Все повече и повече държави започват да си поставят стратегически цели за водородната енергия, а някои инвестиции са насочени към развитието на зелени водородни технологии. ЕС и Китай са водещи в това развитие, търсейки първични предимства в технологиите и инфраструктурата. Междувременно Япония, Южна Корея, Франция, Германия, Холандия, Нова Зеландия и Австралия пуснаха стратегии за водородна енергия и разработиха пилотни планове от 2017 г. насам. През 2021 г. ЕС издаде стратегическо изискване за водородна енергия, предлагайки увеличаване на работния капацитет на производството на водород в електролитни клетки до 6GW до 2024 г., като се разчита на вятърна и слънчева енергия, и до 40GW до 2024 г. 2030 г. капацитетът за производство на водород в ЕС ще бъде увеличен до 40 GW с допълнителни 40 GW извън ЕС.
Както при всички нови технологии, екологичният водород преминава от първични изследвания и разработки към масово промишлено развитие, което води до по-ниски единични разходи и повишена ефективност при проектиране, изграждане и монтаж. Зеленият водород LCOH се състои от три компонента: цена на електролитна клетка, цена на възобновяема електроенергия и други оперативни разходи. Като цяло цената на електролитната клетка представлява около 20% ~ 25% от зеления водород LCOH и най-големият дял от електроенергията (70% ~ 75%). Оперативните разходи са относително малки, обикновено под 5%.
В международен план цената на възобновяемата енергия (главно слънчева и вятърна енергия от комунални услуги) е спаднала значително през последните 30 години и нейните изравнени енергийни разходи (LCOE) сега са близки до тези на енергията от въглища ($30-50 /MWh) , правейки възобновяемите енергийни източници по-рентабилни в бъдеще. Разходите за енергия от възобновяеми източници продължават да спадат с 10% годишно и около 2030 г. разходите за енергия от възобновяеми източници ще достигнат около $20/MWh. Оперативните разходи не могат да бъдат значително намалени, но разходите за клетъчни единици могат да бъдат намалени и се очаква подобна крива на разходите за обучение за клетките, както за слънчевата или вятърната енергия.
Слънчевата PV е разработена през 1970 г. и цената на слънчевите PV LCoE през 2010 г. беше около $500 /MWh. Слънчевата PV LCOE е намаляла значително от 2010 г. насам и в момента е $30 до $50/MWh. Като се има предвид, че технологията на електролитните клетки е подобна на промишления еталон за производство на слънчеви фотоволтаични клетки, от 2020-2030 г. технологията на електролитните клетки вероятно ще следва подобна траектория като слънчевите фотоволтаични клетки по отношение на единичната цена. В същото време LCOE за вятър е намалял значително през последното десетилетие, но с по-малка сума (около 50 процента в морето и 60 процента на сушата).
Страната ни използва възобновяеми енергийни източници (като вятърна енергия, фотоволтаична, водноелектрическа енергия) за електролитно водно производство на водород, когато цената на електроенергията се контролира с 0,25 юана / kWh по-долу, разходите за производство на водород имат относителна икономическа ефективност (15,3 ~ 20,9 юана / кг) . Техническите и икономически показатели за производство на водород при алкална електролиза и PEM електролиза са показани в таблица 1.
Методът за изчисляване на разходите за електролитно производство на водород е показан в уравнения (1) и (2). LCOE= фиксирани разходи/(производствено количество водород x живот) + експлоатационни разходи (1) Оперативни разходи = потребление на електроенергия за производство на водород x цена на електроенергия + цена на вода + разходи за поддръжка на оборудването (2) Проекти за алкална електролиза и PEM електролиза (1000 Nm3/h ) като пример приемете, че целият жизнен цикъл на проектите е 20 години и експлоатационният живот е 9 × 104 часа. Фиксираните разходи за пакетна електролитна клетка, устройство за пречистване на водород, такса за материали, такса за гражданско строителство, такса за монтажни услуги и други елементи се изчисляват на 0,3 юана /kWh за електролиза. Сравнението на разходите е показано в таблица 2.
В сравнение с други методи за производство на водород, ако цената на електроенергията от възобновяема енергия е по-ниска от 0,25 юана /kWh, цената на зеления водород може да бъде намалена до около 15 юана /kg, което започва да има предимство в разходите. В контекста на въглеродната неутралност, с намаляването на разходите за производство на електроенергия от възобновяеми източници, широкомащабното развитие на проекти за производство на водород, намаляването на потреблението на енергия от електролитни клетки и инвестиционните разходи и насоките за въглеродния данък и други политики, пътят намаляването на разходите за зелен водород постепенно ще стане ясно. В същото време, тъй като производството на водород от традиционни енергийни източници ще бъде смесено с много свързани примеси като въглерод, сяра и хлор, както и разходите за насложено пречистване и CCUS, действителната производствена цена може да надхвърли 20 юана/кг.
Време на публикуване: 6 февруари 2023 г