Although a current process might suffice in proven scenarios, it could be a surefire path to failure in an environment of heightened uncertainty. Outdated processes KPIs or improperly designed organizational structures can foster detrimental behaviors, culminating in poor performance. To ensure innovation, companies need to structurally embed the practice. For example, one client scheduled brainstorming sessions to allow teams to focus on innovative thinking and then rapidly specify a set of ideas to be refined further. The additional solutions promoted an approximate 20% reduction in the effective LCOA for a PtX plant.

3. Utilize modelos probabilísticos e otimização orientada a IA. Embora os modelos determinísticos padrão sejam valiosos para criar uma compreensão básica do que promove o sucesso do projeto, eles ficam aquém das áreas com alta incerteza. As equipes de projeto que se concentram em números específicos ao fazer estimativas ou definir metas geralmente gastam mais tempo debatendo suposições do que discernir possíveis resultados. A trajetória precisa de desenvolvimento dos mercados ou tecnologias de PTX não é clara nem reduzível a um punhado de cenários discretos. Mesmo assim, muito poucas empresas usam modelagem probabilística para tomada de decisão. A maioria continua a confiar em modelos de risco simplistas, que são eficazes apenas em circunstâncias bem compreendidas. Em vez de especular em um único cenário para desempenho, custo e preço, os desenvolvedores podem modelar esses fatores usando distribuições probabilísticas, permitindo que a matemática produza saídas imparciais.

For example, PtX projects face considerable uncertainty relating to the electrolyzer’s performance and cost and the final product's price. Instead of speculating on a single scenario for performance, cost, and price, developers can model these factors using probabilistic distributions, allowing the mathematics to produce unbiased outputs.

Para avaliar os cenários que usam, as empresas podem considerar a seguinte pergunta: os cenários são apenas um conjunto de suposições e pontos discretos, ou formam um modelo integrado que representa um amplo espectro de incerteza e interdependências?

Rapid advances in analytic techniques and AI simplificaram bastante o desenvolvimento dos modelos de estimativa necessários e aprimoraram suas capacidades, permitindo que as empresas executem um número significativamente maior de simulações em menos tempo. Esses modelos melhoram acentuadamente a capacidade da equipe do projeto de avaliar e navegar por riscos associados a fatores econômicos internos, incentivos econômicos externos, tendências de mercado e cronogramas.

Ao implementar esses modelos, as empresas podem transformar a incerteza e o risco em sua vantagem. Além disso, otimizar em conjunto as variáveis ​​técnicas e econômicas pode reduzir o Capex, aumentando o valor através da melhor alocação de despesas e uma troca adequada entre mitigação de riscos e maximizar retornos. Uma empresa de gás verde aplicou recentemente o modelo de otimizador PTX da BCG para melhorar o valor presente líquido em 25%. Ele alcançou esse impacto através do dimensionamento mais inteligente de cada ativo da planta, uma avaliação da fase ideal de investimento com base em diferentes cenários futuros e uma previsão mais precisa de operações intermitentes. (Veja o Anexo 3.)

An AI-based optimizer toolkit can support making economic tradeoffs across the value chain, with the potential to enhance project value significantly. A green gas company recently applied BCG’s PtX optimizer model to improve net present value by 25%. It achieved this impact through more intelligent sizing of each plant asset, an evaluation of optimal investment phasing based on different future scenarios, and a more accurate prediction of intermittent operations. (See Exhibit 3.)

4. Adote novos mecanismos de contratação. A engenharia, Compras , modelos de construção e gerenciamento predominantes no mercado de hoje são inadequados para projetos de PTX. Eles não têm a flexibilidade necessária para gerenciar a complexidade e a incerteza inerente a esses megaprojetos emergentes. Essa inadequação é exacerbada pela concentração do mercado e pela incapacidade dos contratados de arcar com os riscos dos projetos de PTX em seus balanços. Isso é especialmente verdadeiro, dado não apenas a escala dos projetos de PTX, mas também o aumento mais amplo em grandes projetos de capital. Isso implica cultivar relacionamentos de longo prazo e instituir mecanismos de recompensa de risco que incentivam todas as partes participantes a adotar comportamentos que promovam o sucesso do projeto. 1990, o Projeto Andrew, no Mar do Norte, foi pioneiro no uso da contratação da aliança para maximizar a produtividade e minimizar os custos no desenvolvimento de um novo campo de petróleo. A aliança estabeleceu acordos contratuais que eliminavam a redundância de papéis, simplificou comunicações, alinhou incentivos por meio de um mecanismo de compartilhamento de risco e risco e adotou uma abordagem de design do ciclo de vida. Isso também facilitou a adoção de

To solve these challenges, project owners and developers will need to adopt new engagement models with suppliers and contractors along the value chain. This entails cultivating long-term relationships and instituting risk-reward mechanisms that incentivize all participating parties to adopt behaviors that promote the project’s success.

Other industries have shown that “alliance contracting” can be an effective mechanism to foster collaboration among contractors and accommodate the unforeseen scheduling changes commonly required in PtX projects.

In the late 1990s, Project Andrew in the North Sea pioneered the use of alliance contracting to maximize productivity and minimize costs in the development of a new oil field. The alliance established contractual arrangements that eliminated role redundancy, streamlined communications, aligned incentives via a risk- and gain-sharing mechanism, and adopted a life-cycle design approach. This also facilitated the adoption of Novas tecnologias . Como resultado, o projeto foi entregue sete meses antes do cronograma e conseguiu economias de mais de 20% em comparação com o Capex inicialmente estimado no estágio FID.

Contratação da Aliança pode ser particularmente eficaz para o desenvolvimento dos pacotes de projetos no caminho crítico para o PTX - desde a integração de novas tecnologias e processos ao escala de novas tecnologias ainda não validadas em escala industrial. Eles não podem mais depender apenas de propostas abertas para determinar o melhor preço ou solicitar projetos ideais. Em vez disso, eles precisam cada vez mais obter informações sobre os custos esperados ("deve custar") e cronogramas antecipados ("deve agendar") para se envolver em discussões construtivas e selecionar efetivamente os parceiros da Aliança.

To use alliance contracting, companies need to expand their capabilities. They can no longer solely depend on open tenders to determine the best price or solicit optimal designs. Instead, they increasingly need to gain insights into the expected costs (“should cost”) and anticipated timelines (“should schedule”) to engage in constructive discussions and effectively select alliance partners.

5. Faça parceria com o Green Finance to-Risk Investments em estágio inicial. As fases iniciais de um projeto PTX são caracterizadas por visibilidade limitada em suposições importantes, levando a perfis de risco que os bancos comerciais tradicionais podem achar pouco atraente. Isso requer busca de fontes de financiamento alternativas, como o desenvolvimento Ensuring the availability of funds throughout the project’s lifespan is crucial for accelerating progress. The initial phases of a PtX project are characterized by limited visibility on key assumptions, leading to risk profiles that traditional commercial banks might find unattractive. This necessitates seeking alternative financing sources, such as development Instituições financeiras e fundos verdes dedicados, em alguns casos, mesmo como desenvolvedores de código. De fato, os financiadores de integração desde o início são fundamentais para mitigar os riscos em fases posteriores. A aquisição de financiamento pode ser um processo demorado, portanto, o início do início garante que os fundos estejam disponíveis quando necessário.

In addition, engaging early on with green funders can even be beneficial for projects that possess sufficient internal resources to cover the prefeasibility or feasibility stages. Indeed, onboarding funders at the outset is critical to mitigate risks in later phases. Acquiring funding could be a time-consuming process, so starting early ensures that the funds will be available when needed.

PtX projects have a pivotal role in the Transição de energia . Para fazer com que esses projetos concretizem, as empresas devem implantar estratégias inovadoras. Ao reduzir os custos e os cronogramas dos projetos, a implantação sinérgica das cinco alavancas descritas acima não apenas aumentará significativamente os retornos para os desenvolvedores de projetos, mas também apoiará a aceleração necessária da transição energética. Inscreva -se