Immer mehr Länder beginnen, strategische Ziele für die Wasserstoffenergie festzulegen, und einige Investitionen zielen auf die Entwicklung umweltfreundlicher Wasserstofftechnologie ab. Die EU und China führen diese Entwicklung an und suchen nach Vorreitervorteilen in Technologie und Infrastruktur. Mittlerweile haben Japan, Südkorea, Frankreich, Deutschland, die Niederlande, Neuseeland und Australien seit 2017 Strategien für Wasserstoffenergie veröffentlicht und Pilotpläne entwickelt. Im Jahr 2021 hat die EU eine strategische Anforderung für Wasserstoffenergie herausgegeben und eine Erhöhung der Betriebskapazität vorgeschlagen Durch die Steigerung der Wasserstoffproduktion in Elektrolysezellen auf 6 GW durch den Einsatz von Wind- und Solarenergie bis 2024 und auf 40 GW bis 2030 wird die Kapazität der Wasserstoffproduktion in der EU auf 40 GW erhöht, um weitere 40 GW außerhalb der EU.
Wie bei allen neuen Technologien verlagert sich grüner Wasserstoff von der primären Forschung und Entwicklung zur Mainstream-Industrieentwicklung, was zu niedrigeren Stückkosten und einer höheren Effizienz bei Design, Konstruktion und Installation führt. Grüner Wasserstoff LCOH besteht aus drei Komponenten: den Kosten der Elektrolysezelle, dem Preis für erneuerbaren Strom und anderen Betriebskosten. Im Allgemeinen machen die Kosten für Elektrolysezellen etwa 20 bis 25 % des grünen Wasserstoffs LCOH aus und den größten Anteil an Strom (70 bis 75 %). Die Betriebskosten sind relativ gering und betragen im Allgemeinen weniger als 5 %.
International sind die Preise für erneuerbare Energien (hauptsächlich Solar- und Windenergie im Versorgungsmaßstab) in den letzten 30 Jahren erheblich gesunken, und ihre ausgeglichenen Energiekosten (LCOE) liegen mittlerweile nahe bei denen von Kohlestrom (30–50 USD/MWh). , wodurch erneuerbare Energien in Zukunft wettbewerbsfähiger werden. Die Kosten für erneuerbare Energien sinken weiterhin um 10 % pro Jahr, und bis etwa 2030 werden die Kosten für erneuerbare Energien etwa 20 US-Dollar pro MWh erreichen. Die Betriebskosten können nicht wesentlich gesenkt werden, aber die Kosten pro Zelleinheit können gesenkt werden, und für Zellen wird eine ähnliche Lernkostenkurve wie für Solar- oder Windenergie erwartet.
Solar-PV wurde in den 1970er Jahren entwickelt und der Preis für Solar-PV-LCoEs lag 2010 bei rund 500 US-Dollar/MWh. Die Stromgestehungskosten von Solar-PV sind seit 2010 erheblich gesunken und liegen derzeit bei 30 bis 50 US-Dollar/MWh. Angesichts der Tatsache, dass die Elektrolysezellentechnologie dem industriellen Maßstab für die Produktion von Solar-Photovoltaikzellen ähnelt, dürfte die Elektrolysezellentechnologie von 2020 bis 2030 hinsichtlich der Stückkosten eine ähnliche Entwicklung verfolgen wie Solar-Photovoltaikzellen. Gleichzeitig sind die Stromgestehungskosten für Wind im letzten Jahrzehnt deutlich zurückgegangen, allerdings in geringerem Umfang (etwa 50 Prozent im Offshore-Bereich und 60 Prozent im Onshore-Bereich).
Unser Land nutzt erneuerbare Energiequellen (wie Windkraft, Photovoltaik, Wasserkraft) für die elektrolytische Wasserwasserstoffproduktion. Wenn der Strompreis auf 0,25 Yuan/kWh begrenzt wird, weisen die Wasserstoffproduktionskosten eine relative wirtschaftliche Effizienz auf (15,3 ~ 20,9 Yuan/kg). . Technische und wirtschaftliche Indikatoren der Wasserstoffproduktion durch alkalische Elektrolyse und PEM-Elektrolyse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Kostenberechnungsmethode der elektrolytischen Wasserstoffproduktion ist in den Gleichungen (1) und (2) dargestellt. LCOE = Fixkosten/(Wasserstoffproduktionsmenge x Lebensdauer) + Betriebskosten (1) Betriebskosten = Stromverbrauch der Wasserstoffproduktion x Strompreis + Wasserpreis + Gerätewartungskosten (2) Unter Berücksichtigung von alkalischen Elektrolyse- und PEM-Elektrolyseprojekten (1000 Nm3/h ) gehen wir beispielsweise davon aus, dass der gesamte Lebenszyklus der Projekte 20 Jahre und die Betriebsdauer 9×104h beträgt. Die Fixkosten für das Paket der Elektrolysezelle, des Wasserstoffreinigungsgeräts, der Materialgebühr, der Baugebühr, der Installationsservicegebühr und anderer Posten werden für die Elektrolyse auf 0,3 Yuan/kWh berechnet. Der Kostenvergleich ist in Tabelle 2 dargestellt.
Im Vergleich zu anderen Wasserstoffproduktionsmethoden können die Kosten für grünen Wasserstoff auf etwa 15 Yuan/kg gesenkt werden, wenn der Strompreis erneuerbarer Energien unter 0,25 Yuan/kWh liegt, was zu einem Kostenvorteil führt. Im Kontext der CO2-Neutralität, mit der Reduzierung der Stromerzeugungskosten für erneuerbare Energien, der groß angelegten Entwicklung von Wasserstoffproduktionsprojekten, der Reduzierung des Energieverbrauchs und der Investitionskosten von Elektrolysezellen sowie der Führung von CO2-Steuern und anderen politischen Maßnahmen, ist der Weg Die Kostensenkung für grünen Wasserstoff wird nach und nach deutlich werden. Da die Wasserstoffproduktion aus traditionellen Energiequellen mit vielen damit verbundenen Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Schwefel und Chlor vermischt wird und die Kosten für die überlagerte Reinigung und CCUS anfallen, können die tatsächlichen Produktionskosten gleichzeitig 20 Yuan/kg übersteigen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.02.2023