بدأت المزيد والمزيد من البلدان في تحديد أهداف استراتيجية للطاقة الهيدروجينية، وتتجه بعض الاستثمارات إلى تطوير تكنولوجيا الهيدروجين الأخضر. ويقود الاتحاد الأوروبي والصين هذا التطور، ويبحثان عن مزايا الريادة في التكنولوجيا والبنية التحتية. وفي الوقت نفسه، أصدرت اليابان وكوريا الجنوبية وفرنسا وألمانيا وهولندا ونيوزيلندا وأستراليا استراتيجيات للطاقة الهيدروجينية وطورت خططًا تجريبية منذ عام 2017. وفي عام 2021، أصدر الاتحاد الأوروبي متطلبًا استراتيجيًا للطاقة الهيدروجينية، واقترح زيادة القدرة التشغيلية. من إنتاج الهيدروجين في الخلايا التحليلية إلى 6 جيجاوات بحلول عام 2024 بالاعتماد على طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وإلى 40 جيجاوات بحلول عام 2030، سيتم زيادة قدرة إنتاج الهيدروجين في الاتحاد الأوروبي إلى 40 جيجاوات مقابل 40 جيجاوات إضافية خارج الاتحاد الأوروبي.
كما هو الحال مع جميع التقنيات الجديدة، ينتقل الهيدروجين الأخضر من البحث والتطوير الأولي إلى التنمية الصناعية الرئيسية، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الوحدة وزيادة الكفاءة في التصميم والبناء والتركيب. يتكون الهيدروجين الأخضر LCOH من ثلاثة مكونات: تكلفة الخلية الإلكتروليتية وسعر الكهرباء المتجددة وتكاليف التشغيل الأخرى. بشكل عام، تبلغ تكلفة الخلية الإلكتروليتية حوالي 20% ~ 25% من الهيدروجين الأخضر LCOH، والحصة الأكبر للكهرباء (70% ~ 75%). تكاليف التشغيل صغيرة نسبياً، عموماً أقل من 5%.
على المستوى الدولي، انخفضت أسعار الطاقة المتجددة (أساسا الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على نطاق المرافق) بشكل كبير على مدى السنوات الثلاثين الماضية، وأصبحت تكلفة الطاقة المعادلة لها الآن قريبة من تكلفة الطاقة المولدة بالفحم (30-50 دولارا لكل ميغاواط في الساعة). مما يجعل مصادر الطاقة المتجددة أكثر تنافسية من حيث التكلفة في المستقبل. تستمر تكاليف الطاقة المتجددة في الانخفاض بنسبة 10٪ سنويًا، وبحلول عام 2030 تقريبًا ستصل تكاليف الطاقة المتجددة إلى حوالي 20 دولارًا لكل ميجاوات في الساعة. لا يمكن تخفيض تكاليف التشغيل بشكل كبير، ولكن يمكن تخفيض تكاليف وحدة الخلية ومن المتوقع أن يكون منحنى تكلفة التعلم مماثلاً للخلايا كما هو الحال بالنسبة للطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.
تم تطوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية في السبعينيات وكان سعر وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية منخفضة التكلفة في عام 2010 حوالي 500 دولار / ميجاوات في الساعة. انخفض السعر المسوى للكهرباء للطاقة الشمسية الكهروضوئية بشكل ملحوظ منذ عام 2010 ويتراوح حاليًا بين 30 دولارًا و50 دولارًا لكل ميجاوات في الساعة. وبالنظر إلى أن تكنولوجيا الخلايا الإلكتروليتية تشبه المعيار الصناعي لإنتاج الخلايا الكهروضوئية الشمسية، فمن المرجح أن تتبع تكنولوجيا الخلايا الإلكتروليتية مسارًا مشابهًا للخلايا الكهروضوئية الشمسية من حيث تكلفة الوحدة في الفترة من 2020 إلى 2030. وفي الوقت نفسه، انخفض السعر المسوى للكهرباء لطاقة الرياح بشكل كبير على مدى العقد الماضي، ولكن بمقدار أقل (حوالي 50 في المائة في البحر و60 في المائة في البر).
تستخدم بلدنا مصادر الطاقة المتجددة (مثل طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية والطاقة الكهرومائية) لإنتاج هيدروجين المياه التحليلية، عندما يتم التحكم في سعر الكهرباء عند 0.25 يوان / كيلووات ساعة أدناه، فإن تكلفة إنتاج الهيدروجين لها كفاءة اقتصادية نسبية (15.3 ~ 20.9 يوان / كجم) . المؤشرات الفنية والاقتصادية للتحليل الكهربائي القلوي وإنتاج الهيدروجين بالتحليل الكهربائي PEM في الجدول 1.
تظهر طريقة حساب تكلفة إنتاج الهيدروجين الإلكتروليتي في المعادلتين (1) و (2). LCOE = التكلفة الثابتة / (كمية إنتاج الهيدروجين × الحياة) + تكلفة التشغيل (1) تكلفة التشغيل = استهلاك الكهرباء لإنتاج الهيدروجين × سعر الكهرباء + سعر الماء + تكلفة صيانة المعدات (2) إجراء مشاريع التحليل الكهربائي القلوي والتحليل الكهربائي PEM (1000 نيوتن متر مكعب / ساعة) ) على سبيل المثال، افترض أن دورة الحياة الكاملة للمشاريع هي 20 عامًا وأن العمر التشغيلي هو 9×104h. يتم حساب التكلفة الثابتة لحزمة الخلية الإلكتروليتية، وجهاز تنقية الهيدروجين، ورسوم المواد، ورسوم البناء المدني، ورسوم خدمة التركيب وغيرها من البنود بـ 0.3 يوان / كيلووات ساعة للتحليل الكهربائي. وتظهر مقارنة التكلفة في الجدول 2.
بالمقارنة مع طرق إنتاج الهيدروجين الأخرى، إذا كان سعر الكهرباء للطاقة المتجددة أقل من 0.25 يوان / كيلووات ساعة، فيمكن تخفيض تكلفة الهيدروجين الأخضر إلى حوالي 15 يوان / كجم، وهو ما يبدأ في التمتع بميزة التكلفة. في سياق الحياد الكربوني، مع خفض تكاليف توليد الطاقة المتجددة، وتطوير مشاريع إنتاج الهيدروجين على نطاق واسع، والحد من استهلاك طاقة الخلايا التحليلية وتكاليف الاستثمار، وتوجيه ضريبة الكربون وغيرها من السياسات، فإن الطريق سيكون خفض تكلفة الهيدروجين الأخضر واضحًا تدريجيًا. في الوقت نفسه، نظرًا لأن إنتاج الهيدروجين من مصادر الطاقة التقليدية سيتم خلطه مع العديد من الشوائب ذات الصلة مثل الكربون والكبريت والكلور، وتكلفة التنقية المتراكبة وCCUS، فإن تكلفة الإنتاج الفعلية قد تتجاوز 20 يوان/كجم.
وقت النشر: 06 فبراير 2023